现代生物技术在水稻育种中的应用.doc

现代生物技术在水稻育种上的应用 专业班级：2010级作物遗传育种 姓名：吴健强 学号：2010021589 摘要：简要介绍现代生物技术在水稻育种上的应用，主要包括水稻细胞工程育种，分子标记育种和转基因育种技术等方面。 关键字：水稻，生物技术，育种，分子标记，转基因。 水稻是世界上最重要的粮食作物之一, 约有1/3以上的人口以稻米为主食。水稻矮化育种和杂种优势利用技术的应用使水稻的产量得到了大幅度的提高。自生物技术应用到水稻育种上以后, 在抗病虫、抗逆以及高产等方面都有了很大的进展。水稻细胞工程包括花药和花粉培养的应用，体细胞无性系培养及突变体筛选，原生质体融合和体细胞杂交等。分子标记遗传育种包括遗传图谱的构建，亲缘关系的分析，农艺性状定位以及其他方面的应用等。转基因育种包括：抗病虫性的改良，抗逆性改良，品质性状改良等。现代生物技术在水稻育种上的应用大幅度地提高了作物育种和遗传学研究水平。 水稻细胞工程育种 1．1花粉的培养应用 1964年Gula 首次报道毛叶曼陀罗花培成功。1969年新关和大野获得了粳稻花培小植株， 从而在整个禾谷类花药培养研究中首次获得突破。随着技术的改进, 籼稻花药培养与游离花 粉培养也相继成功。我国水稻花培育种始于1970 年, 1975 年首次应用此法育成水稻新品种 “单丰1号 ”、“花育1号”等。至今已用花药培养方法育出近100个水稻新品种和新品系, 其中“花寒早”、“中花8号”、“中花9号”都已大面积推广。在常规育种中，由于杂种后代的不断分离, 需经多代自交、连续选育才能得到一个稳定的后代,要育成一个新品种,一般要8~ 10 年的时间。应用花药培养获得的单倍体植株,经染色体加倍就可以获得纯合二倍体, 由于这种纯合二倍体在遗传上是稳定的,从而可以大大缩短杂交育种所需的年限。来自于小孢子的双单倍体花粉植株的表现型和基因型一致,没有显性基因对隐性基因的掩盖现象,对表现型的选择就是对基因型的选择, 从而提高了选择效率。花培技术被广泛应用于基因重组的育种项目, 如光敏感核不育基因与广亲和基因重组的育种。 1．2体细胞无性系培养及突变体筛选 多年来, 遗传育种工作者们在突变育种方面虽已取得许多出色的成就,但是常规诱变育种主要以种子与植株等材料作为诱变与筛选的对象, 存在着诱变效率不高,筛选时间长和田间工作量大等困难。Carlson( 1970)从烟草细胞中成功地筛选出突变体后,在水稻上也开始利用离体培养的细胞在细胞水平上直接进行诱变与筛选突变体的研究。游离的植物细胞、原生质体或小孢子的群体都是进行诱变与筛选突变体的好材料。由于现有的细胞培养技术还远远不能保证使任何的植物细胞都形成再生植株,因而小细胞团和新鲜的小愈伤组织常用做起始材料。培养细胞处在不断分化生长状态,它就容易受培养条件和外加压力( 如射线、化学物质)的影响而产生突变,从中可以筛选出有用的突变体, 从而育成品种。目前用这种方法已筛选到抗病、抗盐、高赖氨酸、高蛋白、矮秆高产的突变体,有些已用于生产。Chaleff 和Carlson( 1975)从经过诱变处理的水稻细胞中分离出抗AEC 的细胞系,有的积累了比正常水平约多两倍的游离赖氨酸, 蛋白质中的赖氨酸含量也有所提高,但未获得再生植株。Schaeffer( 1978、1981)通过用含AEC的培养基进行组织培养,从未经诱变处理的水稻花粉愈伤组织筛选出34个抗AEC的细胞系,并从其中的2个细胞系获得再生植株10株,仅有2 株产生了自交的第一代种子。经测定, 种子中的赖氨酸含量比对照约高10%,精氨酸、丙氨酸与天冬酰胺的含量也有所提高,蛋白质的含量也比对照高。以NaCl 和海水为选择剂,通过离体培养与筛选, 分别从水稻未成熟胚与花粉的愈伤组织获得了耐盐的再生植株与种子。Zhang 等在研究水稻耐盐突变体时,发现在稳定遗传8~ 9 代的水稻耐盐突变体M- 20中,存在耐盐主效基因,并且利用RFLP技术将其定位于水稻染色体上,这个耐盐主效基因的分离正在进行中。通过细胞突变体的筛选,已获得了抗稻瘟病、胡麻斑病、白叶枯病的水稻植株。具有中熟高产、抗寒和抗病等特性的黑珍米 、中组1 号 、组培7 号 等水稻新品种,都是通过细胞突变体筛选而育成的。 1．3原生质体融合和体细胞杂交 原生质体融合技术在双子叶植物中得到了广泛的应用,随着原生质体融合技术的成功, 在禾本科植物中的应用也多了起来,水稻是禾本科中最先取得融合、再生成功的植物之一。原生质体融合技术在水稻上的应用可以解决远缘杂交的不亲和性,从而获得利于向育种目标发展的杂种优势近年来植物细胞遗传操作技术进步较快。通过融合前原生质体的处理,人们可以控制融合方式,实现从完全对等的融合到转移部分基因组或只转移细胞质因子的不对称融合。 目前实现不