新疆海岛棉转基因育种的研究进展

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　　摘 要 通过综述国内不同转基因技术及方法在海岛棉育种上的应用，指出农杆菌介导法、回交转育法是获得转基因新材料的最有效方法。同时，提出各类因素对海岛棉遗传转化的影响，并指出国内仍未建立起海岛棉高效遗传转化体系，转化基因较为单一等问题。
　　关键词 新疆；海岛棉；转基因；育种
　　中图分类号：S562 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）24--02
　　如今，转基因技术已经成为了现代生物技术改良的重要手段之一。世界上第一例转基因植物诞生于1983年，正是这第一例转基因植物的应用拉开了转基因改良作物的序幕，进而转基因技术迅速在各个生物领域所使用。在棉花领域，自1987年美国Agracetus公司通过基因工程手段首次获得了转Bt基因的抗虫棉株以来，国内外纷纷的培育出了多种抗虫、抗除草剂等新型性状的转基因棉花，这些准基因棉花不仅培育出了适应性较强的新品种，同时也为世界的棉花生产起到了一定的推动作用[1]。
　　海岛棉纤维具有长、粗、强等特点，是我国国内棉花的主要培育品种之一，主要种植区域为新疆。2003年以来，随着陆地棉花转基因技术的不断发展和完善过程，国内外迅速的将转基因技术尝试运用到海岛棉的育种方面，因此，主要对转基因技术在海岛棉应用的方法和途径进行梳理，并对实际的应用和研究进展进行了综述，为进一步的改良和培育新型的海岛棉品种给予相应的指导和建议。
　　1 海岛棉转基因育种常用技术
　　1.1 农杆菌介导转化法
　　农杆菌介导转化法是一种天然的植物遗传转化技术，是目前转基因工程领域最为常见的一种方法，在所有成功转化的实例中，有75%是通过此种方式实现。因此，这种转化方式与其他的转基因方法相比较，具有十分高的转化效率。目前，其转化机理十分的清楚，且有研究表明通过农杆菌介导转化法能够缩短转化周期，使遗传较为稳定。
　　1994年，我国新疆农业科学院核生物技术研究所和塔里木农垦大学分别对海岛棉进行了性状变异的研究，摸清了海岛棉胚性愈伤诱导的条件。同时，获得了6个海岛棉品种胚性愈伤组织和转导DNA后的转基因后代，并且在棉花茎尖多芽发生方面取得了一定进展，建立了一种多芽发生再生体系，筛选出了诱导芽生根的培养基，解决了海岛棉组织培养诱导过程中出现的外植体褐化问题，这种优化极大的提高了海岛棉的转化率效率，并进一步通过体细胞胚胎发生途径获得了海岛棉再生植株，之后研究者以新海30号和新海16号的胚性愈伤组织作为转化受体，通过1代PCR及2代RT-PCR检测证实Bt基因已经整合到了海岛棉基因组中，获得了转基因的海岛棉植株。
　　1.2 回交转育法
　　回交转育法实指通过轮回的亲本自交，能够保持亲本的优良性状，进而添加非轮回亲本的目标性状，是目前改良培育新品种的一种常规方法。人们利用配合力好、表达量高的转基因抗虫棉与海岛棉进行杂交，然后再利用海岛棉品种之间进行回交，然后对其后代进行鉴定和强化筛选，最终获得稳定且表达量高的抗虫、抗除草剂的海岛棉植株。
　　1.3 花粉通道法
　　花粉通道法是通过植物自身的种质细胞或者受精卵转化对象的一种常用技术，这种方式能够直接的获得转基因的棉花种子，并且转基因过程相对简单，既省工又省时，不需要复杂的棉花组织培养或者是诱导再生棉株的过程，并且这种方式能够对所有的棉花受体材料进行转化，转化速度也较快，然而这项技术受天气环境的影响十分的大，其子一代的转化率不高，在海岛棉第一代的转化率仅为0.3%左右。
　　1.4 基因枪法
　　基因枪法又称微弹轰击法，这种方法是借助高速的金属微粒将外部的基因导入到活体细胞之中，原理是将要导入的DNA包裹于微小的金属颗粒表面，然后通过高压的作用，使微小颗粒快速的进入到受体的组织以及细胞之中，最终整合到受体的染色体之中，进而实现遗传特性的表达，实现基因转化的过程。由于这种技术不会受到导入基因种类的限制和受体器官的限制，所以，现阶段应用其进行转基因过程是比较普遍的，但是这种技术也有其本身的弊端，如成本较高，整合效率低，是所有外援基因导入技术中性价比相对较低的方法。
　　2 海岛棉转基因育种存在的问题
　　2.1 转基因技术与常规育种结合不紧密
　　生物技术与常规育种技术的结合是今后海岛棉育种
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　　的一大发展方向，采用常规的育种技术能够弥补转基因海岛棉的某些性状的缺陷。因此，在确保转基因目标性状的同时，应进一步的改善农艺手段，确保棉花的产量和质量，前两方面不能紧密结合，造成产量、抗性、品质等性状很难兼顾，转基因棉花品种与生产需求仍有较大的距离。
　　2.2 缺少明显的功能基因
　　现阶段，新疆各个大学以及相关的研究机构已经逐步的开展了基因组学、蛋白质学等基础性的研究，取得了一定的研究成绩，但是由于对功能性基因研发相对较少，导致基因的研究方法手段明显的缺乏创新性，由此进展十分的缓慢[2]。
　　2.3 棉花遗传转化难以突破
　　棉花的基因型对离体培养起决定性作用，不同基因型的植株再生能力有很大差别。由于品种基因型的限制，高效遗传转化体系始终是棉花基因工程的瓶颈，同样在新疆海岛棉转基因培育过程中，也受到该难题的困扰。现阶段，新疆海岛棉的转基因育种主要是通过花粉管通道法来实现的，有些科研单位也通过农杆菌转化法以及基因枪法进行遗传转化，然而，这些方法虽然能够解决不收外援基因种类的限制，操作也十分简单，但是其后期对性状的筛选以及鉴定过程需要较大的工作量，因此也成了制约转化体系的一大难题。
　　3 结论与建议
　　总体来看，我国对于新疆海岛棉转基因育种的研究还主要集中于初期的培育技术上，没能有效外源基因进行进一步的开发和利用，还未建立起高效成熟的海岛棉遗传转化体系。新疆是我国重要的棉花生产基地，在我国的棉业中占据着重要的地位。因此，快速和发展新疆海岛棉转基因棉花育种具有十分重要的意义。要想实现这种转基因育种的快速发展，首先，应当加快其特殊生物资源基因的开发和利用过程；其次，要建立实现外源基因遗传转化体系，实现其对新品种的培育能力，促进新疆棉业的进一步发展。
　　参考文献
　　[1]黄乐平，马盾，李建平，等.新疆转基因棉花育种方法初探[J].新疆农业科学，2003（3）.
　　[2倪万潮，郭三堆，贾士荣.花粉管通道法介导的棉花遗传转化[J].中国农业科技导报，2000（2）.
　　（责任编辑：赵中正）
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