农业生物技术为作物品种改良开辟了新途径

80年代以来，生物技术已经成为当前国际上优先发展的高技术领域之一，其学科领域包括甚广，其中应用于作物品种改良的主要有：细胞工程、基因工程及分子标记技术等。近年来，这些新技术的应用为培育出高产、优质、抗病虫、抗逆境的优良品种开辟了新途径，并已取得重大突破，显示出广阔的发展前景。　　（一）细胞工程在育种上已得到了广泛应用　　我国在花培育种研究领域已跻身于世界前列。通过与常规育种相结合，利用花药培养、染色体加倍等技术，已经育成一批具有适应性广、抗逆性强的小麦、水稻、玉米新品种。例如：小麦的京花1号、京花3号、北京8686等；水稻的中花系列品种，宁粳11号及花培528等以及玉米花培杂交种桂三1号。利用组织培养脱毒快繁，在马铃薯、桉树生产上已有成功的例子。通过诱导无性系变异，已成功地筛选出一批具有抗病虫、耐盐碱、耐干旱、耐寒、优质等优异性状的新材料、新品系。将远缘杂交与组织培养技术相结合，在诱导外源基因引渗研究领域取得重大突破，在国际上获得首例具有外源抗黄矮病基因的小麦新种质。　　此外，水稻、小麦原生质体培养研究国内外已有成功的报道。胚拯救技术在克服远缘杂交中种、属间不亲合性方面得到了广泛的应用。　　总之，细胞工程在加速杂种纯合速度，缩短育种周期，脱毒快繁，创造新变异及诱导外源基因引渗，克服种、属间不亲合等方面发挥着重要作用，显示出细胞工程育种的巨大潜力，为品种改良提供了重要途径。　　（二）基因工程育种发展迅速　　基因工程育种是基因工程研究领域一个重要部分，可在体外定向进行基因重组和基因改造，通过相应的载体实现基因转移。打破了基因重组和基因转移的物种界限，大大增强了人类进行基因操作的能力，自1983年首例转基因烟草、马铃薯诞生以来，转基因技术迅速发展，双子叶植物可依靠农杆菌等介导进行有效的基因转移，单子叶植物可利用基因枪法、电激法、微注射法及花粉管通道导入法等多种途径进行基因转移。目前，国际上已获得转基因植物达100多种，包括水稻、小麦、玉米、马铃薯、棉花等。涉及到的基因有抗病、虫、抗除草剂、品质改良、雄性不育等等。至今已有1500多种转基因植物正式进入田间试验，一批品种已投入使用。近年来，国外还从植物中分离出十余个抗病基因。我国利用转基因技术获得了抗虫棉花、抗青枯病马铃薯及抗黄矮病小麦等，在该研究领域也取得了较大的进展。　　（三）分子标记在提高选择效率上发挥重要作用　　品种改良实质就是通过对目标基因进行选择，实现优异基因集成的过程。因此，提高目标基因的选择效率，是加快育种进程的关键。目前，常规育种方法主要还是依据基因的表型进行选择。但是，由于作物的表型性状易受外界条件的干扰，常常不能真实地反映基因型，因而造成常规育种方法周期长，工作量大，效率低，预见性差。　　分子标记是80年代产生的以DNA多态性为基础的遗传标记。其优点是：①在植物的不同发育阶段，不同组织都可以进行检测，使得对基因型的早期选择成为可能；②不受环境影响；③表现为显性或共显性遗传，有利于对隐性基因的选择；④标记数量大。因此，利用与目标基因紧密连锁的分子标记对育种后代材料进行相关选择，可以提高选择的准确性，从而大大缩短育种周期，减少工作量，提高育种效率。目前，已开发出多种有效的分子标记技术，如：RFLP、AFLP、SSR、RAPD、RGA、ISH等等。分子标记主要应用在基因标记、基因图谱绘制、指纹分析、品种鉴定等。利用分子标记已绘制出主要农作物的基因图谱，如水稻基因图谱上已标记了1100多个位点，小麦和玉米的基因图谱上也分别标记了850、600多个位点，随着时间的推移主要农作物基因图谱将会逐渐达到“饱和”。许多重要的农艺性状基因已被标记，如抗病、虫、耐盐等质量性状，以及与抗旱、产量性质有关的数量性状基因。分子标记已逐渐被育种者所接受，并开始应用于对目标基因的选择。