试析生物技术在农业育种中的应用

王文杰，孙 磊

（甘肃省崇信县农业农村局，甘肃崇信744299）

生物技术是指以现代生命科学为基础，结合其他科学原理，采用先进的技术手段，对生物材料进行加工，使其具备预期的性状。现代生物技术在农业育种中已经取得了不错的成绩，可提升农作物品质。

1 生物技术在农业育种中的不足

随着科学技术的飞速发展，生物技术也在不断进步，并在各个行业中发挥了作用。生物技术在国外的育种公司中已广泛投入使用，但目前我国在育种方面对生物技术的应用相对较少。主要原因是将生物技术应用到育种中要耗费大量财力，而我国的育种公司数量多但相对分散，公司规模普遍不大，实力和财力有限，无法支撑生物技术的资金投入。此外，我国人民对生物技术的认知不够全面，很多人对生物技术仍然存在着偏见，这需要相关部门进行科普并加以正确的引导。因此，我国的生物技术主要应用在大宗作物，在其他方面的应用十分有限[1]。

2 生物技术在农业育种中的应用前景

目前，世界人口的增长依旧迅猛，人们对粮食的需求量日益上升，同时对粮食的品质提出了更高的要求，农业生产所面临的压力逐渐增加。与此同时，全球气候变化异常，生物的生存环境愈发恶劣，常规的农业生产已经无法满足人们对于粮食的需求。因此，将生物技术应用于农业育种，是顺应时代和环境变化的必然选择。

为了解决目前我国无法大规模的将生物技术应用于农业育种这一问题，首先国家应加大资金投入，对科研方面给予足够的支持，推动农业的发展进程。其次，国家应实行一定的优惠政策，使育种公司能够负担得起生物技术的投入，促进生物技术在育种方面的发展。再次，各个育种公司之间应相互合作，通过资源整合将生物技术运用到日常生产中，培育出更加优秀的新品种。最后，应加强对我国特有作物资源的进一步开发利用，推动其育种技术的提升。

3 生物技术在农业育种中的应用

近年来，生物技术在农业育种领域的应用，主要有分子标记辅助育种、转基因育种、诱变分子育种。

3.1 分子标记辅助育种

分子标记是指以个体间遗传物质内的核苷酸变异作为基础进行的遗传标记。传统的育种是通过杂交的方式将优良的性状集中在同一品种上，耗时长、不稳定、易出现偏差。分子标记辅助育种可以直接在基因层面对作物进行改良，将多个优良性状通过分子标记的方式集中在一个品种上，使作物的整体品质得到提升，消耗的时间较短，且一旦成功，其后代的稳定性有一定的保障。

第一代分子标记主要是针对限制性片断长度多态性来进行的，第二代的标记以聚合酶链式反应作为主要标准，第三代分子标记则是通过生物序列来进行。标记是否成功可以直接在实验室中进行检验，检验方式简单方便，在目前的农业育种中得到了广泛应用。

分子标记辅助育种与传统的育种方式相比有着显著的优点：第一，传统的育种技术选择优秀性状的主要方式是观察农作物的外显性状，农作物在种植过程中的性状受其所处环境的影响较大，可靠性不高；分子标记辅助育种对优良性状的选择是借助DNA 来进行的，不受环境的影响，可靠性较高。第二，传统的育种技术需要将种子进行种植，并等待其发育成熟，然后根据其表现出来的性状确定育种是否成功；分子标记辅助育种并不需要这个过程，可以直接在育种步骤完成后，对表达优良性状的DNA 是否成功的引入种子的基因中进行检测，判断育种结果。第三，传统的育种方式在进行过程中会受到基因重组的影响，分子标记辅助育种因为直接作用在DNA 层面，不受这方面的影响，其稳定性和可靠性更加优异[2]。

在实际应用分子标记辅助育种时，要对特定农作物的基因和性状有足够的了解，并使用连锁作图等技术手段对基因的表达性状进行确定，保证提取出的基因是育种所需要的。同时，也可以将不同基因所控制的性状通过技术手段进行分解，将一段基因分解为单基因。随着近几年基因作图的发展，这一技术的成熟度越来越高，成本也在逐渐降低，有着显著的优势。

3.2 转基因育种

转基因育种技术是以DNA 重组技术为核心，将所需要的目的片段从一种生物的体内取出，导入到另一种生物的体内，并使其能够顺利表达。相比于其他的育种方式，转基因育种具有显著的优点：第一，转基因育种不受个体间亲缘关系的限制，使可以应用在生物技术上的基因资源进一步增加。第二，转基因育种能够准确的定位所需基因片段，并对其进行操作，目标明确，准确性高。第三，转基因技术可以进行跨物种操作，使不同种类的生物的基因在分子水平上进行结合，为人们提供了更多的选择。目前较为常用的有品质育种、抗性育种、固氮育种。

3.2.1 品质育种 品质育种主要使用的培育材料是谷类作物，如小麦、玉米等，因为大多数的谷类作物中氨基酸的含量并不平衡，色氨酸、赖氨酸等人体所必需的氨基酸含量较少，导致谷类作物中所含蛋白质的质量和数量不高，无法满足人们的日常需求，不能达到食品加工业的市场要求。经过科学家们的努力，目前已经培育出了含抗疾病物质的农作物、对人类健康有帮助的食品和高产作物等。

3.2.2 抗性育种 生物技术在培养高抗性的作物时发挥了不可忽视的作用。转基因育种技术加强了作物对病虫害以及不理想环境的抵抗力，使作物能够在恶劣的环境下正常生长，并且让一些原本无法种植作物的地区也可以种植作物，间接提高了作物产量。同时转基因育种技术也开发出了更加高产的作物，直接提高了作物产量。目前已经通过转基因育种技术培育出了抗虫作物、抗旱作物和抗盐碱作物等，为我国农业的发展做出了巨大贡献[3]。

3.2.3 固氮育种 有些细菌可以固定土壤中的游离氮，将其转变为可直接被作物吸收的氮，例如依附在豆科植物根部的根瘤菌，可以对游离氮进行转换。之后科学家们发现，有近百种微生物可以通过固氮酶将游离氮固定。因此，人们希望能够将这些固氮微生物的基因通过转基因技术转移到作物上去，并分离出一些基因，使作物对于硝盐的吸收利用率得到提升。

3.3 诱变分子育种

人工诱变主要是通过物理、化学和生物三个途径使生物的基因发生突变的一种技术。这种方法可以提高作物的基因突变概率，使人们能够从中选出具备某些性状的作物，再辅以其他的生物技术，创造出符合人类利益的新品种作物。

我国在诱变分子育种方面取得了一定的成果，培育出了数百个具有优良性状的新品种作物，这些新品种往往具有比传统品种更优秀的抗药性、抗病性，以及更高的产量和更好的品质，如四倍体葡萄和无籽西瓜等。

除此之外，还有一种空间诱变育种技术，也称太空育种，即将农作物的种子带到太空，通过太空中的特殊环境使种子产生变异，返回地面后再对种子进行选育，培育新品种作物。空间诱变育种诱发的异变大多为有益变异，变化幅度大，变化后的性状稳定，具有高产、早熟、抗病抗逆、质量高等优点。

4 结束语

综上所述，现代生物技术在农业育种方面的应用还存在着一定的限制和不足，但是其发展依然是可喜的，创造出了很多具有高抗性、高产量和高质量的新品种作物，为我国的农业生产做出了巨大的贡献。