生物技术在油菜育种中的应用

生物技术在油菜育种中的应用

[摘要]生物技术为人们开辟了一条诱人的品种改良新途径生物技术与传统育种手段相结合将会加速植物新品种的选育。至今常规技术仍然是油菜育种的主要方法，但是生物技术的迅速发展为育种提供了新的技术手段。

[关键词]油菜育种 基因工程 分子标记

中图分类号：Q94 文献标识码：A 文章编号：1002－6908（2007）052****－01

植物育种总是随着人们对品种改良工作认识的深入、新兴科学发展的不断渗透和新技术的应用而不断发展，油菜遗传育种也不例外。至今常规技术仍然是油菜育种的主要方法，但是生物技术的迅速发展为育种提供了新的技术手段。

植物育种实质上是对植物的遗传基础进行改良，并培育出适合人们所需的新品种。油菜作为大田农作物，主要以油料作物的面目出现，人们旨在收取其菜籽榨油食用，当然榨油后的菜籽饼还可用作精饲料。多年来，油菜生产国*和科学工作者均十分重视油菜的生产和科研工作，把育种技术从宏观水平提高到微观水平以植物组织(细胞)培养技术、原生质体融合技术、基因转化技术为主体的现代生物技术已成为作物品种改良的前导技术。

一、小孢子培养在油菜育种中的应用

培养单倍体植株的小孢子的目的是想从中分离A和C基因组，即分离出白菜型油菜或甘蓝，或者创造非整倍体油菜。单倍体植株的花粉母细胞染色体的减数分裂行为和单倍体自交、单倍体与单倍体杂交、单倍体与二倍体杂交的结实率和子代的染色体数。用流细胞仪和同工酶分析了培养的单倍体植株小孢子形成的植株的染色体数和谱带特征。结果是，从培养单倍体植株小孢子产生的苗中没出现完全是白菜型油菜或甘蓝的谱带。这表明，由单倍体植株小孢子培养途径不能分离出A或C基因组，但是在一些植株中出现酶位点缺失。这说明，在单倍体植株的小孢子形成之前染色体发生了重排，因此培养单倍体植株的小孢子可以获得非整倍体。

二、原生质体培养及融合技术在油菜育种中的应用

原生质体培养及融合技术 植物原生质体是指用特殊方法脱去细胞壁的、裸露的、有生活力的原生质团。这种裸露细胞在适当的外界条件下，还可以形成细胞壁，进行有丝分裂，形成愈伤组织和诱发再生植株，因而仍然具有细胞的全能性。原生质体培养就是指以这种裸露细胞作为外植体所进行的离体培养。原生质培养的主要目的是实现远缘物种的体细胞杂交和外源染色体、DNA或细胞器的导入，以这种生物学手段对植物进行改良。

油菜的原生质体融合在70年代开始尝试，用拟南芥菜和白菜型油菜原生质体融合获得了自然界不存在的属间体细胞杂种一拟南芥油菜。Banneret等通过种间杂交将Ogura在萝卜中发现的雄性不育性胞质转移到甘蓝和甘蓝型油菜中。Pelletier等通过体细胞融合的方法产生雄性不育的甘蓝型油菜胞质杂种，从而得到优良的没有缺点的雄性不育系。Heyn通过油菜雄性不育和Raphanobrassica(萝卜×甘蓝型油菜杂交的双二倍体)种间杂交，将恢复基因从萝卜导入到甘蓝型油菜中，Pelletier等选择得到了具有改良的最佳胞质杂种组胞质全恢复植株，这类种质具有一个显性恢复等位的基因，近年来，通过不断改良，萝卜胞质三系已接近生产和利用阶段。

胡琼等（丹麦）采用PEG融合方法进行了甘蓝型油菜和*野生油菜叶肉原生质体的融合，并获得54株融合杂种。胡琼等还将甘蓝型油菜和诸葛菜的叶肉原生质体进行融合。其方法，在对称融合前用碘乙酰胺处理诸葛菜原生质体，阻止没有融合的原生质体分裂。在非对称融合前，用碘乙酰胺处理甘蓝型油菜原生质体，用X-射线处理诸葛菜原生质体，以剔出它的部分基因组。通过对称融合，获得130株体细胞真杂种，但均不育，用甘蓝型油菜回交也不育。通过非对称融合，得到了可育的杂种，也获得了自交和回交的种子。其主要脂肪酸组分含量接近于甘蓝型油菜亲本。

三、基因转化技术在油菜抗病虫、除草剂和品质育种中的应用

基因工程即重组DNA技术，或分子克隆。是一种外科手术式的遗传操作。它不是通过一般传统的有性杂交方法，而是采取类似于工程建设的方法，按照预先设计的蓝图，借助于实验室的技术，将某种生物的基因或基因组转移到另一种生物中去，使后者定向地获得新的遗传性状，成为新的类型。

近年来，油菜基因工程研究已蓬勃开展

⑴ 抗除草剂：将除草剂耐性引入农作物是增加对除草剂选择性及完全性的一条新途径。在油菜基因工程中，对抗草甘磷的EPSP合成酶突变基因的导入取得成效。草甘磷是一种非选择性的广谱除草剂，它是通过抑制EPSP合成酶的活性而阻断芳香族氨基酸的合成，最终导致受试植物死亡。

⑵ 抗病虫： 培养抗虫植物是基因工程的一个重要应用领域，不仅对改良作物具有重要意义，同时对种子工业和农业化学也有不可低估的影响。在抗虫方面，主要是通过克隆编码。将苏云金芽孢杆菌即B·T·的毒素蛋白基因(也称杀虫晶体蛋白基因)转移到植物细胞中，从而获得抗虫的转基因植株。在姜芸薹抗虫基因工程中，已将苏云金杆菌毒蛋白基因转入油菜、花椰菜、花茎甘蓝，结球甘蓝中。

⑶ 抗病性：病毒对植物的危害是农业生产上损失最大的病害之一，目前普遍采用的控制和避杀传毒昆虫、选育带有抗病基因的品种、生产脱毒苗以及接种病态的弱毒株系以达到交叉保护的作用等常规方法，均或多或少存在限制因素，导致效果欠佳或产生相反的效果。

⑷ 品质改良：据Davies(1992)报道，在脂肪酸代谢过程中催化不饱和反应的酶为质体中18碳酰基载体蛋白脱氢酶。将其反义RNA基因导入油菜和芜菁。结果使转基因植物中饱和的18碳烷酸含量由2%提高到40%，增加20倍。但油脂含量仅为正常种子的一半。另据Kuntzon等报道，由加州月桂树分离得到的月桂酸酰基载体蛋白硫酯酶基因导入油菜中，使转基因油菜种子油中月桂酸(13碳饱和脂肪酸)含量高达50%。事实说明，提高基因工程改良种子中油脂和蛋白质组成是可能的。

四、结束语

生物技术为人们开辟了一条诱人的品种改良新途径生物技术与传统育种手段相结合将会加速植物新品种的选育。我国在生物技术上的研究较晚，同国外同类研究仍有很大差距，还需要做进一步的研究，但进展较快，随着技术和资金投入的加大，生物技术领域的发展将更快，农业将是其中受益最广的产业之一。

参考文献：

[1] 刘后利，农作物品质育种，湖北科学技术出版社，2001

[2] 肖尊安，植物生物技术 ，化学工业出版社，2005.4

[3] 孙敬三、朱至清，植物细胞工程实验技术，化学工业出版社 现代生物技术与医药科技出版中心，2007.2

[4] 金志华、林建平、梅乐和，工业微生物遗传育种学原理与应用，化学工业出版社，2006.1