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现代生物技术在果树上的应用

1 相关技术在果树育种上的运用

1.1 胚胎育种

胚胎育种技术是在果树生产应用过程中,尤其是在果树组培苗的组织培养中应用最广泛.该技术为果树无毒苗的开发提供了有效途径,在解决其育种周期长、树种品种育种效率低等障碍而造成的品种改良难等方面显示了巨大的潜力,已成为果树育种改良的重要手段之一.

1.2 花药和花粉培养育种

花粉和花药培养主要用于获得单倍体,经染色体组加倍后得到纯系,可缩短获得纯系的时间,便于研究遗传规律,提高选育效率,解决多年生杂合果树育种中存在的难题.同时还可用于制造缺体和其它非整倍体,扩大遗传种质.但该技术会出现较多的基因变异,不利于母树的优良性状表达.

1.3 原生质体培养与细胞融合

自1960年Cocking用酶法分离出高等植物原生质体后,对于原生质体的研究应用得到了长足的发展.原生质体技术不仅是细胞工程的重要组成部分,也是基因工程研究的重要基础,原生质体因除去了坚硬的细胞壁而成为易于接受载有外源基因的理想材料,并有可能培养成再生植株后,表达了外源基因所控制的性状.对于此技术,生产上可用于多倍体以及转基因等果品的应用,结合化学、物理技术,可以在目的细胞中导入外源基因.

1.4 基因工程育种

基因工程即重组DNA技术,是指将应用DNA 克隆技术获得的目的基因插入病毒、质粒或其他载体分子,在构建遗传物质新组合后,将其导入原来没有这类分子的寄主细胞或个体,并能持续稳定地表达,从而产生出人类所需的新个体.虽然其表达稳定,但此技术应用设施要求较高,因此不利于果树基础面层的推广.

2 植物细胞工程在果树上的应用

通过细胞生物学和分子生物学等方法在细胞整体水平或细胞器水平上加工修饰,并按照人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品,此方法的关键是细胞的全能型.细胞的全能性是指生物体的细胞具有使后代细胞形成完整个体的潜能的特性.

3 分子标记技术在果树种质资源及遗传育种研究中的应用

为了在果树上实现突破性的育种目标和提高育种效率,果树育种专家长期以来都寄希望于能拓宽基因资源、加速育种进程和提高选育效率的新兴技术.生物学研究进入细胞水平后,人们开始利用细胞标记作为遗传标记.随着同工酶技术的发展,又广泛应用了从蛋白质水平反映生物遗传差异的生化标记.

3.1 分子标记的类型和特点

（1）PFL,限制性片段长度多态性（, ）是20 世纪80 年代中期发展起来的一种最早的分子标记；（2）RAPD,随机扩增多态DNA（ ）是1990 年发展起来的建立在PCR基础上的一种新型DNA分子标记技术；（3）AFLP, 扩增片段长度多态性(）是1993年发明的一种DNA 分子标记技术；（4）SSR简单序列重复（ ）在真核生物基因组中,分布着大量由1～4bp组成的简单重复序列,即SSR,它又称为微卫星DNA（ ）；（5）SCAR,序列特异性扩增区域（）标记是1993 年在RAPD技术的基础上发展起来的；（6）染色体原位杂交,这是一项利用标记的DNA 探针与染色体上的DNA杂交,在染色体上直接进行检测的分子标记技术.

3.2 分子标记在果树种质资源研究上的应用

3.2.1 种质资源的保存.果树种质资源是人类的宝贵财富.DNA分子标记技术为种质资源的分类鉴定提供了全新的手段,其可以构建果树的基因文库.种质资源的收集和保存是遗传育种工作的基础.

3.2.2 品种鉴定.果树大多为多年生木本植物,且多为无性繁殖,新老品种数量繁多,加之长期以来不同地域间的种质交流频繁,极易造成种质混淆,导致同物异名和同名异物现象十分普遍.DNA分子标记对品种的鉴定实质上是对基因型的鉴定,使果树品种鉴定和分类直接从DNA分子水平上进行,准确度高,效率高且信息量大.

3.2.3 亲缘关系的演化及分类.在品种DNA指纹图谱建立的基础上对其进行聚类分析,可将品种进行分类以鉴定物种起源的亲缘关系.对于物种的品质以及其来源方面提供了优良的参照方案,可以很好地指导品种的选育.

3.2.4 遗传多样性分析.遗传多样性是生命系统的基本特征,也是物种适应自然和发生进化的遗传基础.分子标记产物的多态性反映了被测材料的多样性.在果树作物的系统演化、物种与品种的亲缘关系和分类方面应用分子标记技术,可以提供分子水平上的客观依据,且比传统的方法更能反映其物种间的遗传多样性.

3.2.5 系谱分析.果树种类中存在许多天然,有些品种是经过实生选种或采用混合花粉杂交选育而成的.常规方法无法判断这些品种的父母本,系谱分析能提高育种亲本选配的准确程度,果树资源的有效利用.

4 基因工程在果树种质资源及遗传育种研究中的应用

果树为多年生植物.童期长且遗传背景比较复杂,属于高度杂合体,其重要的农艺性状常受多基因控制.目前,应用于果树遗传转化的方法主要有农杆菌（）介导法和DNA 直接导人法,基因转化法就是一种DNA直接导人法.

4.1 基因转化原理和类型

基因技术（ ）又称微粒轰击技术（ogy）、生物弹道技术（ ）.

据百度百科介绍,其原理是采用一种微粒加速装置,使裹着外源基因的金粒或钨粒获得足够高的动量后,打入受体细胞或组织,并释放出外源DNA,使DNA在植物细胞中整合表达,从而实现植物细胞的转化.

4.2 基因技术在果树遗传转化中的应用

（1）选择标记基因和报告基因的转化；（2）转化目的基因改良果树性状,转化抗病基因,转化抗除草剂基因；（3）多基因转化.

5 问题与展望

现代生物技术（分子基因水平技术）的开发发展虽然只有短短几十年,但其已经应用于果树研究的方方面面,并会在未来的研究中起到至关重要的作用.随着分子生物学的发展,现代生物技术必将在果树生产上取得更大的进步,分子标记等所代表的新一代生物技术一定能在果树研究方面发挥越来越重要的作用.

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