对林业生物技术基因工程与繁殖技术的探讨

尚天东 孙志勇 赵慧朋 周飞

(许昌市创景园林设计工程有限公司 河南许昌 461000)

1 前言

现代生物技术开始于20世纪70年代,发展非常迅速,它主要含基细胞、酶、发酵和蛋白质等生物研发工程,生物技术的发展对各个行业都影响深远。近年来,林业发展建设关乎人类可持续发展,已成为全社会共同面对的问题。而现代生物技术的科学利用将是解决这一难题的重要突破点,也将会对林业产业的发展起到促进作用。

2 当前应用的主要林业生物技术

(1)细胞基因育种。通过研究细胞转基因,达到利用细胞转基因技术能有效地打破种间杂交障碍,拓展和扩大林业树种的杂交范围,促进加快物种变异速度,并根据林业造林的对树苗的需求,培育出人类所需要的树种。

1)抗病基因育种。主要是通过研究细胞抗真菌性病害,通过研究细胞抗真菌性病害研究,以提高培育树苗的抗病性,达到高质量培育树种的目的,目前主要利用的是几丁质酶基因和角质酶基因两种。2)抗虫基因防病害。目前在利用生态技术进行病虫害防治应用中,最广泛的是应用苏云金杆菌的毒蛋白Bt基因,从而通过应用抗虫基因产生毒素,达到引起鳞翅目昆虫的神经中毒和其他生理的作用,促使害虫死亡。3)抗除草剂基因研究。此项研究主要是应用除草剂作用靶酶过量产生来解毒,改变除草剂作用靶物的敏感性和降解除草剂基因的研究应用。目前这一技术已在全球许多国家和地区得到应用。4)木质改良基因研究。这项研究主要是通过对研究树种的基因,并实现对木材品质有关的控制,从而促使木材纹理、木材力学性质、木材比重以及木质素等合成基因进行分离和克隆。从而达到提升木材质量,提高木质的目的。

(2)营养繁殖。开展此项研究只要是利用对植物组织进行样品离体培养,获取基因繁殖数据,并利用科学技术培育得到遗传上与母体完全相同的新个体。目前的嫁接、扦插等技术都属于这一范畴,科学利用体细胞胚胎进行繁殖良种的技术。

1)体细胞培育胚胎技术。目前这一技术利用的比较广泛,主要是利用孢子体或配子体的细胞,采用科学技术通过无性繁殖培育产生一种类似于合子胚的结构体的过程,像有性过程产生合子胚一样。这种方法主要用于植物体细胞在离体培养条件下,培育植物体的一个基本发育途径。2)组培快繁和工厂化生产技术。目前这种技术是林业实验研究后获得的最有效的林业繁殖技术,也是当前林业繁殖中应用最为广泛、技术最为成熟的技术。这种技术主要包括器官发生和腋芽增殖两种形式。而器官发生技术又包括直接的器官发生和间接的器官发生两种形式,间接器官发生是在繁殖过程中利用从外植体上诱导出来的愈伤组织,通过相关的科学技术培育出不定芽或不定根原基进行繁殖培育;直接器官发生则主要是繁殖中采用不经过愈伤组织阶段,而是直接运用相关生物技术从原始外植体上采集产生不定芽或不定根进行繁殖培育的过程。另一种繁殖技术,腋芽增殖植株再生技术再生中的幼芽则采自于外植体中现存的腋芽原基。因为腋芽增殖植株再生技术具有明显的遗传上比较稳定,自发变异频率低,而且腋芽增殖植株再生具有时间短,植株粗壮,适应性强,移栽成活率高的特点。所以在林业繁殖中被经常性采用。3)生物反应器大规模培养技术。目前由于我国人工造林需要大量的树苗供应,仅依靠有性的种子培育根本无法满足需要,而且那些珍稀的树种更是无法满足,所以利用无性繁殖技术已日益成为当前树苗育种的主要手段。通过生物技术生物反应器培育生产大量的体细胞胚,进行大量的培育育种,可以实现快速、大规模地生产培育树苗,满足造林的要求。4)低温贮藏技术。低温贮藏技术在农业和林业繁殖实验中常常被广泛使用,并达到了有效促进实验研究的工作开展,在实验中林业应用与低温贮藏技术的频率比农业科研活动要更为广泛和时间长,一般林业实验所需要的时间经常要达到5～15a的时间。低温贮藏技术对于林业实验研究具有生重要的意义,而且在实验中起到了很大的作用。因为只能通过低温贮藏技术,将植物的小块组织长期保存在非常低的温度条件下,才能维持试验品的生态特征,目前在林业实验研究中最常用的就是在低温下长期保存种质,并保持它们的生理状态。低温贮藏技术在对优质种质的保存具有重要意义。5)离体筛选改良技术。这种技术可以确保在克隆衍生出的植物体中能稳定地得到保持和延续。目前虽然离体筛选技术的使用已经比较成熟,但由于多种条件的限制,在应用上还只是更多在林业中仅限于筛选遗传改良植株。

(3)分子标记技术。分子标记技术只能为遗传转化感兴趣的基因定位提供重要的信息,或者是为种群结构、杂交系统和谱系鉴定提供信息。分子标记对于研究种群问的或种群内的遗传变异、评估杂交和自交的水平、对品种或品系进行遗传鉴定及“指纹鉴定”等方面的作用价值是巨大的。

3 结语

综上所述,我国虽然在林业生物技术研究方面取得了一些成效,但与林业的发展需要仍有着较大差距,在今后的工作中仍需要加大科学投入力度。而且随着大量珍贵树种的面临消失,对转基因技术的研究也将会提供大量有关基因行为和调控的信息,将来转基因技术将会得到更广泛的应用,这将对传统育种方法具有重要的价值。生物技术今后必将在林木的大量繁殖、品种改良、基因转导、实现林木集约化培育等领域,发挥更大的作用,为我国林业的发展作出更大的贡献。

[1]赵友春,赵淑梅,张素勤,等.可持续发展与生物技术问题研究[J].中国人口＃资源与环境,2004,14(1):19-22.

[2]黄选瑞,厨均,张玉珍.林业可持续发展的环境目标与途径[J].河北林果研究,1998,13(3):251-256.

[3]赵华燕,卢善发,晁瑞堂.杨树的组织培养及其基因工程研究[J].植物学通报,2001,l8(2):169-176.

[4]田颖川,郑均宝,虞红梅,等.转双抗虫基因杂种741毛白杨的研究[J].植物学报,2000,42(3):263-268.