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現代育種技術是什麽樣的?

隨著科學技術的發展,現代果樹育種的壹個顯著特點是借助室內儀器和化學藥劑,育種技術更加多樣化、目的性和高效性。

1.誘變育種

所謂誘變育種,就是用物理(輻射)或化學(化學反應)的方法,誘導果樹(植株、枝條、芽、花粉等。)進行變異,然後人工選擇它們或者它們的後代,培育出新的品種。

誘變育種的遺傳基礎在於核型和結構的壹些變化,DNA分子的壹些變化,從而改變遺傳表型。因為這種變化是由強烈的外界條件引起的,所以往往伴隨著許多不利於誘導變異體生存的變化。相比之下,誘導突變比自然突變更頻繁,規模更大,因此具有壹些獨特的特征。

誘變育種特別適合於推廣品種生產特性的改造。例如,法國通過對金冠品種進行輻射處理,培育出了壹種無銹病的金冠品種Lysgolden,比傳統育種方法所需時間少得多。此外,這種方法還可以誘導出壹些由顯性基因決定的抗病突變體,對抗病育種有壹定的作用。

從資源利用的角度來看,誘變育種是改良某些不育或無融合生殖果樹的唯壹有效的育種方法。該方法可用於改良葡萄品種花葉白雞的結實特性。

2.染色體倍性育種

利用細胞染色體倍數的變化,使壹系列性狀發生突變,進而選擇培育新品種的方法,即染色體倍性育種。這是細胞遺傳學應用的壹個重要方面。

多倍體在植物物種進化中起著重要的作用,自然界中許多物種都存在多倍體。多倍體在果樹生產上也有很大的潛力和前景,主要表現在壹些多倍體品種生長健壯,果實巨大,產量和抗性較二倍體有壹定程度的提高。形成多倍體的主要途徑是不同多倍體間的有性雜交和物理或化學因素誘導多倍體。多倍體在實踐中應用成功的關鍵是誘導的多倍體是否是高度雜合的(Bingham,1980)。壹般雜合子越高,其生活力越強,而同質多倍體的生活力壹般極差。可見,將其他種質基因導入部分多倍體果樹,形成多倍體,具有很大的應用價值,有望創造出全新的品種。

3.組織培養

組織培養是利用植物器官、組織或細胞,通過無菌操作,在人工培養基上給予壹定的光照和溫度條件的培養技術。這項技術始於本世紀初,在七八十年代達到全面發展的頂峰。

組織培養的生物學基礎是利用細胞組織的全能性。利用這項技術,可以解決很多常規育種技術解決不了的問題。例如,通過莖尖組織培養可以在短時間內獲得某壹品種的無病毒苗,從而部分替代非常困難的抗病毒育種。通過花粉培養獲得單倍體植株,可能解決果樹高雜合性帶來的遺傳分析困難,也可能帶來果樹育種體系的突破,改變從“雜合”到“雜合”的現狀。組織培養技術還可以加速優良菌株的快速繁殖,從而縮短常規育種周期。通過胚培養,可以解決各種原因引起的胚敗育問題,達到早熟、無核等育種目標。此外,通過組織培養技術,種質資源可以在體外長期保存,為種質資源的研究和利用帶來了極大的便利。

4.細胞原生質體培養

原生質體培養是建立在組織培養基礎上的現代生物技術。該方法的成功應用壹方面可以通過不同性狀的體細胞雜交直接誘導培育出性狀優良的植株;另壹方面,原生質體培養本身就是人工創造變異的重要途徑。例如,中國科學院植物研究所在中華獼猴桃原生質體植株中發現了廣泛的變異,包括兩性株(張元濟,1992)。此外,原生質體培養方法可用於各種抗性篩選,如抗病性、耐鹽性、抗寒性等特性,從而降低育種成本,提高效率。

5.遺傳轉化

在原生質體誘導培養的基礎上,將根癌農桿菌攜帶的質粒DNA片段插入宿主細胞的核基因組中,再生並分化轉基因細胞,獲得轉基因植株。該方法是目前最有吸引力的作物品種改良新技術。果樹在核桃、蘋果、草莓等樹種上已有成功報道,研究進展極快(程家生,1992)。

遺傳轉化技術可以直接轉移目標基因(如抗蟲、抗病等。)轉化為現有的優良品種,而且目的非常明確。這種方法開辟了壹條利用種質資源的廣闊途徑。具體來說,它改變了傳統方法在引入目標基因的同時滲透其他不需要的劣質基因的情況。要完成遺傳轉化,必須做好兩個方面的工作:壹是原生質體的制備、再生和分化體系,同時探索遺傳轉化的最佳條件;第二,建立感興趣的基因文庫。這些任務非常艱巨,但卻給果樹育種帶來了無限希望。

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