现代育种技术是怎么样的?

2025-03-31 13:53:53
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随着科学技术的发展,现代果树育种的一个显著特点是日益借助室内仪器设备和化学药剂,使育种技术更加多样化,目的性更加专一,效率更高。

1.诱变育种

所谓诱变育种就是采用物理(辐射作用)或化学(化学反应)方法,诱发果树体(植株、枝、芽、花粉等)产生变异,在变异体或其后代中加以人工选择,从而培育出新品种。

诱变育种的遗传学基础在于部分改变染色体组型、结构,以及DNA分子发生某些变化,从而使遗传表现型发生变化。由于这种变化是强烈的外部条件因素所引起的,所以往往伴随着许多对诱变体生存不利的变化。相比之下,诱变比自然变异所引起的变异频率高、而且大,因此便有一些独有的特点。

诱变育种特别适合对已推广品种的生产特性的改造,如法国通过对金冠品种的辐射处理,选育出无锈的金冠系品种金莱斯(Lysgolden),这一方法比传统育种方法所需时间少得多。另外,通过该方法可以诱导一些由显性基因决定的抗病突变体的发生,对抗病育种有一定作用。

从资源利用角度考虑,诱变育种在目前是对一些不孕或无融合生殖的果树种类进行品种改良的唯一有效的育种方法。如改良葡萄品种花叶白鸡心空核结实特性,便可采用此方法。

2.染色体倍性育种

利用细胞染色体组倍数的改变,导致一系列性状的变异,进而选择培育新品种的方法,即染色体倍性育种。它是细胞遗传学应用的重要方面。

多倍体在植物种类进化中起着重要的作用,自然界许多种类都有多倍体存在。多倍体在果树生产中也有很大潜力和前景,主要表现为一些多倍体品种生长健壮,果实巨大,产量和抗性较二倍体有一定改善。形成多倍体的主要途径是不同多倍体之间的有性杂交,以及利用物理或化学因素诱导多倍体的产生。实践中多倍体应用能否成功的关键在于,诱导出的多倍体是否高度杂合(Bingham,1980),一般杂合性越高,其生存能力越强,而同质多倍体生存能力一般极差。由此可以看出,在一些具有多倍体的果树中,引入其它种质基因,并形成多倍体,具有重要应用价值,并由此可望创造全新的品种。

3.组织培养

利用植物器官、组织或细胞,通过无菌操作,在人工培养基上给予一定的光、温条件的培养技术,即为组织培养。这一技术始于本世纪初,进入70、80年代达到了全面发展的顶盛时期。

组织培养的生物学基础是利用细胞组织的全能性。利用该技术,可以解决许多常规育种技术无法解决的问题。例如可以通过茎尖组织培养,在短期内获得某一品种的无病毒苗,从而部分代替了十分困难的抗病毒育种。利用花粉培养,得到单倍体植株,从而可能解决果树因高度杂合所导致的遗传学分析困难,也可能带来果树育种制度的突破,改变由“杂”到“杂”的现状。组织培养技术还可以加速优良品系的快速繁殖,从而缩短常规育种周期。通过胚培养,可解决因种种原因造成的胚败育问题,实现早熟、无核等育种目标。另外,通过组织培养技术,可以进行种质资源的离体长期保存,为开展种质资源的研究和利用等带来极大方便。

4.细胞原生质体培养

原生质体培养是在组织培养基础上更进一步的现代生物技术,这一方法的成功应用,一方面可以直接通过不同性能的体细胞杂交,诱导培育成具有优良性状的植株;另一方面,原生质体培养本身就是人工创造变异的一个重要途径。如中国科学院植物研究所在中华猕猴桃(Actinidia chinensis)原生质体诱导的植株上发现,在来自单性花个体的原生质体植株中发现了广泛的变异,其中就有两性花植株(张远记,1992)。另外,原生质体培养方法可以用于各种抗性筛选上,如抗病、耐盐、抗寒等特性,从而降低育种成本,提高效率。

5.遗传转化

在原生质体诱导培养的基础上,利用根癌农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)携带的质粒DNA片段,插入寄主细胞的核基因组,转基因细胞再生、分化,从而获得转基因植株。这种方法是目前作物品种改良最富诱惑力的新技术。果树上已先后在核桃、苹果、草莓等树种上有了成功报道,研究进展极快(程家胜,1992)。

遗传转化技术,可以直接把目的基因(如抗虫、抗病等)定向转入现有优良品种中,目的性十分明确。这种方法对利用种质资源开辟了广阔的途径。具体说,它改变了过去传统方法在导入目的基因的同时,又渗入不需要的其它劣质基因的状况。要完成遗传转化,必须做好两方面工作,其一,原生质体的制备、再生及分化体系的建立,同时探索出遗传转化的最佳条件;其二,建立目的基因文库(Gene library)。这些工作都是十分艰巨的,但给果树育种带来了无限希望。