了解植物分子育种!

国内外植物育种的历史已经证实，新的育种方法的采用和新的育种途径的探索成功将会提高植物育种的效果，给植物育种带来一场深刻的革命。植物分子育种技术为物种间和属间甚至科间远缘遗传物质的导人和交换，进而为快速培育高产、多抗和优质的新品种提供有效的育种途径。可望产生出巨大的社会效益和经济效益。

一、植物分子育种的概念

植物分子育种是指不经过有性过程，将外源DNA导入植物，诱发可遗传的变异，以选育带目的性状的优良品种的育种技术。分子育种广义地讲包括两个层次的生物工程技术：①外源DNA导入植物的技术：即将带有目的性状的基因的供体总DNA片段导人植物，筛选获得目的性状表达的后代，培育新品种；②植物基因工程技术：即将目的基因分离出来，在体外构建重组分子再导人植物细胞，然后通过离体培养并筛选获得目的基因表达的植株，培育新品种。狭义的分子育种指的是第一个层次的分子育种即外源DNA导入植物的技术。

二、植物分子育种的特点

我国育种学家对水稻、小麦、大麦、棉花、高梁、大豆、马铃薯、蚕豆等作物长达20年的探索后掌握了植物分子育种如下一些特点：

1、操作简单。基因工程技术自50年代初使用以来，在作物育种中的应用进展缓慢，主要原因是难以找到理想的目的基因，因为作物的主要经济性状一般是数量性状，这些性状受微效多基因控

制，难于识别和分离。此外，在通过基因工程改造作物的过程中很难找到合适的基因载体。我国的植物分子育种以异源DNA片段有可能在受体植物细胞内形成部分杂交片段的假说为基础，通过适当的导人方法很容易将供体的总DNA导人受体细胞内，由此引起受体发生遗传性变异，为育种家提供丰富的遗传变异资源，因而是简单易行的育种新途径。

2、变异范围广。周光宇、陈启锋和黄骏麒等认为，异源DNA 导人受体细胞后，由于供体与受体的异源遗传物质的相互作用，其中包括DNA片段的插人、整合、调控和启动等，会引起受体产生多种多样的遗传性变异。受体所产生的遗传性变异涉及到作物的各类质量性状和数量性状，其中包括植株的形态变异、生长发育速度、生理生化特性、抗病虫能力、产量构成潜力和品质改良以及抗逆性等等。从受体的变异性状来看，一般在Dl代出现变异性状，少数在D2代和D3代才出现变异性状。变异性状包括供体所特有的性状和双亲均没有的新性状。这些新性状在后代中能稳定遗传或继续发生性状分离。所以，通过

DNA直接导人法能获得广泛的变异后代，为新品种的选育提供了丰富的物质基础。

3、后代稳定快。通过远缘杂交所获得的杂种后代群体会发生“疯狂分离”，随后还需要经过8～10个世代的严格筛选才有可能培育出稳定的新品系。通过异源DNA直接导人法所获得的转基因植

株后代群体一般只经过4～5个世代就能选育出带有远缘优良性状的新品系，由此可以缩短育种时间，提高育种效果。

三、植物分子育种技术

1、供体DNA的提取：大多数的供体DNA的提取是根据Marmur 的方法进行改进的，主要用酶法或离子交换柱法除去RNA及蛋白质获得较纯的DNA分子。农业分子育种的目的是获得带有目的性状的新品系，为此作为供体DNA必须含有表达目的性状的基因(DNA片段)。用于提取DNA的植物材料，一般选用细胞分裂旺盛、DNA含量高的幼嫩器官或组织。

2、外源DNA分子导人植物的途径和方法：外源

DNA导入技术可分为两类，一类是以分离培养的细胞为受体，导人DNA后再生植株，另一类是从整体植株体内的细胞为受体、直接得到DNA转化的种子。后者比前者简单、直接，可直接以作物的植株在田间进行导人和选育新品种。以整体植物的细胞为受体的导人技术又可分为两种，一种是以种胚细胞为受体，另一种是以生长点细胞为受体。前者包括授粉前、后的卵细胞及不同发时期的种胚细胞为受体的技术，以生长点细胞为受体的技术是用

DNA溶液浸泡成熟种子或幼苗。具体方法如下：1花粉管通道技术：植物受粉后，花粉在柱头上萌发形成花粉管，穿过花柱进入子房，沿子房的内壁或胎座生长直达胚珠，通常经过珠孔进入胚襄。花粉管通道技术是以整体植株的种胚细胞为受体，通过花粉管这条

通道将外源DNA导人胚襄中，转化受精卵或其前后的种胚细胞，使其自然发育成种子。