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摘 要： 摘要:以我國林木遺傳育種技術(shù)的任務(wù)和作用為切入點，利用目前較為流行的SWOT分析法對我國林木遺傳育種技術(shù)現(xiàn)狀進行了深入分析，得出了林木遺傳育種在技術(shù)生產(chǎn)上的優(yōu)勢與劣勢、今后發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)等主要影響因子，并通過上述分析結(jié)論對我國林木遺傳育種技術(shù)
摘要:以我國林木遺傳育種技術(shù)的任務(wù)和作用為切入點，利用目前較為流行的SWOT分析法對我國林木遺傳育種技術(shù)現(xiàn)狀進行了深入分析，得出了林木遺傳育種在技術(shù)生產(chǎn)上的優(yōu)勢與劣勢、今后發(fā)展的機遇與挑戰(zhàn)等主要影響因子，并通過上述分析結(jié)論對我國林木遺傳育種技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了預(yù)測和判斷，以期為同行提供借鑒和參考。
關(guān)鍵詞:林木;遺傳育種;現(xiàn)狀;發(fā)展趨勢
0引言
林業(yè)遺傳育種技術(shù)起源于20世紀70年代，技術(shù)的興起得益于生物科技與基因技術(shù)的出現(xiàn)，近年來生物科技與基因技術(shù)在研究深度和研究成果上取得了突破性進展。我國林業(yè)遺傳育種工作通過不斷向國外先進國家學(xué)習(xí)，并充分發(fā)揮我國在植物基因測繪上的優(yōu)勢，已選育出了部分具有代表性的林木品種，如抗病蟲害的蘋果、梨等果樹品種，在提高林業(yè)生產(chǎn)效益和推動我國生態(tài)環(huán)境建設(shè)中發(fā)揮了積極的作用[1]。
1任務(wù)和作用
1.1提升林木抗病蟲害能力
針對目前林業(yè)發(fā)展過程中大量林木飽受各類病蟲害問題的困擾，通過遺傳育種可使得林木在被各類食葉昆蟲啃食枝葉的過程中，將植物體所具有的對昆蟲體有害的病毒轉(zhuǎn)移到昆蟲體內(nèi)，從而造成其死亡。通過遺傳育種還能選育出部分能夠散發(fā)害蟲不適應(yīng)的植物揮發(fā)物，從而間接起到防御林木蟲害的目的。
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同時，通過遺傳育種技術(shù)還能提升林木尤其是部分經(jīng)濟類果樹抗病害的能力，如國外部分研究機構(gòu)將采自玉米的葉片色素基因Lc移植到蘋果樹的基因序列中，從而使其獲得了抗火疫病和抗疥癬的轉(zhuǎn)基因蘋果。
1.2提升樹木抗性
由于各類樹木所適應(yīng)生長的環(huán)境條件各不相同，尤其是針對耐寒耐熱、耐干旱、耐鹽堿以及耐各類污染源的能力有著顯著的差異性。通過遺傳育種工作可進一步提高林木應(yīng)對某種耐受性的能力，從而使其能夠在更為惡劣的環(huán)境因子中生長，如通過表達烏頭葉虹豆的吡咯啉合成途徑中的限速酶基因—吡咯-5-羧酸合成酶基因，可以提高吡咯啉在植物組織的表達水平，從而增加黑楊、柳葉桉等植物對寒冷、鹽分和冰凍的耐受性能[2]。
1.3提高木材的成材速率和木材質(zhì)量
通過遺傳育種大幅降低木材本身木質(zhì)素的含量，從而使其在加工過程中所需消耗的化學(xué)試劑量更少，起到降低木材生產(chǎn)加工成本與保護環(huán)境的雙重功效。同時，國內(nèi)外相關(guān)試驗研究表明，通過在毛果楊過表達谷氨酞氨合成酶GS能夠增加生長量，GS是氮同化的關(guān)鍵酶，利用上述遺傳技術(shù)可大大提高樹木本身對于氮的轉(zhuǎn)化率，從而起到促進植物生長的目的[3]。
1.4縮短林木產(chǎn)果期
由于果樹的生產(chǎn)與普通的農(nóng)作物生產(chǎn)有著較大的區(qū)別，其在從幼苗到能夠具備結(jié)果能力所需耗費的時間遠遠大于一般農(nóng)作物，如蘋果樹需要5～10年，柑橘樹需要15～20年。而通過遺傳育種可以大大縮短部分果樹的童期，一方面提高了果樹種植戶的實際經(jīng)濟效益，另一方面也縮短了各類名優(yōu)果樹品種的選育時間。
1.5生態(tài)環(huán)境修復(fù)
通過對部分林木進行遺傳育種方面的改造，使其新的植株能夠具備吸收、貯存和隔離部分重金屬與殺蟲劑等污染物資，并使其對相應(yīng)的污染物擁有更強的抗性和適應(yīng)性，從而能夠在污染物密度較高的區(qū)域進行種植和生長。如通過部分遺傳育種后的白楊能夠吸收汞、銅、鎘和砷等工業(yè)生產(chǎn)過程中較為常見的重金屬物資，同時其所散發(fā)的氣味對于殺蟲劑與其他有毒的芳烴類物質(zhì)有著良好的解毒作用。
另外，部分遺傳育種所選育出含有ScYCFI基因的灰楊能夠更好地適應(yīng)在高濃度的重金屬物質(zhì)的土壤中生存，使得其滿足我國部分礦區(qū)綠化或尾礦、礦渣等生態(tài)修復(fù)之用[4]。
2SWOT分析
2.1優(yōu)勢
我國作為一個幅員遼闊的國家，疆域橫跨經(jīng)度與緯度范圍廣，具有極其豐富的樹種資源，據(jù)相關(guān)資料統(tǒng)計，我國境內(nèi)共有喬灌藤等各類樹種9000余種，在所有北半球國家內(nèi)無論在林木種類還是在林木分布面積上都是首屈一指。同時，我國又是擁有悠久農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和建筑加工歷史的文明古國，歷來注重對于各類經(jīng)濟林木和建筑及加工業(yè)用材林木品種的培育工作，目前僅用材和經(jīng)濟林木數(shù)量就到1000余種，另外林業(yè)部門統(tǒng)計報告顯示，我國還擁有各類珍稀瀕危樹種388種，我國特有孑遺種260余種。如此豐富的林業(yè)樹種資源，為我國林木遺傳育種工作的開展奠定了良好的種源基礎(chǔ)。
建國以來，國家十分重視對于林業(yè)人才的培養(yǎng)和教育工作，無數(shù)專家學(xué)者或從事科學(xué)研究不斷為我國培育出新的林木品種，或扎根林業(yè)基地直接指導(dǎo)農(nóng)戶進行生產(chǎn)培育，或執(zhí)掌教鞭為國家培養(yǎng)新一代遺傳育種的接班人。在一代代林業(yè)育種人的努力之下，我國建成了一大批擁有先進設(shè)備的林業(yè)遺傳育種基地和現(xiàn)代化苗圃，從而進一步加快了我國林業(yè)遺傳育種的發(fā)展速度。
2.2劣勢
首先，雖然我國林業(yè)種源資源豐富，但是也存在良種使用率較低，針葉林種植面積較大而闊葉林及灌木良種資源不足等問題。為了應(yīng)對全國用材數(shù)量的激增，我國近年來對于用材樹種的良種選育工作開展較好，但其他諸如經(jīng)濟樹種、生態(tài)防護樹種和能源樹種等其他用途的良種選育工作開展水平較低。另外，在我國遺傳育種工作還存在嚴重的地區(qū)差異，具體而言我國東部沿海地區(qū)遺傳育種工作開展較好，生產(chǎn)和研發(fā)工作穩(wěn)定，林木品種結(jié)構(gòu)趨向合理;但在西部及北部地區(qū)由于受到當?shù)亟?jīng)濟和科技水平的制約，生產(chǎn)和研發(fā)工作進展緩慢。
其次，由于受到基地設(shè)備條件和研究人員專業(yè)技術(shù)水平的制約，我國遺傳育種所選育的林木良種品質(zhì)上還是與發(fā)達國家存在較大差距。同時，我國不少遺傳育種基地尚處于初級試驗階段，并未建立起完善的子代測定林，難以大規(guī)模和高效率地對良種資源進行更新?lián)Q代。另外，還受到遺傳育種基地管理體制的限制，林木良種推廣范圍無法確定，基地發(fā)展?jié)摿τ邢蕖?/p>
最后，作為林業(yè)遺傳育種工作的基礎(chǔ)，各類林木種質(zhì)資源的保護工作力度不夠，尤其是對于良種資源的調(diào)查工作開展及其緩慢，除了個別省份外我國大部分省份的林業(yè)部門尚不能定期公布優(yōu)質(zhì)種源的目錄清單，從而造成了科研工作的嚴重滯后。
2.3機遇
首先，近年來我國加快建設(shè)生態(tài)文明的社會呼聲越來越強烈，政府也提出了“綠水青山便是金山銀山”的宏偉倡議目標，在山川復(fù)綠的過程中對于林木種類和數(shù)量的需求也會越來越大，隨著植樹造林工作的不斷推進，造林工作的立地條件也會越來越差，在未來的數(shù)年內(nèi)將會面臨更多的鹽堿地、貧瘠地和干旱地的造林任務(wù)，為此通過遺傳育種優(yōu)化林木耐受性將成為未來林木業(yè)重要的工作任務(wù)。
其次，目前興起的鄉(xiāng)村體驗式旅游業(yè)對于各類名特優(yōu)新果樹的需求激增，不少基本農(nóng)田較少的山村通過發(fā)展果樹種植業(yè)來促進鄉(xiāng)村旅游業(yè)的發(fā)展，并伴隨著各種復(fù)合式種植技術(shù)，積極開拓林下經(jīng)濟市場，為山村農(nóng)戶脫貧致富開辟了一條新的道路。
最后，隨著我國農(nóng)村經(jīng)濟體制改革的不斷深化，林場所有人的眾多農(nóng)戶更加迫切地希望通過調(diào)整林場內(nèi)林木的品種結(jié)構(gòu)來創(chuàng)造更多的經(jīng)濟利益。遺傳育種為各類林場提供林木良種，不僅有利于提高造林復(fù)綠的質(zhì)量，而且對農(nóng)戶的增產(chǎn)增收起到了至關(guān)重要的作用。
2.4挑戰(zhàn)
首先，鑒于目前我國林業(yè)生產(chǎn)和建設(shè)中所需要的各類良種林木種類越來越多，這與我國飛速發(fā)展的國民經(jīng)濟有著緊密的關(guān)系，這對于遺傳育種研發(fā)工作提出了更高的要求，不僅僅體現(xiàn)在林木品種的數(shù)量上，更多的體現(xiàn)在對于研發(fā)時間和林木種苗質(zhì)量的要求，而這對于我國目前遺傳育種領(lǐng)域是一項嚴峻的挑戰(zhàn)。
其次，為了滿足國家生態(tài)建設(shè)需求，更多地將造林區(qū)域向邊遠地區(qū)發(fā)展，尤其是原本森林覆蓋率較低的西北、西部等各省份，在鹽堿、干旱地區(qū)進行造林更需要大量通過遺傳育種技術(shù)所選育的適應(yīng)性和耐受性強的林木品種。
最后，由于我國大量林場的林木品種已經(jīng)出現(xiàn)老化的問題，急需補充大量經(jīng)濟性強、生長性好的品種進行更新，為此持續(xù)穩(wěn)定地提供各類林場生產(chǎn)所需的各類林木種苗也成為了目前我國林業(yè)遺傳育種工作所需面對的另一重大挑戰(zhàn)。
3發(fā)展趨勢
相對于傳統(tǒng)的林業(yè)種苗培育通過雜交、倍培和誘變等手段進行優(yōu)良品種的選育工作，新型的遺傳育種工作不僅在工作量、種苗性狀的預(yù)見性以及研發(fā)時間上均具有無可比擬的優(yōu)勢。同時，以轉(zhuǎn)基因工程為核心技術(shù)的遺傳育種還能保證林木的某一特定性狀發(fā)生人為的改變，而其他林木本身所具備的特性能夠繼續(xù)得以完美的體現(xiàn)。針對林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢和需求，對我國林業(yè)遺傳育種技術(shù)的發(fā)展趨勢進行了設(shè)想，并將其進行如下歸納。
3.1遺傳育種方向由單一目標向多目標轉(zhuǎn)變
目前，我國的林業(yè)遺傳育種工作已經(jīng)取得了一定的成績，也相繼研發(fā)出了符合我國各地區(qū)林業(yè)生產(chǎn)實際情況的大量林業(yè)良種資源。伴隨著我國社會經(jīng)濟形勢的不斷變化和造林范圍的不斷擴大，除對林木適應(yīng)性和耐受性上有著嚴格的要求外，還對通過在邊緣地區(qū)進行植樹造林來提高當?shù)剞r(nóng)戶、林戶收入提出了更高要求。這就要求我國林業(yè)遺傳育種人員在不斷改良和提高林木耐受性的同時，還要在林業(yè)種苗蓄材率、產(chǎn)果率和產(chǎn)果品質(zhì)上具有新的突破。
3.2分子標記技術(shù)在林木育種中的應(yīng)用
在諸多林業(yè)遺傳育種技術(shù)之中，我國研究較為深入和應(yīng)用較為廣泛的技術(shù)莫過于分子標記技術(shù)，其具有育種環(huán)境條件適應(yīng)性強、育種種類對象豐富和技術(shù)靈活簡便的特點，其具體還可分為RELP標記技術(shù)、SSR標記技術(shù)和AFLP標記技術(shù)3大類[5]。
RELP標記技術(shù)是由美國專家首先發(fā)明，其主要利用植物體內(nèi)的部分DNA片段，使用先進的顯影技術(shù)來判斷林木雜交育種的結(jié)果，從而使得在林木品種研發(fā)的過程中免去了試種試播的環(huán)節(jié)，極大地提高了研發(fā)效率。雖然RELP標記技術(shù)對于研發(fā)技術(shù)裝備和研發(fā)人員素養(yǎng)上相對于其他技術(shù)有著更高的要求，但鑒于其在研發(fā)效率上的顯著優(yōu)勢，我國遺傳育種人員可將其應(yīng)用于部分成材或成果類經(jīng)濟林木的育種工作中。在上述類型苗木的選育過程中，育種人員僅僅只需對雜交后的不同類型后代基因進行測試，并于林木母本的遺傳基因進行比對便可較早地判斷定向選育工作的成敗，極大地提高了各類名特優(yōu)新果樹的選育工作。
SSR標記技術(shù)通過再增加林木遺傳物質(zhì)分子重復(fù)序列，使得林木在正常生長發(fā)育以及特性表現(xiàn)不會受任何的影響，達到部分特殊性質(zhì)指標的改善。其優(yōu)點是重復(fù)表現(xiàn)性好，對林木遺傳物質(zhì)的要求比較低，試驗研究和分析中對DNA要求低并且在數(shù)量上要求少，同時準確性相對比較高。
AFLP標記技術(shù)是指采用較為特殊的生物酶對林木的DNA進行有針對性的篩選，并將其重新“焊接”到新的植物體細胞中，從而使其展現(xiàn)出新的特性。AFLP標記技術(shù)的特點就是可在未知的植物體細胞DNA系列的狀態(tài)下，通過判斷“焊接處”原有遺傳物質(zhì)的特性來檢驗其是否能夠體現(xiàn)出希望篩選的植物特性。
3.3生物技術(shù)在林木育種中的應(yīng)用
生物技術(shù)有別于普通的雜交育種技術(shù)，其通過將遠源植物的基因甚至是不同品種植物之間的基因進行插入，從而人為地創(chuàng)造出一種全新的林木品種，其實現(xiàn)了早期林木育種學(xué)者不可企及的境界。如通過生物技術(shù)在母本中插入具有抗干旱、抗病蟲害和豐產(chǎn)提質(zhì)等內(nèi)容的基因序列，使其植株能夠體現(xiàn)出上述各項優(yōu)勢性能并能夠在今后的繁殖過程中進行穩(wěn)定的傳遞。
生物技術(shù)還能進一步打破不同類型植物的限制，甚至能夠?qū)⒃倔w現(xiàn)在動物、微生物體內(nèi)的部分基因融入到現(xiàn)有的植物之中，使得林木具備更多符合人類生產(chǎn)和生活需求的性能品質(zhì)。如將親水性較強的酵母菌部分基因插入林木中，從而使其具備更強的抗水澇能力，這對于我國部分易受各類洪澇災(zāi)害影響的地區(qū)進行林業(yè)生產(chǎn)十分必要;將多花色相結(jié)合的基因?qū)胨N薇之中，便能夠使其顯出顏色更加豐富、遺傳性狀更為穩(wěn)定的造景植物。因此，生物技術(shù)將成為今后我國遺傳育種技術(shù)發(fā)展的主要方向。
4結(jié)束語
鑒于遺傳育種技術(shù)對于提高我國林業(yè)生產(chǎn)建設(shè)的重要性，必須更好完善地做好我國各類優(yōu)勢種質(zhì)資源的調(diào)查和保護工作，通過各類現(xiàn)場調(diào)查工作的推進，進一步挖掘我國林木種質(zhì)資源，為今后的遺傳育種工作提供寶貴的原始資料。同時，打破各自為政的遺傳育種工作現(xiàn)狀，建立起較為統(tǒng)一的基因資源庫，全力集合我國林木遺傳育種領(lǐng)域的優(yōu)勢，從而形成合力共同參與各項研發(fā)工作，做到資源與研究成果的真正共享。
隨著我國林業(yè)遺傳育種工作的不斷推進，充分發(fā)揮我國在林木種質(zhì)資源上的優(yōu)勢，將傳統(tǒng)的育種技術(shù)與現(xiàn)代的遺傳育種技術(shù)相結(jié)合，從而研發(fā)出滿足我國林業(yè)生產(chǎn)和建設(shè)實際需求的各類苗木。通過各項遺傳育種技術(shù)不僅在林木研發(fā)選育時間上進行大幅度的提速，并在保留母本的優(yōu)勢基因特性的同時完成多種定性因子的育種工作。在不久的未來，各類采用遺傳育種技術(shù)選育的優(yōu)良林木將在礦區(qū)生態(tài)修復(fù)、防風(fēng)固沙、鹽堿地馴化和貧瘠地區(qū)果樹生產(chǎn)中發(fā)揮重要的生態(tài)性和經(jīng)濟性作用。——論文作者：高璇