生物技術(shù)在玉米育種中的應用

張百行

[摘要]隨著我國經(jīng)濟和科技的不斷進步，我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)種植技術(shù)水平也不斷提高，生物技術(shù)被廣泛地應用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植中，對我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的影響。在玉米育種中，生物技術(shù)與傳統(tǒng)常規(guī)育種技術(shù)的完美結(jié)合，使得培育出的新型玉米品種具有高產(chǎn)、抗逆、抗病的特點，并且有效提高了玉米育種的效率。本文對基因工程技術(shù)在玉米抗病、抗蟲、抗藥劑和品種改良方面的相關(guān)應用進行了分析。

[關(guān)鍵詞]玉米育種;生物技術(shù);轉(zhuǎn)基因技術(shù)

中圖分類號：S513 文獻標識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202004

在我國糧食產(chǎn)業(yè)中，玉米的種植面積遠遠高于水稻和小麥，位居第一。我國人口眾多，對玉米的需求量十分龐大。玉米不僅是一種糧食作物，它還被廣泛應用于能源、工業(yè)等領(lǐng)域。然而，受自然災害和病蟲災害的影響，我國玉米的總產(chǎn)量直線下降，對此要積極將生物技術(shù)應用到玉米育種中，從而更好地滿足人們的需求，并提高我國玉米育種的總產(chǎn)量。

1 常見的玉米育種轉(zhuǎn)基因技術(shù)

我國玉米育種轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要分為農(nóng)桿菌介導的轉(zhuǎn)基因技術(shù)、DNA直接介導的基因轉(zhuǎn)化技術(shù)和花粉管通道介導的基因轉(zhuǎn)化技術(shù)這三大類[1]。在我國應用最廣泛的還是玉米育種轉(zhuǎn)基因技術(shù)，農(nóng)桿菌介導的轉(zhuǎn)基因法、基因槍法以及花粉管通道法也是最基礎(chǔ)的玉米生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)。

1.1 農(nóng)桿菌介導法

農(nóng)桿菌主要有根癌農(nóng)桿菌和發(fā)狀農(nóng)桿菌兩種，主要生存在土壤中，是革蘭氏陰性桿菌中的一種，它在自然條件下極易對雙葉子植物造成傷害，促使雙葉子植物發(fā)生病變，導致雙葉子植物產(chǎn)生冠癭瘤和發(fā)狀根，非常不利于雙葉子植物的正常生長[2-3]。農(nóng)桿菌介導法被廣泛應用到治療根癌農(nóng)桿菌中，通過此方法，農(nóng)桿菌能夠逐漸侵染植物的受傷部位，并且把Ti質(zhì)粒上面的T-DNA區(qū)域轉(zhuǎn)移到植物的受體細胞中，與植物原本的受體細胞相結(jié)合。采用農(nóng)桿菌介導法在改良玉米遺傳中有很多優(yōu)點，它不僅操作簡單、成本費用低、成功率高，還可以保證玉米遺傳的穩(wěn)定性[4]。因此，農(nóng)桿菌介導法已經(jīng)逐漸、廣泛地應用于農(nóng)業(yè)玉米育種中，有效地減少和避免了玉米冠癭瘤和發(fā)狀根的發(fā)生。

1.2 基因槍法

基因槍法又被叫作粒子轟擊法和微彈技術(shù)，其主要原理就是利用壓縮氣體（氮、氦）動力產(chǎn)生一種冷氣體沖擊波使其進入轟擊室，把帶有DNA的金粉打入植物的細胞核中，完成對植物的基因轉(zhuǎn)移?；驑尫ㄋm用的植物十分廣泛，適用于單葉子植物和雙葉子植物，可以使植物同時進行多基因的轉(zhuǎn)化[5]。但是，采用基因槍法對玉米進行育種時所消耗的費用較高、操作步驟也十分復雜煩瑣，在轉(zhuǎn)化DNA片段時很容易產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，導致外源基因拷貝不完整，最終影響玉米的育種。在大多數(shù)情況下基因槍法所產(chǎn)生的沖擊力會出現(xiàn)誤差，沖擊力偏大和偏小都會影響試驗結(jié)果，導致基因槍法操作失敗。

1.3 花粉管通道法

花粉管通道法主要就是在植物授粉后向子房內(nèi)注射相應基因的DNA溶液，在植物開花、受精時形成花粉通道，再把外源的DNA導入受精細胞，完成與受體細胞基因的結(jié)合?；ǚ酃芡ǖ婪ú僮骱唵?、成功率高、轉(zhuǎn)化周期短，不容易受到外界自然環(huán)境的影響[6]。但是，通過該方法培育出來的玉米基因不穩(wěn)定，不利于日后的研究。

2 生物技術(shù)在玉米育種中的應用

我國的農(nóng)業(yè)學家結(jié)合自身的經(jīng)驗，不斷反復地對生物技術(shù)展開研究和試驗，最終在生物技術(shù)領(lǐng)域的研究中獲得了成功，給我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了翻天覆地的變化。玉米育種的轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)結(jié)合物理方法、化學方法和生物方法，把外源的基因與玉米的基因相互結(jié)合，還把外源基因中的所有表達整合到玉米的基因中，使玉米育種也具有外源基因的表達。玉米生物轉(zhuǎn)基因育種就是運用基因轉(zhuǎn)移的方式培育出新型的玉米品種，并且這些新型的玉米品種還具備其他品種不具備的特點，如高產(chǎn)、抗病、抗逆和品質(zhì)優(yōu)良。隨著生物技術(shù)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)學家也在不斷研究玉米育種轉(zhuǎn)基因技術(shù)，對不同類型生物技術(shù)的優(yōu)缺點進行對比和改良，把不具備抗性基因的玉米進行重組和分析，在此基礎(chǔ)上完成對玉米育種產(chǎn)量和品質(zhì)方面的提升。雖然我國玉米育種生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)還不夠成熟，但是在抗蟲災害、抗除草劑這兩方面已取得了不小的成就，這也為日后的玉米育種生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)，更加便于農(nóng)業(yè)學家對玉米育種生物轉(zhuǎn)基因其他方面的研究。

3 轉(zhuǎn)基因玉米研究的進展

雖然我國玉米生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)不是十分完善，小部分的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依然采用傳統(tǒng)、常規(guī)的種植方式，但是隨著玉米生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，也有很多玉米育種生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)被應用于農(nóng)業(yè)種植，其中應用最為廣泛的有玉米育種生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)、抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米的培育、抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米的培育以及抗逆轉(zhuǎn)基因玉米的培育，促進了我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展，提高了玉米育種的總生產(chǎn)量，也為我國農(nóng)民帶來了巨大收益[7]。

3.1 抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米的培育

抗除草劑轉(zhuǎn)基因技術(shù)的成功研發(fā)，為我國農(nóng)民提供了很大的便利。此前，在對玉米進行育種的過程中，雜草的處理是農(nóng)民最厭煩和擔憂的問題，雜草處理起來十分復雜和麻煩，且雜草的再生能力很強，除去雜草后還會重新長出，如果不及時對雜草進行處理就會影響玉米的成長。為了有效地解決這一問題，大部分農(nóng)民都會采取噴灑除草劑的方法除去雜草，但是這些除草劑屬于化學物質(zhì)，會對玉米產(chǎn)生不良影響，也加大了農(nóng)民的工作量。我國農(nóng)業(yè)學家通過農(nóng)桿菌介導的生物方法培育出7株基因陽性的玉米植株，作為抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米培育的材料，有效地解決了除草難的問題。

3.2 抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米的培育

自然災害和病蟲災害是影響玉米育種總產(chǎn)量的主要原因之一，自然災害是人類不可干預的因素，因此只能盡量優(yōu)化玉米育種品種，以此來有效避免或者減少病蟲災害對玉米育種的影響。針對玉米育種這一現(xiàn)存問題，我國農(nóng)業(yè)學家和科學家大力展開對抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米的培育工作，通過農(nóng)業(yè)學家和科學家的共同努力，在抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米培育中的抗蟲基因轉(zhuǎn)化和抗蟲基因優(yōu)化這兩個領(lǐng)域中取得了成功，目前此項目的研究還處于申請階段，在不久的將來，抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米的培育技術(shù)會廣泛地應用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

3.3 抗逆轉(zhuǎn)基因玉米的培育

抗逆轉(zhuǎn)基因玉米培育方面的研究也十分成功，抗逆功能基因的遺傳轉(zhuǎn)化劑抗逆相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，有效提高了玉米的抗逆性，從根本上減少了因自然災害所產(chǎn)生的影響，有效保證了玉米育種的總產(chǎn)量。

4 結(jié) 論

上述內(nèi)容充分體現(xiàn)了轉(zhuǎn)基因玉米技術(shù)在玉米育種中的重要性，可見轉(zhuǎn)基因玉米技術(shù)能夠有效地提高玉米育種的總產(chǎn)量[8]。我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應高度重視生物技術(shù)在玉米育種中的應用，長遠來看，生物技術(shù)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢，它不僅適合我國現(xiàn)在的國情，還為我國玉米生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展做出了重要的貢獻，促進了我國經(jīng)濟建設(shè)的全面發(fā)展，也為玉米育種其他方面的發(fā)展奠定了堅實的基礎(chǔ)。

參考文獻

[1] 羅菊香，張啟衛(wèi)，王仁章.公選課“生物工程概論”教學探索與實踐[J].安徽農(nóng)學通報（下半月刊），2011，17（10）：222+224.

[2] 李玉杰.利用分子標記技術(shù)改良玉米粗縮病抗性[D].濟南：山東大學，2010.

[3] 吳永升，莫偉健，譚華，等.生物技術(shù)在玉米育種中的應用[J].廣西農(nóng)業(yè)科學，2006（2）：104-107.

[4] 武淑香，李曉輝，殷奎德，等.玉米轉(zhuǎn)基因育種回顧[J].玉米科學，2007（4）：63-66.

[5] 朱毅華.轉(zhuǎn)基因玉米發(fā)展對單產(chǎn)的影響及啟示[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)經(jīng)濟，2008（6）：15-19.

[6] 張新，王振華，張前進，等.河南省玉米育種現(xiàn)狀、問題及對策[J].河南農(nóng)業(yè)科學，2010（6）：22-26.

[7]何代元，周聯(lián)東，李志蘋，等.關(guān)于當前玉米育種面臨的問題探討[J].作物雜志，2008（1）：4-6.

[8] 賈曉紅，劉志峰.試論玉米生產(chǎn)在山西農(nóng)村經(jīng)濟中的重要地位[J].農(nóng)業(yè)技術(shù)與裝備，2008（2）：19+21.