林业育种技术与应用分析

刘帧,刘浩

(1.千阳县国有高崖林场 陕西,宝鸡 721104;
2.千阳县国有唐家山林场 陕西,宝鸡 721100)

苗木育种是林业产业发展的关键环节,在林业生产中,优质的种苗培育能有效增强林木抗性,使种苗更好地适应环境,从而提高苗木成活率,最终起到改善生态环境、创造生态价值与经济价值的作用[1]。过去为了培育优良的种质资源,不少科学家花费了巨大的精力和较长时间,这使得一些地区在林业新品种的更新和应用上较为落后,但随着现代科技的发展,我国林业育种方法越来越多样化,育种技术也越来越先进,林业育种工作整体取得了较好的成效。本文选取了现代林业常用的苗木繁育技术进行分析,具体包括实生播种育苗、嫁接法育苗、扦插法育苗、分株法育苗、组织培养法育苗和基因工程育种六方面。

实生播种指的是将处理过的植物种子直接播种在土壤或营养钵中,种子在满足生长条件的情况下生根发芽,发育成小苗,是植物有性繁殖。其中植物的种子处理是非常关键的一步,直接影响着苗木的发育质量。植物界中常见的植物种子多数有休眠期,处于休眠期的种子由于种皮厚、缺乏空气和水分、未发育成熟等原因,直接用来播种的话影响出苗率或苗木质量,因此要通过人工手段来对植物种子进行刺激,促使种子达到出芽条件。

常见的催芽方法有层级催芽和浸种催芽。层级催芽指的是模仿自然条件诱导植物种子发芽的方法,一般是将挑选好的种子与湿润物如锯末、河沙、泥炭等按1:3比例分层次放置,促使生理休眠的种子完成后熟,达到发芽条件,从而避免发芽不整齐或发芽迟滞等现象,一般根据种子休眠特性分为低温、变温、高温三种,此种催芽方法对处于深休眠期和浅休眠期的种子都有广泛应用[2]。浸种催芽是为了让干燥种子通过浸泡吸水尽快达到正常发芽种子的含水量,此种方法不仅可以促使种子尽快发芽,还能杀死种子中的一些病菌及虫卵,保证出苗质量,是目前普遍用到的催芽方法。除了层级催芽和浸种催芽外,还有生根粉催芽、纸巾催芽等方法可以促使种子发芽。

实生播种育苗成本低,使用方法简便,培育出来的苗木根系发达,植株抗性强苗木生长旺盛,同时种子的采集和储存都较为方便,是目前林业苗木培育中最主要的育种方法。需要注意的是,实生播种对种子的选择要求较高,如选取的种子品质差或纯度不高,不利于后续的出苗质量。实生播种的缺点在于品种的优良特性遗传不稳定,且苗木的生长周期较长,苗木的繁殖条件也容易受环境的影响。

嫁接育苗指的是剪取植物的根、枝、芽等一段营养体,并转接在另一植物的根部或茎部,使二者生长成一株新的植物。嫁接育苗是无性繁殖的一种,根据植物的部位分为根接法芽接法和叶接法。待嫁接的营养体叫做接穗,被嫁接的植物叫做砧木,后续的接活苗叫做嫁接苗[3]。

嫁接利用的是植物的再生能力来进行无性繁殖,植物再生能力最旺盛的地方是形成层,当具有亲和力的接穗和砧木嫁接后,接口处形成层的愈伤组织相互结合,使二者的组织疏通,形成养分、水分互相传导的新的循环体,因此是否具有亲和力是影响嫁接的重要因素,二者之间越有亲和力,嫁接处的融合力越强,嫁接的成活率也就更高。一般来说,在水分、光照、空气等外界条件具备的前提下,只要接穗和砧木自身条件允许,都可进行嫁接。须注意的是,嫁接操作时,接穗和砧木的切口形状尽量对应,以保证二者之间的形成层紧密贴合且形成愈合组织。嫁接育苗技术在我国已经较为成熟,在果树、蔬菜和花卉中都有较多应用,通过嫁接既可以保持接穗原有的优良特性,又能利用砧木的自身特性,达到改良苗木的品种、提高苗木抗性,从而提高嫁接苗的产量的目的。嫁接育苗还可一次性培育具有优良特性的苗木,来满足目前市场对嫁接苗的大量需求。对于像柿子、柑橘等不产生果子的林木来说,嫁接繁殖意义重大。嫁接育苗的缺点是要求较高,首先是选取品性优良、长势较好的接穗和砧木,其次是嫁接过程操作复杂,对接穗和砧木的切口大小、形状等有较高要求,嫁接技术直接影响着成活率,且嫁接容易在植株之间传播病毒,扩大危害。

扦插育苗指的是从植物的母体上取根、茎或叶等营养体插入湿润的土壤、木炭、细沙等基质中,使之发育成独立的苗木,根据植物器官,扦插分为根插、茎插和叶插,其中叶插又分为全叶插和片叶插。扦插基质中,水插是操作简便又干净卫生的方法,水插选用凉白开最好,其次是自来水,为了防止水插滋生细菌,可在自来水中加入木炭和钢蹦,常见的适宜水插的植物有万年青、绿萝、铁线莲等。

由于植物的种类和特性不同,扦插时期也有区别。草本植物对插条繁殖适应性较强,在温度、湿度、光照和空气等外界环境适宜的情况下,多数植物可常年进行扦插,一般多选在春夏秋三季,如虎尾兰、豆瓣绿等植物。木本植物根据常绿树和落叶树分为生长期扦插和休眠期扦插。常绿树一般选择生长期扦插,由于插枝生根需要较多的水分和较高温度,多选在雨水充足的季节进行。落叶树多用于休眠期扦插,一般在春季和秋季进行,春插较多,处于休眠期的植物体营养物质丰富,扦插条内水分代谢较为平衡,扦插后利于新植物不定根的形成[4]。

扦插育苗操作简单,能保证植物的特性得到稳定遗传,且育苗的数量大,对一些不易开花的植物来说,扦插育苗能使苗木尽早开花,苗木生长的周期大大缩短,是林业中常用的育苗方法之一。同时,由于扦插苗本身年龄大、挂果早,植株长势相对弱,苗木容易早衰。

分株法是将花卉的丛生枝、匍匐枝、萌蘖枝等从母体植物上分离,通过另行栽植使其长成新的独立植物的繁殖方法。夏秋季开花的植物适宜在春天进行分株,早期开花的植物适宜在花开后进行分株。分株繁殖多选择丰产、生长健壮、优质的母株,分株前加强对母株和幼苗的肥水管理和疏间,促进母株健壮生长,提高分株的质量。分株时为保护母植,每株母植分两到三株,避免伤害到母株的根系,分开的枝和根在数量上尽量保持均匀,同时要去除烂根,对分株苗进行消毒后,再进行定植[5]。

分株法是较老的一种无性繁殖方法,容易推广,应用广泛,多见于兰花、芍药、鸢尾等宿根花卉的繁殖。它的优点在于操作简单,技术要求低,成活率高,同时成苗较快。但相对于扦插和压条等无性繁殖,分株繁殖的苗木数量少,一次性培育不出大量苗木,无法满足现代花卉的需求。

组织培养育苗是在无菌环境下,将植物的器官、细胞或原生质体从原植物体中分离,通过培养使分离器官上产生愈伤组织并分化形成新的植物,是一种走在前沿的林业育种技术。植物组织培养也叫离体培养,它利用植物细胞的全能性,从原生的植物体中分离出需要的组织,如叶肉组织、胚乳、薄壁组织等,经过人工培养,使其发育成完整的植株[6]。

从1901年Morgan提出了“全能性的细胞能发育成一个完整植株”,到1960年Morel通过对兰花进行组织培养获得成功后,植物组织培养已有了近百年的发展历史,其在林业育种方面的应用是最大也是最主要的实例。人们通过改变培养基的条件和激素,在一定范围内对植物的发育进行调节甚至改变,组织培养技术的应用越来越成熟和先进[6]。

相比于传统的林业育种方法,组织培养繁殖优势颇多,它能在短期内大量培育种苗,满足现代林业对种苗的需求,对于一些不能用种子来繁殖的植物来说意义非凡。应用组织培养法进行植物的茎尖培养,能获得脱毒苗,可有效减少植物带病率,这项技术已大量应用在葡萄、康乃馨和草莓等植物的培育上。组织培养还可以缩短植物育种年限,培育出多倍体种苗,对濒临灭绝或稀有树种来说,组织培养能使种质资源得到长期保存,发展前景广阔。

基因工程育种是将一种植物的优良基因通过技术手段连接到另一植物的DNA或RNA链上,按照人类需求,将不同的基因进行重组,创造出新的植物种类,它从细胞层面对植物进行培育。其包括四步步骤:先获取优良的苗木基因,再将选取的目的基因与载体进行重组,将重组后的DNA分子导入受体植物,最后是对带有优良基因的苗木进行检测和鉴定[7]。

基因工程育种能建立不同植物之间的联系,打破了物种之间的界限,使优良基因按照人们的意愿进行组合,表现出来植物的新性状。例如给植物体内导入病毒的抗生素基因,植物将呈现出抗病毒的特性,利用这项技术,人们获得的植物种苗在质量、形态、产量上完全符合人们的需求[8]。

植物的基因序列决定了植物的特性,对植物的基因片段进行修改,便会改变植物的性状。因此,对植物的品种进行改良或者创造新品种,在当前的理论和实践途径上是可行的。基因工程育种相当于从分子的角度上对基因做手术,它将给林业育种带来无限的突破和可能。首先,它的育苗目的是明确的,在育苗技术上更加精细化,跨越并突破了传统的育苗方法。与传统的林业育种技术相比,基因工程育种能定向改变植物,育种周期大大缩短,能大量培育出市场需要的植物苗,整体提高林业育苗的质量与效率,其次,基因工程育种可以将植物、微生物与动物的基因片段进行重组,做到不同物种之间信息互通,跨越并突破了远缘杂交的障碍,使不同物种之间的杂交出现可能性。基因工程育种是当今世界的热点,基因工程育种技术还可以保护珍贵树木,将是现代植物育种的趋势。

综上所述,本文从实生播种育苗、嫁接法育苗、扦插法育苗、分株法育苗、组织培养法育苗和基因工程育种六方面对林业苗木培育效果展开分析,其中前四种为较为传统的林业育种方法,后两种利用了现代科技,为林业的育苗选种提供依据。好的林业育种方法能有效实现林业产业价值,育种工作的发展为了适应现代化林业的趋势,在科学技术不断进步的当下,也将迈上新台阶,为我国林业经济持续发展做出更多贡献。

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