浅谈园林植物育种中生物技术的应用与发展

2022-12-22王竹信余文忠叶祝慧

种子科技 2022年18期

王竹信，余文忠，叶祝慧

（淳安县林业局青溪林业中心站，浙江杭州 311700）

城市发展对园林建设提出了新要求，不仅要求提升园林绿化质量，还要提升园林植物的种苗数量以及质量。然而传统的园林植物育种技术已经不能满足当前城市园林工程的需求，不能很好地解决植物的某种疾病或者是抗病能力低下等问题，导致园林植物的成活率偏低。基于此，将生物技术合理应用在园林植物育种当中，能够更好地为园林育种提供可靠且安全的技术保障[1]。

1 生物技术概述

生物技术是新兴技术，是指通过生物体与其相关的物质利用科学技术对动物或者植物进行改造，又或者利用微生物专项技术培养相关微生物。生物技术种类、内容繁多，比较常见的有细胞工程、基因工程、发酵工程、酶工程、合成生物以及基因与基因组人工设计等。

生物技术不仅有传统的生物技术，也有较为现代化的生物技术。例如传统生物技术有种子选育、啤酒发酵以及农业杂交等。较为现代的生物技术则更注重生物技术的应用，例如细胞融合技术、免疫学、核算技术等。相较于传统的生物技术，现代生物技术不仅能有效应对及克服生物在自然繁衍中存在的问题与障碍，还能改良植物以及动物品种的质量和基因[2]。

在园林植物育种过程中应用生物技术具有创新意义。园林植物育种具有植物品种较多、育种工作烦琐等特征，要求园林植物必须具有良好的生长基础，还需要对植物种类进行改良。

由此可见，生物技术对于园林植物育种具有十分重要的意义，不仅能有效丰富植物品种、改良植物性状并提升其整体品质，而且能提升园林种植物的多样化，使园林具备较高的观赏性。

2 园林植物育种中生物技术的应用分析

2.1 细胞工程育种技术分析

近年来，随着我国生物技术不断发展与进步，现代生物技术被广泛运用在各行各业中。细胞工程育种技术是基于植物本身的特性，将各种不同植物细胞进行融合、杂交，并在此基础上培育全新的植物品种，以此达到改良植物观赏性和易养性的目的。细胞工程育种技术主要包括体细胞融合技术、杂交技术以及原生质体培养技术3 种模式。在现代应用较为广泛的技术是原生质体培养技术。

细胞工程育种技术被广泛应用于园林植物育种工程中，发挥了不可替代的重要作用。将细胞工程育种技术应用在园林工程植物育种当中，不仅可以深入地培养原生质体技术，还能研发体细胞融合与杂交技术等。另外，在园林工程当中应用细胞工程育种技术，可以合理有效利用园林植物的特质，对不同植物细胞进行融合研究。为了培育出新原生质体的植物品种，可以充分借助细胞分子技术，改变植物原本的性质。

植物细胞具有细胞壁，在使用细胞工程育种技术过程中细胞壁会对融合产生影响，因此要先去除细胞壁，具体见图1。在应用细胞工程育种技术过程中借助原生质体培养技术[3]，能够有效解决细胞壁融合问题，并且通过融合不同的植物细胞，获得新的植物细胞，在一定程度上丰富园林植物种类。当前在我国园林工程植物育种工作当中，细胞工程育种技术发挥着重要作用，并且取得了一定效果。

图1 细胞工程育种技术

菊花是我国园林绿化中较为常见的一种植物，具备较高的观赏性与商业价值。有效利用细胞育种技术对菊花进行细胞育种，不仅能实现对菊花组织的培养，还能培育菊花脱毒苗以及实现菊花的大规模繁殖。除此之外，利用细胞工程育种技术还能保证菊花优良特性的稳定发展[4]。需要注意的是，利用细胞工程育种技术对菊花进行育种，应用价值较高，但也存在较多问题，比如会发生辐射诱变育种状况，因此要对菊花不稳定的遗传性状进行筛选。细胞工程育种技术可将大籽蒿和菊花进行细胞杂交融合，也可将其与喇叭花杂交融合，能在一定程度上对菊花的花茎、花形、花色进行改良。

2.2 人工种子技术

当前，我国运用工程植物育种技术过程中，人工种子技术应用效果良好。将人工种子技术应用在园林工程当中，不但改变了植物的育种方式，而且实现了不经过花粉传播受精就达到了培育新型植物品种的目的[5]。当前我国人工种子技术主要体现在无性繁殖上，可直接借助植物本身的根茎叶的细胞进行克隆，从而完成植物培育，人工种子技术在很大程度上缩短了植物的培育时期，有效提升了植物育种的效率，并且成活率较高，具体见图2。

图2 人工种子技术

在园林工程中，杜鹃花育种技术的运用比较广泛，并且具有较高的园艺价值。杜鹃花的总状花序有5～22 朵，虽然总状花序多，但不会完全开放，花香浓郁。为了更好地发挥出杜鹃花的园艺价值，可以采用人工种子技术。相关试验结果表明，在对杜鹃花育种时采用人工种子技术时，杜鹃花可以在无菌条件下生长且呈现胚状体，之后将胚状体种植在土壤之中，可以直接减少培育、移栽、驯化这3 个环节，同时可以相应减少培育时间[6]。

2.3 不定芽技术

综合生物学大部分的理论知识，园林植物在发育过程中所出现的芽体都存在于植物的茎尖以及叶腋部位，包括腋芽和顶芽等。因此，将生物技术应用到植物的培育中，不仅能有效改变植物芽体生长部位，还能在植物的其他部位比如根或叶同时生长出芽体，这种芽体被称为不定芽。但是应用园林工程不定芽技术，不一定会在所有的部位都生长出新芽体。因此在实际应用不定芽技术过程中，要选择满足特定条件的部位培育不定芽，同时要合理使用低浓度生长素以及高浓度的6-苯基嗦岭。

例如，使用不定芽技术培育紫罗兰或兰花时，为了能发挥出不定芽技术高效率、优良培育效果的优势，就要应用低浓度生长素以及高浓度的6-苯基嗦岭，从而提升植物的抗病虫能力，促进园林植物良好生长[7]。

2.4 基因克隆技术

在园林工程植物育种中应用基因克隆技术，可以有效实现植物基因的移植。相对于其他技术而言，基因克隆技术具有相互性，可以实现植物基因的相互移植，将一个植物的基因转移到另一个植物上，基因克隆技术可以实现基因的转化，还能有效改良园林植物品种。将基因克隆技术应用到园林工程植物育种培育过程中，不仅能培育优质植物品种，还能促进园林工程有效发展，让园林植物育种发挥出更高的培育效果[8]。例如应用基因克隆技术后，改变了花卉的基因结构，不仅能有效控制花卉的颜色和形状，还能控制开花的数量，具体见图3。

图3 基因克隆技术

此外，在对百合花、山茶花、玫瑰花、非洲菊等花卉进行培育时，有效利用基因克隆技术能控制花卉的香味。比如玫瑰花原本花香十分浓郁，但是通过基因克隆技术将山茶花的基因克隆到玫瑰花上，就可以使玫瑰花变得不那么浓郁而是具有清香[9-10]。

同时，利用基因克隆技术还能够提升花卉抗病虫害能力。比如英国的科学家就已经利用基因克隆技术克隆出雪花莲的凝集素，然后将这一基因克隆到其他的花卉上，帮助一些抗病虫害弱的花卉提高自身免疫力，有效防御害虫。利用基因克隆技术提取出杨树中的cDNA，将其再转移到园林的花卉中，能有效帮助花卉抵御病虫害所带来的伤害[11-12]。

为了提高园林植物花卉抵御防治病虫害的能力，可在国槐以及刺槐等一些树木中提取外源凝集素基因，然后将其基因移植到园林植物花卉当中，不仅能够有效防御病虫害，还能够促进园林植物生长。

将基因克隆技术应用在园林植物育种当中，能够在原来的基础上延长园林花卉的花期，提高园林花卉的观赏价值。在应用基因克隆技术过程中需要注意合理把控乙烯浓度，严格控制乙烯合成，更好地延长花卉花期。

3 园林植物育种生物技术的应用发展趋势

近年来，随着我国科学技术的发展与进步，生物技术也不断发展，具有较好的发展前景。不断研究与发展生物技术，实现园林植物育种生物技术智能化，可以更好地提升植物品种改良的质量与效果，还能更好地促进园林植物多样化生长。总体来说，先进的生物技术能促进园林植物育种领域发展，还能提升园林植物的大规模繁殖速度，促进园林植物稳定生长，帮助园林植物培育出更多植物品种，为园林植物稳定生长提供有力保障。未来，园林植物育种生物技术的应用发展趋势从以下几个方面展开。

3.1 生物技术将不断增强植物对于环境的适应能力

环境是园林植物生长中的重要条件，植物育种必须要具有良好的环境。在未来园林植物育种生物技术的应用过程中，可利用生物技术改善植物适应环境的能力，例如抗寒、抗旱等，以此来提升植物对不同环境的适应能力。一些地区病虫害问题较为严重，可以利用生物技术提升植物本身抵御病虫害的能力，保障植物在不同地区的生长。

3.2 生物技术将逐渐改良目前雄性植物的不育基因

在实际应用过程中，应重视植物无性繁殖技术，植物无性繁殖是植物的营养器官（根、茎、叶）离体后在一定条件下形成新个体的一种繁殖方式，其不通过两性细胞结合而产生后代，而是靠营养器官的再生特性培育新的后代。离体后的根再生出枝条，叶、茎能再生出不定根，叶能再生出根和茎，一个茎和一个根或两个茎嫁接起来能够结合在一起成为一个新的植株，改良目前雄性的不育基因，不但可以加快植物的繁殖速度，而且能提升园林的育种速度。