创新林木细胞工程技术助推良种繁育产业革命

来源:用户上传      作者:

　　摘 要：在科学技术不断进步之下，林木细胞工程技术已然成为当下最热门的研究技术，同时也取得了很大的突破和进步，并被应用到了林业发展当中，在改良和提升林木质量以及繁育优良品种方面有着重大意义。基于此，本文就将以推动良种繁育作为研究对象，对该技术的应用实践进行分析。
　　关键词：林木细胞工程技术;良种繁育;产业革命
　　现如今经济增长速度极快，但资源的过度开采使得给生态环境带来了沉重的负担。我国国土面积大，但人均森林占有量却非常低，且林业种植面积减少速度日渐加快。从20世纪60年代开始，把林木育种归入科技攻关计划之中。其中最典型的就是生物技术当中的细胞工程技术，经过数十年的发展，该技术已经有所创新，不但从根本上改变了原先育苗繁殖的方式，还使繁殖材料来源变得更为广泛、陈苗速度快以及配型细胞增殖系数高等等。
　　一、技术分析
　　植物细胞本身具有很大的全能性，在相对比较适宜的条件之下，一个植物细胞往往能够形成一个完整的植株。因此林木细胞工程技术就是在其全能性的基础上，对各类不同的组织和细胞实施细胞杂交的遗传操作，由此使细胞本身的遗传基础得到改变，加快其个体繁殖的速度，最终选育最优良的品种或者是创新品种。最近几年在优良造苗需求以及濒危植物保护任务不断增加之下，细胞工程技术在种植资源保护方面、树木快速繁殖方面以及新品种选育等方面都发挥了重大作用。现阶段，主要在体细胞胚胎发生、原生质体培养、人工种子、植株再生、细胞杂交以及细胞突变体的筛选与应用方面取得了非常大的成就和进展，已经基本成功应用到了苹果、梨以及香椿等几十种经济林木上面。
　　（一）体细胞胚
　　在前期很多研究当中发现，植物其基因型、氮源、植物激素、活性炭、光照、多胺等都会给体细胞胚带来影响，在逆境处理当中，比如人工去制造低温和干燥环境，不但能够有效促进体细胞胚的发生，还能够在其愈伤组织之中降低DNA甲基化水平。在体细胞发生当中，体细胞胚分化到发育过程已经有了非常坚实的分子基础，这是由于过氧化物酶的活性有所增大、同工酶种类变多以及蛋白质种类与含量都增多造成的，同时在其发生过程当中，核算也会逐步合成。细胞工程技术的应用现在已经基本成熟，比如在马尾松和红豆杉等木本植物之中已经得到了体细胞胚;在华山松、杂种鹅掌楸等树种当中，不但得到了体细胞胚，还在其发生之下得到再生植株。
　　（二）原生质体
　　对于林木原生质体的研究开始地比较早，也都有数十种树木被分离出了原生质体。大约在20世纪80年代初期的时候就已经使用电击融合的方法，但是这一方式在林木上并无成功案例，因此整体进展也并不快。关于原生质体的研如今基本被运用在对细胞生理现象、病毒复制和侵染、细胞核和细胞质之间的关系方面，且已经取得了一定成效。通过该项技术，部分植物已经得到了植株。非对称融合法在林木研究方面是存在一定价值的，现阶段比较成功的案例就是将杨柳属杂种和山茄当作亲本，通过原生质体的融合，最后得到再生植株形态相似的杨树。这种方式导入植株的只有少量遗传信息，但杂种细胞在实用性等方面都有了一定可用性。在该方法中微小核相对比较典型，它能够通过细胞阻害剂处理，使细胞变成一个通常的细胞，进而成为具有绩效遗传信息的微小核，但是这一方式也存在缺陷，在实际使用过程中要选拔杂种细胞。
　　（三）人工种子
　　目前对于人工种子的研究，基本集中在固定杂种优势、生產较少受环境影响、缩减栽培成本以及缩短育种周期等方面，主要是为了减少或避免现有种子的缺陷。制作人工种子的基本前提就是要先制作出来具有良好质量的体细胞胚。
　　二、育种实践应用
　　（一）人工种子与体细胞胚胎发生
　　体细胞再生比较容易，繁殖效率也很高，同时其后代具有良好的稳定性，是转基因和人工种子最佳的材料。它主要通过胚状体形成植物遗传单一和增值迅速的特点，结合胚状体和其发生体系包裹制成人工种子，以此达到种子生产的目的。经过几年研究杨树、马尾松等几十种木本植物都已经得到了体胚。核桃、华山松、杉木等树种也都已经提供体胚发生得到了再生植株。最近几年，南京林业大学的施季森教授带领团队和多家单位进行了合作，生产了杂交鹅掌楸体胚苗上百万株，杉树优良无性系组织培养以及体胚芽苗木也有了千万株。云杉、桑树以及桉树木本植物也都已经被成功通过体胚制作出了人工种子。
　　（二）原生质体培养和体细胞杂交
　　现阶段，部分松属、杨属、桉树和北美鹅掌楸等木本植物已经通过原生质体培养得到了再生植株，原生质体已经被成功运用到了体细胞杂交、外源基因导入以及原生质体转化等多个方面，其中最典型的就是与体细胞杂交。它能够得到上呈双亲个体遗传基因的综合，在细胞体杂种培养和林木业的发展方面极为有利;同时能够依照实际情况，设置两个以上亲本遗传物质去融合，从而对原生质体培养和细胞合体培养进行分析;体细胞杂交在细胞融合之下产生杂种，使其不再需要通过有性过程，有效解决了远源杂交不亲和的相关问题，给新品种的培育开辟出了一个崭新的途径，目前最常见的几种林木无性变异突变体研究名录如表1。从目前其杂交情况分析，进行研究的林木植物非常多，比如有花旗松、白桦、榆树以及云杉等等，且很多林木都已经诱导出了植株。
　　三、结束语
　　总之，林业已经成为当今世界最重要的行业之一，对其进行改良和培育，提升林木的存活率及质量，以实现保护的目的，是当下整个领域发展的主要目标。对此，通过细胞工程技术促进林木繁育良种已然成为必然选择。同时该技术在林木育林之中的应用日渐广泛，相关的研究也有了很大突破。对此这就要求林业领域需要充分运用该技术繁育良种，提升林木质量，促进林业发展。
　　参考文献：
　　[1]刘芳，唐映红，陈建荣.细胞工程项目式创新性学习实践能力培养[J].当代教育实践与教学研究：电子刊，2018（1）.
　　[2]王聪慧，付强，赵日玲.生物技术在林木遗传育种中的应用[J].黑龙江科学，2019（20）.
转载注明来源:https://www.xzbu.com/1/view-15248719.htm