浅谈作物育种的未来发展

摘要:从地球上出现生物开始,也就产生了生物育种。但是,由于这是自然的现象,我们称之为进化的过程。科学周刊上曾登了一篇文章题为“蜘蛛网和蛛丝”。一只蜘蛛能产出具有不同功能的蛛丝,有的可达7种以上。如同蚕丝一样,主要成分都是相同的,蜘蛛在吐丝过程中通过控制不同腺体改变蛛丝的直径,产生强度弹性不同的蛛丝。令人吃惊的是,为了保护蛛丝表层的营养,在丝的最外层,涂上含有杀虫剂的涂料。这一举动便成了现在所谓的包扎过程。而蜘蛛现在达到的技术水平,也是很多科技都无法研制出来的。但是,这一演变的过程,截止目前依然空白。

关键词:育种;遗传学;细胞水平

中***分类号:S336 文献标识码:A 文章编号:1674-0432(2013)-06-0271-1

1 对于过去情况的总结

在过去,吃,这种现象带有一定的破坏性,大自然中的物质只靠吃会越来越少。正因为如此便发明留种技术,也就开始了农业时代。留种最原始的选种步骤,是在自然决定的基础上进行人为的选择。因此,育种技术是和农业时代同步发展进行的,农业时代一开始,也就伴随着农业育种家的出现,但是相较于自然进化的过程,它的时间是不长的,也就有几万年的进化历史。有经验的育种技术占了很大部分的优势,培育了所有现在可见的农作物和家禽,牲畜,成就是相当大的,这也就是遗传学产生前育种的时期,我们称之为农民育种的时代。

育种相较于进化更快,原因在于因为自然界决定和人为决定的配合产生双重的效应,加上逐渐发展中的育种目标的完善和技术。家禽,牲畜的育种技术早在圣经中便有所记载,到现在已有两千年的历史时期。植物的育种技术从18世纪就已经开始流传,到了19世纪,从相同种类之间到不同种类的杂交技术,这无疑是一种巨大的发展进步。动物,植物的育种技术在一定基础上为达尔文的进化论奠定了基础,也促进了遗传学的成长和加深生物学家对这方面知识的研究,也使育种技术发生了巨大的变化,奠定了更好的地位。生物进化遗传的机制将继续贯彻于育种技术的主线,促进其发展。

2 从育种的角度看遗传——对现在情况的分析

遗传学的诞生标志是孟德尔的“植物杂交试验”。但是,这项著名的实验却被后来时期埋没了将近35年,直到进入20世纪才被准确的发现。现在的100年后,人们对于遗传开始渐渐了解。

遗传学的核心问题是——基因。基因在人体的组织中究竟是怎样的存在?基因本身由什么样的物质构成?基因通过怎样的方式向后代进行遗传?通过这一系列的问题,生物学家们进行思考,逐渐揭开了神秘的面纱。

孟德尔的时期,存在着一种主流思想,蛋白质作为基因的载体,合乎情理也易于人们接受。短短10年中,许多遗传学家研究从植物转到了链孢霉菌。曾经单纯研究理论的研究者也加入了实验研究的行列。开始了对于最原始生物的研究过程,得到的结论是,孟德尔的遗传因素并不在蛋白质中,而是以神秘的方式排列在DNA的链条中。这里介绍两种遗传成分:

2.1 分子和基因水平

在基因水平上提供新可能性的是1927年发现的基因突变。果蝇中基因突变的原型,几乎都能从自然界生物群体中找到。在育种技术中想加以利用这些基因,人工诱变是必须采取的方式。

地球上所有生物共用着相同的遗传密码,那么它所组成的基因也是可以共用的。当基因在生物中转移的技术变得相当完备时,这也为高等生物的育种技术提供了通道。育种者的主要精力多放在对于多基因控制的产量,适应能力和抗争性的改良。遗传工程主要针对的对象是比较容易提取的控制突变性状的结构基因。这些对抗性基因的转移对于育种技术无疑是有很大帮助的,但是目前对于微效多基因依然没有解决策略,遗传工程难以解决育种产生的主要问题还依然需要有待提高。

在遗传工程领域内很多问题也有待解决:例如,遗传密码属于退化密码,现在依然不了解的是生物圈内生物对于密码的选用是否存在挑选性问题,也就是是否存在密码性方言?如果存在,将会影响一种生物转基因的问题。同时,目前也依旧存在难以预测的内含子问题。这些带有内含子的生物还不清楚它们是否会对一些族群产生不良后果。因此,遗传工程在育种技术中的广泛运用还有待证明,由于它复杂的性质,不可被常规运用,但作为解决某些单基因控制特殊问题,还是有前景的。

2.2 染色体和细胞水平

遗传学在细胞水平上对植物育种技术做的最大贡献则是异源多倍体物种形成理论。人们普遍持有的观点是,在植物界中,新的物种不需要经历进化论的长久时间形成,只要掌握多方位处理技术,在短短时间内就可以制造出新物种。异源多倍体物种的形成过程存在其优缺点。无论是新物种的培育和形成,选择合适的基因组合才是关键。植物的分化细胞具有可逆性,但是人的细胞无法做到可逆性。因此,人工培育的任何细胞中都可以保持这个特性。由于动植物细胞发展技术的提高,体细胞遗传学也作为一门新兴学科发展,遗传层次中提出的问题越来越多,这个领域即将发生前所未有的突破。

3 结语

育种技术若想跳出单一的物种范围,就产生了一系列问题,基因遗传学的知识欠缺,染色体,细胞个体的知识匮乏,基因之间大量的相互关系的不了解,促使育种技术遇到很大的阻碍。这就要求遗传学跳出狭窄的思维,由研究个别基因走向研究大小基因集团的种类。生物进化单单依靠自然是远远不够的,还应该加入在模糊状态中的基因组织。对基因组织的研究将会越来越蓬勃发展,利用育种技术培育出更多的新作物。

参考文献

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作者简介:张静(1981-),女,汉族,山东寿光人,潍坊科技学院教师,研究方向:作物遗传育种。

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