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1、福建林业科技? ? !# 一#%北,() ( / 014 / / 0 ;.;.5每.曰&; 1 1沁. 理以丁比仑触“0川拍山云侧#? )峪如.:”挑似!8 ,1 ,5 ;1/) ,/;() (/011/ / 0.;0(/ 0 .:(/61(16/, 01/.1:(;/0() ,(;(,() (/011 / / 07 ,(;(,/ . / .,./ / ,.07,. / /,.生物细胞在精密控制条件下进行着各种各样的复杂反应,利用这些生物化学反应制造人类所需要的有用物质或除去有害物质的技术,称为生物技术。 年代以来,由于许多林业科学家卓有成效的杰出工作,使生物技术在林木抗性育种领域取得很大进展
2、。林木基因工程的抗性育种植物基因工程技术是将克隆编码带有一些特有性状的基因,通过生物、物理和化学等方法,导入受体植物细胞,工程配套流程为植物基因分离、基因工程载体的构建、细胞的遗传转化、转化细胞的组织培养和植物再生、外源基因表达 的检测方法。这种育种途径既缩短了育种周期,又消除了传统育种的盲目性,突破了“亲合性”的限制,只要有理想的供体和受体8,工程技术就使它们的基因结合、表达并稳定地遗传给后代。自 3年第一株含蛋白质外源基因转基因植株诞生以来,植物基因工程获得一系列引人注目的进展。据报导,目前已进行基因转化的植株有 多种,其中有的能抗虫抗病,有的能抗除草剂,有的能生产出一些医药上有用的小肤。
3、与农作物相比,林木育种周期长和难以进行遗传操作等特性,使林木基因工程育种起步较晚。林业科学家利用生物方法转导基 因的研究报导始西 3 年,: “( .“等人利用农杆菌对杨树杂种无性系; ;进行基因转化,并证明确有外源基因导入,只是未获得转基因植株。农杆菌 转化植物是利用4,质粒能向寄主植物转移4一 8的功能。以4,质粒为载体,对4一 8部分进行基因操作,将外源基因重 组到4一8上,再 由农杆菌转化寄主植物,向寄主收稿日期33一 一 第期李建民生物技术在林木抗性育种中的应用转 移4一 8工程片断。据报 导,迄今进行遗传转化研究的有 胡 桃、刺槐、麻栋、恺木、按树、苹果、火炬 松、欧洲赤 松、兰伯
4、氏松、白云杉、挪威云杉、恩 格曼云杉、花旗松和杨树无性系等? 多个树种,其中只有杨树、胡桃获得转基因植 株,其它仅诱导出不 依赖于激素而独立生 长的愈伤组织,并鉴定确有冠瘦碱存在。林木上首次获得转基因植株是在3%年, ,; 11 ,等人利 用农杆 菌为载体将: 4基 因转入杨树杂种;氯霉素的培养基上能正常生长。3 3 年,朴学贤等人分别利用 ,质粒和4 ,质粒进行毛白杨的遗传转化,获转化植株,经0( . 6, ,1( ? !为目的基 因,与新霉素磷酸转移酶?: 4!基因制成嵌合基 因,利用根癌农杆菌的4 ,质粒为载体,对杨树杂种无性系教授利用体细 胞变异体筛选出北美五针 松抗松疙锈病的新品系。
5、北美五针松松疙锈病是北美针叶树的毁灭性病害,这一抗病新品系的诞生,不但缩短北美五针松抗病育种进程,而且使用细胞工程育种大大提高了北美五针松的生产力。为了诱导杨树对0 /: 1( , ; , .等人从杨树愈伤组织中诱导出试管苗,然后 用0/91 (讯;+. 等还利 用组培技术进行欧 洲落叶松抗溃疡病的选育工作,通过子叶培养来诱导体细胞变异,然后对分化出的试管苗用病原菌 的分生抱子接种,经次接种后仍然存活的试管苗?存活率约一?!被作 为抗病个体选拔出来。对这些个体再经过离体培养,使之产生大量腋芽,从而得到大量的抗病无性系。日本王子造纸公司通过组培技术筛选出了杨树的无性系抗锈病品 系,此 品系还明显
6、提高了生长量。利用组培中出现的各种变异和无性繁殖技术,可以缩 短抗病植株选育周期,并实现优良抗病苗木的快速生产在愈伤组织培养、单倍体培养以及细胞培 养过程中,培养物或分化出的植株 会自发地或经人工诱变而产生各种遗传变异。这些变异是林木抗性育种的宝贵材料来源。目前我国正 紧跟 国际这一领域的发展,力争在杨树抗盐单细胞筛选、杨树抗病的细胞突变体筛选中有新突破。某些病原物 在感病植株上呈不均匀分布,如病毒、类菌质体几乎不存在于 生长 迅速 的顶端分生组织?生长点!。利 用这种特点进行生长点或茎尖培养,可以获得 不携带病原物 的苗木。宋硕林等成功地进行 了泡桐的茎尖培养,这一成功展 示 了通过苗木脱毒
7、?脱类 菌质体!复壮来防治泡桐丛枝病的可能性。第期李建民生物技术在林木抗性育种中的应用问题与展望林木抗性育种是林木抵御各种 自然“灾害”、维持林分较高生 产力的根本途径之一,而林木的长生活周期极大地 限制了传统林木育种工作的进展。基 因工程和细胞工程的应用大大缩短了林木 的育种周期,而且具有高度的育种定向性,它们 的出现为林木抗性育种提供了一个划 时代的新手段。在刚刚过去的 年里,生物技术在林木抗性育种领域,尤其在抗除草剂、抗虫和抗病育种方面 的应用取得了举世瞩 目的成就。但也应看到,这种应用才仅仅是有了可喜的开端离生产实践尚有一段距离。就基 因工程而论,要达到转基因植株的普及利用还存在许多问
8、题。首先,还需进行大量 的基础性的研究工作。如在林木抗病育种中,致病及抗病分子机制的探讨、抗病基因的筛选、载体的构建、细胞转化手段的开发以及组培技术体系的完善等。又如在林木抗虫育种中,仍然缺乏 昆虫发育、昆虫病理以及树木对害虫 防御方面的分子生物学知识对外源基因在转基因植物体内的遗传稳定性如何,转基因植物 的新陈代谢及其它的生理现象是否会有变化等问题仍 需探索。其次,采用基因操作获得的 只是一种人工种质新材料,而不是林业生产上可以立即应用的新品种。必须经过常规的育种程序,将重组植物 的外源基因稳定延续给后代,或通过有性繁殖转移至其它品种,此后该品种还必须在合理栽培措施的紧密配合下,才能实现良种
9、的最终价值。运用生物技术进行的抗性育种,并不是一个单一的技术,而是多学科?分子生物学、基因工程、组织培养、遗传育种、林木病理、林木昆虫等!的紧密合作才能完成的工作。必须将现代生物技术与传统育种技术合理配合、科学组装,才能存效地解决林业生产中的问题。第三,基 因工程技术在带来明显经济利益的同时,亦有可能带来一些环境和 生态上的潜在问题。因此转基因植株的繁殖推 广必须 在严格控制的条件下进行。如在林木抗虫育种上,科学家们普遍关心的是,广泛采用转基因植株是否会使害虫产生抗性演化。由于树木在长期的生长过程中基因始终不变,而昆虫经许多代演化后,一旦对这种转基因 树木产生抗性,那么投入大量人力 物 力培养
10、的转基 因植物将失 去作用。对此,许多科学家认为,只要将昆虫 的抗性演化控制在一定程度,将不会影响转基因植物的应用。具体做法是尽可能保持林木的基因多样性,将不 同基因转化的植物混载,工程植物与非工程植物混栽等。值得一提的是,德国对基因工程的研究进行限制。当今世界,分子生物学的发展一日千里,推动生 物技术普及的新研究手段日新月异? 世纪是生物世纪。虽然生物 技术 在林木抗性育种应用 中 的大部分成果尚在 实验 室中,但有 理由相信,只要正视目前存在的问题,不断地学习掌握新理论、新技术,就能推动我国林木抗性育种领域生物技术应 用研究的开展,培育出有价值的基因工程植株,造福人类。参考文献陈顺等植 物基因工程及其在林木害虫防治上的应用世界林业研究3 3 ? !#一 程东升生物技术在森林病虫害防治中的应用现状及展望世界林业研究” ? ! #一初张绮纹生物技术在林太 育种中的应用与展 望从业科技通讯卫3 3? !一#曹虎植物基因工程 的抗性育种植 物杂志,3 3,?!一刘进元等植 物抗病基因工程 的研究进展生物工程进展33? ! 一 罗明典世界生物技术领 域取得重要进 展生物工程进展3洲, ?!一 3
