雜交水稻生物技術精選(九篇)
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第1篇：雜交水稻生物技術范文
關鍵詞：抗除草劑基因；育種；應用
中圖分類號：S330 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2015）24-6120-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2015.24.003
Abstract： As the development of herbicide resistant crops， especially herbicide resistant transgenic crops， it had become easier to field weed control， and decrease weeding cost， improve economic effects. The application of herbicide gene in crop breeding was summarized in the article to explore the use of herbicide resistant genes in crops.
Key words： herbicide resistance gene； breeding； application
1970年，人們發現歐洲千里光（Senecio vulgaris）對均三氮苯類除草劑具有抗性[1]。科學家受此啟發，開始了抗除草劑的作物新品種的研究。迄今為止，人類已獲得了很多抗（耐）除草劑作物，尤其是轉基因抗除草劑作物，諸如抗草丁膦轉基因作物、抗草甘膦（農達）轉基因作物、抗磺酰脲類除草劑轉基因作物、抗溴苯腈轉基因作物、抗阿特拉津轉基因作物、細胞色素P450及脫鹵素酶轉基因抗除草劑作物等近10個類別[1]。抗除草劑作物開發最大的作用就是擴大殺草譜，使田間防除雜草變得簡便易行，降低除草成本，提高經濟效益。20世紀90年代，黃大年等[2]提出了將抗除草劑特性應用于作物雜種優勢利用中的設想，本研究為了挖掘抗除草劑基因在作物中的利用，對近些年抗除草劑基因在作物育種中的應用現狀進行了綜述。
1 抗除草劑基因及作物
抗除草劑作物品種主要通過轉基因技術與非轉基因常規育種方法創制。
1.1 非轉基因抗除草劑作物
20世紀70年代，人們利用非轉基因手段（傳統育種）開始培育抗除草劑作物，并成功培育出了第一個抗均三氮苯除草劑油菜品種“OACtriton”。傳統的育種方法有自然選擇、雜交法、誘變法、組織培養法等非轉基因手段，迄今為止，培育出的非轉基因抗除草劑作物主要包括：①抗三氮苯類：大豆、油菜；②抗稀禾啶（環己烯二酮）類：玉米、大豆；③抗咪唑啉酮類：玉米、棉花、小麥、水稻、向日葵、小扁豆；④抗磺酰脲類：大豆、亞麻、棉花、向日葵、油菜；⑤抗草銨膦類：油菜、甜菜、大豆、玉米、棉花。采取此種途徑選育而成的抗除草劑作物品種易于被人們接受而被一些國家認可。其中抗咪唑啉酮類作物是非轉基因抗（耐）除草劑作物發展中最成功的作物，特別是耐咪唑啉酮水稻，2008年在美國阿肯色州的種植面積已占水稻種植總面積的1/3，而在哥斯達黎加則占水稻種植總面積的22%，此外，在加拿大、巴西和希臘等國均己大面積種植[3]。
1.2 轉基因抗除草劑作物
20世紀80年代中期，生物技術與基因工程的發展使人們擺脫了單純利用自然界植物固有遺傳特性的局面，進入自由構建遺傳性狀的新時代，導致創制轉基因抗除草劑作物的迅速發展，轉基因抗除草劑作物已成為主流。到目前為止，已有近300種植物通過轉基因技術培育出抗除草劑品種[4]。按照基因的不同，對轉基因抗除草劑作物進行分類：①抗草甘膦轉基因作物：番茄、玉米、水稻、小麥、向日葵和甜菜等20余種植物；②抗草銨膦（草丁膦）轉基因作物：玉米、小麥、水稻、大豆、油菜、馬鈴薯、番茄和苜蓿等；③抗磺酰脲類除草劑轉基因作物：油菜、水稻、大豆、亞麻、棉花、番茄、甘蔗和甜瓜等；④抗溴苯腈轉基因作物：油菜、棉花、馬鈴薯和煙草等。另外，還有抗莠去津（阿特拉津）轉基因作物、細胞色素P450及脫鹵素酶轉基因抗除草劑作物等[5]。在這些抗性作物中，50%以上是抗草甘膦作物。2010年，全球已經大規模商業化種植的抗草甘膦轉基因作物主要有大豆、玉米、油菜、棉花、甜菜及苜蓿6種，僅抗草甘膦大豆種植面積就達7 330萬hm2。占全球轉基因作物種植總面積的50%，占全球大豆總種植面積的77%左右[6]。
現已經研究的抗除草劑基因主要有抗草丁膦、雙丙氨酰膦的bar（PAT）基因；抗草甘膦的gox、aroA、cp4-epsps基因；抗磺酰脲類除草劑的SURB-Hra、SURA-c3、csrl基因；抗均三氮苯類（莠去津等）的psbA、atzA基因；抗2-4 D的tfDA基因；抗溴苯腈的bxn基因等[7]。
2 中國抗除草劑作物研究概況
中國在抗除草劑基因工程方面的研究起始于20世紀80年代，抗阿特拉津大豆是中國獲得的最早的轉基因抗除草劑作物，到目前為止，獲得的抗除草劑基因有抗阿特拉津基因（PS6A）、抗草銨膦基因（bar）、抗溴苯腈基因（bxn）、抗2，4-D基因（tfdA）和抗草甘膦基因（G2-EPSPS）等。目前已獲得的抗除草劑轉基因作物有抗草銨膦水稻和小麥；抗2，4-D棉花；抗阿特拉津大豆；抗草甘膦玉米、棉花、油菜、水稻、大豆和小麥；抗溴苯腈油菜和小麥等。2012年，中國培育的抗草甘膦轉基因玉米獲得農業部批準，進入生產性試驗階段，如果實現商品化生產，將有利于打破美國孟山都等跨國公司在抗除草劑轉基因產業上的壟斷地位[8]。
3 抗除草劑基因在作物育種中的應用
3.1 作為篩選標記基因
抗除草劑基因作為篩選標記基因具有產生的假轉化體少并能給作物帶來有用的農業性狀的優點，已越來越多地應用于植物遺傳轉化。其中bar基因是應用最廣的抗除草劑選擇標記基因。Nakamura等[8]利用bar基因作為篩選標記，構建了用于植物遺傳轉化的高通量載體，將抗蟲基因Cry1 Ca[9，10]、抗旱、耐鹽基因BADH等[11]與抗除草劑基因bar結合，通過農桿菌介導轉化法成功導入水稻中。張春雨等[12]研究表明，bar基因在后代田間篩選中具有明顯的成本優勢。此外，抗草甘膦的aroA基因、抗溴本腈的bxn基因和抗綠磺隆的csrl基因等也已成功地應用于不同作物的遺傳轉化[13]。
3.2 在雄性不育法育種中的應用
雜種優勢育種是利用兩個或幾個遺傳性不同的親本雜交育出在生長勢、生活力、抗逆性、產量、品質等方面優于其親本的雜種后代的一種育種方法。作物雄性不育化育種是雜種優勢利用的重要途徑之一。作物雄性不育包括質核互作不育和核不育兩種類型，相對應生產上為三系法和兩系法育種，三系即不育系、保持系、恢復系，三系配套在多種作物中已廣泛發現，應用方式上較為成功的是中國20世紀70年代興起的水稻野敗胞質不育三系配套的雜交種，迄今仍具生命力，并擴展到東南亞等國家[14]。但三系法中一些作物存在不育系不育性不徹底、胞質含有產量不利因子及優勢組合篩選緩慢等問題[2]。二系法是指核不育類型，此類型沒有保持品種（保持系），不能實現三系配套，通常呈不育與可育1∶1的分離[15]。核不育類型在應用中還有很大的難度，所以到目前還沒有推廣使用。核不育類型中的光溫敏核不育類型其不育度受光溫調節，利用此特性配制雜交品種，與三系法相比，可以免去不育系繁殖的異交過程，免去不育細胞質帶來的各種負作用，以及由于恢復源廣、配組自由，獲得強優勢組合的幾率大大提高[16]。因此，光溫敏核不育系制種具有廣闊的前景，但其在繁殖、制種過程中受到誘導光溫條件的制約，表現為不育系育性敗育不徹底，繁種、制種質量難以保證，配制的雜種表現出真雜交率不高（通常只為40%～80%）等問題[17]。早在20世紀90年代，中國科學家就提出利用抗除草劑基因應用到不育系育種中的設想，以提高雜交種純度和簡化育種程序，發展到現在主要進展如下。
3.2.1 培育新型抗除草劑不育系 抗除草劑基因轉到不育系育成新的抗除草劑不育系。雜交制種時，噴灑相應除草劑可除掉不育系中的雜株（本身可育株、氣候條件影響、機械混雜等因素）和雜草，保證了不育系純度，降低了繁種的隔離條件，尤其在抗除草劑核不育系制種時，可以利用除草劑去除50%的可育株，大大減輕了勞動強度，為核不育的應用提供了可能的條件[14]。近些年獲得的抗除草劑不育系有抗草甘膦的水稻光溫敏核不育系[18]、抗草丁膦的水稻光溫敏核不育系[10，12]、抗草甘膦油菜不育系[19，20]、抗草銨膦甘藍型油菜核不育系[21，22]、抗草甘膦棉花核不育系Yu98-8A1[23]和Yu98-8A2[24]等。這些抗除草劑不育系的創制為兩系法雜交制種打下了堅實的基礎。
3.2.2 培育新型抗除草劑恢復系 將顯性抗除草劑基因轉到恢復系中可育成新的抗除草劑恢復系，將得到的攜帶純合抗除草劑基因的新恢復系與不育系配制雜交組合，得到的真雜種后代具有抗除草劑特性，因此，通過施用除草劑即可去除假雜種、雜株和雜草，獲得整齊一致的雜種群體。山西省農業科學院谷子研究所選育出K103、K95、K161、K163、K172等一批具有較高配合力的抗拿捕凈（稀禾啶）恢復系，隨后用這一批抗除草劑新品系作父本，2008年選育出抗除草劑優質新品種長雜2號并通過山西省認定，2012年獲山西省科技進步二等獎。2010年選育出晉谷49號和晉谷50號并通過山西省認定。2013年選育出晉谷56號和晉谷57號并通過山西省認定[25]。水稻通過田間雜交、回交或轉基因遺傳轉化等手段也培育出一大批抗除草劑恢復系，包括抗草銨膦恢復系明恢63-B、測64-B、特青-B等20余個[26，27]，抗草甘膦秈型水稻恢復系[28]、抗pursuit（普殺特）水稻恢復系等[29]，并利用其恢復系培育出雜交稻香125S/Bar68-1等一批優良組合[28，29]。在抗除草劑油菜恢復系中，肖國櫻等[30]培育出了抗草丁膦油菜恢復系和抗草甘膦的油菜恢復系。并利用其恢復系配置了抗草甘膦雜交油菜組合，產量鑒定結果表明，5個抗性組合雜種一代單株產量均高于親本，超親優勢率達到17.84%～42.80%。
3.3 作為化學殺雄劑應用于雜交制種
化學殺雄是獲得雜交種的又一途徑，化學殺雄雜交制種除不需要人工去雄而大幅度降低了雜交種生產的成本外，還具有免除不育系制種中育性配套和保持所必需的繁瑣工序，且親本選擇更加廣泛，雜交組合選配自由，更易選出具超優勢的雜交種。因此，化學殺雄技術在雜交優勢利用和雜交制種上有著廣闊的市場前景。
這方面研究主要集中在棉花的研究上。Viator等[31]研究發現在抗草甘膦棉花四葉期后噴施草甘膦，造成花藥不能正常開裂、花粉活力降低、棉鈴畸形等現象。隨后科研學者設想，如果通過間隔噴灑除草劑來控制棉花雄性不育，同時對其進行人工授粉，觀察雌蕊育性及植株的結鈴性，可能是創造雄性不育進行棉花制種的新途徑。李燕[32]探討了草甘膦作為棉花化學殺雄劑的應用，結果表明，隨著噴灑濃度的升高，噴灑次數的增加，雜交種純度逐漸提高，最高可達96.9%，但負效應也愈加明顯。對草甘膦殺雄獲得的雜交種的產量及品質相關性狀進行分析，結果表明，草甘膦對轉基因棉花雜交后代生長沒有負效應。梅磊等[33]研究認為考慮到氣候等因素，轉基因抗草甘膦棉花可在現蕾初期噴施20 mmol/L的草甘膦，每隔15 d（遇特殊氣候可延長5 d）噴1次，共噴4次，即可進行不去雄雜交棉制種。孟慶忠等[34]研究結果表明，10%草甘磷100倍液可得到母本全株雄性不育性狀。王秀麗等[35]研究認為，自現蕾開始，每隔16 d噴灑一次除草劑可以有效控制棉花雄性不育。
3.4 雜交種純度快速鑒定與純度控制技術研究
雜交種純度是制約雜交優勢利用育種中的主要因素之一。除草劑抗性基因的利用，為控制雜交種的純度提供了有效途徑。中國每年雜交作物制種的純度主要靠冬季到海南進行種植鑒定，鑒定時間長，分子鑒定需要高端試驗設備及專業操作人員。而利用抗除草劑基因培育的抗除草劑雜交種，可在苗期通過相應除草劑的篩選體系快速、簡便、有效地鑒定雜交種純度，不僅節省成本，對銷售假冒低劣雜交種子坑害農民的行為也可起到有效的防護作用。另外，雜交種的純度也得到有效控制，這一技術也叫超凈雜交種技術，它的應用可以重新啟用曾經被摒棄的一些配合力好但育性有欠缺的不育系，利于雜交組合的自由選配和提高雜交水稻的產量，親本選擇范圍的擴大能增加群體的遺傳多樣性，防止生產上的遺傳脆弱性和流行病的發生。
金紅等[36]摸索出抗除草劑轉基因黃瓜的田間抗性鑒定和室內種子抗性鑒定的除草劑臨界濃度。建立了一套在種子發芽階段或2片真葉期進行黃瓜雜交種純度鑒定的新技術。王新其等[37]利用田間與室內方法鑒定了水稻F1雜種純度，二者鑒定結果相符，因此，通過浸種或苗期噴藥，就可以有效殺死假雜種，保證雜交群體的純度。周心童[38]確定了有效鑒別棉花父、母本品種抗與非抗草甘膦棉花的最適濃度為2.00 g/L，鑒別雜交種的最適草甘膦濃度為2.25 g/L，最適宜的噴施時間為棉苗三葉期。馬小艷等[39]研究了浸種法鑒定轉基因抗草甘膦棉花。草甘膦的濃度選擇在20.00 g/L，浸泡時間約1 h。該方法檢測周期短，工作量小。吳偉等[40]利用發芽試驗和苗床試驗對抗草甘膦棉花浙雜14雜交棉種子進行純度鑒定。結果表明，發芽試驗鑒定的純度結果略低于苗期鑒定，但趨勢完全相同。李志強等[41]研究表明，利用室內發芽試驗鑒定轉基因抗草甘膦棉花抗性的方法是準確可行的。熊緒讓等[42]對轉bar基因抗除草劑兩系雜交水稻香125S/Bar68-1進行了栽培應用初步試驗，結果表明，雜交水稻香125S/Bar68-1去雜提純靠專用除草劑，苗期噴施一次Basta（草丁膦的商品名）對保證其純度和提高產量是至關重要的。旱育軟盤秧噴施效果最好。孫海波等[43]研究表明，轉bar基因恢復系NT-5-1的T6世代仍保持對Basta的抗性；轉bar基因雜交稻3～4 葉期噴施0.1%～0.2% Basta 60 kg/667m2，清除假雜種效果均達100%。肖國櫻等[30]對轉bar基因抗除草劑兩系法雜交早稻的高產栽培技術進行了研究。結果表明，使用除草劑Basta后的純度達99.98%。理論產量平均達550 kg/667 m2以上。
3.5 機械化制種技術研究
肖國櫻等[18]提出一種不育系解決機械化制種和不育系混雜的方法，通過雜交、遺傳轉化等方法，選育出抗草銨膦和草甘膦/感苯達松的水稻光溫敏核不育系EBl85Bs。苯達松也是一種除草劑，由于這些不育系具有抗除草劑的特點，而恢復系不具備，制種時不育系與恢復系可以混播，待授粉完成后噴施除草劑殺死恢復系，成熟后機械化收割不育系上所結雜交種子，而不需要提前人工刈割恢復系；而且恢復系在不育系中均勻分布也可以提高異交率。如果在制種過程中遇到異常低氣溫，造成不育系少量自交結實而混雜在雜種F1代中，可以通過在雜種F1代秧田噴施苯達松殺死混雜的苯達松敏感不育系，雜交種由于野生基因的顯性作用而不受傷害，從而可以保證大田F1代的純度；此外，秧苗期噴施除草劑可以代替田間種植鑒定雜交種純度，減少了種植鑒定中的土地占用和人工費用。本設想也可以運用到其他作物中，通過培育一種抗/感除草劑的不育系來一次性解決機械化制種和清除不育系混雜的問題。
4 展望
綜上所述，抗除草劑基因在作物中除了有效去除田間雜草的主要作用外，在基因工程、雜交優勢利用育種和栽培技術上都有重要應用。在中國抗除草劑基因的利用已成為一個新的研究熱點，并取得了很大的進展，科學家利用抗除草劑基因作為篩選標記，結合其他抗性基因質粒如抗旱、抗病蟲、提高農藝性狀或產品風味的基因，選育高抗且優質的品種；在作物育種方面，抗除草劑不育系與恢復系的利用，水稻、小麥、棉花、油菜、谷子、黃瓜等也創制出不同類型的抗除草劑新種質，這為抗除草劑基因應用于雜種優勢提供了具有潛力的材料基礎。另外，已經培育出了谷子品種長雜2號、晉谷56號和晉谷57號，水稻品種香125S/Bar68-1。利用抗除草劑基因對雜交種進行純度快速鑒定與純度控制技術的研究，使得一些三系、兩系、化殺組合已具備了走向生產示范的條件。抗除草劑基因在簡化栽培、化學殺雄、機械化制種方面都開始了研究。總之，抗除草劑基因的利用研究越來越引起人們的關注，隨著此研究的深入，將不斷推進基因工程、作物育種與生產的發展，使21世紀的農業發生重大變革。
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第2篇：雜交水稻生物技術范文
1.1農業科學與其它現代科學的交叉是新的發展趨勢
(1)雄性不育現象的發現和利用，是基礎性研究長期積累的結果。60年代以來，雄性不育在水稻、小麥、高粱、谷子、大豆、油菜和大白菜等作物上都已發現和應用。目前，已發現100多種能在生產上應用的雄性不育植物。雄性不育理論的研究與應用，有力地促進了作物新品種的培育，提高了農作物的產量和質量。在我國，197。年發現了“野敗”，迎來了水稻育種的燦爛曙光。由此育成的釉型雜交水稻，創造了世界育種史上的奇跡。自1976年以來，累計種植三系雜交水稻達1.7億余公頃，增產稻谷2600億公斤。隨著這項技術被引進到有關國家，已在更大范圍內發揮著作用。雜交水稻取得了舉世矚目的成就，并被譽為“第二次綠色革命”。
針對三系雜交水稻的美中不足，如米質較差，優良恢復系不好選配等問題。我國科學家們在努力選配優質稻組合的同時，已發現并培育成功了二系法雜交水稻，一般可增產巧%左右。
這一獨特的創造，領先世界水平，使水稻生產跨人了一個新的發展階段。
(2)農作物病蟲害可以給作物造成10一30%的損失，嚴重時使得顆粒無收。近些年來，隨著病蟲害問題的日益嚴重和復雜化，對害蟲的研究投人了更大的力量，出現了各學科的交叉和互相滲透，進一步把宏觀與微觀不同層次的研究結合起來。同時，對害蟲、天敵和植物之間關系的研究，發現昆蟲和寄生植物之間，不是單純的為害和受害的關系，而存在著植物抗逆的一方面。這一方面的研究和發現為尋找控制害蟲新途徑和新方法提供了基礎。如利用植物的“超補償能力”防治害蟲，不是要求把害蟲斬盡殺絕，一個不剩，而是允許保持一定的蟲口密度，以不造成明顯減產為度。這種原則不僅可以減低防治成本，減少環境污染，如果控制適度還可以帶來增產效果。
在對生態學如昆蟲變態、生殖、滯育、飛翔、遷移等生命活動規律研究的基礎上，提出區域性害蟲生態控制的新概念;性誘劑的應用，包括性誘劑和病毒的聯用;以及新型的無公害農藥的開發應用等，無不得益于基礎研究。
在農牧區鼠害防治方面，鼠情監測和預報的發展，一方面歸功于長期定位研究的積累，另一方面則借助于先進的計算機和有關軟件技術。利用不育和遺傳防治技術是目前鼠害防治技術發展的一個重要方向。美國農業部丹佛動物危害控制中心在這個方面有很好的工作。在防治策略上已放棄單一的大面積化學防治方法，更著重長期持續地壓低害鼠害兔的種群數量。
(3)遠緣雜交與染色體工程育種在創造特異種質資源方面顯示了強大的優勢。美國的棉花“PD”系統種質是通過遠緣雜交(中棉一瑟伯氏棉一陸地棉三元雜種)建立起來的，已經成為美國優質育種的主要種質資源。遠緣雜交與染色體工程育種結合組織培養技術可快速穩定特異性狀，以及利用分子生物學方法進行快速鑒定分子標記，在雜種早代就能鑒定帶遠緣目標基因(如抗性基因)的微小異源染色體片段，大大加快了育種速度。我國科學家在棉花遠緣雜交的研究中，就是綜合利用了有性雜交、激素處理、幼胚培養、染色體加倍、多代回交以及異地鑒定等技術，創造了系列優異種質材料和優良品系，并可望在本世紀末的最后幾年，在理論和應用方面取得突破性進展。
長穗堰麥草是小麥遠緣雜交育種的優良野生親本材料，用它與普通小麥雜交，已經選育出許多高產、優質、抗病新品種，如小堰6號、小僵107等。相關的核質雜種優勢理論正在深人地開展研究。核質雜種優勢的研究，對于小麥改良有著重要意義，因為核質雜種優勢一旦表現出來就不需要年年制種而又能穩定地保持下去。我國在遠緣雜交、染色體工程以及核質雜種優勢等方面的整體研究水平處于世界領先地位。
(4)把物理學和化學的成果引人農作物育種領域，產生了物理和化學誘變技術，并得到了廣泛的應用。在這個領域，目前又有新的發展。把離子束技術引人育種領域，出現了離子束生物工程育種技術。利用離子注人進行基因位點損傷，誘發遺傳變異，利用離子刻蝕進行細胞加工，介導外源基因。利用這一技術育成的新品(菌)種，已在農業生產中推廣應用，創造了明顯的經濟效益。隨著生命科學與其它基礎學科的交叉，這類創新性研究和應用也會越來越多。
1.2持續農業和各類特色農業的興起是農業科技進步的又一顯著特點
(1)“綠色革命”與“藍色革命”正在相互交融。在生物技術與常規技術相結合促進農業科技發展的同時，人們將加速向海洋領域拓展，出現大規模的海洋農(牧)場，實現“海洋農牧化”。人類解決所面臨的人口、資源、環境問題，出路之一是重返海洋。利用現代科學技術手段，研究海洋、開發海洋、保護海洋、發展海洋產業，現在人們稱之為藍色產業。
隨著世界人口的增長和技術的發展，海洋捕撈業日益發達。因此，早在80年代初，一些營養和商業價值高的魚類產品就開始明顯減少，199。一1992年，全世界年捕魚量僅為8000萬噸，比1989年減少7%。在減少和控制捕撈恢復海洋特別是近海漁業資源的同時，人們已把注意力轉向人工養殖和近海特種資源的人工增殖。日本最為發達，真綢、牙鮮、對蝦、梭子蟹、扇貝、牡礪、鮑魚和紫菜等養殖早已著稱于世，科研生產都達到了相當高的水平。西、北歐和北美諸國基礎研究較為深人，而用于生產者種類較少，生產規模一般較小，產量不大。值得注意的是，近年來國外十分重視高新技術(細胞工程、基因工程)在增養殖生產及科研中的應用，對養殖中繁殖發育、營養、生產、疾病及其環境條件間相互關系研究較為深人。在我國，同發達國家相比較，水產養殖產量主要來自淡水。隨著產量壓力的不斷增加，使得內陸河流湖泊水環境資源受到破壞。將來的方向是發展集約化養殖，把淡水資源用作飲水和環境，同時加速向海洋的戰略轉移。我國有1.8萬公里海岸線，淺海中生物生產力相當于每平方米每年2000大卡，兩公頃海面相當于1公頃良田。經過努力可以從海洋中得到數千萬噸水產品，成為大規模食品生產基地。
(2)現代化、高效率和高技術農業離不開“設施農業”。隨著耕地面積進一步減少，如何發展適合中國國情的設施農業將對進一步提高單位土地的產出，發展“兩高一優”農業起到重大作用。發達國家的肉牛、奶牛、豬、雞等廣泛采用現代化工廠化養殖方式，未來規格化“全進全出”全自動化程度將得到發展。今后隨著智能化程度提高，溫室蔬菜、花卉等作物無土栽培將走向群體化、大型化。
和“設施農業”相關的是“白色農業”。所謂白色農業，主要是指不污染環境的微生物工廠化農業。人們不僅可以從中獲得大量的食用菌類，還可以生產大量的無公害生物農藥及生長激素，也可以直接生產人們所必需的蛋白質。
(3)80年代中期，美國學者針對“生態農業”的局限性，首先提出了“持續農業”的新概念。
與生態農業不同，持續農業在強調對資源環境保護的同時，不反對化學能的投人。即不僅采取農業生產的現代化措施(良種、農藥、化肥、灌溉)，而且注意農業生產的經濟性、社會性，即經濟效益與環境保護并重，側重于生態、經濟、社會的綜合效益。我國人多地少，在農業生產滿足需求的同時，也必須考慮到對自然資源的合理利用和生態環境保護。
2我國農業科學的現狀和戰略對策
2.1我國農業科學的現狀分析
建國以來，我國農業科學不斷取得進步。品種資源研究和良種選育技術水平不斷提高。我國學者利用遠緣雜交、染色體工程、基因工程等技術與常規育種相結合，實現外源基因轉移，拓寬種質資源，培育豐富的農作物新品種，為我國乃至世界農業增產作出了突出貢獻。特別是水稻雜種優勢利用，隨著“三系配套”技術走向世界，“二系法”研究的初步成功，以及“一系法”的積極探索研究，我國在這一領域的整體優勢和領先水平，已為世界所公認。
我國農業生物技術研究始于70年代。20多年來，在生物技術基礎理論、試驗技術和應用推廣方面都有了明顯的進展，取得了一系列重要成果，有不少產品和技術已走向市場，同時也大大縮短了與發達國家的差距。我國在脫毒快速繁殖技術、花藥培養、染色體工程育種技術和單倍體育種應用方面一直處于國際領先水平。植物基因工程方面，我們已基本上能夠自己分離侵染蔬菜、煙草及其它經濟作物的病毒外殼蛋白基因，獲得了一批轉基因抗病毒植株。但由于這些新技術發展歷史較短，我國目前的水平基本上屬于跟蹤發展階段，所采用的技術路線和方法，基本上與國外相同，未能有新的重大突破。
從整體上來看，我國農業科學研究和應用，同發達國家尚存在一定差距，在一些重要領域存在很大差距。比如作物、畜禽良種覆蓋率，在我國分別只有6。一80%和30一60%，而發達國家已接近100%。在高技術方面的差距還很明顯。但在一些局部，比如雜種優勢利用、遠緣雜交及染色體工程育種、單倍體育種及其應用等則均居世界領先水平。
2.2戰略與對策
(1)要加強基礎性研究，為農業的發展提供科技貯備。高新農業應用科技來源于農業基礎理論的研究，否則應用科技就成了無源之水，無本之木。以雜種優勢的利用為例，如果沒有遺傳學的基本理論指導，沒有雜交高粱等雜種優勢利用的實踐經驗，也就沒有1970年野敗材料的發現和對其系統研究，也就沒有三系雜交稻的成功。因此，我們應當穩定并精心組織一批精干的科技人員，對涉及農、林、畜牧、獸醫、水產等領域科學技術重大理論課題和前沿領域進行攻關，特別是在品種選育的新理論與新方法、基因工程、病蟲害防治機理以及作物近緣種保護生物學、生物肥料、溫室和大棚中的生態調控等方面的研究上，力爭有所創新和突破。
應當看到，我國農業生物技術的基礎研究相當薄弱，基本上處于跟蹤研究狀態，缺乏新的思路和觀念。在越來越激烈的國際競爭面前和強調知識產權的今天.缺乏創新的生物技術產品是會被淘汰的。我們在選擇動植物基因工程課題時，要盡量避免相同水平上的簡單重復，力爭在理論和關鍵技術上有所突破，為開發增加后勁。
在海淡水增養殖方面，我國海帶養殖近期產量不斷提高，已高達300多萬噸，而栽培方法仍是50、60年代的成果。80年代提出了新的方法，可以免去長達4個月的低溫育苗，但還沒有廣泛應用。對蝦養殖的問題就更加突出，流行性蝦病形成毀滅性災害，造成上百億元的經濟損失。必須加強病原及病理學研究，加強監測技術和防治藥物的研制與開發，加快研究生態綜合防治措施，以求盡快改變目前這種幾乎是束手無策的被動局面。
(2)加快高新技術特別是生物技術在農業生產上的應用，提高農業生產的現代化水平。通過高新技術產業化，直接把科技轉化為經濟優勢、市場優勢，同時提高國際競爭能力，保持我國農業高新技術在某些領域的先進水平，縮小與先進國家的差距。科學技術與其他商品不同，科學技術必須有超前性，既要重視選擇當前一般先進實用的技術項目，又要抓住具有世界先進水平，能影響未來農業發展方向的重大項目的推廣，這樣才能帶動我國農業的大發展。
第3篇：雜交水稻生物技術范文
但據中國農業大學一項最新的聯合對比研究結果表明，現代栽培稻相對普通野生稻，丟失了約1/3的等位基因，其中有抗病、蟲、雜草及抗逆基因，也有高效營養基因和高產優質基因。為了解決這一問題，我國野生稻種質資源開發利用正朝著更深層次發展，采用現代生物技術和傳統雜交育種技術并舉齊上的辦法，后者比前者來得更為現實、安全、可靠。2001年我在獲得水稻與高粱遠緣雜交成功的基礎上，利用高粱稻與普通野生稻雜交也獲得了意外的成功，克服了雜交稻后代瘋狂而漫長分離的難題，為加速野生稻種質資源利用開創了一條新的途徑。
一、親本選擇
1. 高粱稻。用水稻與墨西哥高粱雜交選育而成，株形緊束，莖稈粗壯，葉片厚直，青綠，穗大結實率高，屬感溫型秈稻。
2. 普通野生稻。產自玉林市福綿鎮濕地野生環境，株形散生，莖紫褐色，節位有氣生根，莖節部彎曲，葉中等偏大，葉脈近似紫褐色，穗長粒疏，柱頭、花藥大而黑，谷粒短扁形，有長芒，極易落粒。
二、雜交選育
1. 雜交。以高粱稻做母本，以普通野生稻做父本，用人工方法進行有性雜交，將未雜交的子粒一律剪除后套上紙袋，以防損防雜，成熟后收種。
2. 選育。25天后收得雜交種子5粒，第一代（F1）全播全收，第二代（F2）只播F1收上來的種子混合后的一部分，因場地有限只插了10行，每行20蔸。從第二代（F2）開始出現分離，在選育同時也進行定向留優汰劣選種。其間丟失了部分優良種質。隨著定向留優汰劣加代選種栽培的開展，分離逐漸減少，為第五代（F5）開始進入株行圃選育創造了條件。原先出現過的如高大型（見圖一）、披散型、紫莖型、短粒型、大葉型、節部彎曲型、長莖型、散枝型、易落粒型植株的生育期長短不一等分離現象也一代比一代減少，從第六代（F6）開始進入平穩行圃選育，第八代（F8）獲得了兩個定型株系——遠雜233和遠雜235。
遠雜233（見圖二）屬感溫型秈稻，株形緊束，莖稈粗壯，穗長粒多，屬長粒型；穗中上部子粒有短芒，正在進行測試利用。遠雜235屬感溫型秈稻，株形集散適中，莖稈粗壯，粒細長，外觀米質優，缺點有長芒，穗形似小麥，有待探討利用。
三、結果討論
1. 野生稻與普通栽培稻雜交，后代會出現瘋狂而漫長的分離，這是業內人士公認的事實，這一雜交成功對于加速野生稻種質資源開發利用具有十分重要的實用意義。
第4篇：雜交水稻生物技術范文
一、發病原因
1、栽培管理不當
栽培管理技術既影響水稻的抗病力，也影響病菌生長發育的田間小氣候。其中，以施肥和灌水尤為重要。偏施氮肥溶易導致植株幼嫩或徒長，植株抗病能力減弱，病菌因此易侵入；同時過量偏施氮肥，可能導致水稻個體、群體失衡、郁蔽為病菌繁衍發生營造局部環境。
2、品種單一
品種單一化嚴重，引起水稻稻瘟病的病原菌為兼性小種專化性寄生菌，不同的生理小種對不同品種的致病性不同。當一個品種大面積推廣時，能夠侵染該品種的生理小種得以大量繁殖并不斷積累菌量。一旦環境條件適宜即可大面積發病，直接導致該品種抗病性的喪失。
二、發病癥狀癥
1、稻頸瘟最初在稻頸上產生褐色小點，擴展后使稻穗頸成段變成褐色或黑褐色。發病早而重的可造成水稻白穗；發病晚的可使水稻癟粒增多。穗部枝梗、穗軸受害后，會變成褐色或灰白色，并使其上的小穗不結實。
2、葉瘟病斑有兩種，即急性型病斑和慢性型病斑。急性型病斑的特征是葉片上可以看到暗綠色近圓形至橢圓形病斑，葉片正反面同時生有大量灰色霉層，這種病斑的出現往往是葉瘟流行的征兆，但它也可轉變為慢性型病斑。慢性型病斑是葉瘟常見的典型性病斑，最初在葉片上產生褐色或暗綠色水漬狀小點，逐漸擴大成梭型斑，病斑中央呈灰白色，邊緣褐色，葉背面有灰色霉層。
三、防治方法
1、加強稻瘟病群體結構變化監測
生產上所用主栽品種的分布和替換，水稻病原菌群體的結構變化帶有明顯的區域差異，稻瘟病生理小種具有多樣性遺傳變異，因此應建立稻瘟病菌群體監測體系，定期監測稻瘟病菌群體結構，不斷地分析稻瘟病菌生理小種致病性、致病類型、小種分布狀況及優勢小種；準確掌握不同稻瘟病菌致病類型與當前生產和育種的抗源品種的相互關系，有選擇地使用抗病親本，減少抗病育種的盲目性。
2、加速育種進程
培育抗病品種的關鍵在于掌握較好的抗源材料。抗源的收集主要包括對國內外已定位基因的抗源、病區長期自然選擇所保留的抗源以及含豐富抗源的野生稻的收集。常規抗病育種通過有性雜交，利用作物自身或親緣種中的抗性基因選育抗性品種。通過選擇親本人手，采用單交、復交和回交等手段，將真正的抗稻瘟病基因重組到一個品種中。但由于受到有性雜交親和性的制約，影響了外來基因型的廣泛利用。而生物技術的出現恰好彌補這樣的缺陷。不僅可以打破物種界限。克服有性雜交障礙。而且能快速有效地創造遺傳變異，縮短育種年限。因此，常規育種與生物技術育種相結合是水稻抗稻瘟病育種的發展方向。
3、藥劑防治
第5篇：雜交水稻生物技術范文
1轉基因技術在農業領域的發展概況
自1953年英國科學家沃森和克里克提出了DNA的分子結構雙螺旋模型以來,人們對遺傳基因密碼的了解有了突破性進展,現代生物技術在此基礎上發展起來。此后,生物技術研究倍受青睞,得到了快速的發展。在短短的幾十年時間里,應用范圍已經涉及到農業,醫藥,環境,食品和化工等多個領域。目前世界上許多國家如美國,日本等一些發達國家早已在進行這方面的研究,并且取得了可喜的成果。美國等國家投資了上億美元的資金對人類基因組進行研究,并于今年4月完成人類基因圖譜,我們國家承擔了全部工作的l%左右。我國的863計劃,攀登計劃等對動植物的轉基因及水稻的基因組進行了研究。人類在生物基因工程研究領域已經取得了許多重大成果。19%年,中國水稻研究所以黃大年研究員為首的課題組,在世界上首次研究出了抗除草劑轉基因雜交稻,為解決長期以來困擾雜交稻制種純度問題提供了新方法。微生物農藥因具有對環境和生態安全的突出優點而受到國內外高度重視。將毒蛋白抗蟲基因和抗除草劑基因分別導人水稻,使得新種質不僅有顯著的抗蟲性,而且有較強的抗除草劑效果。控制谷蛋白產生的基因植人“越光”號水稻中,使它的谷蛋白含量減少了四分之三,大大提高了它在食用和造酒方面的質量。瑞士培育出能產生p一胡蘿卜素的轉基因水稻,在不久的將來,出現在餐桌上的米飯不是白色的而是金黃色的。全世界估計有24億人口以大米為主食,還有上千萬人因鐵的攝人量不足而使智力和身體發育受到影響;因維生素A的攝人量不足而在少年時期就失明。并且受影響的人群無法通過食用蔬菜、水果和肉類補充主食中缺乏的鐵和維生素。瑞士科學家把黃水仙等植物的基因植人水稻,從而提高大米的營養價值,可以幫助千百萬人防止貧血和失明。1995年安徽省岳西縣農民因種植假稻種而造成0.7萬公頃稻田大幅減產甚至絕收的慘劇,利用基因指紋鑒別技術,真假稻種一天可見分曉。集糧食作物“抗逆、早熟、高產、優質、無污染”為一體的“作物基因誘導調控技術”,在云南生態農業研究所誕生。這項新技術的問世,給21世紀世界農業的持續發展、解決土壤退化、耕地銳減、水資源枯竭等問題帶來了希望。1994年,首批轉基因植物產品延熟保鮮的番茄和抗除草劑棉花在美國獲準進人市場銷售。據不完全統計,迄今國外批準商業化應用的各類轉基因植物產品已近90種,僅美國和加拿大就超過了50種,其中,大部分都與病蟲草害防治有關,例如抗蟲(玉米螟)玉米,抗蟲(棉鈴蟲、紅鈴蟲)棉花,抗蟲(甲蟲)馬鈴薯,抗病毒的西葫蘆、番木瓜,抗除草劑(草甘麟、草錢磷、澳苯睛、磺酞脈、咪哇琳酮)的玉米、大豆、棉花、油菜、亞麻等。世界轉基因作物的種植面積越來越大,19%年全世界轉基因農作物種植面積為200萬公頃,1997年猛漲到1280萬公頃,1998年又上升到2600萬公頃,1999年的轉基因農作物種植面積達3990萬公頃,比1998年的種植面積增加了44%。美國是世界上種植轉基因作物面積最大的國家,1999年達到了2870萬公頃。其中轉基因玉米、大豆和棉花的種植面積,已分別占各作物總種植面積的1/4‘1/3。一個新興的農業高技術種子產業開始形成。生物技術已經顯示出對農業科技和生產力發展的強勁的推動作用。中國轉基因植物的研究也獲得了很大的發展。僅據19%年統計,國內研究和開發的轉基因植物達47種,涉及各類基因103種,其中,與病蟲草害防治有關的基因約62種。近兩年來,研究開發的基因數量和.轉基因植物的種類又有增加。目前國內已批準14種轉基因植物、30多種產品進人田間試驗或環境釋放。中國自行研究培育的4種轉基因植物、5種產品已通過安全性評價獲準商業化應用。其中同抗病蟲有關的有3個,即抗棉鈴蟲的棉花、抗病毒病(CMV)的番茄和甜椒。近年來,轉蘇云金芽抱桿菌(Bt)殺蟲晶體蛋白基因的棉花最為引人注目。中國已成為在世界上獨立研究成功轉基因抗蟲棉、并擁有自主知識產權的第2個國家。抗蟲棉的育成和推廣也標志著中國農業生物技術開始進人產業化發展階段。預計1999年轉基因抗蟲棉種植面積可超過13萬公頃,2000年可達到33萬公頃,除可創造可觀的經濟效益以外,還可產生巨大的社會效益和生態效益。通過生物基因工程技術,1999年全球轉基因農產品的銷售額由1995年的7500萬美元增長到21‘22億美元,增長了近30倍。2以洲〕年銷售額預計將達到30億美元。對于植物轉基因技術,目前存在著不同的觀點。人們對轉基因作物栽培的長期安全性以及對周圍生態的影響放心不下。北京大學副校長陳章良教授認為這種憂慮大可不必,他指出,克隆和轉基因等生物技術是人類改造自然的偉大創舉,對醫藥業、農業等領域都有重要作用。
只要加強監管和遵循科學的道德精神,人類完全可以控制轉基因技術可能導致的負面影響,如同人類發明了核能并成功應用于和平目的一樣。在農業領域中,將轉基因生物技術應用到殺蟲、抗除草劑等方面,起到提高產量和質量、減少污染以及提高作物抗逆性等益處。多種相關作物,包括耐保存的西紅柿,抗蟲的馬鈴薯,抗蟲和抗除草劑的棉花、大豆、玉米已進人市場。在種植轉基因作物最廣泛的美國,兩億多人食用四年多來還沒有出現過任何不良影響,其他地區也沒有接到有問題的報告。中國等發展中國家與這些發達國家不同,人幾基數大且每年仍呈上升趨勢,而可耕地面積卻沒有增加,自身依然要進口糧食等農產品。更重要的是,面對加人WTO的情勢,中國必須提高農業的生產效率,才能應對外國農產品的挑戰,穩定農業的基礎地位。因此,中國在關注生物技術安全性的同時,應加快推廣包括轉基因技術在內的農業生物技術成果。
2對寧波市今后發展農業轉基因技術的幾點建議
(l)現代生物轉基因技術的發展必須與傳統的常規技術方法相結合,這一點已為目以轉抗病蟲基因較多,例如抗稻疚病、白越來趁多的實踐所證明。以水稻轉抗病蟲基葉枯病基因,抗除草劑基因,抗旱抗鹽基因育種為例,一般來說,某一特定基因的直因,這些都是解決一些栽培上經常碰到的問接導人要比常規雜交育種簡便快速,更有目題。隨著人們生活水平的不斷提高,以后應的性和預見性。然而,目前對于外源基因在適當進行一些能夠提高農作物品質的基因的轉基因植物中的整合特點、遺傳規律以及表構建與轉化,以及一些抗腐爛或貯藏墓因的達調控仍缺乏足夠的了解,若要獲得具有良植物轉基因工作。例如,現在市場上出售的好、稱定抗病和農藝性狀的品系,仍需要育袋裝榨菜,雪菜中的防腐劑含t很高,另外種、植保和分子生物學家緊密配合,從大童寧波地區的一些特產,如楊梅,奉化水蜜桃轉墓因植株中進行鑒定和選育。在病蟲害綜等產品,如果通過轉基因技術降低防腐劑的合防治體系中,轉墓因植物或重組微生物的使用量并提高它們的保鮮時間就可以銷往國應用不過是其中的一個環節,它的應用也可外和全國各個地方,能夠大大提高經濟價能引起植物與病蟲等生態關系的新的變化。值。
(2)目前生產上應用的一些轉基因項目以轉抗病蟲基因較多,例如抗稻疚病、白葉枯病基因,抗除草劑基因,抗旱抗鹽基因,這些都是解決一些栽培上經常碰到的問題。
第6篇：雜交水稻生物技術范文
關鍵詞：我國；現代生物技術；發展趨勢
1現代生物技術在農業中的應用
現代生物技術在農業方面有著極廣的應用。典型的成功事例諸如袁隆平教授培育的雜交水稻，他是利用生物基因重組將高產水稻和抗病水稻的優點集于一身。當前應用較為廣泛的轉基因技術，極大的提高了糧食的產量，尤其是我國較為稀缺的蔬菜的產量產量有了顯著的提升。現代生物技術在農業中的應用也極大的豐富了農業種類，諸如新培育出的太空辣椒、轉基因黃金大米等一系列新物種。這些新物種的形成在很大程度上改變了大自然生存法則，也加速了物種之間基因的交流。另外，生物技術對于農業最偉大的想法是將植物的基因植入到動物體內，實現動物的光合作用，徹底解決人類的溫飽問題，但是這種設想還是停留在最初階段，但是隨著科學技術的發展，很可能在某一天轉換為現實。最后，農業是我國生物技術未來發展的一大趨勢，對于提高糧食產量，促進物種間基因交流有著十分深刻的現實意義。
2現代生物技術在工業中的應用
生物技術和工業看似沒有聯系，但是實際聯系較為廣泛。現代生物技術在工業中最廣泛的使用就是制藥生產線，通過生產線的紐帶將生物技術和工業緊密聯系在一起。其次；生物發電也是生物技術在未來發展的一大趨勢，生物質能發電已經成為今天電廠供電組成系統中的一部分，但是，生物發電迄今為止還是停留在理論階段，并沒有真正的試驗成功。但是隨著生物技術的不斷發展和對重大難題的不斷突破，終有一天生物發電也將變為現實。
3現代生物技術在醫療行業中的應用
生物技術在醫療方面的應用最廣，生活中也最為常見。從之前胰島素蛋白的生成，到現階段抗青素的制造，無一離不開生物技術而存在。在現代的醫療行業發展中，生物技術的存在極大的推動了現代醫學的發展，例如；先進的神經中樞替代技術，采用生物電位差原理有效的將人體的神經中樞替代，而正確的傳達神經信號，在人體出現神經中樞受損或者神經中樞疾病時，醫生完全可以借助現代生物技術用電位差原理將人體神經中樞有效代替，從而使患者身體康復。生物技術在醫療行業中更為先進但也飽受爭議的就是克隆技術，克隆技術的存在使世界上生物不用實現繁衍而產生下一代，克隆羊多利就是很好的一個證明。現在在醫學上克隆人體心臟，種植人體耳朵、人工受孕、DNA鑒定等，這種先進的生物技術打破了傳統的醫療體系，為我國醫學的發展打開了新的一扇門。
4現代生物技術在軍事中的應用
生物技術在軍事中的應用較為廣泛，從古老的帝國時代的造船是模仿魚的姿態，并將其體態擴大，建造出了無堅不摧的戰艦。現代高科技的雷達技術，是蝙蝠回聲定位技術的重要應用，對于世界各個國家的國防做出了重要貢獻。為了減少水的阻力，核潛艇設計借鑒了魚兒流線型的身姿，從而可以潛居世界海底。美國日本的千里眼監控，則借鑒了蒼蠅的眼睛結構設計。世界各國的軍事技術都離不開生物技術而存在，并且生物技術的存在極大的推動了世界軍事的前進步伐，為軍事發展做出了重要貢獻。但是，生物技術在軍事運用上也具有其兩面性。尤其是在戰爭中，生物技術的運用將對人體和世界和平產生極大的威脅，諸如細菌武器的應用。這種極端的生物技術在軍事上的發明，有效的增強了國家的戰斗力，但是這種有悖于道德的生物技術在軍事上的運用，將對人類乃是世界環境產生極大的危害，甚至是破壞生態環境。因此，生物技術在軍事運用上要發揮其優點回避其缺點，從而真正的將生物技術運用到軍事領域上來保衛世界和平而不是滅絕性的殺害。
結束語
現代生物技術有著較高的技術優勢，對我國社會進步有著重要影響。現代生物技術的發展趨勢受到社會各界的普遍關注。并且，現代生物技術對我國的農業、工業、醫療、軍事等行業都有著重要影響。分析我國現代生物技術的發展趨勢對生物技術的發展與我國社會的進步都有著重要意義。
參考文獻：
[1]趙錦芳,龍聰平,趙萌,王金華.應用型本科院校生物技術專業實踐教學體系的改革與探索[J].科教文匯(下旬刊).2015(08).
第7篇：雜交水稻生物技術范文
關鍵詞 水稻花藥培養力；評價指標；基因型效應；基因定位；標記輔助選擇
中圖分類號 S511.038 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739（2016）17-0025-04
Abstract Anther culture technology，combined with cross breeding，induced mutation breeding and transgenic technology，has become an important technology in rice breeding. The anther culture ability of rice is a quantitative trait and the genotype is a key factor in the rice anther culture. Characteristics used for evaluating tissue culture ability was introduced firstly and then genotypic effects and genetic control of anther culture ability in rice were discussed，to provide some useful information for the improvement of rice anther culturability by genetic manipulations.
Key words rice anther culturability；evaluating characteristics；genotypic effect；gene mapping；marker-assisted selection
組織培養技術是植物生物技術的基本方法，也是基因工程技術實際應用的先決條件，因此了解組織培養反應的遺傳特性對基礎研究和植物遺傳改良在許多方面都具有重要意義[1-3]。花藥培養是非常重要和實用的生物技術手段，也是目前獲得單倍體植株和進行單倍體育種的主要方法[4]。水稻是最重要的糧食作物之一，自20世紀60年代末首次獲得水稻花培植株后[5]，國內外在影響花藥培養效果的因素及花培特性的遺傳等基礎研究方面做了大量工作；同時，緊密結合育種實踐，通過花藥培養選育水稻新品種也取得了令人矚目的成果[6-10]。目前，花藥培養技術與雜交育種技術、誘變育種技術及轉基因育種技術等相結合，已成為水稻育種的一個重要技術手段。筆者試圖對近年來有關水稻花藥培養特性遺傳控制的研究進展進行綜合評述，為通過遺傳操縱改良水稻的花藥培養力提供參考。
1 評價植物組織可培養力的指標
植物組織的可培養力包括愈傷組織誘導能力和再生能力2個方面。同一基因型不同外植體的可培養力存在很大差異，但愈傷組織誘導率和綠苗分化率在不同外植體之間的相關性卻表現大不相同，例如，水稻花藥與幼穗、成熟胚的愈傷誘導率存在顯著正相關，幼穗和幼胚的愈傷誘導率也存在極顯著正相關，但同一外植體的愈傷誘導率和綠苗分化率之間不存在相關性，愈傷誘導率與綠苗分化率無關，即愈傷誘導率高，綠苗分化率不一定高[11]。對水稻花藥培養力的研究結果表明，花藥愈傷組織誘導能力和再生能力之間無相關性[12-24]，是2個獨立的性狀，這就需要分階段采用不同的指標來綜合評價水稻的花藥培養力。
為了評估可培養力這種特性，人們提出了不同的評價指標（表1）。總體上反映培養力的指標可分為兩大類，一類與愈傷組織誘導能力有關，涉及愈傷誘導的數量、質量、生長與形態等；另一類則與愈傷組織分化或再生能力有關，涉及到再生芽、苗或植株的產量、倍性等。這些指標可反映出植物對不同培養階段的響應特性，為分析遺傳與環境因子對植物培養能力的影響提供了測定參數。然而，由于不同的研究者對同一性狀采用的測定指標不同，報道的結果往往缺乏可比性，例如，在評價再生能力時，有的采用再生頻率（能分化出植株的愈傷組織百分數），有的則采用產率（平均每塊愈傷組織產生的植株數），使得即使利用相同的群體對控制再生能力的QTL（quantitative trait loci，數量性狀位點）定位結果也有差異[25]。相對而言，植株產率變異范圍比再生頻率大，可解釋更多的表型變異，以其為指標更能準確反應再生能力，且檢測出的QTL更多[26-28]。
2 水稻花藥培養力的基因型效應
在眾多影響因素中，基因型是影響水稻花藥培養力的最重要因素[4，10，49-51]。從不同的研究報道來看，通常野生稻的花藥培養力低于栽培稻，而在栽培種中則以粳稻培養效率較高，秈稻培養力較低，秈粳雜交后代則介于二者之間。這充分說明花藥培養力是受遺傳控制的，供體品種的選擇對提高花培的培養力特別重要。
不同野生稻之間的花藥培養力存在很大差異。對不同野生稻花藥培養力的比較研究結果表明，普通野生稻>藥用野生稻>疣粒野生稻[52]。這種培養力的表現和它們與栽培稻的親緣關系有關，一般來說，基因組為B、C、E、BC和CD的野生稻花藥培養力通常低于基因組A的普通野生稻[53-54]。對不同生態型的普通野生稻的研究發現，直立型普通野生稻>傾斜型普通野生稻>匍匐型普通野生稻[55]。野生稻與栽培稻雜交后，無論是粳稻與野生稻的雜種，還是秈稻與野生種的雜種，其花藥培養力均可得到改善[56]。
對秈稻和粳稻花培效果的差異已有很多研究報道，總體來說粳稻的花培效率高于秈稻。秈稻花藥培養力一般偏低，平均出愈率不超過5%[57-58]，有些材料甚至不能誘導出愈傷組織[20，59]，花培植株產率1%～3%[60]。相對而言，粳稻的花培效率較高，已取得良好的效果[6]。愈傷組織誘導率一般在10%以上，有的可達40%以上[20，61]。但亞種內不同材料或品種間也有很大區別，例如，在秈型亞種內，不同品種的愈傷組織誘導率可相差10倍或以上，綠苗再生率變幅甚至更大（1.6%～82.9%）[19，58]。
3 水稻花藥培養力的遺傳控制
3.1 雜種F1花藥培養力的表現
水稻花藥培養力受遺傳控制，是一種可遺傳的特性[62]。如果雙親的花藥培養力均較高，F1代的培養力也會較強。在光（溫）敏核不育兩系雜交稻的花藥培養中，具有較高培養力的2個親本，其雜種F1花藥培養力相對也較高，但低于最優親本；在高×低或低×高培養力類型中，雜種F1的花藥培養力介于雙親之間，并偏向高值親本；低×低培養力類型的雜種F1培養力為最低[63]。在秈粳交及秈爪交中，2類雜種F1出愈率大致相同，均顯著高于秈秈交。綠苗分化率高低為表現為秈秈交>秈粳交>秈爪交[64]。
3.2 水稻花藥培養力的遺傳行為
水稻花藥培養力包括花藥愈傷組織誘導與綠苗分化能力2個方面，但它們是獨立遺傳的，不存在相關性[17-24，65]。已有研究結果表明，愈傷誘導能力是條件制約型性狀，受少數隱性基因控制[66-67]；高培養響應特性是隱性性狀，同時受幾個基因的控制[22]。
水稻花藥培養力的遺傳行為十分復雜，受到加性效應、非加性效應作用及細胞質效應的影響。目前，在水稻花藥培養力遺傳的研究中，由于所用材料不同，所獲得的結果并不完全一致，大體上可以分為以下幾類：①愈傷組織誘導率和再生率的遺傳同時受加性效應和顯性效應影響，但加性效應的貢獻占主導地位[17，22，67]。②愈傷組織誘導率和再生率的遺傳同時受加性效應和顯性效應影響，對愈傷組織誘導率來說加性效應大于顯性效應，而對再生率則主要是非加性效應的作用[18，68-69]。③愈傷組織誘導率和再生率的遺傳同時受加性效應和顯性效應影響，對愈傷組織誘導率來說基因加性作用和非加性作用都較重要，而綠苗分化率以基因加性作用為主[70]。④愈傷組織誘導率主要受加性效應影響[22，71]，再生能力主要由母體效應影響，加性效應較小[71]。⑤胞質效應的不確定性。有些報道認為，培養力不但受核基因的控制，還受細胞質的影響[25，67-68，72]，但也有報道認為愈傷組織誘導率和再生能力均不受細胞質效應的影響[22]。由以上可知，水稻花藥愈傷組織的誘導在很大程度上受加性效應控制，非加性效應的影響較小；但對綠苗再生的研究結論尚不充分，它同時受加性效應和顯性效應的控制，而且在某些雜交組合中還受母體或細胞質的影響[73]。
3.3 控制花藥培養力的基因定位與標記輔助選擇
近年來，隨著分子標記技術的發展和應用，可以將控制數量性狀位點（QTL）進行逐個解析，利用QTL作圖技術可估算各控制遺傳變異位點的數目，鑒定這些位點在基因組中的分布、互作及其對表型變異的貢獻大小。通過QTL分析，在包括水稻在內的多種不同植物中已定位許多與不同外植體培養力相關的位點[25，74]。
對水稻花藥培養力的研究結果表明，它是受多基因控制的數量性狀，通過分析已鑒定出了一些與水稻花藥培養力有關的QTL（表2）。通過對Nipponbare與Milyang 23雜交的加倍單倍體（DH）群體的花藥培養和RFLP連鎖作圖，Yamagishi等[34]發現控制愈傷組織形成的基因位于第1染色體，控制綠苗與白花苗比例的基因則位于第10條染色體。何 平等將秈稻窄葉青8號與粳稻京系17雜交的11個加倍單倍體（DH）株系用同一種培養基進行花藥培養，利用該DH群體已構建RFLP連鎖圖譜進行了有關水稻花藥培養力的數量性狀基因座位（QTL）分析，在第6、7、8、10、12條等5條染色體上分別檢測到與愈傷組織誘導率有關的5個QTL，其加性效應均為正，在第1、第9條染色體上檢測到與綠苗分化率有關的2個QTL，這2個性狀間的QTL不存在連鎖，在第9條染色體上有1個主效基因與白苗分化率有關，對綠苗產率則沒有檢測到特有的QLT[12，21]。Kwon等[41]利用Milyang 23與Gihobyeo雜交的164個重組自交系，將控制綠苗再生能力的位點qAGR-10定位在第10條染色體上，在3種不同條件下可解釋表型總變異的7.6%、8.9%和17.9%。并鑒定出與之連鎖的3個RFLP標記RG323、RG241和RZ400；通過對43水稻品種和2個F2群體的標記基因型分析，發現與qAGR-10連鎖的分子標記RZ400能夠有效地識別再生能力高（>10%）和低（
Kwon等[75]進一步的研究結果展示了通過分子標記輔助選擇改良水稻花藥培養力的良好前景。他們將自己選育的具有較高的綠苗再生頻率（可到38%以上）水稻品系MRGI079與IR64雜交，對F1、F2和BC1F2群體進行了花藥培養，并利用標記RZ400進行了基因型鑒定。結果顯示，在F2中具有MRGI079標記基因型個體的平均綠苗再生率為15.4%，而呈IR64標記基因型個體的平均綠苗再生率僅為2.42%，BC1F2中顯示類似的結果。該研究結果證明通過該標記的輔助選擇可獲得高再生能力株系和改進秈稻的花藥培養力，進而提高秈稻花培育種的效率。
4 存在的問題與展望
對植物培養力遺傳控制的研究，促進了人們對愈傷組織誘導、生長與分化的分子機制的了解。盡管對水稻花藥培養力的遺傳研究取得了很大進展，但也存在一些問題。在進行花藥培養力的分析時，有的研究因完全雙列雜交的工作量太大而所用親本較少，所得結果缺乏普遍意義，有的僅用了正交組合或反交組合材料而忽視了母體效應，有的未設置重復而不能準確估算誤差方差，相關分析結果的可靠性可能會受到一定程度的影響。在進行花藥包括其他組織培養力的QTL效應評估和定位時，由于不同雜交親本的遺傳背景、種植環境和生理狀態的差異，各報道中檢測的QTL位點數及其效應的大小有所不同，已定位的這些QTL的實際應用價值還有待于進一步確認。
雖然水稻花藥培養已成為水稻育種比較成熟的手段，但在秈稻中仍存在愈傷組織誘導率和綠苗分化率偏低的問題，限制了花藥培養技術在秈稻育種中的廣泛應用。可通過3個方面來解決這一問題：一是改進培養體系。包括改善培養條件、改進培養基成分、選擇合適外植體及處理方法等，建立一種對大多數秈稻基因型有效且簡單易行、低成本的花培技術體系，使其在秈稻花培育種中更有效地發揮作用。二是通過亞種間雜交來改良秈稻的花藥培養力。目前，水稻秈粳亞種間雜種優勢利用已成為我國超級稻育種的主要途徑和主攻目標之一[76-77]。不同秈稻品種間花藥培養力存在差異，粳稻的花藥培養力大于秈稻，秈粳亞種的花藥培養力也優于秈稻。為此，可選擇花藥培養力高的秈粳品種雜交，一方面結合目前已鑒定出的高培養力QTL和已建立的秈粳特性分子標記進行輔助選擇而改良秈稻的花藥培養力；另一方面也可利用水稻花培育種優越之處快速選育超級稻的雜交親本。三是通過基因聚合和轉基因來創造適宜的材料。既可以利用標記輔助選擇技術將能提高愈傷誘導率和綠苗分化率的QTLs 聚合在一起，也可以通過轉基因技術將控制高培養力的位點轉入秈稻，進而培育出愈傷誘導率和綠苗分化率均較高的秈型材料。
基于目前對水稻花培遺傳控制的研究結果，在以后的水稻花藥培養工作中，應注重高培養力材料的選育與應用，進行雜種花培育種時應注意選擇高培養力材料為橋梁親本，同時兼顧細胞質效應而關注雜交親本組配方式；從基因效應的角度來看，則應重點關注那些對愈傷誘導率和綠苗分化率貢獻率較大的QTL，利用標記輔助選擇和轉基因技術聚合有促進效應的主效基因，通過篩選或基因編輯技術減少或消除那些負效應的QTL，這樣就有可能培養出愈傷誘導率和綠苗分化率均較高的材料，對大幅度提升水稻花藥培養力將具有重要意義。
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第8篇：雜交水稻生物技術范文
由中國水稻研究所自主研發的水稻缽苗機插技術是水稻生產技術的一次更新換代，具有操作方便、省工省力、機插后傷秧傷根少、返青快、增產效果好等特點。尤其在今年東北稻區低溫春澇比較嚴重的情況下，該技術育成的秧苗依舊保持良好長勢，凸顯出明顯的防御低溫春澇作用。
據項目主持人、水稻所峰研究員介紹，針對傳統水稻毯苗機插技術存在的取秧不均、傷秧傷根嚴重、漏秧率高、插后返青慢等問題，水稻所首創研發水稻缽形毯狀秧苗機插技術。秧苗種在該技術研發的缽形毯狀秧盤上，看上去就像秧苗種在了“電腦鍵盤”上，不僅可以做到定量定位按缽取秧，而且培育出的秧苗綜合素質好。
2009年，黑龍江農墾農業局率先引入水稻所研發的水稻缽苗機插技術，在建三江、牡丹江、紅興隆等8個農場開展試驗示范，當年就取得喜人的效果。與傳統機插技術相比，缽苗機插技術返青提早4～7天，節省育秧及補秧成本30～50元，平均增產達12.4%，畝均增收200元。為進一步完善該技術，水稻所科研人員不斷改進，使該技術更趨實用性、適用性，并在墾區得以迅速推廣，應用面積從2010年的50多萬畝，迅速擴大到今年的1500多萬畝，逐步取代了原來的子盤育秧機插技術，被稱為機插技術的一次革命。
上海育成甘藍雜交新品種
上海市農業科學院園藝研究所主持的科技興農項目《甘藍優良雄性不育系的創新和雜交種的配制》通過了專家驗收。該課題利用優良不育系與自交系配制的甘藍新品種“爭牛”通過了市農作物品種審定委員會的認定。
目前，該課題組已在江蘇如東建立了“爭牛”甘藍品種繁種基地，繼續加強對親本材料的提純復壯，采用組織培養等方法防止親本生活力衰退和種性退化，采用DNA指紋圖譜技術鑒定制種基地的種子純度，加快“爭牛”甘藍新品種的成果轉化和推廣應用。
農民育出桑葚新品種
據了解，重慶大足區龍水鎮復隆村雅美佳濕地公園負責人兼技術人員陶德君自主研發的果桑新品種——“金檣63號”，獲國家專利局確認。目前，該品種果桑吸引了30多個國家的訂單飛來，“錢”途看好。
據介紹，陶德君充分利用濕地公園得天獨厚的優勢，投入近百萬元自主研發果桑新品種“金檣63號”，經多年培育，具有果大、味甜、產量高等特點。目前，單枝產量一般在300～500顆，最高可達700顆。此外，這種果桑花青素含量也特別高，是普通果桑的6倍。
目前該果桑枝條價格達到400元/千克，單株桑苗價格50元/枝。在今年發展200多畝的基礎上，下一步計劃發展3000畝果桑產業，以此帶動鄉村旅游，促進當地6000多農民增收致富，年產值達到1億元以上。
海帶優質高產新品栽培測試成功
日前，由中國科學院海洋研究所海藻種質庫科研團隊和山東省榮成市蜊江水產有限責任公司聯合培育的B013、A040等優質、高產新品系在中科院海洋所——榮成蜊江海洋蔬菜研發基地栽培測試成功。
科研人員通過海帶多組合單倍體克隆雜交輔以累代定向選育技術，成功培育出“B013”和“A040”兩個優質、高產新品系。其中，品系B013是雜交品系，具有高碘、高褐藻酸鈉的特點，4月初每克干藻體平均碘含量達0.31毫克，褐藻膠含量達干重的30%，而且其藻體孢子囊形成時間比傳統品種晚2個月，抗高溫能力強，可極大延長收割期，淡干海帶呈深綠色，品質優良。A040是定向選育的高產品系，具有藻體幅寬的突出性狀，目前在榮成桑溝灣中低海區表層水進行筏式養殖，4月初平均藻體寬度達60厘米，平均株鮮重接近2千克，適合鮮菜加工。
江蘇農科院研制成功非接觸測量豬體溫裝置
江蘇省農科院獸醫所近日成功研制出了豬體溫無線采集節點裝置，不需要直接接觸，1秒鐘即可測量豬的體溫。
據江蘇省農科院“生豬體溫監測與疫病預警物聯網技術研究”項目負責人胡肄農研究員介紹，該裝置結構簡單，由紅外體溫傳感器、豬體溫采集發射器、紐扣狀電池等組成，不需要直接接觸豬的皮膚，在離豬5厘米范圍內就能檢測到豬的體溫，可精確到±0.2℃，避免了以往水銀溫度計測肛溫的操作麻煩、動物應激強、采集溫度偏高以及采集時間比較長等缺點。同時，豬體溫無線采集節點裝置還可制成耳蝸內置式，自動連續讀取豬體溫并將數據傳入電腦，形成體溫曲線，當與正常體溫曲線偏差達±0.5℃時，即發出警報，提醒工作人員及時對豬進行檢查治療。
我國科學家研制出植物疾病監測新技術
全球每年由于農作物疾病造成的經濟損失高達600億美元，但由于農作物疾病的多樣性，疾病的檢測和防治一直缺乏通用高效的手段和方法。
日前，由我國與愛爾蘭都柏林大學學院合作研制的一種新型生物芯片能成功解決這一難題，這種新型生物芯片可以高效快速地檢測農作物上百種植物病毒和類病毒感染。此芯片由留學愛爾蘭都柏林大學學院的尹君博士、中國檢驗檢疫科學研究院朱水芳、張永江和中國農業科學院李世訪博士等人的研究團隊共同合作研發。
第9篇：雜交水稻生物技術范文
一、職能工作目標任務完成情況
科研工作是我所的主要職能工作。2010年我所制定的《2010年農業科研項目計劃》安排開展的國家級、省級和自設試驗研究項目近30項。目前，上述各項科研任務已經按照年度計劃要求順利實施完成。
1、油菜科研方面。今年，我們緊緊把握油菜新品種選育這一科研重點，加大技術創新力度，明確油菜育種方向和目標，注重油菜品質分析研究，進一步加快了油菜育種研發進程。具體有：一是兩項市重點科技項目2007年度《隱性核不育三系雜交油菜繁制種技術研究》和2008年度《雙低雜交油菜滁核雜1號保優高產栽培技術規程的制定》的各項研究工作已經順利完成，通過了科技局的鑒定驗收。二是順利完成了4項2009-2010年度油菜國家和省級試驗項目。三是積極開展了2010年度市重點科技項目《滁雜優3號繁殖、制種技術研究及保優高產栽培技術研究》。四是加強細胞質雄性不育和細胞核雄性不育三系雜交油菜新組合的選育工作，共測配材料3000多份，套袋繁育材料10000多份。
2、水稻研究。水稻方面我們今年承擔國家南方稻區區域試驗5項和《安徽省水稻品種試驗》區域試驗項目12項，涉及水稻品種組合300多個，通過在我區域的種植試驗，為各試驗單位水稻品種審定提供了科學依據。
3、小麥研究，順利實施完成2009年度小麥國家試驗項目3項和省級試驗項目2項。5月中旬，在國家農技推廣總站領導的組織帶領下,20多人組成的全國農業專家團對我所承擔的2009-2010年度國家長江中下游小麥區域試驗、國家小麥生產試驗及國家小麥聯合鑒定試驗的試驗工作進行了檢查指導,對我所承擔的試驗工作給予了優良評價。
4、食用菌研發方面。今年和省農科院合作，積極開展平菇新品系比較實驗和平菇培養基的平衡配方試驗，試驗進展順利。年內，食用菌室又成功爭取到了安徽省鮮食玉米品種區域試驗和安徽省鮮食玉米品種預備試驗兩項試驗任務，該試驗已順利實施完成。
5、生物技術研究方面。今年以來，我們重點對引進的10余個甘薯新品種進行脫毒育苗試驗，進一步加大了種薯繁育力度，大力開展甘薯脫毒苗的推廣工作，在明光和來安建立高產示范栽培基地300畝，年初制定的工作目標已基本實現。并且，我們還積極開展了滁菊原種苗大田繁育試驗以及滁菊脫毒苗高產栽培和對比試驗，原原種苗已在施集茶廠滁菊基地栽植，長勢良好；滁菊脫毒苗產量達800斤，比未脫毒的增產20%左右。
6、科技開發工作穩步推進，有力體現成果效益。我所大力做好油菜新成果轉化工作，促使新育成果盡早投入市場開發應用，我所選育的雙低雜交油菜組合皖油24、滁核雜1號和滁雜優3號，現已在省內外都已有了較大的推廣面積，今年，我們經過與多家種業公司洽談，又成功轉讓皖油21的經營開發權，促進了我所研發的新成果加快了轉化應用步伐，發揮出較強的社會經濟效益。
7、積極做好“三新”技術推廣應用工作，大力開展科技培訓和服務。在全椒管壩、草庵和南譙大柳、擔子等地開辦油菜和食用菌栽培技術現場講解會，培訓新型農民近800人次，發放相關技術材料2000余份。
8、國有資產管理確保穩健運行，大市場穩步運行。鳳西路門面房上一輪對外整體承包結束，今年起開始新一輪承包，承包費在上次基礎上每年又遞增5%，達到了促進國有資產逐年增值的預期目的。
二、重點工作目標任務完成情況
1、加大雜交油菜新組合選育力度，油菜育種研發進一步取得了令人矚目的成績。
年內新篩選配制油菜新組合近20個。其中2個雙低雜交油菜新組合滁核0502和滁核0602進入下年度省雜交油菜聯合鑒定試驗；1個雙低雜交油菜組合滁0405進入全國冬油菜區域試驗第2年，并同步進入生產試驗；并且雙低雜交油菜組合滁核0503已完成所有試驗程序，已報送國家審定。
2、承擔實施了省農業財政資金項目《雙低雜交油菜皖油27號親本繁殖、制種及示范推廣》，年內開展的主要是完善皖油27號的繁殖技術和制種技術以及相關配套栽培技術研究和高產示范工作。該項目有利于大力促進科技成果轉化應用。
3、我所水稻育種工作今年取得了有效進展。年內水稻進一步加大了水稻親本材料的提純和征集力度，同時開展了大量的測恢雜交工作，取得了豐富的成果。并且，水稻育種的南繁工作已經展開，已準備200多份兩系品種F1代將在海南三亞進行優勢鑒定。我們已經安排派專人到海南三亞南繁基地駐點開展水稻育種工作。
三、招商引資工作
