淺談園林植物育種中生物技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展

孫 健 呂琳雪 谷紅霞 焦方凱 崔飛翔 杜 穎

（山東潤(rùn)昌生態(tài)科技有限公司，山東 濟(jì)南 250014）

當(dāng)前，城市園林建設(shè)工作進(jìn)入全新發(fā)展階段，在植物育種工作方面，對(duì)于苗種的數(shù)量與質(zhì)量提出了更高的實(shí)踐要求，傳統(tǒng)植物育種技術(shù)顯然已經(jīng)無(wú)法滿(mǎn)足此方面的要求，因此必須提高對(duì)于生物技術(shù)的重視力度，深化對(duì)于生物技術(shù)的認(rèn)識(shí)，明確其在園林植物育種中的重要作用及具體應(yīng)用，并把握其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，力求最大化實(shí)現(xiàn)其功能與價(jià)值。

1 生物技術(shù)概述

生物技術(shù)是一項(xiàng)具有創(chuàng)新性意義的技術(shù)，具體而言，其指應(yīng)用科學(xué)技術(shù)和與生物體相關(guān)的物質(zhì)對(duì)于動(dòng)物或植物進(jìn)行改造，或者出于具體的目的而使用微生物技術(shù)進(jìn)行微生物培養(yǎng)[1]。生物技術(shù)包含的內(nèi)容眾多，主要有基因工程、發(fā)酵工程、酶工程、細(xì)胞工程、合成生物學(xué)、基因及基因組設(shè)計(jì)等，按照其發(fā)展時(shí)間，則可以分為傳統(tǒng)與現(xiàn)代兩類(lèi)，其中博那個(gè)，傳統(tǒng)生物技術(shù)主要包含雜交技術(shù)、選種與育種、啤酒發(fā)酵等，現(xiàn)代生物技術(shù)則主要包含細(xì)胞融合、試管核酸、細(xì)胞生物學(xué)等。相較于傳統(tǒng)生物技術(shù)而言，現(xiàn)代生物技術(shù)能夠更為有效地對(duì)植物和動(dòng)物品種進(jìn)行改良，有利于克服生物在自然繁殖過(guò)程中遇到的障礙，從而更好地實(shí)現(xiàn)目標(biāo)。

園林植物育種是一項(xiàng)涉及植物種類(lèi)眾多、工作內(nèi)容十分復(fù)雜的實(shí)踐活動(dòng)，不僅要求促進(jìn)園林植物實(shí)現(xiàn)良好的生長(zhǎng)發(fā)育，而且還要求對(duì)現(xiàn)有植物種類(lèi)進(jìn)行改良，從而確保各類(lèi)植物易于栽培和管理、擁有較高的周期生產(chǎn)率，達(dá)到增強(qiáng)園林植物的多樣性并提高其觀賞價(jià)值的目的。通過(guò)在園林植物育種工作中應(yīng)用生物技術(shù)，能夠有效地豐富植物品種、改良植物性狀并提升其整體品質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)園林可持續(xù)發(fā)展，應(yīng)在實(shí)踐中對(duì)其予以充分的關(guān)注與重視。

2 當(dāng)前園林植物育種中所應(yīng)用的主要生物技術(shù)

2.1 人工種子技術(shù)

人工種子技術(shù)最早誕生于上世紀(jì)八十年代，當(dāng)時(shí)即在園林植物育種活動(dòng)中實(shí)現(xiàn)較為廣泛的推廣應(yīng)用[2]。在人工種子技術(shù)的支持下，無(wú)性繁殖成為可能，植物授粉不需要再經(jīng)過(guò)劃分傳播過(guò)程，通過(guò)進(jìn)行一定的技術(shù)操作，植物可以直接依靠自身的力量在根、莖、葉等部位生長(zhǎng)出全新的植株，有利于提升植物的繁殖效率。人工種子技術(shù)的實(shí)質(zhì)是在模仿植物天然種子繁殖方式的基礎(chǔ)上，借助克隆技術(shù)，克隆植物體細(xì)胞，達(dá)到縮短植物繁殖周期、提升植物繁殖速度的目的。當(dāng)前，人工種子在我國(guó)已經(jīng)進(jìn)入工廠化生產(chǎn)階段，應(yīng)用水平較高，在很大程度上降低了植物培植成本，有利于滿(mǎn)足園林建設(shè)中對(duì)于苗種數(shù)量的需求，與此同時(shí)也極大地降低了園林建設(shè)成本。人工種子易于管理，對(duì)于促進(jìn)園林管理活動(dòng)朝著規(guī)范化方向發(fā)展而言，同樣具有十分重要的作用。

人工種子技術(shù)在園林植物育種中的應(yīng)用可以通過(guò)“杜鵑蘭”這一植物來(lái)進(jìn)行說(shuō)明：杜鵑蘭具有香氣，在經(jīng)過(guò)一定的栽培管理之后，擁有較高的園林觀賞價(jià)值。目前我國(guó)對(duì)于杜鵑蘭人工種子進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，研究所得的杜鵑蘭人工種子能夠確保胚狀體直接在無(wú)菌土壤中種植和生長(zhǎng)，省去了試管苗培育、移栽等環(huán)節(jié)，因此有利于節(jié)省經(jīng)濟(jì)成本支出。

當(dāng)前，制約人工種子技術(shù)應(yīng)用水平提升的主要因素是資金不足，且人工種子在穩(wěn)定性上相較于自然種子仍然存在著一定的差異，因而在繁殖和生長(zhǎng)過(guò)程之中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定現(xiàn)象，需要進(jìn)一步加大資金投入和研究力度，力求提高人工種子在園林育種中的實(shí)踐應(yīng)用水平，充分發(fā)揮其作用。

2.2 細(xì)胞工程育種技術(shù)

細(xì)胞工程育種技術(shù)，是指在植物育種過(guò)程之中應(yīng)用細(xì)胞工程技術(shù)，主要原理是從現(xiàn)有植物的各方面特征出發(fā)，對(duì)于不同的植物細(xì)胞進(jìn)行融合，并在細(xì)胞分子技術(shù)的支持下，培育全新植物品種，從而達(dá)到改良植物形狀和特征的目的[3]。其中，細(xì)胞工程技術(shù)主要包括體細(xì)胞融合技術(shù)、雜交技術(shù)和原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)三種，目前原生質(zhì)體培養(yǎng)技術(shù)得到了較為廣泛的應(yīng)用，其應(yīng)用過(guò)程主要由原生質(zhì)體制備、植物細(xì)胞融合及細(xì)胞融合子鑒定三個(gè)環(huán)節(jié)所構(gòu)成，借助這一技術(shù)，可以消除植物細(xì)胞中細(xì)胞壁對(duì)于細(xì)胞融合的障礙，從而促進(jìn)細(xì)胞實(shí)現(xiàn)融合，有效培育全新品種，切實(shí)增強(qiáng)園林植物的多樣性，充分滿(mǎn)足園林植物在苗種類(lèi)型方面所提出的要求。

目前，細(xì)胞工程育種技術(shù)在園林植物育種活動(dòng)中的應(yīng)用主要通過(guò)菊花這一植物表現(xiàn)出來(lái)。菊花在我國(guó)的園林之中較為常見(jiàn)，具有很高的商業(yè)價(jià)值與觀賞價(jià)值，在細(xì)胞工程技術(shù)的支持下，菊花的組織培養(yǎng)、苗種脫毒均已實(shí)現(xiàn)，繁殖規(guī)模也得到了相應(yīng)擴(kuò)大，且在遺傳方面更為穩(wěn)定。目前，輻射誘變這一細(xì)胞工程技術(shù)在菊花育種過(guò)程中得到了較為廣泛的應(yīng)用，有利于改變菊花的性狀，包括改變花色、葉色及葉型等。在體細(xì)胞雜交技術(shù)的支持下，菊花可以與其他花卉進(jìn)行融合，如智利喇叭花、大籽蒿等，其花型、花徑及花色均能夠在這一過(guò)程中得到改良。

制約細(xì)胞工程育種技術(shù)應(yīng)用水平實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步提升的主要因素在于，在應(yīng)用這一技術(shù)對(duì)植物的性狀進(jìn)行改良時(shí)，性狀遺傳有時(shí)會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，需要在實(shí)踐中提高關(guān)注力度，注意篩選不穩(wěn)定現(xiàn)象。

2.3 基因克隆技術(shù)

基因克隆技術(shù)，是指借助基因分子水平層面的技術(shù)，完成植物基因移植，在這一過(guò)程中得到克隆基因，并將克隆基因移植到其他植物之中，從而達(dá)到改良和優(yōu)化植物品種、豐富園林植物類(lèi)型的目的[4]。與此同時(shí)，應(yīng)用基因克隆與轉(zhuǎn)基因技術(shù)，有利于增強(qiáng)植物抵御病蟲(chóng)害的能力，對(duì)于促進(jìn)園林植物的生長(zhǎng)發(fā)育而言，具有十分重要的意義。此外，基因克隆技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)，對(duì)于控制植物花卉的花型與顏色、改變花卉的花香、延長(zhǎng)花期、提高植物生產(chǎn)率、加快植物生長(zhǎng)速度而言，同樣具備極為顯著的重要作用。

例如，美國(guó)企業(yè)利用基因克隆技術(shù)成功開(kāi)發(fā)出具有香氣的天竺葵，日本通過(guò)將螢火素酶基因移植到無(wú)菌狀態(tài)的草原龍膽細(xì)胞膜中得到了葉子能夠發(fā)出類(lèi)似螢火蟲(chóng)光芒的草原龍膽，極大地提升了園林植物的觀賞價(jià)值并進(jìn)一步豐富了植物品種。此外，在轉(zhuǎn)基因技術(shù)的支持下，玫瑰、山茶花、百合等多種類(lèi)型的花卉，均已在花型和顏色方面實(shí)現(xiàn)改變。

基因克隆技術(shù)與轉(zhuǎn)基因技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景，應(yīng)在園林植物育種實(shí)踐中進(jìn)一步提高對(duì)于這項(xiàng)技術(shù)的重視力度，不斷對(duì)園林植物進(jìn)行改良。

2.4 不定芽技術(shù)

大部分植物在生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中出現(xiàn)的芽體，通常均為從植物的葉腋或芽尖部位生長(zhǎng)而出，即芽體的出現(xiàn)部位較為固定，也因此芽體主要分為頂芽和腋芽?jī)深?lèi)。在生物技術(shù)的支持下，可以使植物的芽體出現(xiàn)在葉腋和芽尖之外其他通常不產(chǎn)生芽體的部位，即產(chǎn)生不定芽，不定芽可以出現(xiàn)在植物的根部、莖部、葉部等多個(gè)部位，從而有效地增加芽體數(shù)量并提升其生長(zhǎng)速度，縮短植物的培育周期，為園林植物栽種培育工作提供便利。值得注意的是，并不是植物的所有部位都能夠產(chǎn)生芽體，只有滿(mǎn)足一定條件的部位才能夠出現(xiàn)不定芽。在應(yīng)用不定芽技術(shù)進(jìn)行芽體培育時(shí)，需要使用一定的藥物和生長(zhǎng)素確保其能夠?qū)崿F(xiàn)良好的生長(zhǎng)和發(fā)育。

當(dāng)前，不定芽技術(shù)已在部分植物的培育過(guò)程中得到應(yīng)用，比如紫羅蘭、蘭花，在一定程度上促進(jìn)了園林建設(shè)活動(dòng)的開(kāi)展，其不僅能夠提高植物的生產(chǎn)率，而且還有利于增強(qiáng)植物抵御病蟲(chóng)害的能力，應(yīng)進(jìn)一步加大研究與推廣力度。

3 生物技術(shù)在園林植物育種中的發(fā)展趨勢(shì)展望

基于各類(lèi)生物技術(shù)的良好應(yīng)用前景及所具備的重要作用，可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)其在園林植物育種中必然將得到更為廣泛的應(yīng)用，且在市場(chǎng)的調(diào)控作用下，各項(xiàng)技術(shù)會(huì)逐步實(shí)現(xiàn)商業(yè)化發(fā)展，獲得更多的研發(fā)資金，從而更好地達(dá)到提高苗種數(shù)量和改善苗種質(zhì)量的目的。結(jié)合當(dāng)前生物技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r和園林植物育種工作的實(shí)際需求，未來(lái)，生物技術(shù)在園林植物育種中的應(yīng)用將主要朝著以下三個(gè)方向發(fā)展：

3.1 增強(qiáng)植物的環(huán)境適應(yīng)能力

環(huán)境因素是影響植物生長(zhǎng)的主要因素，許多植物之所以無(wú)法在園林建設(shè)過(guò)程中得到推廣栽培，很大程度上即是因?yàn)槠錈o(wú)法適應(yīng)陌生的環(huán)境條件[5]。因此，未來(lái)應(yīng)重視借助生物技術(shù)增強(qiáng)植物的環(huán)境適應(yīng)能力，包括抗寒、抗旱等能力，從而使植物能夠更好地適應(yīng)不同的環(huán)境，達(dá)到進(jìn)一步豐富地區(qū)園林植物多樣性的目的。值得注意的是，在增強(qiáng)植物環(huán)境適應(yīng)能力的同時(shí)，需要同步提高其抵御病蟲(chóng)害的能力，從而確保其能夠更好地適應(yīng)不同區(qū)域的實(shí)際環(huán)境條件。

3.2 改變現(xiàn)有的雄性不育基因

為進(jìn)一步加快植物的繁殖速度并促進(jìn)其繁殖規(guī)模實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大，實(shí)踐之中，應(yīng)重視在基因技術(shù)等生物技術(shù)的支持下，改變植物現(xiàn)有的雄性不育基因，為植物的無(wú)性繁殖創(chuàng)造良好的條件，充分滿(mǎn)足園林建設(shè)中對(duì)于苗種數(shù)量的需求。

3.3 改變植物的光合作用效率

光合作用是植物獲取生長(zhǎng)發(fā)育所需養(yǎng)分的主要方式，為有效改善植物的生長(zhǎng)狀況，實(shí)踐之中，應(yīng)重視在生物技術(shù)的支持下，改變其光合作用效率，使其能夠更好地開(kāi)展光合作用，從而為新品種的培育工作提供有力支撐，使得新品種能夠更好的生長(zhǎng)，充分滿(mǎn)足園林建設(shè)中對(duì)于苗種種類(lèi)和質(zhì)量的需求，進(jìn)一步豐富園林中的植物種類(lèi)，增強(qiáng)生物多樣性。

4 結(jié)語(yǔ)

在園林植物育種中應(yīng)用生物技術(shù)，是提升植物多樣性、改良品種及提高植物觀賞程度的重要路徑。當(dāng)前，園林植物育種實(shí)踐中所使用的生物技術(shù)主要包括人工種子技術(shù)、細(xì)胞工程育種技術(shù)、基因克隆技術(shù)和不定芽技術(shù)四種，未來(lái)，生物技術(shù)還將進(jìn)一步發(fā)揮作用，將切實(shí)增強(qiáng)植物的環(huán)境適應(yīng)能力、改變現(xiàn)有的雄性不育基因及光合作用效率，切實(shí)提高園林的整體建設(shè)水平。