现代生物技术在萝卜遗传育种中的应用

摘要：现代生物技术具有较大的应用潜力，尤其是在培育高产、抗病性强、抗逆性强的农作物方面有着广阔的应用前景。本文分析了小孢子培养技术、原生质体融合技术、诱变育种技术、分子标记技术、基因工程技术等在萝卜育种中的应用，以为广大从业者提供可靠借鉴。

关键词：现代生物技术;萝卜育种

中图分类号：S631.1

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215009

农作物遗传育种已经实现了和现代生物技术的整合，病毒消除、微体繁殖、幼胚培养等在实践中体现出较高的应用价值，农作物育种正逐步从宏观层面朝着微观层面所发展，现代生物技术的发展为萝卜遗传育种指出了新的发展道路，本文主要梳理了现代生物技术在萝卜遗传育种中的应用。

1小孢子培养技术在萝卜遗传育种中的应用

进入21世纪，生物技术引领着生物技术产业迅速发展。在我国政府的高度重视下，更多科技人员投入其中，包括一大批在生物技术研究领域学有所成的海归学者，促使生物技术企业迅速扩张[1]。小孢子培养技术是现代生物技术中的构成部分，所谓“小孢子”就是指尚未发育成熟的单核花粉细胞，小孢子培养技术就是将小孢子从花粉中分离出来，并作为个体独立培养，以促进小孢子的分裂以及发育，从而让小孢子发育成单倍体植株，最终完成培养。国内外对于小孢子培养技术的研究相对较多，且效果显著，多数研究证明，小孢子培养技术能够得到DH系株、双单倍体间性状增大，育种的优良性以及超亲现象发生概率显著高于传统的育种基础，最终培养出的植株性状整齐并且世代稳定性较强，同时有较高的纯合性，以该植株为基础进行杂交，杂交种优势更强[2]。

萝卜遗传育种应用小孢子培养技术已经有较长的一段时间，早在20世纪80年代，国外学者就成功利用小孢子培养技术诱导出萝卜的胚状体，并获得了再生植株。国内学者普遍认为，萝卜属于特殊的农作物，本身具有一定的基因型偏性问题，在使用小孢子培养技术过程中，需要特别注意活力的保持，以保证小孢子诱导的成功率。如夏秋萝卜，在不同的温度条件下，小孢子的发育状态会因此改变，而用小孢子培养技术培养的再生植株，植株中含有的双单倍体、单倍体、多倍体数量有着一定的差异，这就为多样化杂交研究奠定了坚实的基础[3]。

2原生质体融合技术在萝卜遗传育种中的应用

所谓原生质体融合技术就是以“细胞融合”作为基础，通过体细胞杂交、超性融合、超性杂交等多种方式，将不同种类的原生质体在不经过有性阶段的情况下进行杂交，以此来规避在有性阶段的特异性配子识别反应，从而解决远缘杂交中农作物之间不亲和问题。原生质体融合技术的应用相对广泛，目前原生质体融合技术在DNA导入、细胞移植、细胞筛选等方面得到了有效应用，自20世纪60年代以来，原生质体融合技术就在不断发展，时至今日，原生质体融合技术已经可实现对300余种植物的杂交或者细胞融合[4]。近几年，原生质体融合技术逐步应用到农业技术中，并在实际应用中取得了阶段性成果，萝卜、番茄、白菜等植物都成功应用了原生质体融合技术。

萝卜应用原生质体融合技术，需要结合紫外线、酶对萝卜的原生质体进行双因素符合处理，通过选择特定的种类，可实现非对称性融合，这就为远缘杂交的实现奠定了基础。该技术方法的发展，让各地能够有效地进行异种遗传物质转移以及属间遗传物质转移。萝卜本身有着较为优良的抗线虫基因，所以不仅仅能够通过原生质体融合技术将其它作物的优良基因用于萝卜育种，同样也可将萝卜的优良基因用作其他作物物种过程中，目前国内已经实现萝卜和黑芥、萝卜和甘蓝的基因转移。但是，不同属、不同种的基因转移目前仍旧存在较大的问题，如油菜和萝卜的远缘杂交，就会导致杂交种存在严重的生殖性障碍，萝卜和小白菜的杂交，会导致作物生长到一定程度后就开始衰败[5，6]。

3诱变育种技术在萝卜遗传育种中的应用

诱变育种技术主要是指将作物种子、细胞、花粉、组织等采用化学措施或物理措施进行处理，让作物的基因发生变异，然后从变异种中找到基因优势，从而培养出良好的新品种。相较于上述2种生物技术，诱变育种技术的效率相对较高，且诱变育种技术的适用性比较高，能够创造出新种类资源，且作物基因突变相对稳定，对于新品种的培育有着重要促进作用。

目前，诱变育种技术主要分为化学、辐射、航天3种不同的诱变方法，辐射主要是指利用辐射让作物发生异变，通过鉴定异变体的性状、基因特性，间接或者直接的利用其培育新品种。化學诱变方法主要是指利用化学试剂诱发作物变异，目前应用较为广泛的为硫酸二乙酯（Diethyl sulfate）、甲基磺酸乙酯（Ethyl methyl sulfonate），该类烷化剂能够合理处理植物材料，让植物中的核苷酸发生突变，从而让植株的形态、特性发生变异。航天诱变方法是一种利用异空间引发变异的方法，主要是指将作物送往宇宙空间，通过强辐射或者磁场环境完成诱变处理，从而让材料发生变异，在作物返回地面后仍旧应用常规的处理技术，实践证明，该方法能够让作物染色体发生变化，从而让其出现基因突变等现象。

诱变育种技术在改变植株性状、特性方面的优势较为显著。萝卜应用诱变育种技术的时间相对较晚，且多数研究都是使用航天诱变技术，如梅李60，在植物性状发生改变后，经过合理的选育，最终培育出了高品质、生长效率较高的新品种，但总的来说，诱变育种技术在萝卜育种方面应用效果良好，有着较为广阔的发展前景。

4分子标记技术在萝卜遗传育种中的应用

分子标记技术主要是用个体间的遗传物质作为基础的分子标记，从而反映不同作物DNA的遗传多态性，相较于细胞标记、生物化学标记，分子标记可实现对隐性形状的有效选择，在选择以及标记数量方面，分子标记技术的优势显著。农作物在不同的发育阶段，可用于标记的分子数量较多，不同阶段、不同组织的DNA都可用于有效标记，同时通过标记可揭示出DNA的变异。

萝卜早在4500a前就在埃及得到了广泛种植，如今我国种植的主要是大型萝卜，我国萝卜种植种类较为丰富，根据调查显示，我国所拥有的萝卜资源超过2000份，这些资源就为分子标记技术的应用奠定了良好基础。国内学者应用分子标记技术分析了我国萝卜品种、国外萝卜品种的特异性，同时分析其间的亲缘关系，为萝卜资源的有效利用奠定了坚实基础，同时为不育系、恢复系的杂交创造了较为良好的条件。但是从实践层面上来说，分子标记技术在萝卜育种方面的应用尚未取得实际成果，目前诸多研究都停留在资源分析层面上。

5基因工程技术在萝卜遗传育种中的应用

培育高产优质且抗逆性强的农作物品种一直是育种家追求的育种目标，而传统育种方法具有育种周期长、选育针对性差等缺点，难以实现快速育种的目标。基因工程技术是近年来发展起来的对基因组进行精准定点编辑的技术，具有操作简单、周期短、效率高等优点，利用该技术可以对基因组中的目的基因进行定向敲除、插入或定点突变，从而精确引入目标性状[7]。基因工程技术能够实现灵活的基因插入、基因拼接，最终形成基因工程细胞，完成遗传物质的重构，目前基因工程技术主要用于杀虫剂、除草剂等药剂的研究。如上文所述，萝卜本身有着良好的抗线虫基因，国内以此为基础对萝卜的基因进行了转移，同时根据白菜的基因保守序列设计方法，复刻了白菜的CYP450基因序列，采用PT-PCR法，插入关键开花基因，虽然最终萝卜育种失败，但是仍旧为基因工程技术在萝卜育种中的应用提供了重要参考数据。许多发展中国家也大力研究转基因技术，以此发展壮大本国的农作物育种产业。据统计，截至2011年底，全球转基因作物种植面积已超过1.6亿hm2，是1996年的100倍。截至 2015年底，全世界已有28个国家批准可以进行转基因作物商业化生产。

6结论

综上所述，我国萝卜资源相对丰富，萝卜的种类繁多，且在我国农业生产中有着重要地位，在当前的时代背景下，務必要进一步提高萝卜育种水平，利用现代生物技术，培育出生产率高、抗病性强的品种。虽然在未来可预见的一段时间内，传统育种技术仍会是主要手段，但是现代生物技术的应用也必然会在萝卜育种中得到实际应用，广大从业者对此要有足够认识。

参考文献

[1] 高红治. 现代生物技术在农作物育种中的应用研究[J]. 农业科技与装备， 2017（3）：12-13.

[2]谢丹萍， 刘晓荣， 李建伟. 甘肃省“十二五”农作物育种科技查新项目分析[J]. 甘肃科技，2017（5）：47-50.

[3]杜立新，曹伟平，郭庆港，等. 浅析嫁接、杂交和转基因技术的异同[J].现代农村科技， 2017（9）：87-88.

[4]马龙彪，吴则东，王茂芊， 等. 甜菜育种的研究进展及未来发展展望[J].中国糖料， 2018， 40（06）：64-67.

[5]刘康.上海市农作物生物育种现状与对策[J].种子世界， 2017（10）：12-14.

[6]于雷.发掘玉米品质优良基因分子育种如同魔术[J].中国农村科技， 2017（3）：8-9.

[7]郑红艳，王磊. CRISPR/Cas基因编辑技术及其在作物育种中的应用[J].生物技术进展， 2018（03）：7-12.

作者简介：

杨瑾（1981-），女，本科， 中级农艺师。研究方向：蔬菜育种。