簡析生物技術在玉米育種中的應用

摘要：玉米是世界上的主要糧食作物，僅次于水稻和小麥。玉米可作為糧食食用，也可以在眾多行業中進行應用。隨著社會經濟與科學技術水平的快速發展，對玉米的需求量也呈現出快速增加的趨勢，在多種因素的作用下，使得玉米產量不斷下降，而利用生物技術開展玉米育種工作，在提升玉米育種進度的同時，還有利于優質高產、抗病性能強的玉米新品種形成。基于此，本文重點分析生物技術在玉米育種中的應用，以期為濮陽市快速有效的玉米育種和高產優質玉米品種提供理論參考依據。

關鍵詞：生物技術;玉米育種;應用

中圖分類號：S513

文獻標識碼：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215010

引言

玉米是世界上的主要糧食作物，同時也是我國的第一大糧食作物，在食品、工業、醫療、能源中均發揮著十分重要的作用。隨著社會經濟的快速發展、人們生活水平的提高和人口數量的銳增，社會各個方面對玉米的需求量不斷增強。耕地面積的減少和自然災害的頻繁發生，對玉米種植造成的危害不斷加劇，因此培育出優質、高產、抗逆性強的玉米新品種刻不容緩。自20世紀初玉米雜交育種概念提出以來，相關人員結合玉米育種技術培育出越來越多的新品種，而玉米種植資源狹窄則在很大程度上阻礙了玉米育種工作的開展，常規玉米育種周期較長、選擇效率和選育速度均較低。在玉米育種中應用生物技術，則開辟了玉米育種的新途徑，相較于常規玉米育種技術，生物育種技術的選擇效率高和生長周期較短，可確保人們在較短時間內獲取優質、高產、抗逆性強的玉米品種。因此，加大研究生物技術在玉米育種中的應用，對于推動農業生產持續健康發展具有十分重要的現實意義。

1生物技術在農作物育種中的優勢

1.1加快育種進程

自RFLP技術、SSR技術及PCR技術出現以來，分子遺傳圖譜的構建進程也在不斷加快。愈來愈多的育種目標性狀可借助于DNA或RNA水平進行識別;在分子標記的輔助之下進一步明確了育種目標;從微觀角度可對作物性狀進行改善，增強育種效率的同時，還能使育種進程加快。

1.2培育植物新品種

對克隆技術進行應用則能獲取到更多的目標基因，一些可以高效表達特意性狀育種中間材料的誕生，為植物新品種的出現提供了有利條件。

1.3加快轉基因作物選育

在抗除草劑、抗病蟲作物育種中轉基因技術發展速度較為迅猛。現階段，抗草甘膦、抗草丁膦、抗蟲等轉基因玉米品種在大部分地區得到了廣泛生產應用。

1.4對育種性狀和品種品質進行改變

隨著作物功能基因組學理論的發展成熟和相關技術體系的完善，在一定程度上改良了農作物育種性狀和育成作物品質，使得農作物品種類型不斷增多，推動了農業生產持續健康發展。

2生物技術在玉米育種中的應用

2.1基因工程在玉米育種中的應用

在分子遺傳學理論的基礎上，將分子生物、物理、化學等多種方法進行結合，制作不同出處基因路徑，在玉米基因組中引入外源基因，進而對玉米種植性狀進行改變，以達到創造新品種的方法稱之為基因工程。當前使用最為廣泛的轉基因技術手段主要包括基因槍法、農桿菌介導法和花粉管通道法等。基因槍法，該技術方法則是對載有外源DNA的金屬微粒進行應用，加速完成后將其射入到細胞中，也就是將外源DNA分子帶到受體細胞中的遺傳物質導入技術稱之為基因槍法。該方法的主要優點是可在雙子葉和單子葉植物中同時使用，還能同時轉化多種基因。農桿菌介導法，該技術方法主要將農桿菌Ti質粒作為介導載體使用，目的基因可被Ti質粒上的T-DNA轉移到植物受體細胞中，之后則會在植物基因組中進行整合，將細胞培養技術、組織培養技術和轉化技術進行結合就能培育較為完整的轉基因植株。這種技術在玉米育種中具有操作方法簡單、成功率高、費用低、遺傳性能穩定等方面的優點。花管粉通道法，在植物授粉完成后，向子房內直接注射含有目的基因的DNA溶液，因植物受精時會有花粉通道形成，借助于該通道則能向受精卵細胞內導入目的基因。

借助于基因工程，并在科研技術人員的共同努力下，我國相繼研發出了抗草甘膦的轉基因玉米品種，以及抗旱、抗澇、抗風、抗病蟲害等玉米品種，切實解決了我國農業生產中的問題。

2.2細胞工程在玉米育種中的應用

將遺傳學與生物學進行結合來研究細胞，并在外界環境條件適宜的情況下對細胞進行培養和繁殖，根據人們的自身意愿重新排列細胞結構組合，也就是在細胞融合、染色體、核質移植、基因移植的基礎上，優化生物功能與結構，進而形成人們理想中的新物種或新品系。農業生產中涉及到的細胞工程主要是改良和創新物種，確保植物體可以快速繁殖。將細胞工程應用到玉米育種中的關鍵則是培養細胞或組織。在20世紀70年代末，外國研究人員就將玉米幼胚作為外體，在對愈傷組織進行誘導的基礎上獲取了再生植株，因取材部位、培養基、植株基因、組織培養環境等多種因素的作用，玉米育種中選用細胞工程，獲取再生植株的頻率較低。只有對細胞工程理念進行深入分析，并保證基因材料、培養基與激素的選擇適宜，在增強誘導率的同時，促進新玉米品種的形成。除此之外，將細胞工程中的單倍體技術，如誘導孤雌生殖、Stock6單倍體技術、花藥培養技術等，應用到玉米單倍體育種中，也有很大程度的突破。雖然在玉米育種中應用的單倍體技術取得了很大進展，但是仍舊存在單倍體誘導率不高、基因重組率較低、不良基因得不到有效改善等方面的問題，對于玉米育種產生了不利影響。

2.3分子標記技術的應用

現階段，分子標記技術在社會各個領域得到了廣泛應用，其中，RFLP、SSP和SNP等技術則是當前應用頻率最高的分子標記技術。這種技術主要是以DNA多態性為基礎的遺傳標記，優點是遺傳穩定、多態性高、無組織特異性、環境影響因素小且覆蓋整個基因組。玉米育種中的分子標記技術主要是對目標形狀基因進行定位、劃分遺傳多樣性、預測雜種優勢、群體劃分、構建遺傳圖譜等內容，對于玉米育種工作的開展具有積極作用。當前，分子標記技術在玉米育種中發揮著十分重要的作用，但針對探索價格低、自動化程度高的分子標記需不斷進行完善，如何將常規育種和分子標記結合起來，加強構建飽和玉米分子遺傳圖譜、表現型與基因型間的關系等需要科研人員的深入研究。

3結論

綜上所述，轉基因工程、分子標記技術、細胞工程等生物工程技術仍舊是玉米育種中使用頻率最高的技術，對其進行應用是玉米育種新的發展階段，凸顯了玉米育種方式的多樣化水平，同時優化了玉米育種過程，提升了培育優質玉米品種的概率。對玉米育種技術加大研究力度，不斷創新生物工程技術，對于完善玉米育種技術和推動農業生產持續健康發展均具有積極作用。

參考文獻

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作者簡介：

姬社林（1972-），男，本科，副研究員。研究方向：玉米遺傳育種及栽培技術。