迎接21世紀(jì)現(xiàn)代林木生物技術(shù)育種的挑戰(zhàn)-wenkub
2023-04-22 04:04:28 本頁面
【正文】 （二）細(xì)胞工程種苗工廠化生產(chǎn)新技術(shù)1．林木體細(xì)胞胚胎發(fā)生、植株再生和人工種子技術(shù)體細(xì)胞胚胎發(fā)生和植株再生以及人工種子技術(shù)的思想，主要來源于1902年Haberlandt提出的植物細(xì)胞的全能性理論。先后分別有楊屬、杉木、馬尾松、泡桐、桉樹、落葉松、火炬松、濕地松、馬褂木、柚木、竹子和桑樹等樹種從器官、莖尖、成熟胚、花藥和愈傷組織誘導(dǎo)成苗?，F(xiàn)代生物技術(shù)在林木遺傳育種中的應(yīng)用，主要涉及細(xì)胞工程、基因工程及其相關(guān)的前沿領(lǐng)域。因此，許多國家把發(fā)展生物技術(shù)作為重要國策，以期在國際競爭中長期占據(jù)有利地位。21世紀(jì)我國林業(yè)生物技術(shù)育種，要充分重視擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的林木基因和基因工程品種培育, 同時(shí)林木基因工程應(yīng)從單基因生物抗性轉(zhuǎn)向持久抗性，生物抗性轉(zhuǎn)向非生物因子抗性；要重視優(yōu)良基因型的體細(xì)胞胚胎發(fā)生工程的實(shí)用化和自動(dòng)化研究、常規(guī)育種技術(shù)與現(xiàn)代生物技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，林木轉(zhuǎn)基因植株的環(huán)境安全性評估問題也應(yīng)予以重視。/SPAN關(guān)鍵詞：SPAN class=gj生物技術(shù)；組織培養(yǎng)；細(xì)胞工程；基因工程；環(huán)境安全一、傳統(tǒng)生物技術(shù)正在向現(xiàn)代生物技術(shù)轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)生物技術(shù)（或稱生物工程學(xué)，Biotechnology）的原始應(yīng)用雖可以追溯久遠(yuǎn)，但現(xiàn)代生物技術(shù)主要是指近20～30年以來，生命科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)微生物學(xué)、遺傳學(xué)、生物化學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)和分子生物學(xué)在理論和方法、乃至計(jì)算機(jī)和信息學(xué)的技術(shù)革命，從而形成的現(xiàn)代高技術(shù)，主要包括基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程和生化工程。世界許多著名的企業(yè)都紛紛注入巨資投資生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)。二、國內(nèi)外林木生物技術(shù)育種的現(xiàn)狀與進(jìn)展（一）林木組織培養(yǎng)及其工廠化育苗技術(shù)自20世紀(jì)60年代以來利用組織培養(yǎng)再生植株的植物種類已達(dá)到近1 000種，其中木本植物達(dá)200多種，并且在不斷增加。自1983年國家實(shí)施“六五”林業(yè)科技攻關(guān)計(jì)劃以來，我國的林木組培育苗研究已從實(shí)驗(yàn)室走向工廠化大生產(chǎn)，分別在華南和華北地區(qū)建立了具有國際先進(jìn)水平的，年產(chǎn)桉樹組培苗250萬株、楊樹組培苗150萬株的全自動(dòng)控制育苗工廠。由于植物每一個(gè)體細(xì)胞從理論上都存在誘導(dǎo)成胚的可能性，具有繁殖速度快、不受地區(qū)、季節(jié)和氣候性災(zāi)害等自然條件的限制；對于木本植物來說，不必等待漫長的有性時(shí)代，一旦獲得優(yōu)良材料就可以比常規(guī)繁殖快數(shù)十倍甚至上百倍的速度繁殖，因此具有十分誘人的潛力。在闊葉樹種上，楊屬、柳屬、栗屬、檀香屬、楓香屬、鵝掌楸屬、榛屬、櫟屬、板栗屬、刺槐屬、山茶屬、桉樹屬、七葉樹屬、柑橘屬、柚木、油棕、可可、油橄欖、橡膠、泡桐等20多個(gè)樹種的組織培養(yǎng)中觀察到體細(xì)胞胚胎發(fā)生或獲得再生植株。人工種子的研究進(jìn)展相對緩慢一些。1個(gè)10～15 cm直徑的培養(yǎng)皿內(nèi)可誘導(dǎo)出上千個(gè)胚和近千株苗木，完全可以滿足1 hm2造林用苗，可見成熟的體細(xì)胞胚胎發(fā)生和誘導(dǎo)成苗技術(shù)的種苗繁殖效率是相當(dāng)高的。到目前為止，世界上木本植物僅見五種橙子、三種柑子、蘋果、枇杷、桑樹、歐洲山楊及其它楊屬樹種、榆樹、懸鈴木、泡桐和獼猴桃等樹種報(bào)道，其中用材樹種僅有六種。先后篩選出了楊樹抗病、抗除草劑新無性系，抗北美五針?biāo)砂掍P病新無性系。以農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒和Ri質(zhì)粒經(jīng)改建后作為載體的遺傳轉(zhuǎn)化系統(tǒng)，成功地轉(zhuǎn)化了大多數(shù)試驗(yàn)過的雙子葉植物和裸子植物。而農(nóng)桿菌介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)移通常只能插入核基因組之中，因此目前報(bào)道成功的轉(zhuǎn)基因植物近80%是采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)的遺傳轉(zhuǎn)化。1997年底，全球已有12種作物的48種轉(zhuǎn)基因作物產(chǎn)品獲準(zhǔn)進(jìn)入商品化生產(chǎn)，轉(zhuǎn)基因植物種植面積達(dá)1 280萬hm2，僅美國就占60%。（1）抗病基因工程 迄今為止，植物抗病基因工程大多也是依據(jù)農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒為載體的隨機(jī)整合策略?？沽帜静《拘圆『Φ幕蛏形春芎醚芯亢涂寺?，抗真菌性和細(xì)菌性的基因研究有一定的進(jìn)展。1991年Mcoown BH等人利用電激法將抗蟲Bt基因?qū)脬y白楊與大齒楊、歐洲黑楊與毛果楊的雜種，并獲得抗蟲轉(zhuǎn)基因植株；美國威斯康星大學(xué)麥迪遜分校成功地將抗蟲Bt基因、蛋白酶抑制劑基因（CPTI）導(dǎo)入白云杉中，有效地防止了卷葉蛾的危害；1993～1997年間，中國林科院與中國科學(xué)院合作將Bt基因?qū)霘W洲黑楊、歐美楊和美州黑楊，獲得對舞毒蛾有毒殺作用的楊樹轉(zhuǎn)化再生植株，并進(jìn)入田間測定。目前，轉(zhuǎn)基因的美州黑楊已在密西西比河流域的一些企業(yè)應(yīng)用。15年來，我國的抗鹽基因工程進(jìn)展較為明顯。（5）木材品質(zhì)改良基因工程 研究主要集中于與品質(zhì)有關(guān)的控制木材紋理、木材力學(xué)性質(zhì)、木材比重基因，與木材造紙和造紙廢水污染有關(guān)的控制木質(zhì)素合成的基因的分離和克隆。中國林科院、
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