生物技术在林业生产中的应用及产生的问题探讨

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摘要：指出了生物技术是时展的标志，越来越多的生物技术被用到林木生产当中。简要介绍了目前林业生产中主要的生物技术，并对其可能产生的问题进行了探讨，以期为生物技术在林业生产中的应用提供理论依据。

关键词：生物技术；林业，问题

中图分类号：S7

文献标识码：A 文章编号：1674-9944（2016）23-0061-02

1 生物技术在林业生产中的应用

1.1 组织培养技术

植物组织培养技术指的是利用植物细胞的全能性，对植物的某一器官进行离体培养，获得与本体细胞性状一致的新的克隆个体的一种营养体扩繁技术。林木组织培养技术主要包括选择外植体、增殖和生根三个方面。外植体的选择应与分化途径相结合，根据不同树种的生理特点，来确定外植体的种类。常见的分化途径有叶芽萌发途径、间接器官发生途径和体细胞胚胎发生途径三种。叶芽萌发途径适用于大多数的林木，通过此途径得到的再生植株的异系数要小于愈伤组织获得的再生植株，而增值率却低于愈伤组织诱导方式。叶芽萌发途径的组培在外植体的选择上，不同的外植体来源对于组培的效果影响很大。以卷荚相思为例，选择其中上部的穗条作为外植体，萌发率要高于其他部位作为外植体的萌发率。间接器官发生途径则适合大多数的阔叶树。尽管此途径需要经过脱分化和再分化的过程，但是不同类型的外植体，也会影响诱导的效果。以林木的叶片与枝条为例，以叶片作为外植体的愈伤组织的质量要好于枝条产生的愈伤组织。体细胞发生途径最早是在针叶树木中获得的成功，此途径的外植体最好是未成熟的胚，进行快繁时，还应考虑其基因型，以便获得具有优良性状的林木。

1.2 分子标记技术

分子标记技术是一种以个体间DNA中的碱基序列变异为基础的遗传标记，反应出的是DNA水平上个体间遗传的多态性。分子标记技术不能对林木产生直接的效果，但是可以作为一种提供信息的工具，为林木遗传图谱的建立、辅助育种、数量性状的定位等方面提供有力的支持。目前的分子标记技术主要可以分为三大类。第一类是以RFLPs（限制性片段长度多态性）为代表的分子杂交技术。第二类是以RAPDs（随机扩增多态性DNA）、SSRs（简单重复序列）为代表的电泳和PCR技术。第三类是以ESTs（表达序列标记）为代表的DNA序列分子标记技术。林木育种中应用较多的是抗性基因的定位，由于受到环境及基因显隐关系的影响，基因型往往不能得到真实的表达，通过分子标记技术，可对与目标基因连锁的基因进行标记，从而确定目标基因的存在，有效的加速育种进程。相比于单一基因控制的性状，数量性状表现相对复杂，常规的遗传分析手段很难准确的表明基因间的相互关系，而分子标记技术可以有效的对数量性状进行标记，通过作图，可供人们进行更加深入的研究，以避免常规育种过程中评价效率低的问题。除了辅助育种之外，通过分子标记技术，对林木之间的遗传结构及多样性进行研究，可以为林木资源的亲缘关系鉴定、濒危资源的保护等方面，提供有力支持。

1.3 基因工程

基因工程技术又称作重组体DNA技术，顾名思义，它是将一个优良的基因片段通过特定的载体转运到生物的活体细胞中，最终使其得到表达的一种生物技术。基因工程技术可以将任何的外源基因转入到林木的体细胞内，这无疑对林木的改良提供了巨大的帮助。例如瑞典与美国合作研究的“工程山杨”，通过将拟南芥的叶状基因转入到欧洲山杨中，获得的转基因山杨可以提早十年成材。又如木质素对于树木来说，是一种保护成分，但是在造纸行业中，剔除木质素需要消耗较多能源且污染环境，美国研究人员所研究出的转基因杨树，木质素比非转基因的杨树要减少45%，大幅度的降低了造纸业能源的浪费及对环境的污染。抗性育种一直以来是林木育种的一个主要方向，通过基因工程技术，将一些对抗盐碱、抗干旱、抗寒冷等作物的基因分离并转入到林木当中，通过促使特定抗性蛋白的合成，有效的解决了一些造林过程中林木不易成活的难题。近年来，病虫害逐渐成为了危害森林的一个主要因素，通过将抗虫基因转入到目标树种中，可以有效地减少病虫害对林木生长过程中带来的危害，从而提高林木经济效益。

2 生物技术在林业生产中产生的问题

2.1 对除草剂的抗性

目前，我国已经利用生物技术的树种包括了杨树、落叶松、桉树和桦树等多个树种，对于抗除草剂方面，杨树的转基因技术可谓是这些树种中最为成熟的一个。由于林木后期生长高大，而杂草植株矮小，根系分布层也较浅，因此其对林木不会造成养分及光照等方面的竞争。林木对于除草剂方面的需求仅限于林木苗圃或者是造林初期，其风险程度远远小于其他的草本农业植物，所以杂草抗性的选择压力也相对的小得多。林木抗除草剂基因可能产生的危害就是以基因漂移的方式，将自身的抗性基因传递给与其亲缘关系较近的野生种当中，从而形成新的物种。当转基因的林木与周围的野生林木发生杂交时，带有抗除草特性的基因片段有可能会被交换到野生林木中，而林业生产中很少能用到除草剂，因此，这就降低环境对于野生种的选择性。换句话说，这种基因漂移可能将原本具有生物多样性的森林系统逐渐转变为差异性小，结构相对单一的群体，降低了森林系统的稳定性。尽管一些树木可能3～5年才开一次花，但是由于其花粉传播距离较远，且因其多年生的特性，对于向外界漂移带有抗除草剂的基因片段是很可能的。目前，世界野生动物基金会中的一份报告中已显示，这些转基因已经漂移到自然界中。

2.2 对害虫的抗性

病虫害的发生是森林损失的一个主要原因，因此，我国对于像抗虫棉这样的转基因作物已经早早应用。在林业中，抗虫转基因也已得以应用。尽管抗虫基因能够减少害虫对林木的危害，但是从长久看来，它也可能带来一系列的生态问题。林木的生长期较长，在长时间的选择压力之下，害虫的抗性可能会随着世代的增加而得到积累，从而使得害虫抗性大幅度提升。另外，和抗除草剂基因一样，抗虫基因也存在着漂移的可能，当他与某些害虫或病原菌的基因重组时，会导致具有超级抗性的病虫害发生。另外，多数转基因林木没有识别特性，在杀死害虫和病原菌时，也会造成有益生物的死亡，导致生物多样性的降低。

2.3 林木育性

对于高等植物而言，都有营养生长阶段和生殖生长阶段两个阶段。在营养生长阶段，植株全部的养分都供植株营养体消耗，而进入到生殖生长阶段，光合作用所产生的碳水化合物及能量有很大一部分被生殖器官所利用，从而减少了营养器官对于养分的吸收与利用。在林木生产过程中，使林木开花减少确实可以减少光合产物向生殖器官的运输，不过，由于林木中光合产物分配的不定量性，使得开花减少林木的增长效果不是很明显。相比于开花多少对林木生长量的影响而言，人们更关心林木之间的基因漂移问题。减少林木开花的数量，可以有效地减少林木之间基因片段的交换量，从而降低了转基因林木基因漂移对周围天然林可能带来的危害，从而大大提高了人们对转基因林木的接受能力。不过，开花减少也就意味着花粉量的减少，一些以花粉或者是果实为生的昆虫，鸟类和哺乳动物会随之受到严重的影响，随之森林系统生物链的断裂，于食物链上游的动物也会消亡，最终大幅度的降低系统内的生物多样性，影响着森林系统的稳定。

2.4 木材的化学性质

木质素广泛存在于木本植物当中，通过形成交织的网状结构来对细胞壁起到硬化的作用，对于植物来说，可以起到很好的抗风、抗病虫、抗逆等作用。随着社会的不断发展，木质素对于林木的这些优势在新兴的生物燃料或者造纸行业上，却成为了耗能和耗费化学试剂的源泉。因此，通过基因工程对树木进行转基因，改变木材的化学性质，也是我国林木基因工程上的一项主要手段，但是，在以往研究人员的研究中，减少木质素的含量，大多都导致了树木的抗性减弱。为了解决此方面的问题，研究人员们经过不断的尝试，研究出一种新的基因工程技术，它可以有效地修改木质素，使其在不影响树体强度的前提下，更容易被分解，从而降低了能源的消耗。这种木质素化学性质的改变是否对其他的环境胁迫存在着敏感性目前还不得而知。由于我国人工林的数量较为庞大，一旦经基因工程改造的林木对某种环境胁迫过于敏感，将会造成经济林的大面积受损，对经济效益及环境效益都存在着较大的风险。

3 结语

生物技术能够有效地加速我国林业的发展，如果大面积投入使用，必将会从经济、环境和社会方面带来巨大的效益。本文所提的可能的风险只是潜在的，大多数的基因工程林木并没有投入生产中，也没有相关研究来证实可能产生的问题。只有正确的认识生物技术，对其做出客观的评价，避免可能产生的问题，合理地利用生物技术，才能更好地促进我国林业的发展。

参考文献：

[1]郭奕明.生物技术在林业中的应用及其影响[J].西北植物学报，2004，24（2）：337～344.

[2]刘 蓉.生物技术应用于林业生产中的问题分析[J].民营科技，2012（6）：116.