论细胞工程技术在作物育种中的应用

程利锋 关雅妮 李明哲 于 淼

河南师范大学新联学院 河南 新乡 453000

如今,生物工程技术的发展,为促进农业、医药业等行业的发展营造了良好的条件,细胞工程是生物工程技术的一个分支,是我国重点发展的科技工程,将动植物的细胞作为研究对象,采取复杂的方法和先进的技术,促使动植物细胞中的遗传物质发生改变,从而满足人们对于动植物生长和质量的需求。农作物是影响人们生活质量的关键要素,随着农业的高速发展,细胞工程技术在作物育种中得到了很好的应用,并且取得了显著的发展成就和重大进展,通过细胞技术培育的新品种,已经在农业生产中得到了广泛应用,很好地促进了农业科技的发展,也为我国农业安全营造了良好的条件。

一、细胞工程技术概述

所谓细胞工程技术,即是指以细胞为单位,在动植物体外,采取人为的方式改变细胞的生物学特性,从而创造出新品种的过程。在生物科学技术高速发展的形势下,细胞工程技术也取得了显著的发展成就,并服务于社会经济的发展,细胞工程工作者可以根据社会发展的需要,并结合动植物的遗传物质,采取细胞培养、移植等方式,重组细胞内的遗传物质和结构,以此来改变动植物的生长特性,从而培育出更优质的品种。细胞工程技术的应用和研究领域非常广泛,主要体现在培育和改良植物品种、快速繁殖濒危动物和提高生物医学技术水平方面,尤其是细胞工程技术在农作物育种方面的应用,培育和改变了很多植物品种,如采取微繁殖技术培育的凤梨等等,为我国农业经济发展提供了“动力源泉”。

二、细胞工程技术在作物育种中的应用

1.组织培养在玉米育种中的应用。玉米是我国重要的粮食作物,是农业相关产业发展的基础,而组织培养技术在玉米育种中的应用,很好地改良了玉米品种。在应用组织培养培育玉米品种的过程中,技术工作者需要将玉米的组织与细胞在培养基上进行分裂,进而生成新的植株,让玉米的组织与细胞在体外分离出愈伤组织,从构建出全新的再生体系,促进玉米细胞遗传物质的改变,最终培育出优良的玉米品种。与此同时,染色体工程技术在农作物育种方面也得到了很好的应用,并获得了良好的效果,如运用染色体技术工程基础培育黑麦等品种,直接增强了作物的抗病能力,有利于实现高产、高效益的目标。

2.体细胞培养在蔬菜育种中的应用。所谓体细胞培养,也就是将种子发芽后的胚轴、子叶等体细胞进行培养,采取有效的方式来诱导胚胎生成胚状体,从而产生新的植株。体细胞技术在蔬菜育种中得到了广泛应用,为创新和改良蔬菜品种奠定了良好的基础,而且通过体细胞培养技术,再生的植株有着一定的变异性能,可以将优良的遗传物质留下来,进而筛选出优异的蔬菜品种。另外,技术工作者在利用体细胞培养技术时,能够根据实际情况来培养和选择再生的植株,进一步优化蔬菜的品种。同时,蔬菜、棉花等农作物在实际生长的过程中,其中的体细胞基因也有可能产生改变,染色体重组也是一种常见的情况,在体细胞培养时,也会出现突变的遗传变异,进而选择优质的细胞,从而培养出新的品种,提升蔬菜的品质。

3.体细胞杂交在作物育种中的应用。杂交是作物育种常用的方式,又被业界成为“细胞融合”,技术工作者在特定的条件下,把两种植物的细胞去除细胞壁,并促使其原生质体有效融合起来,从而生成杂交的细胞,而且这一杂交细胞有着两种植物遗传物质,有利于农作物品种的创新,体细胞杂交在作物育种中有着很大的优势,突破了种间杂交的障碍,直接拓宽了物种杂交的范围,增大了物种发生突变的可能性,很好地提升了优良品种的培育可能性,同时也缩短了物种的培育周期,将进一步加快作物育种的步伐,为培育出优良且适宜本土的种子奠定基础。

4.花药与原生质体培养在农作物育种中的应用。花药培养也被生物工程工作者称为“单倍体育种”,技术人员需要运用细胞的多功能特点,并发挥细胞单性发育的显著优势,在培养基中接种花粉,即可实现农作物育种的目的,也就是现在一定的条件下,培养出单倍体的植株,再利用细胞工程技术,来改变遗传物质的特性,进而得到纯合体,这样培育的农作物,其遗传特点更加稳定,更有利于筛选出遗传特征更加优质的品种,创新了远缘杂交的方式,在世界范围内都得到很好地应用。原生质体培养,则是技术人员运用特殊的方法,将细胞的细胞壁去除,留下细胞膜、细胞核和细胞质等物质,这样的细胞还是有着生命力,在适宜的环境中,便会促使细胞重新产生细胞壁,而且促使细胞进行分化繁殖,最终生长成新的植株,原生质体培养在远缘物种杂交方面有着很大的优势,很好地促进了农作物品质的改良。

三、总结与反思

总而言之,随着农业的快速发展,人们对于农产品的需求也在提升,这就为农作物育种提出了更大的挑战,而细胞工程技术的创新,为农作物育种提供了良好的条件,特别是与传统育种方式的融合,大大提升了作物的育种水平,有利于培育出更优质的品种,进一步促进我国农业技术的高水平发展,实现高质量、高产量的农业发展目标,从而满足人们日益增长的生活需求。