探讨古代的植物育种对现代社会的作用

植物育种学论文热门推荐范文10篇之第三篇：探讨古代的植物育种对现代社会的作用

　　摘要：植物育种是一门以遗传学为基础的应用学科，其理论和技术的发展，是建立在遗传学理论日益完善的基础上。目前，转基因育种成为新热点，并已取得突破。这些都是建立在人类需求的基础上发展而来的，在很大程度上满足了人类的需求，解决了人类面临的生存和资源匮乏的实际问题。基于此，重点探讨了植物育种历史及其对社会的影响，希望能够为相关研究提供借鉴。

　　关键词：植物育种； 现代育种技术； 生物多样性； 转基因技术；

　　1 古代的植物育种对社会的作用

　　人类的植物育种起始于对野生植物的驯化。人类一开始主要以捕食动物和采集可食性植物的果实和器官为生，随着工具和手段的不断进步，人类种群不断壮大，造成了食物资源匮乏，种群内部的生存竞争也越来越激烈。古人开始驯化植物物种后，从捕食和野外采集野生植物作为食物慢慢转为大面积的种植和收获粮食，降低了捕食和采集食物的风险，从而有利于古人类种群的繁衍和生存。在最初的对野生植物物种的驯化过程之中，人们不可能对某一物种的所有群体都进行驯化，所以在满足了当初人类的原始饮食需求的基础上对自然的物种没有造成巨大的破坏，也不可能造成生态或物种多样性的社会问题，只是满足了人类生存的需求，促进了人类种群的迅速繁衍和社会的巨大发展，象征着人类文明的进步，是人类种群的进一步扩张和分化及新的社会形态建成的主要因素之一。

　　品种的传播和迁移受到人们活动范围和气候的影响，不同地区驯化的物种只能是在一定的地域范围内种植。事实上当人们开始有选择地保留优良单株的种子，即标志着人们选育品种的开始。经过长期的选择和驯化以及地域性自然选择就形成了各种适用范围较窄的地方性品种，在封建社会自给自足的自然经济模式下，每年各家自留种子种自家的田，经过长期的种植就形成了农家品种。这些品种在资本主义商品经济没有建立起以前，留种不是为了赚钱和推广，而是满足自家的种植需求，得不到大面积种植。中国农家品种和地方性品种经历了漫长的封建社会使其变得更加丰富，这些地方性品种和农家品种对当时的农业生产起着决定性作用，在一定程度上丰富了物种的多样性。

　　2 近代的植物育种奠定了科学的现代植物育种的基础

　　科学研究者于17世纪后半业开始了和育种有关的科学工作并且明确了子房和花粉的作用，发现去雄和去柱头都对植株会造成不育[1];继英国的Faerchild在1719年进行了世界上首次的人工杂交之后，德国Keolreuter（1759-1838年）研究了棉花、等植物的杂交[2].有学者发现了梨树和桃树的杂种优势，了解到相近的品种之间能相互进行杂交，F1表现一致而F2及其后代表现众多变异[3].Vilmorin在1830-1855年利用单株选育了高糖甜菜及谷类、花卉等品种[4];Hay于1888年发明了百株选育法[5].这一时期的育种工作没有明确的目标，只是盲目地杂交和选择，没有系统的理论指导，都是对育种技术的探索，为建立系统的进化论和基本遗传定律创造了条件。当时培育的品种没有大面积推广，引发的社会问题也不突出。

　　3 现代的植物育种和当前育种的热点

　　达尔文的进化论和杂种优势理论的确立以及孟德尔遗传学定律的发现，使得作物育种从20世纪20年代开始摆脱凭借经验和技巧的初级状态，发展为具有系统理论和科学方法的一门应用学科，才有了真正意义上的植物遗传育种方式，开创了现代植物育种技术的新纪元。特别是杂交育种成了最主要、最有效的育种方法，经过半个多世纪的发展，作物的常规育种技术以杂交育种为核心形成了完整的常规育种技术体系和方法。常规育种的方法有以下6种。（1）选择育种由自然选择变异发展而来，具体分为系选法和混选法，是所有育种技术的基础。（2）杂交育种按亲本选配原则进行品种间杂交，分离纯合出集聚优良性状的材料形成品种。（3）回交育种利用杂交和选择技术对品种、自交系或材料进行可预测的遗传改良。（4）杂优利用主要利用纯系间杂交时的显性和超显性遗传效应进行选种。（5）远缘杂交不同种、属或亲缘更远的杂交，可合成新物种，但主要是创造新材料。（6）诱变育种具体分为物理诱变和化学诱变，主要通过诱变技术使选育材料产生大量的变异。这样人们就可以有目的、可预测和程序化地选育品种和改良品种。

　　生物技术的兴起为作物育种提供了前所未有的美好前景，它可以基本不受限制地使基因在动物、植物和微生物3大系统里交换，可使性状的改良与变异定向化；可以不受时空限制用克隆的办法大量地繁殖所需的生物个体；获得新品种的速度比常规育种快得多[6,7,8,9].随着分子生物学的发展，分子图谱技术也逐渐兴起，为基因的定位、分离、功能鉴定奠定了重要基础，特别是分子标记技术的建立有效解决了作物育种中的准确性选择不够问题[10,11,12].目前，转基因育种成为新热点，并已取得突破。美国抗玉米螟和抗除草剂转基因玉米品种年种植面积已超过500万hm2.我国科学家也正在积极发展具有自主知识产权的转基因作物，并在抗虫棉、抗虫玉米、转基因水稻和小麦等方面取得了突破。以基因工程为代表的生物技术和以计算机网络为代表的信息技术将在21世纪发挥重要作用。生物技术和信息技术等高新技术与经济紧密结合形成了产业化。企业在高新技术发展中成为主体，如美国的英特尔公司的CPU、微软公司的Windows操作系统、孟山都公司的转基因技术等都处于该领域的领先垄断地位。国家之间的竞争越来越集中地体现在经济竞争和市场竞争等方面。随着新技术革命的到来，经济、市场的竞争集中体现在技术竞争上。

　　4 现代植物育种对人类的贡献和带来的社会问题

　　4.1 育种解决的问题

　　现代植物育种技术的成就是令人骄傲的，近年来耕地面积迅速减少而世界人口增长了数倍，目前世界总人口数近60亿，而能够解决饮食问题很大程度上归功于植物育种。目前，中国人口到2030年预测达到16亿，按播种面积不变以及人民生活水平的逐步提高计算，单产须提高32.6%,因此饮食问题将是植物育种家要直接面对的问题。育种是提高作物单产的核心环节，在对单产的贡献中品种可占33%,是不可替代的手段。育种技术的进步和材料的突破都会给单产或品质等性状带来新的进步。1949-1991年，小麦的单产由42.5 kg/667 m2增加到208 kg/667 m2,增长了4.8倍。杂种优势的大规模应用，是20世纪农业发展应用的最主要的技术之一。20世纪20年代，在杂种优势的遗传学理论基础上，杂交种首先在玉米生产上大规模应用，首先应用的是双交种，再发展为三交种和单交种。20世纪20年代，美国玉米产量由每667 m2产量100 kg提高到目前的500 kg,其中杂交种的作用占45%以上。我国自20世纪60年代开始推广应用杂交种，到目前90%以上的玉米生产使用的都是杂交种，处于国际先进行列。水稻是我国的第一大作物，20世纪60年代水稻的产量由每667 m2平均175 kg增加到200 kg,在1976-1992年通过推广杂交水稻，增产约500亿kg.

　　现代生物技术的兴起为培育高产优质的粮食作物品种提供了更加有效的工具。1983年首次出现转基因植物，1986年转基因技术首次进入田间实验，随后转基因棉花、大豆、玉米、水稻和番茄等取得了巨大的成功。30多个国家和地区千例转基因植物进入田间实验并进入产业化阶段。随着转基因植物的产业化，减少了除草剂、杀虫剂、化肥等化学品的使用，节省了劳动力，近年来世界转基因植物的销售成倍增长，2005年达80亿美元，2010年达到250亿美元。另外，利用生物技术可提高农、林、果、蔬等各种作物的品质和抗逆性，满足人类日益提高的生活水平的需求，开发旱、荒、瘠以及薄等不易生长作物或产量较低的土地。培养出新型的植物可以用来解决当今日趋紧张的环境和资源问题，如吸收污染或分解污染物，对瘠薄山地和荒漠的绿化，提供新型植物资源；作为药品生产的反应器，在一定程度上丰富了物种的多样性。

　　4.2 种子的产业化带来的巨大社会效益

　　美国是世界上最发达的种子产业化国家，也是最大的种子生产国和出口国，也是第一个商业化生产种子的国家。种子产业从20世纪20年代起步，二战后快速发展，20世纪90年代以后则开始质的飞跃。美国的种子产业不仅市场巨大，而且运行规范，已发展形成一个年产值几十亿美元的基础产业，对美国的种植业、食品业、饲料业乃至医药、化工等行业都有巨大影响。美国的玉米种子贸易占据全部种子贸易利润的一半以上。美国种业7强中有5家将玉米种子作为最主要的商品。以先锋公司（Pioneer）为例，玉米种子的营业利润在过去7 a一直占90%以上，而选育玉米新品种对成功销售种子和企业发展至关重要。迪卡公司（Dekalb）在美国曾一度领先于先锋，就是因为首先选育出大受欢迎的玉米双交种Dekalb 404A、中熟玉米单交种Dekalb 805和早熟种Dekalb 145等新品种。而先锋公司之所以在20世纪70年代中后期出现快速发展，也是该公司成功选育了P3780和P3732两个单交种（每个品种累计销售额超过10亿美元）。玉米种子的成功产业化很大程度地推动了美国种子产业的形成、完善与发展。投巨资进行玉米育种研发是美国玉米种子产业的主要成功之道。1980年，美国种子产业在玉米育种研发方面的投入额为5 300万美元，而到1990年达到1.01亿美元。此外，创新意识和企业家精神对种子产业化的成功也至关重要。我国的玉米种子产业还处于初级阶段，但玉米新品种的选育和推广种植所产生的增产作用，能够带动整个种子产业的发展。如山东莱州农科院选育出的掖单2、13等系列紧凑大穗型品种，品种覆盖面占全国玉米面积的1/3以上，促进了自身种子产业的形成，也带动了全国一大批种子企业的发展。近几年的农大108、3138和唐抗5号的育成、推广也带动了许多种子企业的发展。

　　5 现代植物育种带来的问题

　　5.1 品种单一化造成了遗传多样性的流失

　　农作物地方品种的有效保护是农业生物多样性可持续利用的基础，而长期定向育种使得可利用的生物多样性越来越窄。由于品种的产业化和现代农业的集约化生产方式使大量农作物地方品种被少数高产改良品种所取代，并在一定程度上排挤了小作物的种植，造成农作物基因库中"基因流失（Geneticrosion）"和遗传多样性的降低[13].如印尼近15 a来就丢失了1 500份水稻资源，80%的水稻种植面积是经培育的优良品种。农家品种会在生长环境中继续进化而产生新的遗传变异，因而是农业生物多样性就地保护的重要途径。尽管人们对作物品种资源农家保护有大量相关的研究和案例分析，但截至目前还没有比较成功的农家保护实例报道。另外，品种单一会由于遗传的一致性而引发比较重的和遗传有关的病虫害，对病虫害抗的性越来越差，寻找新的抗源越来越难。1970年，美国杂交玉米由于T型不育系对小斑病的敏感而爆发的小斑病损失达10亿美元。1964年，我国小麦的三种锈病大爆发。因此，对农家品种的保护机制及科学问题进行深入研究，并寻求一条新的途径来充分发挥农家保护应有的作用，显得格外重要。利用生物多样性布局的水稻混合间栽的生产模式，不仅解决了病害控制的问题，而且也保护了水稻地方品种的多样性。这种混合间栽的生物多样性布局和生产方式，可能成为农家保护的一条新途径[14,15].

　　5.2 品种的产业化、知识产权、资金投入以及管理方面的问题

　　品种的产业化在世界范围内的兴起打破了国家和地区的界限，集团之间的协作和利益的瓜分需要建立较为公正和统一的公约或标准。各国家先后建立起法律、规章和制度，保护新品种的知识产权，明确了育种者和经营者各自的权力和利益。但是更需进一步明确种植者的权益，即农民所承担的相应的新品种保护、多样性保护及知识产权的维护等方面的权力和义务。在这些方面应有世界级的统一或认可的标准。尤其是我国现在的种子生产和和销售的管理迫切需要加强管制。在育种的资金投入方面，私营的比例越来越大，但它的流向值得注意。企业投资的目的很大程度上受利益的驱动，关注的收益多一点，偏重于应用和推广，偏重于杂交种、经济作物和大作物。对基础理论的投入明显不足，对常规育种和小作物的投入也较少，应适当对此进行必要的平衡和管理。

　　6 转基因技术育种引发的社会问题

　　转基因植物现在有很多已投入应用，如抗除草剂大豆、玉米，延迟成熟的番茄，都产生了非常好的经济效益。人们对转基因植物发表了很多看法，是世界关注的焦点。目前，还没有充分的证据表明转基因对人有害还是无害，只能是防患于未然地放到实践中去检验。

　　6.1 公众的心态

　　关于这一点，欧洲人比美国人要敏感的多。这可能和他们的保守观念有关，害怕新植物带来潜在的危害，一旦在特定的时期发生，无法控制，许多人便会有恐慌的心态，相当一部分人存在抵制的情绪。可是虽然他们给转基因食品贴标签，限制推广，但是在转基因的投入和规模上并不落后，这就是尖端科学和技术的竞争。

　　6.2 安全性问题

　　安全性问题主要指转基因食品的安全性和转基因植物环境释放的安全性，虽然没有足够的证据表明它对安全性造成威胁，但是还是需要根据设计试验对可能出现的问题进行必要论证[16].

　　环境安全性主要体现在以下几方面：第一，转基因植物可能缺少天敌或有竞争优势而形成新的巨型杂草；第二，基因可能漂移到近缘野生种，对生态平衡造成威胁；第三，一些抗病虫基因编码的毒蛋白在收获后或加工后对环境是否会造成污染；第四，关于对品种多样性的保护报道有很多，但没有形成定论[17,18].

　　食用安全性主要表现在以下几方面：第一，外援基因本身是否有毒害型和发生转移；第二，外援基因编码的蛋白质对人或动物是否有毒；第三，抗生素标记基因是否导致人或动物的抗药性；第四，是否有次生效应。

　　6.3 产业化的问题

　　转基因食品或产品进入市场需做各种安全评估和环境释放评估，增加了非技术的成本，而进入市场后的标识制度也设置了人为的市场障碍。单独隔离种植、储运、加工更是增加了成本，大大限制了转基因食品的市场销售，也限制了转基因育种的种子的产业化。

　　6.4 伦理和自然法则问题

　　一些人、团体和宗教团体认为，外源基因的导入违背了自然的法则，有悖于常伦，它的存在是严重不合理的。他们相信万物是上帝创造，人类没有权力更改任何物种基因，是不道德的。

　　7 结语

　　育种工作者应注重对现有种质资源的保护、创新和进一步的合理开发利用；加强生物技术研究，慎重对待其利弊；时刻掌握国内外本领域的最新动态，时刻保持创新意识，只有不断创新才能在市场竞争中占据制高点，处于优势地位，并在科研和产业化工作中站在技术创新的第一线；把握市场脉搏，以市场为导向，以形成产业为目标。总而言之，我国要以科研为基础，以市场为导向，以创经济效益为中心；立足目前，着眼未来，不断创新，发展高科技，实现产业化发展。

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