| 单词 | 生物技术在甘蓝育种上的应用 |
| 释义 | 【生物技术在甘蓝育种上的应用】 甘蓝类蔬菜主要包括结球甘蓝、球茎甘蓝、抱子甘蓝、花椰菜和青花菜，它是世界各地都有栽培的大宗蔬菜之一。随着生产的发展和人民生活水平的提高，生产上急需优质、多抗和丰产的新品种。但随着生物化学、分子生物学、分子遗传学、细胞生物学和体细胞遗传学的发展，利用生物技术结合常规育种方法可以解决常规育种不能解决的难题。 生物技术是20世纪70年代初在分子生物学和细胞生物学基础上发展起来的一个新兴技术领域。在甘蓝育种上应用的主要是生物技术中的细胞工程和基因工程。1969年，尼奇(Nitsch)等用甘蓝花粉进行离体培养，获得了单倍体植株。单倍体植株加代后即成为纯合的二倍体。通过自交纯化需要几年时间，而利用花粉或花药培养可以迅速纯化亲本，从而加快育种进程。为了克服甘蓝远缘杂交的不亲和性和获得胞质杂种，可以利用原生质体融合进行体细胞杂交。为此，应该建立原生质体再生植株的系统。1971年，霍勒克(Horak)用带芽的甘蓝颈段作外植体进行离体培养获得了新梢。1978年，马代卡雷尼亚什(Mascarenhas)等用甘蓝的根、茎、叶作外植体进行离体培养获得了完整的再生植株。1982年，吕德扬和许智宏分别获得了甘蓝的原生质体再生植株。同年，申克(Schenck)和罗伯勒(Robbelen)首次报道甘蓝与白菜原生质体融合获得了全细胞杂种植株。1976年，德克里(Decleene)用根癌农杆菌感染甘蓝，使甘蓝产生冠瘿瘤，T-DNA(根癌农杆菌Ti质粒中的转移DNA)转移到甘蓝中。生物技术在甘蓝育种上的应用主要有以下几个方面：珍贵材料的快速增殖 1977年，安德森(Anderson)等对如何提高青花菜离体培养的繁殖系数和降低成本的问题进行了研究。离体培养1个月就能继代培养增殖1次。1株可取几百个外植体，一个外植体在1个月内可分化出5～10个新梢，可见繁殖系数是相当大的。因此，一旦发现1个珍贵材料，马上就可以用离体快速增殖技术使之大量繁殖，尽快用于生产或作用育种的亲本材料。加速纯化亲本 甘蓝的大多数经济性状都是由多基因控制的，要得到一个纯合的亲本，必须自交多代。中国资料研究表明，对甘蓝花药进行高温(35℃～40℃)预处理可提高单倍体的诱导率。1990年，鲁拉德(Roulund)等报道甘蓝花药培养中胚状体产生的频率随培养基中蔗糖浓度(7%、10%和13%)的提高而提高。克服选缘杂种的不育性 1982年，赵德培将甘蓝与白菜的有性远缘杂种幼胚通过胚珠培养获得了植株。1990年，霍塞(Hossain)等通过胚珠离体培养获得了甘蓝与萝卜有性远缘杂种。获得远缘体细胞杂种 利用原生质体融合可以获得有性杂交难以获得的远缘杂种。自从1982年申克和罗伯勒首次获得甘蓝与白菜的体细胞杂种后，各国学者对如何提高异核体的融合频率，怎样选择和鉴别体细胞杂种，提高体细胞杂种愈伤组织的植株再生频率进行了大量研究。1987年，特拉德(Terada)用15ml碘乙酰胺处理甘蓝原生质体，使它的细胞核钝化，再利用白菜原生质体再生能力弱进行互补选择，根据形态学、亮氨酸胺肽酶同工酶分析和染色体进行鉴定，结果表明50%的再生植株为体细胞杂种。1987年，托雷雅马(Toriyama)等获得了甘蓝与Moricandia arvensis体细胞杂种。1990年，亚罗(Yarrow)等通过原生质体融合把油菜中的Polima胞质雄性不育基因转移到青花菜中。克服具萝卜胞质的雄性不育甘蓝在低温下的黄化 由于萝卜胞质中的叶绿体与甘蓝的细胞核不协调，致使具萝卜胞质的甘蓝雄性不育材料在15℃以下的低温下叶绿素合成受阻，生长缓慢，不能在杂种种子生产中应用。在油菜上通过原生质体融合已获得具有萝卜的线粒体和油菜的叶绿体的胞质杂种，从而解决了在低温下黄化的问题(佩尔蒂埃，1983；亚罗，1986；乔丹，1989)。1990年，沃尔特(Walters)等用磺乙酸盐(5mmol)和γ射线(剂量率为11120mGy／min，剂量为202Gy)处理萝卜胞质的雄性不育青花菜和正常的青花菜原生质体，然后进行融合；或者原生质体不经核的纯化处理，直接进行融合，然后用显微操作器和细胞分选机挑选融合体，获得了在低温下不黄化的雄性不育青花菜。但由于青花菜与结球甘蓝是同一物种的两个不同变种，很容易通过回变将耐低温的胞质雄性不育性转育到结球甘蓝上。优良基因的导入 基因导入的方法有两种，一种是利用载体导入，一种是利用原生质体直接吸收外源遗传物质。在甘蓝上常用的载体为根癌农杆菌的质粒和发根农杆菌的质粒。现已用该法将新霉素磷酸转移酶基因转入甘蓝。1991年，马克霍派德(Mukhopadhy)将带有抗氨甲蝶呤和抗潮霉素基因的质粒与青花菜原生质体共同培养，利用聚乙二醇诱导吸收，取得成功。生物技术在甘蓝育种中将会发挥重大的作用。今后工作的第1个热点是完善体细胞杂交技术，将控制雄性不育性的萝卜胞质中的线粒体与正常甘蓝的叶绿体或具有抗除草剂基因的白菜叶绿体组合于一体，获得既具雄性不育性又能耐低温(幼叶不黄化)的甘蓝。预计1996年后个别国家和地区就可利用雄性不育系生产一代杂种种子，2000年后可大面积推广应用。今后工作的第2个热点是进行将病毒(抗芜菁花叶病毒、黄瓜花叶病毒)外壳蛋白基因、苏云金杆菌晶体毒蛋白基因(抗虫基因)和种子贮藏蛋白基因转移到甘蓝中的研究。预计1996年以前可获得抗病毒和抗虫的转基因甘蓝植株。到2000年时可育成优质、抗病虫害的新品种。【参考文献】：1 赵德培，张纪增．中国农业科学，1981，2：46～512 Schenck H R．Brassica oleracea and B．campestris．z．1982，89：278～2883 Terada R，Yamashita Y．Thero．Appl．Genet．1987，73：379～3844 Roulund N，Hansted L．Euphytica，1990，49：237～2425 Yarrow S A，Burnett L A，et al．Plant Cell Rep．，1990，9(4)：185～1886 Walters T W，Earle E D，Dickson M H．Male-sterile，cold-tolerant cauliflower．1990，10：417 Mukhopadhy A，Topfer R．Plant Cell Rep，1991，10：375～379(西南农业大学雷建军、李成琼撰；刘佩瑛审) |
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