单倍体及生物育种技术

生物育种代小琼1．生物育种的定义：培育优良生物的生物学技术。

有关育种要注意的问题：1、育种的根本目的是培育具有优良性状(抗逆性好、品质优良、产量高)的新品种，以便更好地为人类服务。

2、选择育种方法要视具体育种目标要求、材料特点、技术水平和经济因素，进行综合考虑和科学决策：①一般作物育种可选杂交育种和单倍体育种；②为得到特殊性状可选择诱变育种(如太空育种)或多倍体育种；③若要将特殊性状组合到一起，但又不能克服远缘杂交不亲和性，可考虑运用基因工程和细胞工程育种，如培育各种用于生物制药的工程菌。

3、从基因组成上看，育种目标基因型可能是：①纯合体，便于制种、留种和推广； ②杂交种，充分利用杂种优势。

课后练习1．下图为水稻几种下同育种方法示意图，请判断下列选项不正确的是（ ）A ．图中“A →B →C ”的育种方式与“A 、D ” 方向的育种方式相比，其优越性主要表现在明显缩短育种年限B ．图中过程“B ”常用方法所利用 的原理是植物细胞全能性C ．图中过程“C、F”常用药剂的作用 是抑制纺锤体形成和着丝点分裂D ．图中“E ”方法所运用的原理是 基因突变，由“G 、K →J ”过程 涉及基因工程、植物体细胞杂交 技术和植物组织培养技术2．假设A 、b 代表玉米的优良基因，这两种基因是自由组合的。

现有AABB 、aabb 两个品种，为培育出优良新品种AAbb ，可以采用的方法如下图所示。

（3）过程④在完成目的基因与运载体的结合时，必须用到的工具酶是 。

与“过程⑦”的育种方法相比，“过程④”育种的优势是 。

3．以下各图分别表示几种不同的育种方法。

请据图回答：（1）A图所示过程是一种克隆动物的新技术，新个体丙的性别决定于亲本。

（2）在B图中，由物种P突变为物种P′，在指导蛋白质合成时，③处的氨基酸由物种P的改变成了。

（缬氨酸GUC；谷氨酰胺CAG；天门冬氨酸GAC）（3）C图所示的育种方法叫，该方法最常用的做法是在1处。

高中生物常见的七种育种方法和原理1诱变育种(1)原理：基因突变(2)方法：用物理因素(如X射线、γ射线、紫外线、中子、激光、电离辐射等)或化学因素(如亚硝酸、碱基类似物、硫酸二乙酯、秋水仙素等各种化学药剂)或空间诱变育种(用宇宙强辐射、微重力等条件)来处理生物。

（马上点标题下“高中生物”关注可获得更多知识干货，每天更新哟！）(3)发生时期：有丝分裂间期或减数分裂第一次分裂间期(4)优点：能提高变异频率，加速育种进程，可大幅度改良某些性状，创造人类需要的变异类型，从中选择培育出优良的生物品种；变异范围广。

(5)缺点：有利变异少，须大量处理材料；诱变的方向和性质不能控制。

改良数量性状效果较差，具有盲目性。

(6)举例：青霉素高产菌株、太空椒、高产小麦、“彩色小麦”等2杂交育种(1)原理：基因重组(2)方法：连续自交，不断选种。

(不同个体间杂交产生后代，然后连续自交，筛选所需纯合子)(3)发生时期：有性生殖的减数分裂第一次分裂后期或四分体时期(4)优点：使同种生物的不同优良性状集中于同一个个体，具有预见性。

(5)缺点：育种年限长，需连续自交才能选育出需要的优良性状。

(6)举例：矮茎抗锈病小麦等3多倍体育种(1)原理：染色体变异(2)方法：秋水仙素处理萌发的种子或幼苗。

(3)优点：可培育出自然界中没有的新品种，且培育出的植物器官大，产量高，营养丰富。

(4)缺点：结实率低，发育延迟。

(5)举例：三倍体无子西瓜、八倍体小黑麦4单倍体育种(1)原理：染色体变异(2)方法：花药离体培养获得单倍体植株，再人工诱导染色体数目加倍。

(3)优点：自交后代不发生性状分离，能明显缩短育种年限，加速育种进程。

(4)缺点：技术相当复杂，需与杂交育种结合，其中的花药离体培养过程需要组织培养技术手段的支持，多限于植物。

(5)举例：“京花一号”小麦5基因工程育种(转基因育种)(1)原理：基因重组(2)方法：基因操作(目的基因的获取→基因表达载体的构建→将目的基因导入受体细胞→目的基因的检测与鉴定)(3)优点：目的性强，可以按照人们的意愿定向改造生物；育种周期短。

在我国饲料、深加工、绿色清洁能源行业中，玉米这一粮食作物被广泛运用。

在传统育种模式下，选育一个优良的自交系，较多的依靠育种人员的丰富经验，其周期往往需要6-8代，其不仅耗费大量的人力、物力，占用大量的土地，选育的自交系其纯度难以有效保障，且商业化推广较难。

通过玉米单倍体技术快速选育自交系及新品种，可以缩短育种年限，大大提高育种效率，成为玉米商业化、工程化育种中不可缺少的重要技术之一。

笔者结合本单位单倍体育种工作的经验，从优秀种质资源汇聚、诱导获得单倍体、单倍体加倍、自交系甄选及分析、组配新组合，选育新品种等方面对该技术进行阐述，以期为单倍体育种工作提供一定参考。

玉米单倍体育种技术也称DH技术,因其能够将传统玉米育种6-8代的周期大大缩短至2代而成为玉米商业化、工程化育种中不可缺少的重要技术之一。

目前单倍体育种的主要方法是使用基础群体与单倍体诱导系杂交产生单倍体,经自然或人工化学加倍产生纯合可育二倍体。

随着世界范围内商业化玉米育种竞争日益激烈,玉米单倍体育种技术被越来越广泛地应用,但单倍体的获得与加倍的效率一直是限制DH技术发展的重要因素。

一、单倍体概述玉米单倍体这一概念是由Randolph和Stadler于1929年首次报道的，该概念一出，吸引了一大批遗传学及育种学方面的专家及相关人员对其进行研究及探讨。

在全球商业化形势愈发激烈的时代背景下，研究玉米单倍体育种技术，无论从经济角度还是遗传育种角度来说，都具有重要的价值，因此，近年来各育种公司及企业都加大了对这一课题的研究与投入。

玉米单倍体育种技术，顾名思义，就是在单倍体诱导的基础上，再经过染色体加倍，从而获得基因位点完全纯合的双单倍体系。

这种育种技术，也叫作DH育种技术，这种玉米单倍体在玉米原有甜、糯等优势的基础上，还具有长势较强、株高相对较高的优势，其抗倒伏的能力和抵御玉米常见病虫害的能力也要强于一般玉米品种，所以近年来在国内、国外的发展都比较迅猛，且受到广泛的关注。

关于单倍体和多倍体及育种⽅法关于单倍体和多倍体及育种⽅法临洮⽟井职专黎伟 7305021.染⾊体组数的判断1.1根据染⾊体的形态判断：由染⾊体组的定义可知：染⾊体组是由⾮同源染⾊体组成的，不含同源染⾊体，⼀个染⾊体组是由⾮同源染⾊体组成的最⼩组合，细胞中含有⼏条同源染⾊体就含有⼏个染⾊体组。

如图1.2 根据基因数判断染⾊体祖数，细胞或⽣物体中，控制同⼀性状的基因出现⼏次，该细胞或⽣物体中含有⼏个染⾊体组， AAABBb含有三个染⾊体组，aaAABBbb含有四个染⾊体组。

1.3 根据染⾊体数和染⾊体形态数推算染⾊体组数，根据染⾊体组数＝染⾊体数/染⾊体形态数，1.4 根据染⾊体数和染⾊体组的组成推算，染⾊体组数＝染⾊体总数/染⾊体组中的染⾊体数。

普通⼩麦细胞中有42条染⾊体，每个染⾊体组由7条染⾊体组成，该⼩麦细胞中含有42/7＝6个染⾊体组。

2.⽣物⼏倍体的判断⽣物体的倍体类型是根据体细胞中染⾊体组数划分的，同时还要考虑⽣物个体的来源，判断⽅法如下：2.1 如果个体由受精卵或合⼦发育的，⽣物体细胞中含有⼏个染⾊体组就属于⼏倍体。

2.2 如果⽣物是由⽣殖细胞发育的，⽆论体细胞中含有⼏个染⾊体组，都叫做单倍体。

3.同源染⾊体的判断根据⼈教版⾼⼆⽣物（⼀）的叙述：⼤⼩和形态相同，⼀条来⾃于⽗⽅、⼀条来⾃于母⽅的两条染⾊体称为同源染⾊体，因此，识别是否是同源染⾊体⼀看⼤⼩和形态是否相同，⼆看是否来⾃⽗母双⽅，另外同源染⾊体还有⼀个显著的特征在减数分列时能联会配对，这是同源染⾊体最本质的特征。

同源染⾊体的判断不仅看⼤⼩、形态、来源，还要看能否配对。

3.1单倍体的形成及可育性单倍体的形成有两种途径，⾃然形成和⼈⼯获得，真菌低等藻类苔藓蕨类植物中配⼦在⾃然条件下发育成单倍个体，少数种⼦植物，如棉花、⽔稻、甜菜、⼤麦、油菜、⼩麦和西红柿中发现过单倍体；动物果蝇、蛙、⼩⿏、鸡和膜翅昆⾍蜜蜂、蚂蚁黄蜂中的孤雌⽣殖形成单倍体。

获得单倍体的方法及原理获得单倍体的方法及原理:单倍体是指细胞染色体组成只有一套的状态，与普通的细胞有着双倍体的染色体组成不同。

获取单倍体细胞具有重要的科学和实际应用价值，例如可以研究基因功能、染色体构型及基因遗传等方面，也可以应用于植物育种、紧密染连修饰等领域。

在生物科学的研究中，常用的获得单倍体的方法有全剖析法、孤立培养法、染色体餐法及杂交法等。

下面将分别介绍这些方法及其原理。

全剖析法是一种经典的获得单倍体的方法，通过人工操作促使双倍体细胞发生有丝分裂异常产生单倍体细胞。

其原理是在细胞分裂前通过适当的化学物质处理，使细胞的染色体数量减半形成单倍体。

这种方法适用于大多数植物和一些动物，如小麦、水稻、马铃薯等。

具体步骤是：首先选择双倍体的母本进行剖断，然后在分裂前适当处理，如处理叶片片段的条件反射，加速印细胞周期，进入分裂前期。

接着利用染色体伸长缩短的特点，将细胞接种于含有适宜的培养基中，细胞在培养基中的染色体会发生伸长缩短，最终产生一部分染色体数量减半的细胞形成单倍体。

孤立培养法是另一种常用的获得单倍体的方法，其原理是通过培养基中的低渗透压环境，使得染色体丝断裂且分离形成单染色体组成的单倍体。

这种方法主要适用于某些植物中的花粉母细胞，如马铃薯、玉米等。

具体步骤是：首先选择合适的花药开状态的牡蛎，然后在室温下将花药轻轻摇出，离心浓缩其中的花粉，接着浸泡在染色体过程中需要的特定温度培养基中，大约经过一到两天的培养，在低温、高温和一定浓度的染色体过程中形成使细胞染色体分离的单晾住体。

染色体餐法是一种简单有效的获得单倍体的方法，它通过培养基中添加足量的胞质鞘使发育中胚胎的倍性变异，从而促进单倍体细胞的产生。

这种方法适用于植物的研究，如康乃馨、光合细菌等。

具体步骤是：首先选择适合观测的获得特定品种的种子萌发，待到种子萌发1-2周时间，开始出现芽的时候将其转入某种具有诱导细胞多封闭条约的培养基中，加餐1周后换液培养，再进行离心及盐酸等处理后接种到有饭盖层培养基进行培养，温度控制在适合的范围。

单倍体育种的应用例子
单倍体育种技术是一种常见的生物技术，它能够使某些生物的染色体
从二倍体变为单倍体，并删除不必要的基因片段，以达到创造更有利
于生产和繁殖的物种的目的。

基于单倍体育种技术的应用非常广泛，
如下就是一些例子。

一种普遍运用单倍体育种技术的品种就是玉米。

玉米很容易受到自交
的影响，这使得其许多基因表达失调，导致其生产力降低。

从二倍体
到单倍体的变异使得玉米品种基因的稳定性增加，这进一步提高了其
生产力。

除此之外，基于单倍体育种技术的纺织品和森林植物的研究也得到了
极大的关注。

利用单倍体技术能够快速筛选植物以获得更多用于优化
膨胀材料生产的新基因，从而改善高温下纤维的耐久性。

在畜牧业中，单倍体育种技术也经常被应用。

如果农民或畜牧业者面
临着某些经济或环境压力，例如干旱、水源短缺或夜间猎人数量增加，那么他们可能会想要寻找一种更加适应于环境的奶牛品种。

单倍体育
种技术使得这个过程更加便捷，它能够通过删减部分不必要的基因片段，减轻压力，同时还能让奶牛产生更多的牛奶，使得生产成本更低，收益也更丰厚。

总之，单倍体育种技术在各个领域广泛应用，带来了很多收益。

它能够帮助生产商创造更符合市场需要的品种，从而提高生产能力。

此外它还能够提高生物种类的潜力，让它们适应更为恶劣的环境，使得它们的生产成本更低，也更加健康且富有多样性。

生物育种技术对我国农业及相关产业的意义生物育种技术是一项在农业领域中具有重要意义的技术，它通过对植物、动物等生物的遗传基因进行改良，以提高其产量、抗病虫能力、营养价值等方面的性能。

本文将从理论和实践两个方面，探讨生物育种技术在我国农业及相关产业中的意义。

一、生物育种技术的理论研究1.1 生物育种技术的发展历程生物育种技术起源于20世纪初，经过一个多世纪的发展，已经取得了显著的成果。

从最初的杂交育种、单倍体育种，到现代的基因编辑技术、全基因组测序等，生物育种技术不断发展和完善。

在这个过程中，我国科学家们积极参与国际合作，与世界各国共同推动生物育种技术的发展。

1.2 生物育种技术的理论基础生物育种技术的理论基础主要包括遗传学、生物学、生态学等多个学科。

这些学科的研究为生物育种技术提供了丰富的理论资源，使得我们能够更好地理解生物遗传变异的规律，从而指导育种实践。

二、生物育种技术在我国农业中的应用2.1 提高农作物产量通过生物育种技术，我们可以培育出更高产、更抗逆的新品种。

例如，我国科学家们通过杂交育种技术，成功培育出了“超级稻”，使得水稻产量大幅提高。

这对于保障我国粮食安全具有重要意义。

2.2 改善农作物品质生物育种技术不仅可以提高农作物的产量，还可以改善其品质。

例如，通过基因编辑技术，我们可以删除农作物中的不利基因，使其具有更好的抗病虫能力、营养价值等。

这有助于提高我国农民的生活水平。

2.3 保护生态环境生物育种技术可以减少农药、化肥等对环境的污染，保护生态环境。

例如，通过基因改良技术，我们可以培育出抗病虫、抗逆性强的作物品种，从而减少对环境的依赖。

这有利于实现我国农业的可持续发展。

三、生物育种技术在我国相关产业中的意义3.1 促进农业产业链升级生物育种技术的应用，可以推动农业产业链的升级。

通过培育出高产、优质、抗逆的新品种，可以提高农业生产效率，降低生产成本，从而带动农业产业链上下游产业的发展。

3.2 推动农业科技创新生物育种技术的发展，为我国农业科技创新提供了强大的支持。

林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报２０２４Ｖｏｌ ５６Ｎｏ ２收稿日期:２０２４－０１－０５林业育种中植物单倍体育种技术的应用研究张晓辉(甘肃省陇南市成县赵坝林场ꎬ甘肃陇南７４２５００)[摘㊀要]㊀植物单倍体的产生方法有化学诱导和花粉母细胞培养ꎮ该技术在植物育种中具有优势ꎬ可以快速产生育种材料ꎬ解决不育性问题ꎬ且能够丰富遗传多样性ꎮ然而ꎬ其应用也存在争议ꎬ如生物安全和遗传多样性减少等问题ꎮ转基因育种技术通过修改基因进一步改变植物遗传特征ꎬ进而可以提高其生长速度㊁木材品质和抗虫能力ꎮ然而ꎬ该技术也有风险ꎬ需要进行评估ꎮ总体来说ꎬ这些技术在林业育种中已经取得一些成果ꎮ[关键词]㊀林业育种ꎻ植物单倍体ꎻ技术研究中图分类号:Ｆ３２６.２㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:１００９－３３０３(２０２４)０２－００７０－０３ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＰｌａｎｔＨａｐｌｏｉｄＢｒｅｅｄｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＦｏｒｅｓｔｒｙＢｒｅｅｄｉｎｇＺｈａｎｇＸｉａｏｈｕｉ(ＺｈａｏｂａＦｏｒｅｓｔＦａｒｍＣｈｅｎｇｘｉａｎＣｏｕｎｔｙＬｏｎｇｎａｎＣｉｔｙＧａｎｓｕＰｒｏｖｉｎｃｅＣｈｅｎｇｘｉａｎＣｏｕｎｔｙＬｏｎｇｎａｎＣｉｔｙꎬＬｏｎｇｎａｎ７４２５００ꎬＧａｎｓｕꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｐｌａｎｔｈａｐｌｏｉｄｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｉｎｃｌｕｄｅｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｃｔｉｏｎａｎｄｐｏｌｌｅｎｍｏｔｈｅｒｃｅｌｌｃｕｌｔｕｒｅ.Ｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｉｎｐｌａｎｔｂｒｅｅｄｉｎｇꎬｗｈｉｃｈｃａｎｑｕｉｃｋｌｙｐｒｏｄｕｃｅｂｒｅｅｄｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓꎬｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｓｔｅｒｉｌｉｔｙꎬａｎｄｅｎｒｉｃｈｇｅｎｅｔｉｃｄｉｖｅｒｓｉｔｙ.Ｈｏｗｅｖｅｒꎬｉｔｓａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓａｒｅａｌｓｏｃｏｎｔｒｏｖｅｒｓｉａｌꎬｗｉｔｈｉｓｓｕｅｓｓｕｃｈａｓｂｉｏｓａｆｅｔｙａｎｄｒｅｄｕｃｅｄｇｅｎｅｔｉｃｄｉｖｅｒｓｉｔｙ.Ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃｂｒｅｅｄｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｃａｎｆｕｒｔｈｅｒｃｈａｎｇｅｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｌａｎｔｓｂｙｍｏｄｉｆｙｉｎｇｇｅｎｅｓꎬｓｏａｓｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｉｒｇｒｏｗｔｈｒａｔｅꎬｗｏｏｄｑｕａｌｉｔｙａｎｄｉｎｓｅｃｔｒｅ￣ｓｉｓｔａｎｃｅ.Ｈｏｗｅｖｅｒꎬｔｈｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｌｓｏｈａｓｒｉｓｋｓｔｈａｔｎｅｅｄｔｏｂｅｅｖａｌｕａｔｅｄ.Ｉｎｇｅｎｅｒａｌꎬｔｈｅｓｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｈａｖｅａｃｈｉｅｖｅｄｓｏｍｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｆｏｒｅｓｔｒｙｂｒｅｅｄｉｎｇ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:Ｆｏｒｅｓｔｒｙｂｒｅｅｄｉｎｇꎻｐｌａｎｔｈａｐｌｏｉｄꎻｔｅｃｈｎｉｃａｌｒｅｓｅａｒｃｈ植物单倍体育种技术作为林业育种的一项重要技术ꎬ已经引起了广泛的关注和研究ꎮ在这个领域ꎬ许多权威人士和专家已经发表了他们对植物单倍体育种技术应用的观点和研究结果ꎮ据专家们的研究指出ꎬ植物单倍体育种技术具有许多优势[１]ꎮ例如ꎬ它可以快速产生大量育种材料ꎬ解决不育性问题ꎬ丰富遗传多样性ꎬ因此被广泛应用于林木种质资源的快速繁殖和遗传改良ꎮ此外ꎬ许多实证研究也支持了植物单倍体育种技术的应用ꎮ据相关团队的研究结果表明ꎬ植物单倍体育种技术可以提高林木的抗病虫害能力ꎬ适应性和品质特性ꎮ他们通过杂交后代的表型和基因型分析ꎬ证明了这种技术可以筛选出更优良的育种材料ꎬ为林业育种带来了更多的机会和潜力ꎮ总之ꎬ这项技术具有巨大的发展潜力ꎬ并为林业育种的进步和创新提供了新的思路和方向ꎮ１㊀植物单倍体的产生方法１.１㊀化学诱导方法化学诱导方法是通过合理选择化学药剂并优化其剂量ꎬ诱导植物组织或细胞发生多倍体现象ꎮ主要包括以下步骤:选择适合的化学药剂ꎬ并确定合适的处理剂量和处理时间ꎮ通常使用的化学药剂包括染色体稳定剂(如科卡因和染色体增加剂)和细胞分裂抑制剂(如染色体破裂剂或微丝阻碍剂)等ꎮ然后将希望诱导产生单倍体的植物组织或细胞进行化学药物处理ꎮ处理的组织或细胞可以是离体植物器官或种子㊁幼苗㊁愈伤组织等[１]ꎮ将处理后的组织或细胞在合适的培养条件下进行培养ꎬ并观察细胞的倍性变化ꎮ通常需要使用细胞学技术来检测细胞的倍性变化ꎬ如染色体观察㊁细胞核数目统计等ꎮ并注意通过化学诱导产生的单倍体ꎬ在培养过程中可以应用遗传学标记技术ꎬ如ＤＮＡ标记技术㊁基因测序等ꎬ用于对单倍体细胞的基因组进行分析和定位ꎮ１.２㊀花粉母细胞培养方法花粉母细胞培养方法是一种常用的植物单倍体育种技术ꎬ通过优化控制花粉母细胞分裂和培养条件ꎬ使花粉母细胞经过选择性地产生单倍体[２]ꎮ主要包括以下步骤:在进行花粉母细胞培养前ꎬ需要进行前期处理ꎬ如花药消毒㊁解剖等ꎮ同时ꎬ优化培养基的配方和培养条件ꎬ包括温度㊁光照㊁培养基ｐＨ值等ꎬ以促进花粉母细胞的分裂和生长ꎮ此外ꎬ花粉母细胞培养通常是通过连续培养来完成ꎮ具０７２０２４Ｖｏｌ ５６Ｎｏ ２林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报体操作包括将花药或花粉囊转移到适宜的培养基上ꎬ培养一段时间以促进花粉母细胞的分裂和生长ꎮ随后ꎬ通过适当的处理方法进行细胞壁破裂或渗透处理ꎬ如用渗透剂或细胞质不均等来提取单倍体ꎬ以获取纯化的单倍体细胞(见图１)[３]ꎮ图１㊀单倍体育种２㊀植物单倍体育种技术的应用２.１㊀双倍体与单倍体间的杂交育种２.１.１㊀优势与争议植物单倍体育种技术是一种通过使植物细胞或组织发生无性生殖形成单个染色体组成的植物个体ꎬ从而实现快速育种的技术ꎮ它与双倍体的杂交育种相结合ꎬ能够克服传统杂交育种中的不育性问题ꎬ并加速育种进程ꎮ其优势包括优势:植物单倍体技术可以快速产生大量的育种材料ꎬ加快了育种进程ꎮ相比传统杂交育种ꎬ它缩短了育种周期ꎬ节约了时间和成本ꎻ传统杂交育种中的不育性是一大难题ꎬ而植物单倍体技术能够克服这个问题ꎮ通过将双倍体杂交种或其它浸渍体杂交种进行无性生殖处理ꎬ可以使其形成具备育种价值的单倍体ꎻ植物单倍体细胞和组织经过无性生殖后重新组合ꎬ产生较高的遗传多样性ꎮ这样可以探索和利用更多的基因资源ꎬ丰富育种材料的变异性ꎻ植物单倍体育种技术还可以用来快速繁殖植物种质资源ꎮ通过无性生殖处理ꎬ可以大规模繁殖所需材料ꎬ并保留其良好的性状[４]ꎮ其存在的争议包括:植物单倍体育种技术的应用涉及到基因的操作和植物体的改变ꎬ因此引发了一些生物安全性的担忧[５]ꎮ尽管目前尚无证据表明植物单倍体育种技术对环境或人类健康会产生明显风险ꎬ但必须严格评估其潜在的风险ꎻ通过植物单倍体育种技术进行大规模繁殖可能会导致遗传多样性的减少ꎮ如果只依赖少数个体进行繁殖ꎬ可能会导致基因的单一化ꎬ从而增加植物群体面临的风险并降低其适应能力ꎻ植物单倍体育种技术是一项新兴的技术ꎬ目前尚缺乏相关的法规指导ꎮ因此ꎬ需要建立相应的监管和管理机制ꎬ以确保技术的应用在法规框架内进行[６]ꎮ２.１.２㊀杂交后代的表型和基因型分析在利用植物单倍体育种技术进行双倍体与单倍体间的杂交育种后ꎬ对杂交后代进行表型(外部性状)和基因型(基因组成)分析是至关重要的ꎮ这些分析有助于了解杂交后代的遗传特征ꎬ从中筛选出具有理想表型和基因型的个体作为育种材料ꎮ表型分析是通过对杂交后代的可观察性状进行观察和记录ꎮ这些性状可以包括植株的生长形态㊁植株高度㊁花的形态㊁果实的大小和颜色等等(见表１)ꎮ通过对这些性状的分析ꎬ可以从杂交后代中筛选出具有理想性状的个体ꎬ作为进一步育种和选优的对象ꎮ基因型分析旨在揭示杂交后代的基因组成ꎮ常见的基因型分析方法包括分子标记技术和基因测序技术ꎮ分子标记技术可以通过检测特定ＤＮＡ片段的存在或缺失来确定杂交后代的基因组组成ꎮ常用的分子标记技术包括ＰＣＲ和分子杂交等[７]ꎮ表１㊀表型分析性状等位基因显性隐性种子的形状Ａ ａ园粒皱粒茎的高度Ｂ ｂ高茎矮茎子叶的颜色Ｃ ｃ黄色绿色种皮的颜色Ｄ ｄ灰色白色豆荚的形状Ｅ ｅ饱满不饱满豆荚的颜色(未成熟)Ｆ ｆ绿色黄色２.１.３㊀应用案例和成果展示通过双倍体与单倍体间的杂交育种技术在林业育种中的应用ꎬ已经取得了一些显著的成果ꎮ以下是一些具体的应用案例和成果展示:利用植物单倍体育种技术ꎬ可以将抗病虫害基因从抗性品种或亲本中导入到杂交后代中[８]ꎮ通过这种方式ꎬ培育出的新品种可以具有更高的抗病虫害能力ꎬ降低病虫害对林木的危害ꎬ减少农药使用ꎬ从而促进环保和可持续发展ꎮ同时ꎬ植物单倍体育种技术还可以通过杂交育种ꎬ将适应特定环境条件的基因导入到杂交后代中ꎬ从而提高林木的适应性和抗逆性能ꎮ１７林㊀业㊀科㊀技㊀情㊀报２０２４Ｖｏｌ ５６Ｎｏ ２例如ꎬ在抗旱性育种方面ꎬ将具有耐旱基因的单倍体与双倍体杂交ꎬ可以培育出对干旱环境具有较强适应性的树种ꎬ提高干旱地区林木的生长能力和生存率ꎮ另外还可以加快林木的生长进程ꎬ提高生长速度ꎮ例如ꎬ在松树育种中ꎬ通过将松树的双倍体花粉与单倍体卵细胞结合ꎬ产生四倍体松树ꎬ可以显著提高其生长速度和生产力ꎮ此外ꎬ抗病虫害能力的提高和适应性的提升也可以降低病虫害对林木和林业生产的影响ꎬ减少农药的使用量ꎬ保护生态环境ꎬ提高生态效益[９]ꎮ２.２㊀单倍体的基因编辑和转基因育种２.２.１㊀基因编辑技术的原理和方法基因编辑技术可以通过直接修改植物基因组中的特定位点来改变其遗传特征ꎮ常用的基因编辑技术包括ＣＲＩＳＰＲ/Ｃａｓ９系统㊁ＴＡＬＥＮ系统和ＺＦＮ系统等ꎮＣＲＩＳＰＲ/Ｃａｓ９系统是目前应用最广泛的基因编辑技术ꎮ该系统利用ＣＲＩＳＰＲ序列和Ｃａｓ９蛋白质共同作用ꎬ通过精确的ＤＮＡ序列识别和切割特定基因组区域ꎮＣＲＩＳＰＲ序列是一段ＤＮＡ序列ꎬ其具有与目标ＤＮＡ序列互补的特异性序列ꎬ起到了识别目标基因的作用ꎬ而Ｃａｓ９蛋白质则具有内切酶活性ꎬ可以切割目标ＤＮＡ序列(见图２)ꎮ通过这些技术ꎬ可以对植物单倍体进行基因组定点编辑和修改ꎮ图２㊀ＣＲＩＳＰＲ/Ｃａｓ９系统２.２.２㊀转基因育种的潜力和风险评估转基因育种是将异种基因导入植物基因组ꎬ以获得新的遗传特征[１０]ꎮ它可以广泛应用于林业育种ꎬ例如提高耐旱性㊁耐虫性和抗逆性等ꎮ然而ꎬ转基因育种也存在一些风险ꎬ如对生态环境的潜在影响和食品安全性的担忧ꎬ因此需要进行权衡和风险评估ꎮ２.２.３㊀实践案例分析在林业育种中ꎬ基因编辑和转基因育种技术的应用已经取得了一些实际成果ꎮ以下是一些具体的实践案例分析:利用基因编辑技术ꎬ研究人员可以有针对性地修改林木的生长相关基因ꎮ例如ꎬ通过编辑影响树木生长的基因ꎬ可以加快其生长速度ꎬ提高产量ꎮ此外ꎬ还可以编辑木材相关基因ꎬ改良木材的品质和特性ꎬ如提高木材密度㊁力学性能和耐久性等ꎮ这些改良可以使林木更适应不同的生态环境和木材市场需求ꎮ同时ꎬ转基因育种技术在林木育种中的应用也可以增强林木的抗虫能力ꎮ例如ꎬ研究人员将一些具有抗虫性的基因从其他物种导入松树ꎬ使其对松毛虫等害虫具有更高的抵抗力ꎬ减少病虫害对林木的损害ꎬ提高林木的生存率和生长性能ꎮ转基因育种技术还可以用于提高木材生产的品质和数量ꎮ例如ꎬ通过转入木材生产相关基因ꎬ可以增加木材的积累量㊁纤维素含量和其他理想的木材特性ꎮ这种改良可以提高木材的商业价值ꎬ满足不同领域对木材的需求ꎬ如建筑㊁家具和造纸等ꎮ３㊀结语综上所述ꎬ植物单倍体育种技术在林业育种中已经取得了一些实践成果ꎬ比如加快生长速度ꎬ提高木材品质和抗虫能力ꎬ增加木材产量等方面ꎮ在未来的发展中ꎬ需要进一步加强对风险的评估ꎬ并结合其他育种技术ꎬ以推动植物育种的持续创新和发展ꎮ参考文献[１]杨美翠ꎬ赵诗慧ꎬ高源ꎬ等.油菜双单倍体诱导育种技术研究进展[Ｊ].生物技术进展ꎬ２０２２ꎬ１２(５):６５５－６６３.[２]张静ꎬ苗佳敏ꎬ李玉珠ꎬ等.植物组蛋白Ｈ３的研究进展[Ｊ].草原与草坪ꎬ２０２２ꎬ４２(４):１４７－１５７.[３]高孝华.植物单倍体技术在林木育种中的应用研究[Ｊ].种子科技ꎬ２０２２ꎬ４０(１２):１１２－１１４ꎬ１１７.[４]科学家利用基因组编辑在小麦中产生父本单倍体[Ｊ].粮食科技与经济ꎬ２０２０ꎬ４５(１１):２.[５]陈海强ꎬ刘会云ꎬ王轲ꎬ等.植物单倍体诱导技术发展与创新[Ｊ].遗传ꎬ２０２０ꎬ４２(５):４６６－４８２.[６]杨波.杉木良种繁育的策略及方法[Ｊ].林业科技报ꎬ２０２１ꎬ５３(４):９１－９２ꎬ９５.[７]张利军ꎬ黄宏ꎬ孙丰ꎬ等.蓝靛果杂交育种技术研究进展与建议[Ｊ].林业科技情报ꎬ２０２１ꎬ５３(４):１６－１８.[８]郭洪艳ꎬ时晓燕ꎬ翟秀丽ꎬ等.林木遗传育种工作问题分析及解决对策[Ｊ].林业科技情报ꎬ２０２１ꎬ５３(４):９８－１００.[９]李强.生物技术在林木育种中的应用[Ｊ].现代园艺ꎬ２０２３ꎬ４６(１):１０２－１０４.[１０]吴德旺ꎬ王昭元.现代林业育苗理念与育种技术研究[Ｊ].种子科技ꎬ２０２１ꎬ３９(２):１０７－１０８.２７。