生物技术育种助种业发展

如果你控制了粮食,你就控制了所有的人类,美国前国务卿基辛格的这段言论道出了粮食的重要性。而作为粮食根本的种子,可以说控制种子,就掌握了农业竞争的主动权。随着人口与日剧增,传统育种已无法满足粮食巨幅增产的需求;大量使用化学农药和化学肥料,已经造成了严重的环境污染、土地板结;作物上农药的残留,更是直接危害到人类健康。

目前,世界遗传育种研究已从传统的常规育种技术进入依靠生物技术育种阶段。科学家已从单个基因的测序转为有计划、大规模地检测水稻等重要生物体的基因图谱,全世界已有6000多项农作物方面的生物技术研究成果进入田间试验。所有这些都表明,未来世界种子产业竞争的焦点主要是生物技术,尤其是DNA标记辅助育种和基因工程。生物技术向人类展示了种业的巨大发展潜力,创造着农业革命的未来。

过去人们依靠传统育种方法获取作物新品种,其根据选择的特性确定植物亲本,然后通过杂交、回交或者直系筛选程序来完成。传统育种方法存在着极大的盲目性、经验性、不确定因素和长周期的问题。

植物的分子遗传育种可谓系统的分子生物学工程,它是植物细胞学、植物生理学、传统分子生物学、生物统计学以及传统遗传育种的综合体,是高通量分子遗传育种和传统遗传育种相结合的系统工程。分子育种简单地说就是在作物育种领域应用分子生物学技术,其可概括为数量性状位点图谱(QTL mapping)或基因测序发现特殊基因位点(gene discovery)、分子标记辅助育种(marker-assisted selection)、基因组筛选 (genomic selection)以及基因工程(genetic engineering)几个部分。

要实现作物分子遗传育种的目标,首要任务是了解选择群体细胞的生理生化特性以及与之相对应的表型现象,也就是要确定植物群体实际基因或基因片段的表达与表型现象的内在关联程度。而这种关系的确立过程即是获得基因表达的数量性状位点图谱或相关图谱的过程。为获得数量性状位点图谱,需要经过选择那些遗传上有着明显分离的作物亲本品系、获取能够区别不同品系的基因标记、借助先进的第二代测序技术进行DNA测序和利用统计技术确定可用来预测作物特性表现型的DNA标记。

确定预测作物特性表现型的DNA标记后,人们便可用此DNA标记进行相关特性的育种选择,即作物育种的标记辅助选育。这种选育过程相对于传统的表现型筛选要简单,它可以为我们节约大量的时间、精力和资源。这种选育过程的优势表现在人们能在苗期进行选择以及可以进行单株选择

分子水平植物遗传育种的实施可帮助人们在最短的时间里实现下列目标:1.大大缩短半野生群体转化为商业用新作物品种的时间和空间;2.让现存的作物品种尽快适应新的环境压力,如抗病虫害,以及满足人们对其营养成分和形态学的需求;3.迅速地让那些来自相同种类的野生家系的、有价值的特性载入到现存作物中去;4.容许植物育种家直接操作那些高度复杂的植物特性,如杂种优势和花卉类特性;5.能够对那些常常被忽略的孤生作物,如小米、山药、根类和块茎类作物等进行有效的遗传选育。

当今中国种业最重要的和首要的发展方向是对传统育种技术进行改造,利用生物技术向传统育种技术进行渗透,提高农作物的育种效率,向以生物技术为代表的高新育种技术转变。以生物技术为代表的高新技术与传统的育种技术相结合,则可以快捷高效地培育农作物新品种,因此,实施常规育种和生物技术育种相结合的科技创新战略,可逐步提高中国种业的科技含量。

26. 十月 2012 by admin
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