生物技術在玉米育種中的應用淺議

丁健

摘 要 近年來，我國對玉米的需求量只增不減，因此，如何將科技手段運用到玉米種植中已經(jīng)成為當前的主要研究問題。詳細講述生物技術的發(fā)展情況以及涉及的各個方面，進而研究出如何在玉米育種過程中有效的運用生物技術，以便提高玉米產(chǎn)量。

關鍵詞 生物技術；玉米；育種

中圖分類號：S513 文獻標志碼：B 文章編號：1673-890X（2016）15--02

常規(guī)的玉米育種技術與當前的科技技術手段相比較為落后。不僅玉米育種的生長周期長、選擇效率低，且很難在短時間內(nèi)選擇出符合自己預計目標的品種；同時，選擇出來的品種即使?jié)M足了種植要求，也很難達到大規(guī)模種植的生產(chǎn)需求。而生物技術卻很好地解決了這一問題。在玉米育種方面，生物技術主要包括細胞工程、染色體工程、基因工程及分子標記技術4個方面，在玉米育種過程中運用生物技術，不僅能夠提高玉米育種的效率、質(zhì)量水平，還能夠豐富玉米的種類。

1 細胞工程的主要應用

細胞工程是對細胞展開研究，利用組織細胞在外界適宜的環(huán)境下進行培養(yǎng)、繁殖，并按照人類大腦的思考結果對細胞相關特性加以改進，使細胞在植物體或生物體中能夠得到更好地應用[1]。在農(nóng)業(yè)種植中，細胞工程主要是改良生物品種和創(chuàng)造新品種，加速植物體的繁殖，并從植物體中獲得需要的物質(zhì)。細胞工程在玉米育種中的核心技術是細胞或組織培養(yǎng)。利用玉米組織或細胞誘導出愈傷組織，愈傷組織具有分裂能力，且容易發(fā)生基因突變，能夠突變成新品種，新品種的產(chǎn)生為玉米種植業(yè)的發(fā)展提供了很多便利。利用細胞工程提高玉米育種效率在很早的時候就已經(jīng)出現(xiàn)，1975年，兩位外國研究人員成功的利用甜玉米的胚乳做外植體，并最終獲得再生植株。雖然經(jīng)過多次試驗驗證，利用細胞工程進行玉米育種，其成功率較小，很難培育出玉米再生植株。但可以從失敗的經(jīng)驗獲取成功，在傳統(tǒng)育種模式下，結合細胞工程相關的一些理念，提高玉米的誘導率，培育出更多玉米的新品種。

2 染色體工程的主要應用

染色體工程主要包括染色體操作和染色體組操作2個方面。其主要通過染色體的排列順序以及結構方面的變化來改變生物的遺傳。在玉米育種方面染色體工程的主要應用為單倍體育種。單倍體育種包括3個方面：孤雄生殖（花粉培養(yǎng)）、孤雌生殖（子房培養(yǎng)）、stock6單倍體技術。這三者的主要原理都是通過單倍體培養(yǎng)出純合二倍體，進而培養(yǎng)出整株植株，已達到縮短玉米育種年限的目的。單倍體育種在我國得到了廣泛應用，利用花粉培養(yǎng)的技術培育出20多種植物，包括新型小麥以及高粱等。Stock6是一種玉米自交的體系，利用其技術能夠得到更多的單倍體，能夠促進生物技術在玉米育種中的廣泛應用。

3 基因工程的主要應用

基因工程的核心技術是轉基因技術，早在21世紀初期，轉基因技術在玉米育種過程中就得到了充分利用，并已經(jīng)取得重大的研究成果，如抗蟲、抗病、抗旱等多種優(yōu)良品種，這些優(yōu)良品種在種植玉米過程中發(fā)揮了重大作用。轉基因技術在玉米育種中的應用主要包括以下幾個方面。

3.1 農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒介導的載體轉化技術

農(nóng)桿菌轉化技術是利用農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒，將其作為介導的載體并利用其將目的基因插入到經(jīng)過改造的T-DNA區(qū)，利用農(nóng)桿菌易感染的特性實現(xiàn)將外源基因轉移并整合到植物細胞上，然后將轉化技術與細胞和組織培養(yǎng)技術相結合，再生出完整的轉基因植株[2]。經(jīng)過多年的實驗探究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)桿菌轉化法不僅僅適用于雙子葉植物和裸子葉植物，同時還適用于單子葉植物，尤其是在禾谷類作物上。農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒介導的載體轉化技術在玉米育種過程中主要分為4個步驟：侵染過程、受體狀態(tài)、Vir區(qū)的活化以及最終植物情況。運用農(nóng)桿菌轉化法后不僅能夠培育出新型玉米品種，使品質(zhì)得到提高，在玉米育種未來發(fā)展過程中也發(fā)揮著重要作用。

3.2 利用基因槍導入轉化技術

基因槍法是一種新型的科研技術，其主要采用基因導入儀技術，將遺傳物質(zhì)或其他與遺傳有關的物質(zhì)附著于高速微彈上，利用高速微彈的速度以及其微小的特點將遺傳物質(zhì)射入到細胞、組織畫各種細胞器上，使生物體內(nèi)基因發(fā)生轉化，轉化成能夠對外界環(huán)境更加適應，有更強的生存能力。在玉米育種過程中的主要應用有以玉米自交系81162的胚性愈傷組織為受體材料，通過基因槍轟擊法將nptII基因和afp基因轉入玉米細胞，獲得了抗性愈傷組織和再生植株，從而培養(yǎng)出轉基因型的玉米。

3.3 花粉管通道法和子房注射的轉化技術

花粉管通道法和子房注射技術與基因槍法之間原理

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較為相似，都是利用遺傳物質(zhì)對生物題進行改進，以便獲得新品種。不同的是，花粉通道法主要是在植物授粉后，向子房內(nèi)注射含目的基因的DNA溶液，以至于植物在開花、受精過程中，就能夠將含有目的基因DNA溶液導入到正在發(fā)育的受精卵中，隨著受精卵的發(fā)育而轉化為帶有目的基因的新個體。在科技發(fā)達的今天，這種方法在農(nóng)業(yè)種植方面得到了廣泛運用，我國推廣面積最大的轉基因抗蟲棉就是用這種方法培育出來的，創(chuàng)造經(jīng)濟利益的同時解決了害蟲造成產(chǎn)量下降問題的發(fā)生。將花粉管道法運用到玉米育種過程，方法操作簡單，極易推廣，適合在農(nóng)業(yè)上發(fā)展上。不僅能夠培育出抗病蟲性的、抗逆性的轉基因玉米，還能夠減輕工作人員的工作壓力，

4 分子標記技術

在動植物的遺傳研究過程中，應用最多的就是分子標記技術。主要原因在于其操作簡單，并能夠很快找到問題癥結所在，省時又省力，研究人員在研究過程中大多都選擇這種方法。此外，分子標記技術已在玉米植物育種和生產(chǎn)中有許多應用研究，主要集中在基因定位、輔助育種等方面的應用研究工作，并取得了一些應用成果[3]。首先，應用分子標記技術，在玉米種質(zhì)資源、遺傳多樣性以及自交鑒定上有很大的用處，其次，在抗性方面和主要經(jīng)濟形狀也占有重要的地位，在玉米雜種優(yōu)勢以及產(chǎn)量預測方面也得到了廣泛的應用。

5 生物技術在玉米育種中應用的發(fā)展前景

據(jù)農(nóng)業(yè)部專家組組長趙久然研究員分析，我國玉米育種過程中還存在很多問題，必須盡快采用有效的措施予以解決。玉米育種過程中種子的好壞程度對于玉米是否能夠增加產(chǎn)量的影響巨大，這說明我國還是要從根本上解決問題，趙久然研究員提出解決方案在玉米選種的過程中選育綜合抗性好、適應性廣、抗逆性強且具有較大增產(chǎn)潛力、低風險、耐密穩(wěn)產(chǎn)型品種，并且有確切的育種目標，可以采用“抗病性強、抗蟲型號、優(yōu)質(zhì)、良種”作為我國玉米發(fā)展的育種目標，時刻提醒著工作人員優(yōu)質(zhì)選種、認真負責。

6 結語

生物技術在農(nóng)業(yè)育種發(fā)面的應用越來越廣泛，但同時也存在許多不可避免的問題，必須深入研究，找出相應的解決方案，并加大對玉米育種中生物技術應用的探索。相信隨著科技水平的不斷進步，細胞工程、基因工程等的日益完善，生物技術在玉米育種中能夠走向新的更為廣闊的發(fā)展空間。

參考文獻

[1]魏俊杰.生物技術在甜玉米育種中的應用研究[J]農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡信息，2012（11）：35-36.

[2]韓根.生物技術在玉米育種中的應用[J]安徽農(nóng)業(yè)科學，2012（4）：8406-847.

[3]劉金文.淺議生物技術在玉米育種中的應用[J]中國農(nóng)業(yè)信息，2014（7）：123.

（責任編輯：劉昀）