生物技術在玉米育種中的應用研究

秦 潔

（四川省種子站，四川 成都 610041）

玉米是我國主要的糧食作物，培育具有高產量、抗逆性強玉米新品種尤為重要。鑒于玉米育種工作具有育種周期長、選育和選擇效率低等問題，生物技術為玉米的育種工作開辟了新的途徑。相比較于傳統(tǒng)的玉米育種工作，運用生物技術進行的玉米育種工作能很大程度上縮短育種周期。因此，加快生物技術在玉米育種工作中應用的相關研究對于推動農業(yè)生產活動的發(fā)展具有相當重要的意義。

1 生物技術在玉米育種中的優(yōu)勢

1.1 能夠培育玉米新品種

生物技術中的克隆技術在玉米育種工作中的應用，能夠獲取更多具有優(yōu)良性狀的玉米基因，使其成為培養(yǎng)新品種玉米的中間材料，將其植入到玉米種中并使其高效地表達，有助于培養(yǎng)出具有優(yōu)良性狀的玉米新品種。

1.2 加快轉基因玉米的選育

在進行抗除草劑和抗病蟲玉米新品種的研究過程中，生物技術發(fā)揮了不可替代的作用，運用生物技術中的轉基因技術能夠對玉米新品種進行改良。目前，利用生物技術研發(fā)的抗農藥、抗病害的玉米新品種在很多地區(qū)得到了大規(guī)模的推廣種植。

1.3 加快育種進程

隨著分子遺傳圖譜構建進程的不斷加快，目標玉米性狀都能夠依靠DNA或者RNA水平進行識別，運用分子標記進行輔助來進一步明確玉米育種目標，對玉米的性狀進行改良，可提高效率，加快育種的進程。

1.4 改變玉米性狀和品種品質

作物功能基因組學理論以及相關技術的不斷發(fā)展完善，在一定程度上能夠改變玉米的性狀以及育成玉米的品質，使得玉米新品種不斷地增多，保證了健康良性發(fā)展。

2 生物技術在玉米育種過程中的應用

2.1 基因工程在玉米育種工作中相關應用

基因工程在玉米育種工作中的應用是以分子遺傳學理論為基礎，將分子通過物理、化學以及生物的多種方法進行結合，在原有的玉米基因中引入需要性狀的玉米外源基因，然后進行培養(yǎng)，從而得到具有特定性狀的玉米新品種，這就是基因工程。目前使用比較廣泛的基因工程主要有基因槍法、農桿菌介導法、花粉管通道法。

2.1.1 農桿菌介導法

農桿菌屬于一種革蘭氏陰性菌，是由根癌農桿菌、發(fā)狀農桿菌共同組成的,它的主要作用機理就是通過對Ti質粒上的T-DNA直接遷移到被侵害植物所損傷的細胞中，并將其直接整合到被侵害植物的基因中，從而對玉米的表達性狀進行改良。這種方法在改良玉米的性狀過程中具有相當多的優(yōu)點。農桿菌是天然的基因轉化載體，因此運用農桿菌具有很高的成功率且轉化效果也比較好。通過農桿菌轉化完成的目標基因遺傳比較穩(wěn)定，能夠很好地契合孟德爾的遺傳定理，運用農桿菌也可以直接將轉基因的材料作為育種的中間材料，操作比較方便。但這種方法也具有一定的缺點，對受體基因型具有很大的依賴性，由于不同基因型的材料對其敏感度有著較大的差距，運用農桿菌技術進行新的基因研究，轉變體系以及物理和可再生的體系都是需要不斷地研究和探索，相比較而言則會更加麻煩。

2.1.2 基因槍法

該方法通常也會被稱為粒子槍法，它的工作原理是利用火藥爆炸或者利用高壓放電等等方法產生的巨大作用力將攜帶外源DNA分子的金屬微粒轟入靶細胞中，使得帶有外源DNA分子的微粒能夠依次通過細胞壁和細胞膜，將攜帶的外源DNA帶入到靶細胞中，然后外源DNA與目標作物的基因相結合，再通過一定的培養(yǎng)，使其表達相關的性狀?；驑尫ǖ淖畲髢?yōu)點是其既可以運用到雙子葉植物中也可以運用到單子葉的植物中，而且同時也能夠實現多個基因的轉化。但其缺點是操作比較復雜且費用很高，在操作的過程中也容易使得相關的基因片段收到損壞而不能表達。

2.1.3 花粉管通道法

該方法主要是將外源的DNA在植物完成授粉工作后，再選擇合適的時間通過花粉管通道導入胚囊轉化而來的合子或者卵細胞?；ǚ酃芡ǖ婪ǖ淖畲髢?yōu)點是其能夠解決被導入植物再生困難的問題，從而避免了再一次通過組織培養(yǎng)獲得再生苗，很大程度提高了玉米育種的效率。另一方面，該方法一般都會在田間進行，相關操作比較簡單，對環(huán)境要求不高。但是花粉管通道法也有缺點，由于目前無法明確該方法具體的作用機理，外源基因在表達的過程中往往不符合孟德爾的分離定律，使得相關的研究人員很難開展后續(xù)的相關研究。

目前，運用基因工程的相關技術，研究人員已經研究出了許多的具有優(yōu)良性狀以及抗逆性很強的玉米新品種，很大程度上解決了我國目前玉米相關生產方面的一些問題，促進了我國農業(yè)生產活動的發(fā)展。

2.2 細胞工程在玉米育種方面的作用

細胞工程是在適宜的生長環(huán)境下運用遺傳學和生物學的相關原理對細胞進行繁殖和培育，在細胞融合、核質移植、細胞融合、染色體和基因移植的基礎上按照人們對于植物期望性狀進行植物細胞重新排列組合，得到人們期望的擁有新性狀的新品種的一項工程。目前在農業(yè)活動中涉及到的細胞工程主要是應用到改良舊的物種和創(chuàng)造新的物種，使得所得植物能夠快速生長和繁殖。在玉米育種工作中，運用細胞工程的關鍵是對于組織和細胞的培養(yǎng)。在運用細胞工程進行玉米育種的過程中，研究人員需要深入分析細胞工程的理念，根據其培養(yǎng)條件合理地選擇最為適宜的植物基因原料以及培養(yǎng)基和活化劑，增強其誘導能力,進而培養(yǎng)出新型的具有良好生長性狀的玉米品種。除此之外，細胞工程中的單倍體技術也在對玉米育種新技術的研究和應用中發(fā)揮著重要而不可替代的作用，但也同時存在著基因誘導率比較高，基因重組率比較低、遺傳中存在著不良的基因很難被有效地改善等問題，一定的程度上也會直接影響到對玉米的育種和相關工作的展開。

2.3 分子標記技術在玉米育種工作中的應用

目前，分子標記技術在人們日常生活的各個方方面面都已經有著相當廣泛的研究和應用。現階段，應用頻率最高的分子標記技術主要類型就是先進的RFLP、SSP和SNP技術，在對玉米進行育種工作中，分子標記技術主要目的就是針對人們所期望的目標性狀進行定位，構建遺傳圖譜，劃分遺傳多樣性。分子標記技術雖然在玉米的育種工作中發(fā)揮了重要的作用，但人們更應該在此基礎上不斷地探索價格更低以及自動化程度更高的分子標記技術。

3 結語

據相關的數據統(tǒng)計，目前我國玉米的供應量和需求量之間還存在著巨大的差距，因此運用相關的生物技術手段來提高玉米的產量就顯得尤為重要。將傳統(tǒng)的玉米育種工作與細胞工程、基因工程以及分子標記技術等結合，打破常規(guī)的育種方式，充分發(fā)揮二者之間的優(yōu)勢，推動玉米育種工作的發(fā)展。