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摘 要 从驯化和育种等两个方面例析了生物品种的培育,并分析了育种特点及其相互联系。
关键词 驯化 育种 基因工程
中图分类号 Q-49 文献标志码 E
人类社会发展至今已有数千年的农耕历史,无论是在饲养动物,还是种植植物方面,人类对品种的改良从未停止。驯化作为人类最早的育种方式,在农业领域扮演着举足轻重的角色。遗传定律被发现后,人们开始广泛地应用杂交手段育种。基因工程的兴起,使人类可以按照意愿,改造出新的生物品种。
1 驯化
1.1 驯化的概念与特点
驯化,又称为选择育种,指在一定的环境下,人类利用生物的变异,经过长期选择,优胜劣汰,培育出满足人类需要的优良品种的方法。驯化使得野生动植物演变为家养动物和栽培作物,例如看家的土狗、能够产蛋、产肉的家畜以及具有抗病虫害、高产量等特性的粮食作物。驯化所需要的周期很长,同时培育出新品种的概率也较小,但它作为人类早期的育种方式对人类进化起到了不可替代的作用。
1.2 动物的驯化
动物的驯化指野生动物经人类长期饲养后,逐渐改变原来的习性,成为听从人类指挥的宠物或家畜。这些动物为人类社会的发展和人类文明的进步做出了巨大贡献,不仅为人类提供了生活的用品,如奶、皮、肉等,还充当生活帮手,如作为运输工具、狩猎耕田等。
狗是人类最早驯化的动物,在4万~1.5万年前由狼驯化而来。在农业社会,养狗是为了看守家园和肉食。发展至今,狗的功能不仅仅是看家和食用,狗按照用途可以分为狩猎犬、工作犬、家庭犬和玩赏犬。它们分别在狩猎、从事特殊工作(缉毒、导盲等)、看家护主和抚慰人心等方面发挥着自己的作用。
1.3 植物的驯化
植物的驯化指人类提供合适的生存环境,通过长期栽培,使野生植物形态特征和生理功能发生改变,成为栽培作物的过程。驯化植物使农业得以发展,同时还推动着人类物质文明的进程。早期的植物驯化主要局限于粮食作物的驯化,这与那时人们的生产力水平和处境是相符的。如今,驯化的植物除了作为经济作物外,还应用到园艺、农林、医疗事业和环境保护等各方面。
1960~1970年间,流行以野生稻作为育种材料,借以加速新品种的形成。经过长期的自然选择,野生稻已经具备了抗病虫害、耐碱、耐涝、耐旱等特性,成为世界上最重要的育种原料之一。
植物引种驯化指人类为了满足自身的某种需要,从外地或外国引进本地或本国没有的植物物种或品种,经过驯化培育,使其成为本地或本国的栽培物种或品种的过程。
美国作为当今世界上的农业强国,其三大作物——玉米、小麦、大豆产量名列前茅。但曾经的美国却是农作物极度匮乏的国家,这些作物都是通过植物引种驯化而来的,它们分别来自于热带美洲、中亚和中国。在植物引种驯化的基础上,美国才有了如今勃勃生机的现代化农业。
2 育种
育種指以人为的方式创造出可遗传的变异,再进行人工选择,从而培育出优良动植物品种的技术。育种经历了传统育种和现代育种两个发展阶段。
2.1 传统育种
传统育种指在动物和植物的育种中,让带有不同性状或特征的个体进行有性繁殖的一种方式。传统育种耗时长,只能在同一物种或亲缘关系较近的物种间进行,同时后代容易出现性状分离的现象,不能稳定遗传。
(1) 杂交育种,将具有优良性状的不同品种进行交配,再经过选育获得新品种的方法。杂交育种使一个个体同时具有不同个体上的多个优良性状,在生长势、抗逆性、产量和品质方面具有优势。杂交优势往往表现出经济效益。例如,将顺从人类的雌马与载重佳的雄驴杂交,产生既能负重,又能顺从人类的骡。
(2) 诱变育种指利用物理因素(紫外线、X射线,激光等)或化学因素(亚硝酸、硫酸二乙酯等)诱发基因突变,从而产生优良性状的过程。诱变育种能提高突变率,产生从未见过的新品种,同时育种年限缩短,性状稳定,但往往要经过多次诱变。例如,抗病小麦诱变育种过程如图1所示。
2.2 现代育种
现代育种即基因工程,就是按照人们的愿望,利用DNA重组技术有目的地改造生物的某种基因,以此达到定向地改造生物遗传性状的目的。其过程包括获取目的基因、构建基因表达载体、导入受体细胞、检测目的基因等。现代育种打破物种间的生殖隔离,能够按照人们的想法定向修饰生物性状。自20世纪70年代兴起以来,基因工程在生命科学研究领域发挥着重要的作用,同时在实际应用领域也展现出美好的前景。
实例1:近年来,医疗事业的快速发展,使野生药材资源供不应求,再加上许多原料性药用植物资源的快速枯竭,使得将基因工程技术应用于药用植物育种变得刻不容缓。利用遗传转化,将目的基因(抗病毒、抗逆性等有关基因)导入药用植物中,改变其原来的遗传特性,优化品种,强化药用植物抗病毒、抗逆性的能力,既满足了发展需要,又保护了资源。
实例2:由于野生鲑鱼仅在天气温和时分泌生长激素,成鱼体积有限,但利用基因工程技术可以将生长激素(目的基因)植入鲑鱼卵(包括构建基因表达载体和导入受体细胞阶段)中,使其全年都可分泌激素,因此基因改造后的鲑鱼生长更快速,体积更肥大(定向改造鲑鱼生长特性)。
3 驯化、传统育种和现代育种的联系
3.1 驯化、传统育种和现代育种之间的关系
驯化、传统育种和现代育种之间的关系如表1所示。
驯化是育种的基础与前提,为育种提供材料;育种是借助新技术的驯化。育种不能完全代替驯化,驯化也无法脱离育种,两者相辅相成,缺一不可。
3.2 当代育种过程
综上所述,不同的育种方式优缺点不同,故而在育种时应该合理选择,制定恰当的育种方案,具体过程为:以驯化得到的生物作为育种材料,利用基因工程技术打破物种间的生殖隔离,产生新品种,再结合传统育种进行选育。当代育种就是将驯化、传统育种和现代育种三者相结合,扬长避短,借以加速新品种的形成。
参考文献:
[1] 李晶,张亚平.家养动物的起源于驯化研究进展[J].生物多样性,2009,17(4):319-329.
[2] 刘胜祥.植物资源学[M].武汉:武汉出版社,1994:44-51.
[3] 朱慧芬,张长芹,龚洵.植物引种驯化研究概述[J].广西植物,2003,23(1):52-60.
[4] 李峰,梁会娟,曹刚强.高中生物学涉及的几种育种方法浅谈[J].生物学教学,2006,31(8):60.
[5] 马三梅,王永飞.植物驯化、传统育种和基因工程育种[J].世界农业,2005,(6):47-48.
[6] 夏涛.传统育种与现代育种[J].世界农业,1994,(4):23-25.
关键词 驯化 育种 基因工程
中图分类号 Q-49 文献标志码 E
人类社会发展至今已有数千年的农耕历史,无论是在饲养动物,还是种植植物方面,人类对品种的改良从未停止。驯化作为人类最早的育种方式,在农业领域扮演着举足轻重的角色。遗传定律被发现后,人们开始广泛地应用杂交手段育种。基因工程的兴起,使人类可以按照意愿,改造出新的生物品种。
1 驯化
1.1 驯化的概念与特点
驯化,又称为选择育种,指在一定的环境下,人类利用生物的变异,经过长期选择,优胜劣汰,培育出满足人类需要的优良品种的方法。驯化使得野生动植物演变为家养动物和栽培作物,例如看家的土狗、能够产蛋、产肉的家畜以及具有抗病虫害、高产量等特性的粮食作物。驯化所需要的周期很长,同时培育出新品种的概率也较小,但它作为人类早期的育种方式对人类进化起到了不可替代的作用。
1.2 动物的驯化
动物的驯化指野生动物经人类长期饲养后,逐渐改变原来的习性,成为听从人类指挥的宠物或家畜。这些动物为人类社会的发展和人类文明的进步做出了巨大贡献,不仅为人类提供了生活的用品,如奶、皮、肉等,还充当生活帮手,如作为运输工具、狩猎耕田等。
狗是人类最早驯化的动物,在4万~1.5万年前由狼驯化而来。在农业社会,养狗是为了看守家园和肉食。发展至今,狗的功能不仅仅是看家和食用,狗按照用途可以分为狩猎犬、工作犬、家庭犬和玩赏犬。它们分别在狩猎、从事特殊工作(缉毒、导盲等)、看家护主和抚慰人心等方面发挥着自己的作用。
1.3 植物的驯化
植物的驯化指人类提供合适的生存环境,通过长期栽培,使野生植物形态特征和生理功能发生改变,成为栽培作物的过程。驯化植物使农业得以发展,同时还推动着人类物质文明的进程。早期的植物驯化主要局限于粮食作物的驯化,这与那时人们的生产力水平和处境是相符的。如今,驯化的植物除了作为经济作物外,还应用到园艺、农林、医疗事业和环境保护等各方面。
1960~1970年间,流行以野生稻作为育种材料,借以加速新品种的形成。经过长期的自然选择,野生稻已经具备了抗病虫害、耐碱、耐涝、耐旱等特性,成为世界上最重要的育种原料之一。
植物引种驯化指人类为了满足自身的某种需要,从外地或外国引进本地或本国没有的植物物种或品种,经过驯化培育,使其成为本地或本国的栽培物种或品种的过程。
美国作为当今世界上的农业强国,其三大作物——玉米、小麦、大豆产量名列前茅。但曾经的美国却是农作物极度匮乏的国家,这些作物都是通过植物引种驯化而来的,它们分别来自于热带美洲、中亚和中国。在植物引种驯化的基础上,美国才有了如今勃勃生机的现代化农业。
2 育种
育種指以人为的方式创造出可遗传的变异,再进行人工选择,从而培育出优良动植物品种的技术。育种经历了传统育种和现代育种两个发展阶段。
2.1 传统育种
传统育种指在动物和植物的育种中,让带有不同性状或特征的个体进行有性繁殖的一种方式。传统育种耗时长,只能在同一物种或亲缘关系较近的物种间进行,同时后代容易出现性状分离的现象,不能稳定遗传。
(1) 杂交育种,将具有优良性状的不同品种进行交配,再经过选育获得新品种的方法。杂交育种使一个个体同时具有不同个体上的多个优良性状,在生长势、抗逆性、产量和品质方面具有优势。杂交优势往往表现出经济效益。例如,将顺从人类的雌马与载重佳的雄驴杂交,产生既能负重,又能顺从人类的骡。
(2) 诱变育种指利用物理因素(紫外线、X射线,激光等)或化学因素(亚硝酸、硫酸二乙酯等)诱发基因突变,从而产生优良性状的过程。诱变育种能提高突变率,产生从未见过的新品种,同时育种年限缩短,性状稳定,但往往要经过多次诱变。例如,抗病小麦诱变育种过程如图1所示。
2.2 现代育种
现代育种即基因工程,就是按照人们的愿望,利用DNA重组技术有目的地改造生物的某种基因,以此达到定向地改造生物遗传性状的目的。其过程包括获取目的基因、构建基因表达载体、导入受体细胞、检测目的基因等。现代育种打破物种间的生殖隔离,能够按照人们的想法定向修饰生物性状。自20世纪70年代兴起以来,基因工程在生命科学研究领域发挥着重要的作用,同时在实际应用领域也展现出美好的前景。
实例1:近年来,医疗事业的快速发展,使野生药材资源供不应求,再加上许多原料性药用植物资源的快速枯竭,使得将基因工程技术应用于药用植物育种变得刻不容缓。利用遗传转化,将目的基因(抗病毒、抗逆性等有关基因)导入药用植物中,改变其原来的遗传特性,优化品种,强化药用植物抗病毒、抗逆性的能力,既满足了发展需要,又保护了资源。
实例2:由于野生鲑鱼仅在天气温和时分泌生长激素,成鱼体积有限,但利用基因工程技术可以将生长激素(目的基因)植入鲑鱼卵(包括构建基因表达载体和导入受体细胞阶段)中,使其全年都可分泌激素,因此基因改造后的鲑鱼生长更快速,体积更肥大(定向改造鲑鱼生长特性)。
3 驯化、传统育种和现代育种的联系
3.1 驯化、传统育种和现代育种之间的关系
驯化、传统育种和现代育种之间的关系如表1所示。
驯化是育种的基础与前提,为育种提供材料;育种是借助新技术的驯化。育种不能完全代替驯化,驯化也无法脱离育种,两者相辅相成,缺一不可。
3.2 当代育种过程
综上所述,不同的育种方式优缺点不同,故而在育种时应该合理选择,制定恰当的育种方案,具体过程为:以驯化得到的生物作为育种材料,利用基因工程技术打破物种间的生殖隔离,产生新品种,再结合传统育种进行选育。当代育种就是将驯化、传统育种和现代育种三者相结合,扬长避短,借以加速新品种的形成。
参考文献:
[1] 李晶,张亚平.家养动物的起源于驯化研究进展[J].生物多样性,2009,17(4):319-329.
[2] 刘胜祥.植物资源学[M].武汉:武汉出版社,1994:44-51.
[3] 朱慧芬,张长芹,龚洵.植物引种驯化研究概述[J].广西植物,2003,23(1):52-60.
[4] 李峰,梁会娟,曹刚强.高中生物学涉及的几种育种方法浅谈[J].生物学教学,2006,31(8):60.
[5] 马三梅,王永飞.植物驯化、传统育种和基因工程育种[J].世界农业,2005,(6):47-48.
[6] 夏涛.传统育种与现代育种[J].世界农业,1994,(4):23-25.