林木种质创新论文.doc

林木种质创新研究概况及应用前景周一帆（中南林业科技大学机电工程学院，机械设计制造及其自动化，大一）摘要：利用高新生物技术和系统生态理论，发掘林木种质资源的经济利用价值,把作物遗传保存和持续利用有效结合是提高农业生产率和可持续发展的关键因素。促进了农村经济的发展，增加了农民的收入。本文首先介绍了林木种质创新的相关概念；最后，对林木种质创新研究的发展趋势做了一些预测。关键词：林木种质资源；发展创新；林木生物质能源林木种质资源亦称遗传资源,是决定森林植物各种性状的遗传信息载体的总和,包括不一定为人们直接利用,但可提供或有可能提供有用性状的森林植物。林木种质资源(古老的地方品种,新培育的推广品种、重要的遗传材料以及野生近缘植物都属于种质资源的范围)是遗传多样性的载体,是生物多样性和生态系统多样性的基础,是林木育种中必不可少的繁殖材料,是林业生产力发展的基础性和战略性资源,在林业生态体系和林业产业体系建设中有着举足轻重的作用。保存、繁衍、开发林木种质资源不仅关系到国家的生态安全和可持续发展,更关系到人类的生存条件和经济利益,是为子孙后代造福的重大工程。林木种质资源的保存、利用、研究和开发,是衡量一个国家和地区植物研究水平的重要标志。林木种内遗传变异的早期研究可查考到400年前。但直到20世纪40年代后期才逐步在一些树种中开展遗传改良工作，美国在上世纪50年代前林木遗传改良还不能被公众接受,认为林木生长主要受环境影响。可见,林木育种的发展是近半个多世纪来的事,但半个多世纪以来有了长足的进步。林木种质资源负载高度的遗传多样性，关系到国家的可持续发展和今后基因工程的基本保障，是国家重大的基础战略资源。所以，如何发展林木种质创新，从遗传方面突破，是可持续发展的重要课题。林木遗传改良是生产实践性很强的技术,其根本任务是选育和大量繁殖遗传品质得到不同程度改良的繁殖材料。对林木育种的评价首先应考虑它对林业生产的作用。几十年来国内外取得了显著成绩,对生产做出了重要贡献。国外如美国北卡罗来纳火炬松协作组用初级种子园种子造林,材积增益为8%12%,林分的实际增益达20%.该协作组50年中累计投资9500万美元,用改良的繁殖材料造林690万hm2以上,由木材产量和品质提高带来的收益高达20亿美元。利用良种获得了丰厚的经济回报,投入与产出比为1：21。新西兰、澳大利亚、阿根廷、智利等利用一部分自然条件好的国土造林,采用良种和集约经营措施,不仅解决了自己的木材需求,而且变成了木材出口国。即使在气候比较冷,生长期较短的北欧瑞典,近年也开展了多世代育种,种子园种子造林的增效为10%15%,由测定亲本建立的第3代种子园,增效在25%左右。在我国,也有令人欣喜的报道。杉木、马尾松经遗传改良后的增益达到了20%以上;桉树采用优良无性系造林,使人工林年产量由7.5m3/hm2提高到18m3/hm2;湿地松加勒比松杂种较湿地松增产一倍。林木遗传改良在半个多世纪来能从个别国家和地区推广到全世界约100个国家不是偶然的,林木育种已成为高效、优质实现林业生产任务的重要措施之一。那么，当我们找到合适的遗传种子时，不得不说林木遗传资源的保存方法。林木遗传资源的保存方法，包括异地保存、就地保存以及设施保存，林木遗传资源核心种质的构建以及种质的繁殖技术；品种资源的收集与保存；主要研究对象包括野生植物、珍稀濒危和特有乡土植物、经过遗传改良的新品种、新类型等育种材料。以下，引用一些文献中提到的培育，驯化，和测试的方法。林木种质创新与新品种培育：采用常规育种方法和分子技术，对树木进行遗传改良，实现特定的育种目标。包括遗传变异分析、选择育种、杂交育种，分子标记辅助选择等育种手段，获得具有优良目标性状的树种、种源、家系、无性系，或具有特异性、一致性和稳定性的树木新品种。研究树木多世代育种中遗传多样性与遗传增益的优化模型，以及多性状选择方法。树木引种驯化：根据气候相似、生态因子匹配等树木引种理论，分析、预测树木引种的潜力，采用地理信息系统技术建立树木引种决策支持系统。开展国外优良树种和繁殖材料的引种和国内乡土树种的引种驯化试验，对引种成功的外来树种进行遗传改良。研究园林景观植物引种试验设计与统计分析理论与方法，开展国际林木种子和其他繁殖材料的交换、交流。植物新品种测试技术：主要研究林木新品种DUS测试技术与方法，林木新品种测试指南的编制，林木新品种分子测试技术，林木新品种数字化图像描述与识别技术等。提到林木的应用，不得不提林木生物质能源。我国林木生物质资源丰富，分布广泛，可利用的总量巨大，可选择的物种种类多。中国目前挑选出了适合发展林木生物质资源的有沙柳、柽柳、柠条、柳树、紫穗槐、栎类等灌木。中国现有每年可获得的林木生物质资源总量约8 亿10 亿t，其中可作为能源利用的生物量为3 亿t 以上， 可替代2 亿t标准煤， 相当于目前我国化石能源消耗量的1/10。技术与设备条件已不是限制我国发展生物柴油的主要问题，只是品质方面需要改进。这就更需要发展林木种质的创新了。在木质纤维乙醇方面， 目前中国纤维乙醇转化技术发展很快，已经达到了世界先进水平。南京林业大学化学工程学成功实现了戊糖己糖同步发酵。其中纤维素的水解得率71.3%， 还原糖利用率和酒精得率分别为87.17%和43%。山东大学利用植物纤维工业废渣成功开发了更为先进的木糖乙醇联产工艺， 实现了生物质资源的综合利用，最终燃料乙醇产率达到12.54%。但是由于纤维素酶和木聚糖酶的生产成本过高以及戊糖的发酵转化效率低。纤维乙醇还停留在技术研发阶段。虽然中国对生物质能的研究相对于发达国家较晚，但是在国家的大力支