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[關鍵詞] 生物技術 畜牧獸醫 應用
[中圖分類號] S8-1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1003-1650 (2014)01-0242-01
隨著DNA重組技術等生物技術的快速發展,生物技術產品被廣泛應用于飼料工業、畜禽疾病控制、動物生產等領域,并在其中發揮著巨大的作用,有效的提高了畜禽的生產能力、飼料的產量和質量,減少了畜禽疾病的發生率和死亡率,改善了環境污染。生物技術在畜牧獸醫領域中的應用主要有以下幾個方面。
一、生物技術在動物育種中的應用
動物育種中廣泛應用的生物技術主要有轉基因技術、動物克隆技術、DNA重組技術以及胚胎工程技術等等。運用現代生物技術進行分子育種可以有效的改善傳統育種方式中的培育周期長等問題,大大的加快了育種的進展,提高了育種的質量。比如,利用生物技術可以把特種功能的基因簇或者是單個基因插入某個生物品種的基因組中,并成功表達,再運用相關的生物技術進行診斷和檢測,選擇出能夠達到預期標準的小組,不僅可以有效的提高育種的準確性,加快育種的速度,還能提高畜牧品種的生產能力和經濟性狀。
二、生物技術在操縱動物生產中的應用
生物技術操縱動物生產主要表現在運用相關生物技術對動物原有的內在和環境系統進行目的性的干預,使動物機體所達到的新的代謝平衡向人類期望的方向移動。比如,通過生物技術人工合成的生長激素,可以達到和動物天然的生長激素相同的作用,可以有效的促進動物的生長,降低動物的采食量,并且對動物及人類健康都不會產生不良影響,有效的促進了畜牧業的發展。
三、生物技術在防治與診斷動物疫病中的應用
在防治動物疫病方面,運用生物技術培育的基因工程獸用疫苗與常規疫苗的生產相比生產周期更短,疫苗的種類更多,效果更強大,并且降低了由于殘毒和污染而造成的生物污染的機率。常見的有預防禽痘病毒的活病毒載體重組疫苗、基因缺失疫苗、核酸疫苗等等。在畜禽疾病診斷方面,隨著生物技術發展而產生的限制酶分析法、免疫印跡法、核酸探針法以及聚合酶鏈反應法等多種分子生物學的診斷方法都是畜禽疾病有效的診斷方法。
四、總結
生物技術是一門神奇而復雜的綜合性技術,生物技術應用在畜牧獸醫領域中,不論是在動物育種、動物生產、動物疫病的防治與診斷,還是在新生物制品和制劑的研制上,都發揮著重要的作用,生物技術為畜牧獸醫領域的發展有著巨大的推動作用。
參考文獻
關鍵詞:玉米;生物技術;育種;轉基因
中圖分類號:S513 文獻標識碼:A 文章編號:1674-0432(2012)-09-0262-2
生物技術是人們利用微生物、動植物體對物質原料進行加工,以提品來為社會服務的技術;生物工程則是生物技術的統稱,簡單的說,生物工程就是將活的生物體、生命體系或生命過程產業化的過程。從屬于生物工程的基因工程則將不同生物的基因在體外剪切組合,并和載體(質粒、噬菌體、病毒)的DNA連接,然后轉入微生物或細胞內,進行克隆,并使轉入的基因在細胞或微生物內表達,產生所需要的蛋白質。在農業上,可以通過生物技術與傳統育種手段相結合的方式,培育所需品種,或通過基因工程方法,對玉米品種進行遺傳改良,從而獲得所需形狀。
轉基因育種:轉基因育種是在分子水平上進行基因操作, 可突破物種間的遺傳障礙、跨越物種間的不親和性。目前基因工程已形成了成熟的實驗流程, 且新方法、新技術不斷涌現。
1 轉基因育種的國內外研究進展
孟山都公司利用分子標記定位了12個影響玉米子粒含水量的QTL, 基于標記輔助選擇使玉米自交系和雜交種子粒的含水量分別下降了3.9%和2.5%。根據孟山都公司的報道, 利用500個分子標記進行回交選擇,BC1可以回復到90%;BC2可以回復到98%;BC3可達到99.5%。利用分子標記進行兩代的輪回選擇, 產量比常規育種方法增加862kg/hm2。華中農業大學利用分子標記輔助選擇將質量性狀基因 RF3成功地轉育到不同遺傳背景的玉米自交系中。孟山都為中區玉米種子市場的更大份額, 每天處理的用于玉米育種的單個分子標記數據達到20萬個,分子標記的類型也逐步由 SSR標記轉向選擇效率更高的SNP標記。該公司已經能夠利用分子標記在早代直接對玉米的抗倒性, 抗葉斑病等性狀進行選擇。近年來, 孟山都公司借助與分子育種的技術優勢, 在美國玉米種子的市場份額以每年1%~2%的速度增加,對競爭對手產生了巨大的壓力。在“十五”863計劃的支持下,我國的科研單位也開始分子育種的研究。中國農業大學和中國農業科學院利用SSR分子標記分析了我國優良玉米自交系的遺傳變異,對其進行了雜種優勢群的劃分, 為更有效地利用我國現有的種質資源, 進一步提高玉米雜種優勢水平提供了有價值的信息。四川農業大學利用抗玉米紋枯病QTL緊密相連鎖的分子標記, 對抗性分子標記輔助選擇, 獲得多個高抗玉米紋枯病自交系。從整體上講, 我國玉米分子育種才剛剛起步, 集中國內優勢單位, 深入開展我國玉米的分子育種工作, 對保持我國玉米育種在國際上的先進水平、與國際跨國種子公司的競爭具有重要意義。
2 轉基因技術存在的問題
伴隨著轉基因玉米產業化進程的不斷推進,轉基因技術在玉米育種中將發揮出越來越重要的作用,以基因工程為核心的分子育種的前景顯而易見地顯示出來。在轉基因玉米研究與產業化過程中,需要培養大批有操作能力的技術人員,并引進相關的儀器設備,所以所需資金龐大,是限制我國發展轉基因技術的原因之一;而轉基因食品的安全性具有爭議,許多人不愿購買轉基因產品,也在一定程度上打擊了研究人員的工作積極性;再次,不是所有的轉基因植株都是目的植株,還得需要多種程序的進一步鑒定,才能確定它的價值同時還有基因沉默現象,即新插入的基因常常是關閉的;目前許多科學家正在研究植物基因開關原理,并試圖對這一過程進行操作。關于表達量低的問題,可以對基因進行修飾,使用強啟動子、增強子、內含子等,現已取得了比較好的效果。基因的表達需要特定的內環境,包括插入的位點、拷貝數等,目前來說這些都還不精確,所以最有效的方法就是加大轉化群體進行選擇淘汰。如果只限于特定的幾個基因型,再好的基因也將很難應用于實際生產,這也將成為轉基因育種無法逾越的障礙。基于現在還沒有很好的辦法解決這一難題,所以應該考慮 DNA 轉入時不同方法交叉使用。
3 玉米轉基因育種的應用前景
通過對玉米輔助育種技術的說明,不難發現輔助育種技術的發展前景巨大,不過只有通過不間斷的研究實驗,并利用國外研究成果,結合我國實際情況,充分發掘我國特有玉米種質資源中的優良基因,把輔助技術同常規玉米育種的實踐相結合,將實驗結果轉化為知識產權并盡快地應用到育種實踐中,為我國玉米育種事業做出貢獻。
參考文獻
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[關鍵詞]高科技,專利法,創新
20世紀中期以來,以信息技術、生物技術和新能源技術為代表的高科技產業迅速崛起并成為推動世界經濟發展的重要力量。它不僅使傳統的專利制度受到了前所未有的沖擊,而且使高科技、社會倫理與專利制度之間的關系日趨密切。在此基礎上,如何來改造傳統的專利制度以回應新技術保護的需要,如何來完善我國的現行專利制度,將是我國政府必須關注的重要課題之一。
一、高科技發展與專利權客體的拓展
信息技術、生物技術和新能源技術是高科技產業的三大核心組成部分,其中對專利制度影響最大的當數生物技術。興起于20世紀70年代的遺傳工程,更確切地說是重組DNA技術,亦稱基因工程,是現代生物技術的核心。由于它的介入,動植物的培育、細胞工程、微生物工程、生物制劑的生產都進入了一個全新的階段。這種發展已滲透到農業、漁業、環保、醫藥等領域。正因為生物技術的迅猛發展,打破了生物間的種間、屬間甚至界間的界限,使人類進入了按照自己的需要創造生物新品種的偉大時代,所以科學家滿懷激情地預言,21世紀將是“生物技術的時代”。在這一新時代,生物技術的巨大價值已為越來越多的人們所認識,因此,生物技術領域的專利保護,已成為人們日益關注的焦點之一。
具體而言,生物技術領域的專利保護主要涉及以下一些內容:
(一)植物新品種
在20世紀30年代以前,傳統的專利制度一直將植物新品種排除在保護領域之外,其主要原因有二:一是當時普遍認為植物,包括人工育種的植物,是天然產物,不屬于專利法保護的對象;二是認為植物不能滿足專利法所要求的有關“書面描述”的要求。[1]
步入20世紀30年代以后,在農業科技的推動下,大量的植物新品種不斷涌現,極大地促進了農業和園藝業的繁榮,鑒于植物育種者所作出的杰出貢獻,極有必要以法律的形式確認他們在植物開發中的權利。正是在這一歷史背景下,各國政府先后以立法的形式承認了植物育種者的各種權利。
1930年,美國國會通過了Townsend*Purnell植物專利法案,宣布對用無性繁殖所得可區別的新的植物品種,諸如花卉和果樹授予專利。對此,國會聲稱,其立法的目的在于“向農業提供切實可行的同工業一樣的機會來利用專利制度”,并斷言,如無此種保護,“育種者將不會有足夠的財力來刺激其從事育種活動。”這是世界上第一個采用植物專利制度來保護植物新品種的國家。該法后來被納入《美國法典》第35編專利法的第161條-164條。其中,第161條規定,無論誰發明或發現無性繁殖任何獨特的和新穎的植物品種,包括培育的變種、異種、胚種和新發現的秧苗,而非試管培植的植物或在未培育狀況下的發現,均可依據本法之條件要求取得專利。植物專利所提供的保護是授予發明人“排除他人以無性方式繁殖該植物或銷售或使用無性繁殖獲得的植物”的專有權。除了對無性繁殖的植物品種授予植物專利之外,美國還授予某些植物普通專利。普通專利是指美國專利法所規定的除了方法專利、植物專利、外觀設計專利以外的產品類專利。其可以獲得普通專利的原因在于它是一種新的物質組成,“如果一項新技術被認為是工業產品、物質的組成或是機器,便有可能獲得專利”。[2]通過該立法,美國在專利法框架內給予植物品種以植物專利和普通專利兩種形式的保護。但到了1970年,隨著農業科學技術的發展,世界上許多發達資本主義國家參加了《保護植物新品種國際公約》,對植物新品種以專門法的形式給予保護。為了適應該變化,美國國會通過了植物品種保護法,對有性繁殖的植物品種授予植物品種保護證書,其目的在于“鼓勵對有性繁殖植物新品種的研究并向公眾提供,以向培育、研究或發現品種者提供保護的方式促進農業的發展。”因此,有的學者認為:“美國的植物品種知識產權保護制度是三足鼎立,即保護無性繁殖的植物品種的植物專利,保護有性繁殖的植物品種的專門立法以及用普通專利保護植物發明三種方式并存。”[3]
在德國,其帝國專利局1934年首次對人工培育的新植物授予專利權,但該作法引起了人們的置疑,戰后最高法院也始終未作判決。之后,德國專利局又曾授予用專門培植方法獲得的植物的“繁殖權利要求”以專利權。但在1973年,聯邦專利法院在非洲紫羅蘭一案的判決中明確否定了此類“繁殖權利要求”的專利性,認為該類繁殖方法本身不是發明,而真正有發明性的培育方法則不可重復。[4]盡管存在爭議,德國在1953年出臺的《種子材料法》中率先對育種者的權利給予了專門保護。在實踐中,德國專利局也曾就四倍體甘菊品種及其繁殖材料授予過一項植物品種的專利,并在之后又就植物體、組織、部分及細胞培養物等授予了100多項專利。除以上國家之外,匈牙利、韓國等國家也曾對植物新品種授予專利。
植物新品種步入專利法的調整視野,至少具有兩方面的意義:一是表明植物新品種的重要性已逐漸為人類所認識,育種者的權利得到了國際社會的承認;二是表明專利制度改變了僅保護工業產品的陳見,而對生物品種給予了更多的關注,以變通的方式承認了植物新品種的保護,從而擴大了專利法的調整范圍。
(二)動物品種
葡萄育種情況分析
迄今,我國葡萄育種途徑方法主要是實生選種、雜交育種、芽變選種、人工誘變育種等(圖2)。其中雜交育種是最為常用也是最為成功的育種手段,在我國育成的優良品種中有68%來源于雜交育種。
1實生選種
國內古老葡萄品種和地方品種,如無核白、牛奶、龍眼、和田紅、木拉格等,都是來自天然授粉的種子。在我國育成的品種中,實生選育的品種占10%。巨峰系葡萄品種多屬于自交結實類型,較易獲得變異的實生后代[7]。在廣泛栽培的葡萄品種中,有較多是通過巨峰系實生選育的品種,它們既保持了巨峰品種的優良特性,又變異產生了不同成熟期、不同果皮顏色的葡萄品種[8-9]。
2雜交育種
隨著遺傳育種理論的發展,我國育種工作者根據育種目標有目的地選擇選配雜交親本,廣泛開展了葡萄雜交育種工作。據統計,我國運用雜交方法已成功育出73個優良葡萄品種,以鮮食品種最多,共54個品種,占所有優良鮮食品種的61%;釀酒品種15個,占所有優良釀酒品種的88.2%;育成的3個砧木品種、3個制汁品種和制干、制罐品種也都是利用雜交方法選育而成的。可見,雜交育種是我國葡萄育種中極為成功的方法,這些育成的品種性狀優良,不乏廣泛栽培品種。如我國早期育成的鮮食品種早瑪瑙、鳳凰51號、紫珍香等,近年來通過審定的釀酒品種如左優紅、北冰紅、北紅等釀造的酒質好,抗病、抗寒性強。
3芽變選種
通過芽變獲得的葡萄品種往往保持了親本的綜合優良性狀,并且使親本的個別不良性狀得到了修繕。我國利用該方法培育出22個優良品種,占育成品種總數的20%。例如奧林匹亞芽變中選育出的戶太8號,其保持了親本早熟、鮮食品質好、耐旱性強的優良性狀,并且其抗病性、果粒大小均勻性、不裂果等特性都超過了親本[10]。
4人工誘變育種
迄今,葡萄誘變育種多是采用化學誘變方法。人工選擇的優良葡萄親本經過誘變處理后,產生兩種變化:一是植株倍性發生變化,二是葡萄的個別基因發生突變,這都加速豐富了葡萄新種質。陳俊等[11]1991年就開始以瑰寶種子為試材,進行了秋水仙素誘導試驗,3年共獲得了253份多倍體材料,有效平均誘變率高達10%以上;后來又將二倍體瑰寶分別與二倍體早玫瑰、秋紅的雜交種子用秋水仙素進行誘變處理,篩選出了優質四倍體新品種早黑寶和秋黑寶,其大粒、濃香味甜的性狀深受消費者和種植者青睞[12-13]。孫紹賓[14]、羅耀武[15]、盧炳芝[16]等采用秋水仙素誘變也獲得了四倍體葡萄新品系。吳偉民等[17]用秋水仙素處理金星無核葡萄,獲得了短節間突變體3-2D-05,這一突變體的獲得有望為葡萄的設施栽培提供短枝型新品種。
5生物技術育種
傳統有性育種把許多優良性狀在較短時期內集中在一個葡萄品種上非常困難,需要先進的技術和配套的學科理論達到培育出抗逆、抗病、高產、質優的葡萄新品種的目的[18-19]。20世紀70年展起來的現代生物技術給植物品種的改良帶來了一場革命,如今,生物技術的發展和應用已滲透到葡萄遺傳育種的各個領域。基于細胞組織培養的胚挽救技術[20],使無核品種作母本雜交培育三倍體無核新品種、克服遠緣雜交障礙成為現實[21-22]。我國在運用該技術方面取得了重要成果,上海市農業科學院林木果樹研究所將二倍體品種作母本同四倍體品種雜交,雜交胚經離體胚挽救培養,成功培育出滬培1號和滬培2號這兩個優良新品種[23-24],從而推動了南方無核葡萄的栽培。DNA分子標記是目前發展最為迅速的一類遺傳標記,在葡萄遺傳育種方面,隨著分子標記技術的不斷完善和發展,DNA分子標記已在葡萄品種鑒定[25]、遺傳多樣性和親緣關系分析[9]、遺傳圖譜構建[26-28]、重要性狀分子標記輔助選擇[29-31]等方面得到了廣泛的應用,這將大大提高人們對葡萄遺傳分析的準確性和選育種的效率,加速葡萄育種進程。在葡萄遺傳改良中,轉基因技術克服了工作量大、隨機性高等不足,能快速且有目的地對目標優良性狀進行修飾,使其具備或富集所需的目的基因,因而近些年來逐漸成為了葡萄育種研究的熱點。經過育種學家們的多年努力,利用轉基因技術進行育種現已取得了很大進展,不但在許多葡萄栽培品種、雜種及砧木品種中成功地建立了再生體系[32-33],轉入的基因也由過去的報告基因擴展到抗病蟲和抗毒素等基因[34-36]。我國應用生物技術起步較晚,但隨著果樹分子生物學和生物技術的發展,我國科研人員不斷開展深入研究,技術不斷成熟,將有助于加快葡萄育種進程,推進更多葡萄新品種的育成。
重要葡萄品種親本來源類型及育種效果評價
1重要葡萄品種親本來源和利用
我國葡萄育成品種的親本材料主要包括國外引進品種、我國自主選育品種、我國野生葡萄資源和我國古老的栽培品種。這些育成品種的親本最初來源多是經雜交育成,親本由雜交而來的品種數占到了育成品種總數的85%以上。另外,在常用親本材料參與育種方面,采用雜交育種方法育成品種數最多,占育種總數的77.8%,而實生、芽變、誘變方法運用較少(表2)。在我國育成的優良品種中,以玫瑰香、巨峰和莎巴珍珠3個品種做親本材料的利用率居前3位,直接利用它們做親本或其衍生品種做親本育成的品種數分別占育成品種總數的35.2%、22%、20.4%。玫瑰香具有濃郁的玫瑰香味,在培育鮮食和釀酒葡萄品種中利用其做親本可獲得濃香型的葡萄新品種[37];巨峰具四倍體大粒、適應性強等優良性狀,可培育大粒鮮食品種[8];莎巴珍珠是極早熟品種之一,將其作為育種的親本材料可實現早熟和無核葡萄品種的選育[38]。這3個品種以優良的特性和優異的品質不但在生產上較為廣泛栽培,而且為我國培育出了較多的優良新品種(系),成為了我國葡萄育種的骨干親本。在早期培育的含有這3個骨干親本血緣的衍生品種中,有的又作為新育種計劃的直接親本,如沈陽玫瑰、香妃、京亞、京早晶、紫珍香、鄭州早紅等,使葡萄品種不斷改良發展,骨干親本也不斷豐富。同時,這從另一方面也反映了我國葡萄品種遺傳基礎比較貧乏,較為單一的骨干親本又會導致葡萄品種遺傳多樣性的日益耗失。
2抗性材料的利用
我國富有野生葡萄資源,它們是抗寒、抗病育種的優良親本材料,如山葡萄、毛葡萄、蘡薁葡萄和華東葡萄[39-40]。以這4種野生葡萄作為親本材料,利用山葡萄種內雜交選育出雙豐和雙紅,利用山葡萄、毛葡萄、蘡薁葡萄、華東葡萄分別與歐亞種雜交獲得的北醇、凌優、北豐、華佳8號等13個葡萄品種分別應用在釀酒、制汁和砧木上,抗病性和抗寒性均強。在抗蟲方面,我國首先利用了原產于美國的具強抗根瘤蚜和根結線蟲特性的野生河岸葡萄,利用含有其血緣的材料做親本雜交,成功選育出了抗砧3號和抗砧5號。我國對野生葡萄資源抗根瘤蚜和根結線蟲的研究還剛剛起步,張化閣等[41]研究發現我國野生燕山葡萄高抗根瘤蚜,今后可作為抗根瘤蚜砧木的重要種質資源。
3品種結構及應用情況
葡萄品種按用途分類,主要分為鮮食、釀酒、制汁、砧木、制干、制罐等六大類。在我國經審定、鑒定的108個葡萄品種中,鮮食品種88個,釀酒品種17個,制汁品種8個,砧木品種3個。鮮食葡萄在我國育種歷史較長,每個年代育種比重都在增長,20世紀90年代達到高峰(見圖1)。中國科學院植物研究所育成的京亞、京秀、京玉、京優、京早晶5個早熟鮮食葡萄品種在全國21個省、直轄市、自治區累計栽培面積曾達49373hm2[42]。其中京早晶的品質和外觀優于新疆無核白,是鮮食、制干、制罐的良種,在新疆栽培面積較大。20世紀80年代興起的“巨峰熱”帶動了葡萄產業的發展,我國選育的巨峰系葡萄品種瑰香怡、夕陽紅、醉金香、無核早紅等在南北方也得到了推廣,奠定了我國栽培歐美雜交種鮮食葡萄的基礎。隨著鮮食葡萄栽培的多元化,我國培育的鳳凰51號、紫珍香、紅雙味、愛神玫瑰、京秀、巨玫瑰等23個品種和京香玉、京翠、紫地球等12個品種分別成為促成栽培和避雨栽培的理想品種,這既延長了葡萄鮮果供應期,保證了葡萄成熟期果實的品質,又使我國南方主栽歐美雜種,成功推動了歐亞種葡萄的栽培。我國早期培育的北醇、北玫、北紅等抗寒釀酒品種,在冬季-25℃低溫下均無需下架埋土防寒,且其酒質、出汁率、產量、扦插成活率均優于親本山葡萄,受到了酒廠和栽培者的歡迎。其中北醇既抗寒又耐濕、抗病,推廣總面積曾達到6600hm2[2]。近些年西歐酒用品種受到酒廠和栽培者的青睞,如著色香、芽變品種戶太九號和戶太十號等。由于人們生活水平不斷提高,對葡萄汁的需求加大,近幾年來北豐、北紫、北香專用制汁品種為我國有機葡萄汁的生產開辟出一條可靠途徑。我國葡萄生產長期以來以品種自根系繁殖為主,葡萄砧木研究起步較晚,致使生產中選用的葡萄砧木品種多為從國外引進,缺乏我國自主選育的優良砧木品種[43-44]。華佳8號是藤稔葡萄理想的砧木品種,它的育成首次向南方提供了實用價值的砧木;由于國外品種的頻繁引進,不可避免地將根瘤蚜、根結線蟲也一同引入國內,這使得我國育種者加大了對培育抗根瘤蚜和根結線蟲的重視,新品種抗砧3號和抗砧5號填補了我國自主培育多抗砧木品種的空白。近年來我國育成葡萄新品種的速度逐漸加快,但育成的可在全國范圍內推廣甚至取代國外引進品種的優良品種仍很少,致使我國葡萄品種與國外品種相比尚缺乏競爭力。
[關鍵詞]超級水稻 育種 高產
中圖分類號:S5 文獻標識碼:B 文章編號:1009-914X(2014)45-0200-01
1.超級稻的基本概念及特征
超級稻是通過理想株型塑造與雜種優勢利用相結合選育的單產大幅度提高、品質優良、抗性較強的新型水稻品種。超級稻基本特征主要表現為穗型變大、分蘗力較強、株高提高、光合能力強、株型優化、生產量
大。第一,穗型較大。分析表現超級稻品種總體穗型較普通水稻品種大,秈型超級稻品種大多每穗粒數在
150-200粒,超級稻增產因子分析表明超級稻比普通水稻增產主要因子是提高每穗粒數。第二,分蘗較強。
近年來超級稻品種和組合特性觀察表現,超級稻品種和組合的分蘗力較強,低位分蘗多,分蘗速度快。第三,株高較高,雜交稻增產主要依靠生物產量的提高,大多數超級稻品種株高有所提高,同時葉面積密度下降,生物產量提高,收獲指數較高。第四,養分利用率較高,超級稻氮、磷、鉀的生理效率較高。第五,光合能力強,超級稻光合能力強,尤其是生育中后期的光合潛力大,積累的干物質多,后期普遍表現青稈黃熟,從而能制造更多的光合產物并及時向籽粒轉運而形成較高的產量。
2.國內外水稻育種研究狀況
面對日益嚴峻的世界糧食安全問題,在二十世紀八十年代日本、國際水稻研究所實施水稻超高產育種即超級稻育種計劃以后,中國于1996年正式啟動了水稻超高產育種項目。雖然我國的水稻超高產育種起步相對較晚,但是無論在理論基礎研究和育種實踐應用等方面都取得了重要進展,雜交水稻的研究尚處于國際領先水平。
2.1 國外水稻育種研究狀況
新世紀,由于生物工程技術應用與市場經濟的飛速發展,育種業全球化的步伐不斷加快,發達國家育種
業面臨全球化、產業化、高技術化的發展趨勢。美國基本上主宰了基因工程(轉基因技術)在育種上的應用,已經在轉基因玉米和大豆育種上打破了傳統的育種方法,基本上實現了高品質、特用專用、高產量、多用途的轉基因育種,實現了目標育種和定向育種。進入20世紀80年代后期,國際水稻所的育種、生理、栽培等學科的科學家合作研究聯合攻關,根據水稻形態、生理、物質生產等與產量的關系的研究結果,提出了培育“超級稻”后又稱新株型的超高產育種計劃。目前世界上美國、日本等國家在水稻育種方面處于領先地位,而我國在水稻育種方面的優勢在于雜交水稻育種研究。
2.2 國內水稻育種研究狀況
我國水稻育種業比歐美發達國家有很大差距,在第三世界中處領先地位。1996年農業部決定開始組織立項為期l0年的“中國超級稻研究”的重大項目,攻關目標是通過各種途徑的品種改良和配套栽培技術體系的搭建和完善。
中國常規稻的超高產育種。我國水稻育種專家黃耀祥院士提出的矮生早長或叢生早長育種計劃,主要方法是在矮化、叢化育種的基礎上實施“早長育種”思路,使穗數和穗重在更高的水平上協調統一。在這種理
論中,認為矮生早長類型水稻的特點應是在營養生長前期就長出較長、較厚、較大的葉片和葉鞘,相應地提
高了莖稈的粗壯度和葉面積指數,以利于營養物質的大量合成和貯存,為孕育穗大粒多提供物質保證,通過該理論成功培育出了一批理想品種。
中國雜交水稻的超高產育種。我國國家雜交稻工程技術研究中心袁隆平院士提出的三系、二系、一系育種法,把雜交水稻概括地劃分為三個戰略發展階段,即“三系法為主的品種間雜種優勢”,“兩系法為主的亞種間雜種優勢”,“一系法邊緣雜種優勢”,并取得了明顯的育種效果,培育出新品種,在國內南方稻區大面積推廣達2億畝以上,取得了顯著的社會經濟效益。
我國三北地區(東北、華北、西北)主要以栽培粳稻為主,吉林、遼寧、黑龍江三省區的科研優勢雄厚,培育出的粳稻品種更因受三北地區的自然、氣候、地理環境的制約,主攻方向是抗低溫、冷害、抗逆、抗倒、米質優并能達到一定的產量水平。
3.超級稻高產栽培研究技術進展
近年超級稻的栽培在全國不同稻區也取得了突破性進展。在超級稻示范推廣的同時各地根據區域生態特點結合當地主推品種特性,集成一批超級稻超高產栽培技術。湖南研究了“壯稈重穗超高產栽培法”,成功采用壯桿重穗栽培法,運用“穩前攻中促后”的水肥運籌原則,以壯桿大穗和高結實率而獲得高產超級水稻育種。國家雜交水稻工程技術研究中心,則針對三熟制雙季稻生長季節緊張的實際情況,研究出“高中壯”滿負荷超高產栽培技術。同時,中國水稻研究所以超級稻協優9308為核心材料,將培育壯秧、寬行稀植、精確施肥、定量控蘗、化學調節、好氣灌溉、病蟲草綜合防治等技術組裝配套為“后期功能型”超高產栽培,通過改善根系生長和活力,提高后期物質生產能力,取得了大面積均衡高產,而且獲得較好的經濟效益。江蘇研究集成“超級稻精確定量超高產栽培技術體系”,即采用偏遲熟超級稻品種,通過“精苗穩前-控蘗攻中-大穗強后”的栽培途徑實現超級稻超高產。安徽研究提出采用生育期適中偏長超級稻品種,通過適當早播、合理稀播培育壯秧增加積溫;大田早期迅速創建一個較大的葉面積指數、促進水稻群體盡早進入光合適期,生育中期壯稈強根、延長有效葉面積高值期,生育后期補充營養、濕潤灌溉增強群體活力和抗逆性、減緩高效葉面積下降速率以補償群體光合勢的超級稻“補償超高產栽培”的技術思路。
4.世界超級水稻育種技術展望
我國雜交水稻的研制成功是當代世界農業發展史上的重大進展,使得水稻單產獲得了大幅度提高,雜交水稻的大面積推廣,創造了巨大的社會和經濟效益,為實現我國糧食供需平衡作出重大貢獻,同時推動世界其它國家雜交水稻的研究。我國雜交秈稻,從不育系的胞質類型分為野敗型、矮敗型、岡-D型、K型和印尼水田谷型。目前世界上水稻育種的發展趨勢:國際水稻新的育種目標是提出培育“超級稻”即理想的新株型。目前世界上水稻育種實踐中仍主要采用雜交育種等常規手段,近年來隨著生物技術的迅速發展,各國的育種學家愈來愈廣泛地采用基因工程等現代生物技術用于水稻育種的研究當中,試圖將一些控制優良性狀的外源基因導入水稻,從而培育出高產、優質、抗性強的水稻新品種。轉基因技術在水稻種植領域的成功運用,能夠將水稻自身不具有的外源基因導入水稻育種,彌補某些遺傳資源的不足之處,豐富水稻育種的基因庫,促進了水稻育種的發展。抗除草劑是基因工程最早涉及的利用領域之一,在水稻基因中成功獲得抗除草劑轉基