從20世紀70 年代開始以細胞工程和基因工程為主體的現(xiàn)代生物技術(shù)應(yīng)用于作物品種改良，把育種技術(shù)從宏觀水平提高到微觀水平。生物技術(shù)應(yīng)用于蔬菜育種，是生物技術(shù)與常規(guī)育種的有機結(jié)合，具有創(chuàng)造變異多、育種目的性強、育種時間縮短、后代選擇穩(wěn)定快等優(yōu)點，為培育高產(chǎn)、高抗、多抗、品質(zhì)優(yōu)良的新品種提供了科學的手段。
1 應(yīng)用現(xiàn)狀
1.1 細胞工程在蔬菜育種上的應(yīng)用
    細胞工程是以細胞為基本單位，在離體條件下進行培養(yǎng)、繁殖或人為地使細胞的某些生物學特性按人們的意志發(fā)生改變，從而改良生物品種和創(chuàng)造新品種，加速動物和植物個體的繁殖，或獲得某些有用的物質(zhì)的過程。在蔬菜育種技術(shù)方面主要有植物離體培養(yǎng)、花藥培養(yǎng)、原生質(zhì)體培養(yǎng)、人工種子等幾個方面。
1.1.1 植物離體培養(yǎng)技術(shù)
    植物離體培養(yǎng)包括胚胎培養(yǎng)、器官培養(yǎng)、組織或愈傷組織培養(yǎng)、細胞培養(yǎng)和原生質(zhì)體培養(yǎng)等，是目前植物細胞、組織培養(yǎng)中應(yīng)用最多、最有效的一種快速生產(chǎn)脫毒種苗的手段。其主要用于擴大變異范圍、加速親本材料的純化、加速無性繁殖、獲得脫毒苗、種質(zhì)資源試管保存等。在蔬菜上已成功運用離體培養(yǎng)技術(shù)的國家有中、日、美、法、英、荷等10多個國家和地區(qū)。涉及的蔬菜品種有茄科的番茄、馬鈴薯、辣椒、茄子、甜椒等；十字花科的結(jié)球甘藍、花椰菜、青花菜、花莖甘藍、孢子甘藍、芥菜、大白菜、小白菜、蘿卜等；傘形花科的胡蘿卜、芹菜、香芹菜等；葫蘆科的黃瓜、西葫蘆、甜瓜等；豆科的菜豆、豌豆等；菊科的萵苣、苦苣等；石蒜科的洋蔥、韭菜、大蒜等幾十種作物。在我國馬鈴薯、大蒜、姜等無性繁殖蔬菜莖尖脫毒快繁方面，已經(jīng)形成了可靠的技術(shù)體系和可行的良繁體系，其中應(yīng)用最成功、最廣的是馬鈴薯脫毒、利用微型薯繁殖無病毒原種等。
1.1.2 花藥培養(yǎng)技術(shù)
    花藥培養(yǎng)是在無菌條件下取出充滿花粉的花藥，置于適宜培養(yǎng)基上培養(yǎng)，由花粉再分化出植物的方法�；ǚ叟c植物體的其它部位不同，染色體僅為體細胞的一半，故由其所分化的植物，其體細胞也是單倍體。從雜種的花粉再分化出的植物體進行加倍處理，可直接得到遺傳上穩(wěn)定的二倍體植物。此項技術(shù)從1964年印度學者Guha和Maheshwari成功地將毛葉曼陀羅的成熟花藥離體培養(yǎng)獲得單倍體植株以來，得到了快速發(fā)展。離體花藥在培養(yǎng)條件下可經(jīng)器官發(fā)生途徑或胚胎發(fā)生途徑分別產(chǎn)生單倍體植株，最早的花藥培養(yǎng)再生單倍體植株是經(jīng)胚狀體途徑形成的，蔬菜中辣椒、茄子、大白菜等植株較易形成花粉胚，而蘆筍、番茄等多經(jīng)器官發(fā)生途徑形成單倍體植株。我國于1970 年開始在單倍體育種方面進行研究，目前已有40 種以上植物的花粉或花藥發(fā)育成單倍體植株，主要集中在十字花科的結(jié)球白菜羽衣甘藍、蕪菁和蘿卜、茄科(辣椒、馬鈴薯)和葫蘆科的黃瓜，其中辣椒、甜菜、白菜等的單倍體植物為我國首創(chuàng)。
1.1.3 原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細胞雜交技術(shù)
    原生質(zhì)體培養(yǎng)與體細胞雜交育種原生質(zhì)體培養(yǎng)是細胞工程的核心內(nèi)容，在植物快速繁殖、遠緣遺傳重組、轉(zhuǎn)移基因尤其是多基因控制性狀，以及在創(chuàng)造新類型及品種改良上具有廣闊的應(yīng)用前景。1960 年，英國Cooking 首先從番茄莖尖細胞分離到原生質(zhì)體，同時也是世界上首先分離到植物的原生質(zhì)體。至今蔬菜作物可供作原生質(zhì)體分離，培養(yǎng)、植株再生、細胞融合等試驗的已有14 個科的幾十種作物，已獲得體細胞雜種蔬菜有馬鈴薯+番茄、白菜+甘藍、蘿卜+油菜，以及胡蘿卜+香芹等。我國科學家在蔬菜原生質(zhì)體培養(yǎng)與融合領(lǐng)域內(nèi)也取得很大的進展，先后由原生質(zhì)體培養(yǎng)而獲得再生植株的蔬菜品種有紫紅蘿卜、黃瓜、甘藍、芥菜和胡蘿卜等。體細胞雜交，為克服植物有性雜交不親和性、打破物種之間的生殖隔離、擴大遺傳變異等提供了一種有效手段。自1972 年獲得世界上第一個植物體細胞雜種煙草細胞以來，至今體細胞雜交已應(yīng)用于蔬菜育種并取得了一些成果，如“馬鈴薯×番茄”、“甘藍×白菜”、“胡蘿卜×香芹”等。我國學者在原生質(zhì)體融合方面做了很多工作，侯喜林等利用原生質(zhì)體融合技術(shù)獲得了不結(jié)球白菜胞質(zhì)雜種。司家剛等采用原生質(zhì)體非對稱融合技術(shù)獲得了胡蘿卜種內(nèi)胞質(zhì)雜種。連勇等應(yīng)用原生質(zhì)體電融合技術(shù)獲得了茄子近緣野生種與栽培種的種間體細胞融合四倍體再生植株。李省印等得到能再生出菌絲體和子實體的平菇種內(nèi)雜交株，其中選育出的“優(yōu)生1 號”品系，適應(yīng)性強、優(yōu)質(zhì)、豐產(chǎn)、耐熱。
1.1.4 人工種子
    人工種子的成功不再需要每年配制雜交種，其“種皮”和“人工胚乳”可加入種子發(fā)芽生長必須的營養(yǎng)物質(zhì)和抗病蟲害、除草劑等特殊物質(zhì)。利用體細胞培養(yǎng)誘導體細胞胚的發(fā)生代替種子進行田間播種，在蔬菜雜種優(yōu)勢的利用上前景誘人。我國從1987 年開始將人工種子研究納入國家高新技術(shù)發(fā)展計劃項目，先后在胡蘿卜、苜蓿、芹菜等蔬菜的開發(fā)應(yīng)用上獲得了階段性成果，湯紹虎等以蕹菜小葉品種帶芽節(jié)段為繁殖體，用質(zhì)量分數(shù)4％的海藻酸鈉包裹制作了人工種子；沈穎等以甘藍下胚軸為外植體誘導再生植株，并制作人工種子，為抱子甘藍及人工種子制作的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
1.2 分子標記技術(shù)在蔬菜育種上的應(yīng)用
    遺傳標記是基因型特殊的、易于識別的表現(xiàn)形式。分子標記技術(shù)的出現(xiàn)，使植物育種中的“間接選擇”成為可能，大大提高遺傳分析的準確性和選育種的有效性，因而在遺傳育種領(lǐng)域愈來愈受到重視，將二者有機結(jié)合是今后育種工作的趨勢。分子標記包括同工酶標記和DNA 標記。
1.2.1 同工酶標記
    自70 年代以來，同工酶作為一種直接的基因產(chǎn)物，在作物遺傳育種中得到廣泛的應(yīng)用，相對于形態(tài)性狀標記，它具有一些獨特的優(yōu)點。首先它受環(huán)境因素影響較小，表觀出相對的穩(wěn)定性；其次多種同工酶可以在種子或幼苗中表達，有利于進行早期鑒定。通過比較不同同工酶酶譜帶型的差異，對許多蔬菜作物的親緣進化關(guān)系如西瓜、馬鈴薯、蘿卜、大白菜、花菜、茄子等進行了研究。由于等位基因同工酶受共顯性等位基因控制，雜種表現(xiàn)互補型酶譜或雜種型酶譜，因此該技術(shù)適用于雜種純度檢測，目前已對甘藍、大白菜、黃瓜、西瓜、番茄等多種蔬菜進行了純度鑒定。
1.2.2 DNA 分子標記
    DNA 分子標記是指電泳后能以一定的方法檢測到的反映基因組某種變異特征的DNA 片段。這種DNA 片段可以通過限制性內(nèi)切酶切割，PCR 擴增或兩者結(jié)合起來獲得。因此，DNA 標記主要包括三大類：第一大類是基于DNA 分子雜交的方法，主要指限制性片段長度多態(tài)性，即RFLP。第二大類是基于PCR 技術(shù)的DNA 擴增方法。它又分為兩類，一是使用隨機引物進行擴增，主要指隨機擴增多態(tài)性DNA 技術(shù)；另一類標記是采用特定引物或引物對擴增的標記，主要有SCAR、STS、微衛(wèi)星DNA 等。第三大類是PCR 與酶切相結(jié)合的方法，主要指AFLP 和CAPS 兩類。因為生物各種性狀的差異主要是遺傳物質(zhì)DNA 的差異造成，因而通過DNA 分子標記可以直接檢測基因組的遺傳變異，它更能準確揭示同一物種內(nèi)不同種、變種、品種、品系間個體的差異。DNA 作為分子標記可以避免用形態(tài)和同工酶檢測遺傳變異所固有的許多問題和傾向，它具有以下特點：（1）較高的可靠性，因為DNA 標記直接檢測遺傳物質(zhì)DNA，幾乎不受環(huán)境因素、取樣部位和發(fā)育階段的影響，不影響目的基因的表達，與不良性狀無必然的連鎖。（2）DNA 標記在數(shù)量上幾乎沒有限制。（3）很多分子標記表現(xiàn)為共顯性，能鑒別純合基因型與雜合基因型，提供完整的遺傳信息，因此，DNA 分析技術(shù)不僅廣泛應(yīng)用于遺傳圖譜構(gòu)建、基因定位等方面，而且在作物種質(zhì)資源研究中也具有重要意義，被認為是鑒別品種、品系及分析種質(zhì)資源遺傳多樣性的有力工具。目前已對番茄、萵苣、辣椒、甘藍、胡蘿卜等多種蔬菜作物構(gòu)建了飽和或部分飽和的RFLP 遺傳圖譜。Landry 等曾發(fā)現(xiàn)一個RFLP 位點與抗霜霉病基__因是緊密連鎖，此外，與番茄的抗煙草花葉病毒基因，抗枯萎病基因，控制株型的基因（sp），影響果實成熟的基因（u）連鎖的RFLP 位點也先后被發(fā)現(xiàn)。在種質(zhì)資源研究方面，它在蕓薹屬、茄科等蔬菜作物的物種起源與進化研究中曾發(fā)揮了很大作用。另外，在甜瓜、甘藍等蔬菜不同品種之間的親緣關(guān)系研究也有報道。在種質(zhì)資源親緣關(guān)系研究中也有顯著的成績，如蕓薹屬及其相鄰基因組，不同地域來源的芥菜、番茄、蔥屬、黃瓜等。目前已從分子水平對大白菜、芥菜、花椰菜、西瓜、番茄等品種（雜種）進行了快速鑒定，在標記輔助育種方面，RAPD技術(shù)更以其豐富的多態(tài)性和操作的簡便性深受研究者的青睞，已構(gòu)建了甘藍、番茄、胡蘿卜、萵苣、辣椒等的遺傳圖譜，發(fā)現(xiàn)多個連鎖分子標記如：與番茄抗TMV 基因連鎖；與西瓜抗枯萎病基因連鎖；與西瓜野生種質(zhì)資源耐冷性基因連鎖；與甘藍雄性不育基因連鎖的RAPD 標記等等，利用這些連鎖標記，能大大提高育種過程中的選擇效率，減少不必要的人力和物力。

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