生物技術(shù)在牧草育種上的應(yīng)用分析

郭廷肅

摘 要：隨著我國社會的飛速發(fā)展，對各個領(lǐng)域的技術(shù)要求也越來越高，牧草的生物技術(shù)研究也在不斷擴(kuò)展中，盡管我國牧草育種工作起步較晚、發(fā)展較慢，特別是利用生物技術(shù)進(jìn)行育種，通過參考西方國家一些文獻(xiàn)的前提下，也在不斷吸取借鑒西方國家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，也獲得了一定的成功結(jié)果，本文介紹了牧草的轉(zhuǎn)基因特點(diǎn)以及技術(shù)能力、育種方向和常用方法，還在大體上概括了一下近幾十年的研究成果和進(jìn)度。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù)；牧草；轉(zhuǎn)基因；應(yīng)用

引言

近二十年來，生物技術(shù)已經(jīng)被基因工程、細(xì)胞工程和酶工程所取代，生物技術(shù)朝著更好的方向前進(jìn)，正在不斷創(chuàng)新發(fā)展，并且慢慢在改變之前的傳統(tǒng)模式以及飼草的生產(chǎn)體系，也對相應(yīng)的農(nóng)作物做了一定的改良，在植物基因的基礎(chǔ)上對植物的遺傳物質(zhì)進(jìn)行深刻研究，使其育種方面進(jìn)一步嚴(yán)密精準(zhǔn)和科學(xué)合理，更加明確了其目的性并且增加了它的可操作性，從而成功突破了物種之間生殖隔離障礙的一大難關(guān)。

1牧草育種的狀況及其外源轉(zhuǎn)導(dǎo)方法

1.1牧草育種

在育種中，為了了解它們獨(dú)特的遺傳狀況，有些時候需要進(jìn)行種間遠(yuǎn)緣雜交，但是與此同時會有一個問題出現(xiàn)，常常由于受精前后的種種原因?qū)е码s交失敗，體細(xì)胞雜交就可以很好的解決受精前的問題，其實(shí)質(zhì)是利用電脈沖或化學(xué)調(diào)滲劑作用，實(shí)現(xiàn)雙親原生質(zhì)體的融合雜交，胚搶救則是對受精后的問題起著決定性作用，它通過組培的方式，在雜交后的特定時期，對胚胎進(jìn)行培養(yǎng)，避免了這一問題的發(fā)生。在育種中，還會對重要農(nóng)藝性狀密切相關(guān)的遺傳進(jìn)行標(biāo)記，以此提高選擇的效率和質(zhì)量，可以有效的加快育種的速度，以基因圖譜為中心的基因組學(xué)研究越來越備受關(guān)注，它將大規(guī)模的DNA測序與計算機(jī)識讀的生物芯片微矩陣進(jìn)行結(jié)合，組成了一個全新的學(xué)科，可以對它進(jìn)行全面的了解與分析，從而精確的認(rèn)識到植物生長發(fā)育、品質(zhì)變化等反應(yīng)的遺傳機(jī)制，為基因操縱提供更好的依據(jù)。

1.2外源基因的轉(zhuǎn)導(dǎo)方法

在表達(dá)目標(biāo)生物時可以以外源基因?qū)霝榍疤幔鞣N生物的方法大體相同，在牧草方面也可以選擇直接導(dǎo)入的方式，農(nóng)桿菌介導(dǎo)轉(zhuǎn)換和基因槍法等方式進(jìn)入目的細(xì)胞，從而達(dá)到理想的效果，由于基因槍法具有良好的適應(yīng)性，無論是成熟胚還是未成熟胚都可以同時并且不需要再生，雖說應(yīng)用的廣泛但也有一些特殊的個體無法解決，目前解決措施仍在探索中，農(nóng)桿菌介也是一種比較常見的轉(zhuǎn)化方式，并且有著成本廉價、操作簡單的極大優(yōu)勢，還可以獲取基因植株拷貝完整的外源基因，所以能夠平穩(wěn)的遺傳到子代，把外源基因直接輸送到原生質(zhì)體是主要方法之一，消除細(xì)胞壁后意味著物理阻擋，可以利用在其中加入適當(dāng)?shù)腜EG或者用電穿孔技術(shù)推動原生質(zhì)體吸取外源的DNA，此時想要再造植株基本不可能了，而且還有轉(zhuǎn)基因的重新排列以及不育的問題發(fā)生在培養(yǎng)過程中造成其遺傳過程中出現(xiàn)干擾的情況，導(dǎo)致體細(xì)胞無性系變異，這一情況的出現(xiàn)大大的控制了這個方法的廣泛應(yīng)用。

2牧草的轉(zhuǎn)基因育種方向

2.1 提高抗逆性和固氮技術(shù)基因操縱

牧草大多數(shù)選擇種植在一些自然和地理?xiàng)l件較差的地方，所以要加強(qiáng)其抗逆性迫在眉睫，抗逆性大多包含抗寒性、抗旱性、耐鹽堿性等方面，但就我國目前的發(fā)展來看，成果不是很明顯。它的本質(zhì)大體上是將外信號轉(zhuǎn)化為內(nèi)信號，再傳遞給轉(zhuǎn)錄因子，然后作用在功能基因上，從而達(dá)到植物的抗逆性，植物在受到逆境威脅時，一般都會合成細(xì)胞里的小分子有機(jī)化合物，來保持內(nèi)外均衡，能夠抵擋逆境的威脅。目前全球工業(yè)固氮年總產(chǎn)量約四千萬噸，全球生物固氮年產(chǎn)量約為1.75億噸，其中含有4400萬噸的植物固氮，牧草的種植面積也非常的廣泛，所以牧草的固氮基因工程引起了社會的注意，但其實(shí)固氮的調(diào)配系統(tǒng)難度系數(shù)相當(dāng)高，還有固氮菌與植物的相互關(guān)聯(lián)，長期處于發(fā)現(xiàn)探討研究的階段，由此誕生了一個共生基因組學(xué)的研究領(lǐng)域，引起眾多注意的還是禾本科牧草的聯(lián)合固氮研究，特別是在雀稗固氮方面。

2.2 牧草的抗病蟲、抗除草劑的工程育種

病蟲和雜草控制正在逐步成為集約化飼草生產(chǎn)過程中的主要技術(shù)之一，因?yàn)橹参锏目共∠x、抗除草劑的特質(zhì)大多都是通過單基因或少量基因控制，一般轉(zhuǎn)基因的效果相對顯著，所以，在我國發(fā)展初期，以上兩種育種方面的研究比較有效、發(fā)展較快。如果不對蟲害加以改變，它會嚴(yán)重阻擋牧草發(fā)展，常見的抗蟲基因有Bt基因、蛋白酶抑制劑基因、植物外源凝集素基因三種。其中，殺蟲結(jié)晶蛋白基因和蛋白酶抑制劑應(yīng)用比較多，在1996年時就出現(xiàn)了它們二者科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)考證結(jié)果，剩下的一種基因工程由于剛研制出不久，還沒有進(jìn)行過大量的實(shí)驗(yàn)，仍需進(jìn)行一番考證后再施行。在抑制雜草生長時的除草劑也對牧草有著一定的影響，如果不及時化解其殘留的物質(zhì)很有可能對牲畜也存在著一定的隱藏危害，通常有兩種方法去解決這個問題，第一，修飾除草劑作用的靶蛋白，降低其敏感度，使其被除草劑作用后能夠正常的代謝，第二就是引入酶或酶系統(tǒng)，趕在除草劑發(fā)生效果前就將其降解。

結(jié)語

在牧草基因發(fā)展進(jìn)程中，急需設(shè)立一個高效率的轉(zhuǎn)基因平臺，要將主要牧草的優(yōu)質(zhì)蛋白和抗逆基因分離作為研究的重點(diǎn)，展開對表達(dá)載體的研究與討論，加強(qiáng)對基因表達(dá)調(diào)控的分子機(jī)理的探究、尋找牧草抗病蟲害基因的因素以及對其分子生物學(xué)的探究，有效的解決這幾個問題就能加快速度培養(yǎng)出更加具有價值的轉(zhuǎn)基因牧草，仍然需要進(jìn)行一番斗爭，在經(jīng)過無數(shù)實(shí)施后才能得到想要的效果。

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（作者單位：青海省海東市平安鎮(zhèn)人民政府）