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生物技术育种的方法范文1
关键词:生物技术;蔬菜育种;应用
20世纪70年代以来,生物技术作为一门高新技术被应用于改造蔬菜作物遗传特性,为蔬菜育种开辟了一条品种改良新途径[1]。生物技术应用于蔬菜育种,对育种研究工作起了重要的推动作用,把育种技术从宏观水平提高到微观水平,是生物技术与蔬菜育种的有机结合,具有变异多、目的性强、时间短、后代选择稳定快等优点,为培育优质高产的绿色蔬菜提供新手段。对蔬菜育种的研究和发展具有重要的现实意义。
1 现代生物技术在蔬菜育种中的应用现状
现代生物技术在蔬菜育种中应用是指利用生物学原理,对蔬菜遗传特性进行适当改良,获得某些适用于人们特殊需要的新品种的一种育种手段。生物技术育种主要包括细胞工程育种和分子育种等。
1.1 细胞工程在蔬菜育种中的应用
细胞工程是以细胞为基本单位,在离体条件下进行人工培养、繁殖或人为地使细胞的某些生物学特性按人们的意志发生改变 ,从而改良生物品种和创造新品种,加速动物和植物个体的繁殖,或获得某些有用品种的过程。在蔬菜育种中应用最早的生物技术就是细胞工程育种。目前,细胞工程育种主要包括植物离体培养、原生质体培养、人工种子、筛选突变体等几个方面。
1.1.1 植物离体培养
采用植物离体培养获得植株是快速繁殖的重要手段。植物离体培养包括胚胎、器官、组织的培养等。组织培养是目前植物细胞组织培养中应用最多、最有效的一种快速生产脱毒种苗的手段。
我国于20世纪70年代开始在植物离体培养方面进行研究,目前已有40种以上植物的花粉或花药发育成单倍体植株[2]。利用离体培养快速培育纯系在作物育种中不仅可以缩短育种年限,加速育种进程,而且可以降低误选。在大白菜育种工作中,我国科学家采用常规育种与胚培养相结合的方法,在授粉后的适宜时期将幼胚取下,进行组培,促使提早萌发,尽早成苗,从而为一年繁殖多代提供了可能。1998年有学者利用小孢子培养技术,建立了完善的大白菜游离小孢子培养体系[3]。
1.1.2 原生质体培养
细胞工程的核心是原生质体培养。1960年,英国人Cooking在从番茄茎尖细胞分离得到例原生质体。后来,美国Malchers用马铃薯与无叶绿素的番茄原生质体融合得到了体细胞杂种―薯番茄;法国shepard等用马铃薯与番茄进行原生质融合,得到了能结出果实的番茄马铃薯。我国科学家在蔬菜原生质体培养领域也取得很大的进展,连勇、侯喜林、司家刚等利用原生质体融合技术得到了不同植物的杂交品种。
1.1.3 人工种子
人工种子的概念最初是由美国生物学家Murashige 1978年提出的。它是指利用体细胞胚发生的特征,将能发育成完整植株的分生组织或植物离体培养中产生的体细胞胚包埋在具有充足养分并具有保护功能的胶囊中形成的在适宜条件下能够直接在田间播种的颗粒体。人工种子的生产受外界影响不大、节约资源和育种时间。因此,人工种子技术在蔬菜育种种植中具有良好的前景。
近年来,我国逐渐加强了对人工种子研究的重视,并将人工种子技术纳入国家高新技术发展计划项目,在一些蔬菜的开发应用上取得了进步。
1.1.4 突变体诱导
物理诱导和化学诱导是突变体诱导的主要手段。紫外线、低能离子、 射线、激光以及空间条件诱导等都属于物理诱导。化学诱变主要采用烷化剂类、嵌合剂、碱基类似物以及抗生素类等诱变剂进行诱导。我国在航天事业的发展,使我国诱变育种试验研究和植物的细胞学、生理学、分子生物学的机理方面的研究进入列入世界先进水平,目前,许多通过航天搭载诱导突变培育的蔬菜品种已经得到广泛推广,产生了良好的经济效益。
1.2 分子育种在蔬菜育种中的应用
近年来,世界各国都加强了对分子育种的研究,但在实际应用中主要以基因工程育种和分子标记辅助育种为主。
1.2.1 基因工程育种
基因工程育种是以植物组织、细胞或原生质体为受体系统,导入目的基因,改良作物性状的一种育种方法。该技术使育种目标更明确、操作更直接、程序更精简。目前,目前基因工程手段主要用于提高蔬菜作物抗病能力、改良蔬菜品质、提高蔬菜作物的抗逆性、培育抗除草剂蔬菜。
1.2.2 分子标记辅助育种
目前,分子育种最重要内容是分子标记辅助育种。分子标记一般分为同工酶与DNA两种标记方法。早在,同工酶标记已经出现,DNA标记出现于20世纪80年代。分子标记主要应用于建遗传图谱、基因定位、作物种类和纯度鉴定、核心种质的构建与鉴定、遗传多样性的分析、杂种优势的预测以及辅助选择育种。
在国家支持下,我国一些科研院所和大学也开展了分子标记辅助选择在蔬菜育种中应用的研究,并取得了显著的进展。比如,我国对白菜、甘蓝以及油菜的基因组测序工作。蔬菜作物测序工作的大规模展开有利地推进了蔬菜生物技术育种工作的进行。对蔬菜作物基因的定位、克隆以及优良亲本的选择具有重要意义。
2 现代生物技术在蔬菜育种中的应用趋势
2.1 蔬菜细胞工程育种的基础研究进一步深化
细胞工程体系日渐成熟,细胞工程育种在新的领域中不断发现与创新,工程技术的质量不断提高。细胞工程育种在大力推广常规脱毒和快繁技术的同时,加快发展植物快繁生物反应器和光自养繁殖技术。将为种苗业带来新的变革。生产微型营养器官的人工种子可能成为最先规模化应用的人工种子技术。但是,以体细胞胚为繁殖体的人工种子技术需要进一步研究和完善。应用植物细胞培养技术生产植物来源的生物产品,尽管目前仅在少数植物上实现了商业化生产,但随着植物细胞工程生物反应器技术的完善,其应用领域将进一步扩大。
2.2 蔬菜育种在分子育种方面将呈现出一定的发展趋势
由于新基因的不断发现和转基因作物的不断增多,因此新基因的挖掘和产权保护将会被加快,蔬菜育种的进步,仅仅依消耗资源为代价来培育新品种是不现实的。只有将传统的育种技术与生物育种技术更加紧密的结合起来,才能在育种工作中取得新的进步。因此,分子育种与常规育种的关系将会有更加紧密的趋势。随着蔬菜栽育种的进步,农产品的质量和数量的增加可成为我国新的经济增长点。科学技术的发展,将会使蔬菜品种改良进入分子设计时代。
3 结论与建议
生物技术育种的发展促进了国内外蔬菜育种研究的进步。然而,我们还需做好以下研究工作:
1)进一步研究和利用原生质体培养及细胞融合技术;
2)加强分子标记技术的应用;
3)加强花药、小孢子培养的研究;
4)深化植物基因工程研究。
另外,我们还要不断加强基础研究工作,并解决好基因工程与常规育种的关系,建立相关的法规和条例,并对产品安全性进行评估和监控,加强管理和监督,加大宣传力度,使转基因蔬菜有更加广阔的发展前景。
参考文献
[1] 方智远.国内外蔬菜育种及良种产业化发展动态[J].种子世界,2000(6):2―4.
生物技术育种的方法范文2
【关键词】现代生物技术,育种,应用
现代生物技术即生物工程,是以分子遗传学为核心的现代生物科学技术,它采用先进的科学原理和工程技术手段,按照人们预先的设计,对生物材料进行加工、改造和模拟生物及其功能,为人类生产有益的生物制品、培育优良生物品种或提供社会服务的新兴技术领域。生物工程的内容比较广泛,我的论文主要从细胞工程、基因工程和作物诱变育种等几个方面阐述现代生物技术在育种中的应用:
一、细胞工程育种
细胞工程育种是指用细胞融合的方法获得杂种细胞,这种细胞具有高度分化的能力。对于高度分化的植物细胞仍有发育成完整植株的能力,保持着细胞的全能性。根据这个原理近几年发展起来一项无性繁殖的新技术――植物组织培养技术。
组织培养技术的具体过程是在无菌条件下,将植物器官或组织(如芽、茎尖、根尖或花药)的一部分切下来,放在适当的人工培养基上培养。这些器官或组织就会进行细胞分裂,形成愈伤组织。在适当的光照、温度和一定的营养物质与激素等条件下,愈伤组织开始分化,产生出植株各种组织和器官,进而发育成一棵完整的植株。它的特点是取材少,周期短,繁殖率高,且便于自动化管理。这种技术在花卉方面已经广泛应用并取得可观的经济效益。
二、基因工程育种
基因工程育种主要指转基因技术育种,是采用生物工程技术将一种生物基因嵌入另一种生物中。到目前为止,植物基因工程已经在很多方面有了深入的发展,下面介绍几种基因工程育种的方法。
(一)品质育种。
品质育种主要是以小麦、水稻、玉米等谷类作物为材料加以培育的,因为大多数谷类作物籽粒蛋白质所含氨基酸不够平衡,人体及饲养业所必需的赖氨酸、色氨酸、蛋氨酸等均较缺乏,所含蛋白质的数量及质量已不能适应日益增加的需要及食品加工业发展的要求。经过科学家们的精心研究,目前已经培育出来的有高产作物、促进健康的食品、生物改良新饲料、含抗疾病物质农作物、特种转基因棉花和玉米等。
(二)抗性育种。
生物技术在农作物育种和抗病抗逆方面的作用在进行作物品种改良时,主要是是通过增强作物对害虫或环境条件(例如干早或土壤盐渍)的抵抗力、或是通过开发更高产的植物来增加作物的产量。目前已经培育的抗性作物有抗虫作物、抗病毒作物、抗盐碱作物、抗旱作物、抗寒作物等。
(三)固氮育种。
有些细菌具有固定游离氮的能力,特别是生长在豆科植物根部的根瘤菌能有效地将游离氮转变可被作物直接吸收利用的氮。后来发现有近百种固氮微生物能通过固氮酶完成的。所以人们正致力于把其基因转移到其它作物上去,并分离出一些有利于硝盐吸收和利用的基因,这将大大提高肥料的吸收和利用。
三、诱变育种
人工诱变是指利用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、激光等)或化学因素(如亚硝酸、硫酸二乙酯等)来处理生物,使生物基因突变。用这种方法可以提高突变率,创造人类需要的变异类型,创造人类需要的变异类型,从中选择、培育出优良的生物品种。
我国在农作物诱变育种方面也取得了可喜的成果,培育出了数百个农作物新品种。这些新品种具有抗病力强、产量高、品质好等优点,在农业生产中发挥了巨大作用。例如四倍体葡萄、四倍体番茄、含糖量高的三倍体无子西瓜和甜菜等。
另外还有一种太空育种,也叫空间诱变育种,就是将农作物种子或试管种苗送到太空,利用太空特殊的、地面无法模拟的环境如使种子产生变异,再返回地面选育新种子、新材料,培育新品种的作物育种新技术。太空育种具有有益的变异多、变幅大、稳定快,以及高产、优质、早熟、抗病力强等特点。
四、DNA分子标记辅助育种技术
DNA分子标记辅助育种技术,是通过利用与目标性状紧密连锁的DNA分子标记对目标性状进行间接选择的现代育种技术。该技术对目标基因的转移,不仅可在早代进行准确、稳定的选择,而且可克服再度利用隐性基因时识别难的问题,从而加速育种进程,提高育种效率。与常规育种相比,该技术可提高育种效率2-3倍。由于其明显的优越性,该技术已引起了发达国家的高度重视。技术的关键是与重要农艺性状紧密连锁的DNA分子标记的鉴定。
总之,现代生物技术取得的进展,促进了作物育种的进程。在育种过程中需要分子生物学家和育种工作者两者紧密结合,作到优势互补。分子生物学家需要育种工作者提供更新、更好的作物品种作受体,同时育种工作者需要分子生物学家提供从其他种的动、植物(如细菌、微生物等) 中克隆本品种中没有的抗病、优质、高产等优良性状基因,来改良作物品种。从事常规育种的科技工作者也可将转基因作物中的优良性状基因,通过杂交手段转育到当地丰产的主栽品种中,培育适合当地的丰产、抗病、优质的农作物新品种并应用于生产。
参考文献:
[1]黄大,基因工程正在开辟植物病虫害防治的新途径。 植物保护,1999, (1) :33~36。
[2]沈桂芳,苏宁, 农业高新技术产业化发展趋势。 生物技术通报,2001 , (1) :1~5。
[3]王琴芳,薛爱红,黄大。转基因植物产业化现状及发展趋势, 中国农业科技导报,2000,2 (6) 33~36。
生物技术育种的方法范文3
[关键词]生物技术 现代畜牧业 影响 应用情况
现代生物技术作为高新技术,已广泛渗透到现代畜牧业的各个领域,为解决现代畜牧业生产领域所面临的许多重大问题开辟了新的途径。为优秀畜禽品种资源的保护与利用,良种的快速繁育,动物营养与饲料资源的开发利用,疾病的预防和诊断治疗,以及生物药品的开发提供了更加广阔的途径,促进了优质高效现代畜牧业的发展。
一、生物技术在畜禽品种方面的应用
以生物技术保存畜禽品种资源主要有2种途径。一是利用胚胎和生殖细胞的冷冻技术,这是静态保种技术,早在20世纪70年代就有一些国家以冷冻配子(、卵子)和胚胎进行畜禽遗传资源保存的研究。这种方法保存的优点是基因和基因型频率的变化降到了最低水平,抽样误差小,容易控制疫病,保存时间长,保种经费少,解冻后种群恢复快。育种中冷冻配子和活体保种相结合,可以减轻自然选择、近交和遗传漂变对基因、基因型频率带来的影响。二是利用分子生物技术建立畜群、禽群的基因文库。基因文库的建立就是利用DNA重组技术将决定畜禽重要经济性状的主基因或全部基因整合到某些特殊的基因载体上,然后用这些载体感染宿主细胞,通过宿主细胞的大量增殖构建各基因DN段的无性繁殖系(克隆),制备的克隆总体就是该畜禽品种的基因文库,保存该基因文库就等于保存了该畜禽品种,通过生物技术保存了畜禽优良品种的性状,保护濒临灭绝的动物。目前,许多发达国家已建有家畜冷冻库和胚胎库,低温冷冻保存家畜的研究和应用在50多年中有很快进展。
利用生物技术可简化良种引进方法,胚胎移植与胚胎冷冻技术相结合,良种的引进可简化为冷冻胚胎的引进,不仅运输方便、检疫程序简单、成本低廉,而且后代对引种地生态环境适应性和抗病力增强。目前,牛羊胚胎移植与冷冻技术已成为国际、地区间良种遗传资源交流廉价而简便的方式。
二、生物技术在动物遗传育种方面的应用
1.利用基因导入技术育种
哺乳动物转基因技术(transgenic technique)是基因工程与胚胎工程结合的一门新兴生物技术。科学家利用基因工程通过一定方法把人工重组的外源DNA导入性细胞或胚胎细胞受体动物的基因组中,或把受体基因组中的一段DNA切除,从而使受体动物的遗传信息发生人为改变,生产出带有外源DN段的动物,并且这种改变能遗传给后代。它打破种的界限使育种工作可以充分利用所有遗传变异,有目的、有计划和有预见地改变动物遗传物质的组成,生产出优良品种的动物。体细胞核移植(somatic cell nuclear transplantation)技术又称体细胞克隆,它是利用分化程度较高的体细胞移入去核卵子中,构建新合子的生物技术。在畜牧生产中,运用核移植技术可以从一枚优良胚胎出发,将其培养到多细胞时,通过酶使其分成许多单细胞卵裂球,再把每一个卵裂球的细胞核作为核供体,再将它们移植到去核的受体卵细胞中,使其发育成一个胚胎,由于所有胚胎的细胞核来自同一枚优良胚胎,他们都具有优良的潜质。通过核移植,可生产许多同质胚胎,实现优良家畜的无限扩增,最大限度地利用优秀母畜的遗传潜力。
2.提高动物产品的生产性能和质量
近年来,各国对家畜生产性能的改良目的是提高家畜肉、奶、毛及其它产品综合遗传力。在畜牧业中,利用转基因手段可以达到改善动物生产性能的目的。在namlner等获得转基因猪以后,转基因技术已取得了很大成果。把生长激素或促生长因子基因导入家畜基因组中,加速生长速度,提高饲料报酬。1985年,科学家第1次将人的生长激素基因导入猪的受精卵获得成功,转基因猪与同窝非转基因猪比较,生长速度和饲料利用率显著提高,胴体脂肪率也明显降低。表达牛生长激素的转基因猪生长速度比对照组快10-15%,饲料报酬提高16-18%,胴体中脂肪下降80%。
3.培育抗病品种
家畜疾病,尤其是传染性疾病是畜牧生产的大敌,由疾病造成的经济损失约占畜牧业产值的12%-15%。抗病性能是当前畜禽育种的重要目标性状,抗病育种的目标是培育出整体免疫力高的品种。目前,已发现的与免疫相关的综合抗病力候选基因为数不多,主要有MHC和NRAMPl,其中NRAMPl蛋白可抵抗分枝杆菌、沙门氏菌等多种胞内寄生病原菌的侵染而发挥重要免疫功能,对畜禽机体抗病力影响较大,目前已克隆了多种生物的NRAMPl基因。猪瘟是危害养猪业最严重的疾病之一,如果能培育出抗猪瘟病毒的新品种,将对养猪业做出巨大的贡献。谢庆阁等设计合成了阻断猪瘟病毒复制的核酸基因,研究了其抗病毒感染的功能,认为该途径是可行的。此外,对一些种属特异性的疾病,如果可以从抗该病的动物体中克隆出有关的基因,并将其转移给易感动物品种,就有希望培育出抗该病的品系。而在对畜禽类病原体基因组结构进行深入研究的基础上,将病原体致病基因的反义基因导入畜禽细胞,使侵入畜禽机体的病原体所产生的mRNA不能表达,从而起到抗病作用。
三、生物技术在动物繁殖方面的应用
1.人工授精技术
自20世纪40年代以来,人工授精技术蓬勃发展,已成为家畜品种改良的重要手段。人工授精在奶牛业的发展最快,目前多数国家已普及了对奶牛的冷冻人工授精,把人工授精技术作为家畜育种和扩繁的有力手段。法国经过后裔测定,优良种公牛遗传力的改进每年进展达20%。人工授精与胚胎移植相配合,提高了奶牛的产奶量,减少了饲养头数,人工授精大大提高了优秀种公畜的利用价值。绵羊人工授精仅次于牛、猪的人工授精,近20年来在很多国家也受到了重视。
生物技术育种的方法范文4
关键词:生物技术;棉花育种;应用
棉花在我国的经济发展中是一种主要的经济作物及纤维作物,常规育种在棉花生产中发挥了较大的作用,但是在近几年的棉花育种中对抗虫、抗旱以及抗黄萎病等方面没有较大的进展,生物技术在新材料的创造方面优势较大,发展速度逐渐加快,也取得了很大进展,为社会经济效益的提升做出了贡献。
1 生物技术在棉花育种中的应用
1.1 农杆菌介导技术在棉花育种中的应用进展
通过农杆菌介导外源基因转化棉花已经成为经典技术,在至今发展起来的棉花转基因技术中,农杆菌介导的遗传转化占据主导地位,应用最为普遍[1]。在使用农杆菌介导法成功的获得珂字棉转基因植株之后,这一技术就在国际上得到了快速的推广应用,进展也很迅速。并且珂字棉中的几中类型还在还成为了转基因实验中模式品种,提高了转化效率,但是在实际的转基因棉花材料的应用中还需要经过系统选育或者杂交选育的方法去进行处理。通过我国科学家的努力,农杆菌介导技术获得了简单化及具体化的进步,对技术应用的关键点进行了明确,棉花瓶中的规模化转化体系也得到了快速的、多样化的建立,实现了不同转基因技术之间的结合应用,达到了流水线生产的效果,使得棉花转基因技术体系更加的高效,显著的提高了棉花的成株规模,降低了生产成本。
1.2 花粉管通道技术在棉花育种中的应用进展
花粉管通道技术属于我国科学家独立创造的一种转基因技术,并且在棉花转基因技术中也应经取得了很大的突破,这一技术的发明首先是通过玉米、小麦、大豆等农作物进行实验的,然后在棉花上进行转移抗枯萎病DNA大片段取得了成功,后来转基因棉花品种植株由谢道昕等人研究完成,随后科学家又在陆地棉中实验成功,研究出了具有吐絮集中、高产、耐枯萎及抗逆性强等特点的棉花新品种,称为湘棉12号。海岛棉DNA道路陆地棉之后又出现了三种新的棉花品系,随后转基因抗虫棉也得到了应用,而中国农科院棉花研究所的李付广等人则将双价抗虫基因转入到了中棉所23之中,使得双价转基因材料sGK9708得到了研发与应用。另外,我国还形成了比较完善的棉花转基因技术体系,花粉管通道技术在实际的使用中不会因为棉花基因型号而产生不良影响,独立自主性较强,与国际先进水平相一致,当前我国农科院棉花研究所还建立了专门的转基因技术平台,利用三种转化技术每年可以产生六千株的棉花,并且凭借这一技术获得了国家科技进步奖项。
1.3 基因枪导入技术在棉花育种上的应用进展
基因枪导入技术是由美国Cornell大学的JohnSanford等人于1987年研制出的,这是基因枪转化技术发展的开端[2]。商品枪PD S-1000系统最早是由美国企业推出的,这一技术的发展重点在粒子加速系统之中,主要目标就是提升射弹的可控性,就是更加重视粒子运行速度与射入的浓度两者之间的发展关系。基因枪转化技术不受宿主控制,并且其中的靶受体类型比较多样化,成了应用最为广泛的一种基因转移技术类型。现阶段,已经有很多种类的作物使用这一技术获得了转基因植株,比如小麦、水稻等等。这一技术生命力比较旺盛,具有优良的发展潜力。在棉花育种过程研究中还通过棉花胚性悬浮细胞系当作受体实行轰击,得到了转化植株,然后又通过茎尖分生组织对棉花受体实施了转化,使得经分子检测的棉花转化植株的研发获得了很大的成功,最终获得了可以进行育种的海岛棉与多种陆地棉的转化植株,转化率大约在百分之0.027到百分之0.22之间。科学家还通过基因枪技术将抗棉铃虫、抗蚜虫及抗旱等基因转入到了国产的棉花品种之中,使得转基因棉花品种增加了育种价值,中国农业科学院棉花研究所还实现了基因枪轰击转化体系的建成,提高了植株的转化率。
2 生物技术在棉花育种中存在的问题及对策
目前棉花生物技术研究主要集中于几个方面:其一是无选择标记转化技术,可避免抗抗生素基因的负面影响;其二是棉花内源基因的克隆与应用,主要用于棉花纤维品质改良与棉酚等次生代谢物的生物降解[3]。融合基因的手段实现基因克隆并投入应用,这样做的目的主要是提升棉花生产的商业价值,现阶段棉花育种技术的发展已经取得了很大的进步,但是其中仍然存在一些不足之处,需要找出相应的解决对策,主要体现在以下几个方面:
首先,应该做的就是对已经实现商业化的基因进行不断的改进,现阶段棉花育种中使用的转基因抗虫棉只能对红铃虫及棉铃虫等有限的害虫产生抗性,但是对其他害虫,比如棉叶螨、烟粉虱及棉蚜等都不能产生相应的抗性,在抗虫棉的种植中,人们会相对的减少农药的使用次数,所以对以上的害虫的治理效果也会明显下降,加重了这些种类的害虫对棉花生产造成的危害,因此,需尽快的研究出有价值的配套综合防治科技。现阶段的转基因抗虫棉的种植时间能够一定程度的进行延长,种植面积也在增加,所以棉铃虫产生的抗性也会逐渐的增强,针对这一情况,可通过寻找与筛选广谱抗虫基因结合特异启动子的使用,利用转多基因抗虫棉等手段去解决其中的问题。
其次,目前已经克隆的与棉花相关的基因和元件数量非常多,但是其中具有良好的应用价值的基因数量却是少之又少,得到实际应用的主要有Bt类以及抗除草剂类的棉花种子,其它方面的比如抗旱、抗黄萎病等类型的基因还是不能从实验室真正的应用到农田生产之中。针对这一问题,生物技术研究人员应该注重对外源基因进行构建、转化等内容的探究与实验。针对Bt抗虫棉这类棉种来说,它属于一种单基因的性状,应用时间不断增加的情况下,棉铃虫及红铃虫等害虫体内就会随之出现抗Bt的群体,双价抗虫棉即使具备较高的抗性,其在以后出现棉铃虫抗性群体也是不可避免的,所以需要针对这种抗性丧失的问题加强研究,可以通过寻找与筛选广谱抗虫基因结合特异启动子的方法,对转多基因抗虫棉等技术进行充分的应用。
最后,就是积极促进基因工程和常规育种的结合发展,在生物技术发展中应该意识到,基因工程并不能解决所有棉花育种中存在的问题,实际上它只是一种人工合成的新型材料,应用之前也需要用常规育种的手段对其可靠性进行检验,所以,植物基因技术需要与常规育种技术相结合发展,通过大田试验将转基因植物良好的基因不间断的遗传给后代,这样才能获得棉花育种的可持续发展与增产。
3 结束语
生物技术在棉花育种中的应用获得了不错的效果,对棉花育种工作的发展提供了很大的帮助,以后的发展趋势也非常可观,但是同时也应该看到生物技术在推广应用中具有的局限性,为了达到生物技术的充分利用,为棉花育种工作提供更优良的技术支持,就需要将生物技术与常规棉花育种技术相结合使用,这样才能将生物技术的潜力充分的在棉花育种中发挥出来。
参考文献
[1]李付广,刘传亮.生物技术在棉花育种中的应用[J].棉花学报,2007,5:362-368.
[2]赵兴华,渠云芳,黄晋玲.分子标记技术在棉花育种中的应用[J].山西农业科学,2011,6:611-615.
生物技术育种的方法范文5
关键词:玉米;特性;栽培
随着社会经济的发展,人们的生活水平不断提高,医疗卫生条件也不断改善,世界人口数量呈现不断上升的态势,民以食为天,因此农业生产必须要提高产率,保证食品安全,满足人们的需求。随着科学技术的发展,我国农业生产取得了很大的进步,玉米育种技术也处于不断的研发与优化中,但是人口的增加给耕地和水资源等形成了很大的压力,因此研究人员还需不断提高玉米育种技术,优化作物品质。
1 常规育种方法
以往我国玉米种植一直选取农家品种,随后开始进行自交系选育和组配杂交种,在解放之后,我国玉米育种技术得到了大力的扶持,得以顺利展开,群众性的良种评选运动使我国获得了较为优良的玉米种子。随后,玉米种植中的杂交优势逐渐引起了人们的重视,中央农业部进行了全国性的玉米改良计划,去雄选种结合人工辅助授粉技术先后在全国各地普遍开展。我国是农业大国,玉米是我国主要的农业作物之一,全国各省展开了竞争,争相培育出了优良的玉米品种,为全国性的玉米改良运动做出了很大的贡献,大大增加了我国的粮食产量。此后,玉米综合杂交品种陆续推广,逐步取代了品种间杂交种,开创了我国玉米杂交育种的新纪元,极大地提高了玉米产量,随着科学技术的发展,玉米育种技术取得了很大的发展,跟多的玉米育种新技术逐渐涌现,为我国粮食产量的提高做出了很大贡献。
2 生物技术在玉米育种中的应用
2.1单倍体育种技术的发展与成就
单倍体育种是生物技术应用于玉米育种的一大表现,可以加速培育玉米自交系,单倍体育具有自身的独特性,育种速度快,方法简便,成本低,相比于传统育种方式具有很大的优势,这种生物育种方式是通过人工诱导单倍体植株,使植株纯合,从而使玉米植株表现出人们需要的特性,可以很大地提升作物产量。在单倍体育种技术上,我国与发达国家之间存在很大的差距,但是经过多年的努力,这种差距正逐渐缩小,在玉米育种领域,单倍体育种是一种十分重要的生物育种方式,具有广阔的应用前景。
2.2转基因育种
随着生物技术的发展,我国基因工程获得了很大的技术支持,迎来了发展机遇。在遗传育种工作中,采用转基因技术培育作物新品种已经逐渐走向成熟,这种育种方式是采用“分子手术刀”对玉米植株的DNA链进行切割,再将外源基因导入受体系统,再将外源基因缝合到受体细胞的DNA链上,并经过培育,使外源基因整合到受体基因组DNA上,并最终得以表达。植物转基因工程可以培育出新型的植物品种,可以定向地改变植物的性状,这种育种方式可以打破物种界限、克服有性杂交障碍,可以在极短的时间内创造遗传变异,是玉米育种中较为快捷的育种方式。我国转基因育种起步较晚,经过长期的发展,其生物育种技术已经较为成熟,具备了一定的生产能力,在转基因育种领域,我国已经可以采用农杆菌介导法、基因枪法和花粉管通道法进行外源基因的导入。
3 诱变育种
3.1电离辐射诱变育种
诱变育种培育作物新品种是利用基因突变,使植株产生新的性状,但是诱变育种的突变是不定向的,植株发生突变后表现的性状不可预知,而且诱变过程不可逆。目前,我国已经成立了全国性的研究体系,在多个省市都建立有原子能利用研究室,研究人员采用电离辐射诱导玉米植株发生突变,取得了一定的成果,普通玉米骨旅9号和野生近缘属有稃玉米杂交,自交一代后的S1种子用钴60-C射线照射,经自交选择育成优良玉米自交系丹340和丹360。这是我国目前运用最为广泛的玉米自交系之一。
3.2空间诱变育种
随着航天技术的发展,空间诱变生物育种技术获得了发展。将玉米植株置于太空强宇宙射线、真高空、重离子、微重力、交变磁场等环境下,可以使种子发生突变,研究人员从中定向选择,经培育便可得到优良的玉米新品种。空间诱变育种相比于物理诱变育种以及化学诱变育种具有优势,这种诱变方式能够综合多种诱变因素使植株发生大幅度变异,提高植株的突变率,并可获得较多的有益变异,培育周期短,可以加快玉米育种进程。
4 结语
从建国以来,我国的玉米育种技术经历了漫长的发展,取得了不小的成就,展示了玉米育种技术的蓬勃发展,但是我国的每一种育种技术都存在一定的局限性,阻碍了自身的发展与推广,因此政府以及科研单位需要加大重视力度,投入更多的人力、物力、财力,对比并总结每一种玉米育种技术的优缺点。随着科学技术的进步,玉米育种定会获得更大的技术支持,定会发展的春天。
参考文献:
生物技术育种的方法范文6
关键词 家畜育种学 课程建设 教学方法
中图分类号:G642文献标识码:A
加强本科生的课程建设,提高教学质量是本科院校的重要任务之一。 家畜育种学是动物科学专业本科生的一门主干必修课程,在动物科学专业的课程体系中起着承前启后的作用,对构建动物科学专业知识体系起着重要作用。家畜育种学是研究改良家畜遗传素质,提高生产性能水平,培育新品种和品系,通过杂交利用杂种优势,高效优质地生产量多质优的畜产品的理论、技术和方法的一门科学。然而,由于课程内容比较抽象、枯燥,内容较难,如果加上所用教材举例少,计算比较多等会导致学生的学习兴趣不高,教学效果不理想。此外该课程需要学生具有较好的数量遗传学、统计学、计算机、线性代数等课程的较好基础,而且要求学生能够及时了解生物技术新知识、新技术。鉴于这些问题的存在,教学现实给家畜育种课程提出了尖锐的难题,即如何提高家畜育种学课程的教学效果,使家畜育种课程的抽象内容变得简单化、形象化,达到知识性、趣味性和实用性共享。本文作者通过对该门课程的学习与教学实践,对本科生家畜育种课程教学提出一些自己的看法与建议,希望能有益于今后该门课程的教学。
1 家畜育种学前期课程
1.1 家畜育种学前期课程
动物遗传学、生物统计学、线性代数、概率统计、计算机技术、生物技术、信息技术、系统工程技术等均是家畜育种学课程的前期必修课程。任课教师在课程间隙,应与学生探讨如何将与统计学、数量遗传学、动物遗传学、分子生物学中与家畜育种相关的知识加以复习和灵活运用,从而找到解决家畜育种各类问题的方法。由于数量遗传学的诞生本身就是多学科交叉渗透的结果,在此主要介绍数量遗传学和生物技术在家畜育种课程中的重要作用。
1.2 数量遗传学及其发展
数量遗传学是遗传学原理与统计学方法相结合研究群体数量性状遗传与变异规律的一门遗传学分支学科,迄今为止的动物育种方法基本上是以数量遗传学为理论依据的“数量遗传学方法”,即根据数量遗传学的原理和方法,对畜禽进行适当的选种选配,以提高育种群体的优良基因频率,降低不良基因频率。近几十年畜禽生产水平的提高,很大程度上应归功于遗传参数和育种值估计准确性的提高。在数量遗传学后来的发展过程中,它又不断地与计算机技术、分子生物学及其他生物技术相结合,从而使其得到了较快的发展。可以预见,在相当长时期内数量遗传学还将是动物育种的主导方法。因此,要想学好家畜育种学,必须具有良好的数量遗传学基础知识。
1.3 生物技术
动物育种有关的现代生物技术包括胚胎工程技术、动物克隆技术、转基因动物技术和DNA 标记辅助技术等。加上胚胎工程( 育种) 技术和动物克隆技术,则构成动物分子育种的基本技术框架。生物技术育种作为一种新的育种技术或方法,在家畜育种中已经显示出了广阔的应用前景,相关的理论体系已经建成,为此要及时学习掌握相关技术与方法。
2 教材
2.1 要有正确的指导思想
教材是育种学课程建设的重要内容。教材内容要紧密结合我国国情,适合我国畜禽实际生产情况,学生通过学习后能够在生产上用得上。而且内容要编得通俗易懂,学生即使通过自学也能够弄懂。浅显易懂的教材不代表知识不新颖,如果把教材词句编写的晦涩或一个长句子里有大量难以理解的专业术语,将会对学生的理解造成很大的障碍。而且教材中要多举例,简单易懂的例子有助于很好的理解。另外在编写教材是还要注重实用和对学生能力的培养。有了这样的一本好教材将可以起到事半功倍的作用。
2.2 及时结合该领域的新成果、新技术、新方法
即课程内容要结合一个“新”字,也将本学科新的研究成果如重要经济性状的分子生物学检测方法、标记辅助选择、最新动物保种理论及时地补充进去。使学生能及时了解本学科的发展趋势与动态。教学内容的改革不仅促使学生在课堂上认真听讲,而且能推动学生在课余时间利用互联网搜索家畜育种中应用的新技术和新成果,理论和实践的有机结合提高了学习兴趣。因此, 在家畜育种课程建设上亦应该不断地更新,不断地增添新内容。以使家畜育种课程内容跟上当前国内外家畜育种科学进展水平。可将所在学校学科在家畜育种中所取的成果等内容由重要学术带头人领衔主讲或串讲,介绍给学生,通过案例介绍给学生,对激发学生专业兴趣、了解学科前沿动态,增加专业积淀具有重要意义。
2.3 实验内容的安排
选择一本好的实验实习指导书对学好家畜育种学课程也很重要。学生除了要学习了解和掌握育种学的先进理论和先进技术外,还需具有比较熟练的操怍技术与技能。可将育种学中需要操作或需要大量计算的内容安排到实验内容里面,结合生物技术的发展要增多操作内容,加大操作技术比例,使学生真正达到理论与实践的结合。欲达到此目的须在课程中增加实践内容,让学生多看、多练、多干,方能将理论知识转水为基本技能。此外对于理论课时少的学校,可重点将计算量大的内容放入到实验内容里面,这样可利用充足的实验课时引入了计算的具体实例,让学生们积极参与计算的分析和探讨中从而提高教学的效率。
3 教学方法
3.1 实例教学法
我们每个人在理解原理和复杂的理论时都有犯难的时候,有时候反复地推导和重复地学习也难以理解,这个时候一个恰当的例子会让我们有“柳暗花明又一村”的惊喜。家畜育种课程中理论性强、计算多、原理多,单从公式的推导、语句描述来说理解起来有一定的难度,像类似这样的课程,举例会起到事半功倍的效果。
3.2 发挥学生的主体作用
我们的教学实践告诉我们,开展启发式、参与式、研究式教学可充分发挥学生的主体作用,大大地提高教学效果。
实施启发式教学,要求教师应成为教学活动的设计者和学生学习的引导者,通过教学活动的科学设计,使学生由被动的知识接受者转变为主动思考者,以学生为主体,将课堂主动权交给学生,真正发挥学生在学习中的主体作用。比如在种、品种概念的讲解中,畜禽品种保存方法方面我们都可以设置多样的问题让学生开动脑筋,真正地通过思考来得到答案。
教学与科研相结合是把科学研究当作教育的结合点,鼓励本科生尽早参与科研活动与生产实践,充分发挥他们丰富的想象力和创造力,开发他们的科研潜力。因此,利用学校的科研条件和资源,使学生在学习家畜育种学课程的同时参与科研工作,这样既培养了学生的科研能力,提高了学生的科研兴趣,也加深了对本课程内容的理解,使学生们对家畜育种生产产生浓厚的兴趣。
互动教学可活跃课内外学习气氛,增强学生学习的主动性,提高学生查询资料、组织资料等各方面的能力。在家畜育种学的教学实践中,可选择部分专业杂志报道较多的章节内容,如家畜遗传资源多样性、分子生物技术在家畜育种中的应用等等内容让学生查资料和备课,并让学生通过PPT的形式走上讲台讲解。通过这种方式不仅提高了学生学习的积极性与主动性,而且还培养了胆量、查阅资料及语言表达能力,为今后的工作奠定了基础。
3.3 教学手段的多样化
由于现代多媒体教学具有信息量大、快捷、高效、生动等优点,好的课程课件还具有图文并茂、提纲携领、引导思维的特点,尤其对于家畜品种、品系的了解更为直观,多媒体教学目前已成为师生共同认同的现代教学手段。但家畜育种学这门课程中有大量的计算,比如选择指数的制定、育种值估计、近交系数计算等重要理论学习中涉及大量复杂的计算公式,因此,对于这部分内容的讲解要充分利用黑板、粉笔为计算和讲解提供的方便,将多媒体教学与传统黑板粉笔有机结合起来,二者相辅相成可提高教学的效果。
除了多媒体教学和板书结合之外,对于复杂的计算过程可通过结合计算机软件来解决,大量复杂的计算有时候容易让学生厌倦并使其走入一个误区,一些数学基础不好的学生更会失去学习的兴趣。比如个体遗传评定――BLUP 法的计算在实际中的应用也是借助计算机来完成的,在课堂上要涉及许多矩阵运算,费时费力,如果课时再少的话,不借助计算机则很难讲解。我们完全可以在教学过程中将种猪育种数据处理系统(GBS)搬上课堂,能够很好地解决课堂讲授的难题,学生在掌握了这一软件的应用时对于今后的生产实践也很重要。
要上好《家畜育种学》这门课程,除了以上提到的几点之外,还需要在教学内容、师资队伍、教学条件建设等方面进行不断地改革与探索,教师团队成员要不断提高自身的理论实践水平,建立起系统全面、反映学科前沿的家畜育种学教学新体系,从而为国家培养更多动物育种方面的人才。
参考文献
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