生物技术在蔬菜育种中运用概述

盛 鹏 邵 权 李一源

（云南农业职业技术学院，云南 昆明 650031）

改革开放以后，为了能够让更多的人“吃饱”，提高农业生产力成为我国发展中的一大要事。近些年来，不少新兴技术开始应用于农业生产中，其目的就是为了改变传统农业生产方式带来的局限以及存在的弊端，从而培育出更多高质量的产物以适应社会发展需求。而在蔬菜育种中，为了提高蔬菜的抗病毒性、抗病虫害能力以及品质等，开始逐渐应用生物技术，经过较长一段时间的实践，确认生物技术确实可以提升蔬菜育种能力。由此可见，生物技术的应用可以促进蔬菜产业的发展，从而促进我国农业可持续发展，因而，对生物技术与蔬菜育种展开论述，可为相关工作提供有力的理论参考。

1.当前我国蔬菜育种的发展情况

1.1 杂种优势育种

经过长时间的研究发现，很多蔬菜有F1表现适应性广、丰产等特点，具备明显的杂种优势，而目前在我国种植的蔬菜中，杂种优势育种也是非常重要的途径。有数据显示，像大白菜、甜瓜、番茄等27种蔬菜，都是通过杂种优势育种培育出来，而其中为F1品种的比例最高可达90%。无论是在该技术的基础理论研究成果来看，还是就制种技术而言，均取得了显著的进展。其中，已经在国际上取得领先地位的研究有萝卜核-胞质雄性、甘蓝显性核基因雄性、大白菜显性核基因互作雄性不育系、遗传机制以及利用方面；取得了重要研究进展的有辣椒、甜椒雄性三系配套研究，即不育系、保持系以及恢复系，对黄瓜与节瓜进行的雄性选育与利用等；而尚未取得重要突破，但已经做了大量工作的有蔬菜性状遗传、杂种优势等多方面。

1.2 抗病育种

科学选育以及合理利用，是保证品种可抗病能力，提高蔬菜病虫害防御能力的主要渠道。在不断地研究实验中，已经对病虫害的病原种群分布、毒株分化等有了基本掌握，明确了一些主要病虫害抗性遗传的规律，比如霜霉病、属类蔬菜枯萎病等，对如何通过人工接种鉴定病虫害原进行了制定；对抗原材料进行了筛选，其中，能够对2-3种病虫害进行同时生抵抗的材料有100多份，其中包括大白菜、甘蓝、黄瓜等，通过不断的努力，在抗病育种能力上，逐渐追赶上了发达国家。

1.3 品质与生态育种

对于相关工作者而言，不仅要让培育出的蔬菜品种在味道上有所保障，还要对其外观品质加以重视，从而使得新品种能够满足消费者的需求[5]。现阶段，育种工作已经从单纯的提高蔬菜产量到关注蔬菜的营养与品质。比如，在进行黄瓜育种时，会对其苦味的遗传，风味的组成同时进行研究；在进行大白菜育种时，也会对其营养物质的组成加以研究；在番茄育种方面，关注可溶性固形物与番茄红素含量等。另外，在生态育种方面也取得了重要进展，已经确认辣椒、黄瓜等蔬菜适合在日光室进行低温栽培，厚皮甜瓜适合设施栽培等。在大白菜适合春季、夏季种植的选育方面，与日韩国家的差距也在日渐减小，不仅如此，在选择技术、耐热等性状鉴定方面进步显著。

1.4 新品种选育

生姜、大葱、莲藕、大蒜均是无性繁殖蔬菜作物，且在我国需求量较大，因此需要大量种植。对此，为了能够同时满足国内外的市场需求，我国一些省份一直致力于这几种蔬菜作物的育种研究。目前，山东省已经逐渐培育出的大葱品种有：鲁大葱1、2号，鲁葱杂1、2号等。同时，在生姜与大蒜的培育中也取得了显著的成效。

1.5 生物蔬菜技术

我国在无性繁殖蔬菜茎尖培养脱毒方面也取得了显著成就，比如：马铃薯、生姜等，并对可靠、可行性高的繁殖体系进行了建立，在开发方面以产业化形式进行。目前，国内已经有很多相关研究单位，建立了培养白菜、辣椒等蔬菜小孢子或者花药的体系，提供了开展辅助育种的有力支持。

2.在蔬菜育种中运用生物技术的优势与发展趋势

2.1 优势

2.1.1 培育更多新品种蔬菜

克隆技术是生物技术中的重要部分，通过对克隆生物技术的应用，获取更多蔬菜的基因，获取一些特殊的育种中间材料，为新品种的培育奠定基础。

2.1.2 改善蔬菜品种的品质

在相关研究持续深化进行中，蔬菜作物功能基因的理论与技术日渐完善，无论是在品种研发，还是品质改善上均取得了重大突破，如此人们才能够享受到优质的农作物。举个例子来讲，甘蓝型油菜等蔬菜是国外学者在不断研究中培育出的新品种，在一定程度上满足了人们对于蔬菜种类多元化的需求。

2.1.3 缩短蔬菜的育种时间

简单重复序列标记技术与聚合酶链式反应技术的发展，促使分子遗传图谱短时间内完成建立。无论是从DNA的角度来讲，还是从RNA的角度而言，均能够对更多品种的性状加以识别，在利用育种技术对育种趋势进行明确时，借助分子标记进行辅助完成。立足于微观的角度，促进育种工作加快完成，并提高工作质量。不仅如此，伴随着生物技术水平的提升，人们饮食结构中开始出现了转基因食品的影子，相对于传统蔬菜作物，这类作物有着较强的抗性，有更为丰富的营养价值，且不容易腐烂，是提高人们饮食质量的一大要点。

2.2 发展趋势

就现阶段而言，世界人口数一直呈现增长趋势，再加上人们对于物质生活水平的要求逐渐增高，对于蔬菜的种植数量以及品质也在不断地增加，简单来讲，蔬菜种植的压力也在日渐增加。在全球气候逐渐变化的生态环境下，传统的蔬菜生产模式已经无法满足现代的农业发展需求。对此，在蔬菜育种中加入生物技术不仅是更好地提高蔬菜本身的质量需求，也是时代与生态环境变化的必然趋势。

3.蔬菜育种中生物技术的运用情况

3.1 组织培养技术的运用

从广义的角度来讲，组织培养即指从蔬菜中分离出符合育种需要的组织，器官、细胞等，在人工可控制的无菌条件下进行培养，从而获取再生的完整的蔬菜植株技术。从狭义的角度来讲，是指用如形成层、胚乳等蔬菜的部分组织培养获取再生植株，也是指在培养的过程中从蔬菜各器官上产生愈伤组织进行培养，经过再分化形成再生蔬菜植株。由于组织培养技术可以克服远缘杂交不实、促进繁殖植株快速增殖等特点，在我国的应用范围较广，通过对油菜小孢子培养进行深入研究，确认影响增长的因素、再生移植技术等，并建立了高效的培养体系。而所谓的体细胞杂交，实质是原生质体融合，能够对体细胞杂交产物进行获取，减少了有性杂交种双亲不亲和造成的影响，在将杂交亲本能力增加的同时，扩大了种质资源的利用范围。其过程即对原生质体进行分离、培养、融合，然后鉴别并选择杂种细胞，对杂种细胞产生的愈伤组织与再生植株进诱导。该方式可应用范围广泛，包括：细胞器互作研究、细胞质杂种获得等。

3.2 转基因技术的运用

所谓转基因技术，即在生物体基因组中加入经过人工操作分离或者处理过的基因，生物体性状会因这些基因的表达而产生遗传修饰。该方式之所以能够快速的发展，主要是由于提供了一个理想体系，让生物基因表达、调控、研究都成为可行性较高的操作，同时也提供了比较好的方式，实现了生物定向改良和分值育种，是目前最有效的基因工程与育种方式，而转基因技术的运用主要体现在以下几个方面：

3.2.1 品质改良育种

对于蔬菜品种选育而言，实现品质的改良是主要目标，而将外源基因导入是非常有效的途径。以油菜为例，“超油1号”“超油2号”就是我国主要培育的两种转基因油菜新品，是目前甘蓝型油菜中含油量最高的新品系，油量比例占据52.82%。不仅如此，在基因蔬菜市场中也少不了具有较高耐腐性、易储存的西红柿，而马铃薯的氨基酸含量也较传统马铃薯有明显提升。

3.2.2 抗性育种

3.2.2.1 抗病毒基因的转入

目前，抗病毒基因的转入已经在番茄、生菜、黄瓜等蔬菜育种中应用，这是一种利用率非常高的抗性育种方式，主要是通过利用遗传转化方式，在受体细胞中转入并表达病毒外壳蛋白的编码基因。而取得了很大发展的还有病毒复制酶基因、非病毒来源的基因转化等等。有相关研究者采用农杆菌介入法，在大白菜育种时向其导入TuMV-CP基因，实现了高效离体再生、遗传转化体系的建立，同时利用生物学检测法对转基因植株进行分析，确认再生植株目的基因已经有部分在转基因植株上表达。不仅如此，在检测后代转基因植株中发现，基因所控制性状的遗传稳定性、基因表达情况，都能够作为抗病育种的理论基础，为培养新品质大白菜提供有力依据。

3.2.2.2 抗虫基因的转入

现阶段，应用于抗虫基因转入的主要有两种，一种是毒素基因，另一种则是蛋白酶抑制因子基因，分别来源于苏云金芽孢杆菌、植物。而毒素基因是抗虫基因的重点研究对象，比如在番茄和马铃薯的育种中，加入在苏云金芽孢杆菌中提取的内毒素基因，由于该基因能够引发鳞翅目昆虫神经重度，因此，能够提高转基因蔬菜的杀虫效果。另外，由于毒素基因有了良好的遗传稳定性，且不会对人类造成毒害，因此作为抗虫基因转入蔬菜的可行性较高。而国外的研究人员在苍蝇的体内分离出一种具有强力抗菌的蛋白基因，并在烟草、白菜中将其转入，发现转入后的种植物有良好的抗病效果。

3.2.3 分子标记技术的运用

通过对性状基因进行跟踪选择，进行与其紧密连锁的遗传标记，即标记育种的作用机理。分子标记技术是一种基于DNA变异开展的植物遗传标记手段，是分子生物学发展下的衍生产物，通过对DNA形式的直观表现，不仅可以对各种生物体生长的各个阶段进行检测，还不会受到季节、环境的限制，无关乎是否表达；有可以包含整个基因数组的数量；在分析覆盖基因组时，具有较高的多态性，可以通过对引物、探针的大量利用完成；由于其中性表达，对目标性状的表达不会造成影响，无关不良性状；共显性是很多标记的特点，能够对纯合与杂合基因型进行准确辨别，可提供的遗传信息具有完整性。该项技术的应用主要在以下几个方面：

3.2.3.1 对遗传图谱进行构建

无论是对植物遗传育种，还是对分子克隆而言，遗传图谱都是不可忽略的理论依据。但是，以往的遗传标记技术无法形成完整的连锁图，其原因在于可标记数目较少。因此，通过相关研究者的不断努力，分子标记技术逐渐应用于蔬菜作物图谱的构建，目前已经构建的蔬菜图谱有大白菜、马铃薯、胡萝卜、番茄等几十种蔬菜中。

3.2.3.2 对种质资源进行研究

借助分子标记技术，很多研究者对蔬菜的种植资源进行了分类，并对遗传性进行了多样性的研究。

3.2.3.3 辅助基因定位

数量性状是经济性状的主要内容，比如：蔬菜的成熟期、品质等。在以往的数理统计方法中，在进行整体研究时，是根据对某一数量性状的微效多基因的把控进行，由于容易受到环境因素的影响，该方式不仅需要较长的完成周期，且效果并不理想。而分子标记技术的应用可以通过分解多个数量性状的方式开展研究，也可以选择个别研究，相对而言，分析结果准确性更高。

3.2.3.4 分析标记辅助选择

在应用传统技术对蔬菜进行选择性育种时，是根据形态标记选择目标性状，由于该方式表现型会受到环境与蔬菜生长期的影响，需要耗费大量的人力、物力以及时间成本。但应用分子标记辅助选择，可以减少花费的时间与人力物力成本，间接提升了分析效率。

3.2.3.5 鉴定品质

在对蔬菜品质进行鉴定是采取分子标记技术，减少外界客观因素造成的影响，可以在种植、幼苗阶段鉴定，且能够得到完整的信息，并区分出细微的差异，并且可以在短时间内完成，得出的结论也非常准确。

结束语

总而言之，蔬菜育种中应用生物技术的前景非常乐观，且在近几十年中已经取得了非常理想的进展，在蔬菜育种中已经广泛应用生物技术。现阶段，很多国家为了促进生物技术在蔬菜育种中的应用均采取了奖励、鼓励政策与措施，人们的接受度也在逐渐提升。对此，在不断进行深入研究的同时，要提高生物技术在常规种植中的应用率，并尽快提高其为社会、人类的服务价值，创造更多的经济与社会效益。