淺析生物技術在玉米育種中的應用

于清巖

摘 要 玉米是我國農業生產中不可缺少的農作物，為有效提高玉米種植質量以及經濟效益，要使用生物技術來改進育種方式，提高育種質量?；诖?，以玉米育種中的生物技術應用為研究主題，在闡述生物技術應用意義的基礎上，介紹說明玉米育種中經常使用的生物技術，以發揮生物技術在玉米育種中的應用效果。

關鍵詞 生物技術;玉米育種;應用

玉米是我國重要的糧食作物和經濟作物，農業市場的玉米需求量較高。然而，在我國耕地面積不斷減少的背景下，通過擴大種植面積來提高玉米產量的方法存在諸多問題。因此，要借助科學技術來提高單位面積玉米產量，以技術來推動玉米產量提高。近年來，隨著生物技術在農業領域的逐步推廣應用，越來越多的地區開始嘗試借助生物技術來改變育種方式，以提高玉米品種的質量，增加單位面積玉米產量。相較于以擴大種植面積來提高玉米產量的方式，通過生物技術來改善玉米品種，使玉米品種更好地匹配種植地區玉米種植的自然環境，是提高玉米產量的有效方法[1]。

1 生物技術應用于玉米育種中的意義

生物技術在玉米育種中的應用不僅能夠改善玉米品種的質量，提高玉米種植的產量，而且能增強玉米品種的綜合影響力，實現我國玉米品種的持續改良與優化。就玉米育種而言，應用生物技術的意義主要體現在以下3方面。

1.1 提高玉米種植產量

生物技術在玉米育種中的應用可以改變玉米品種的質量，使玉米品種的生命周期、生長狀況更好地適應種植地區的生長環境，進而保證玉米植株后期能夠茁壯生長。例如在轉基因技術支持下培育的玉米品種具備良好的抗除草劑、抗病蟲害能力，在后期生長過程中不易遭受典型病蟲害的影響[2]。

1.2 優化玉米品種

生物技術隨著農業發展需求而不斷改良和創新，可使玉米品種得到持續優化。例如，基于生物技術基礎上培育出的抗蟲、抗病毒類轉基因玉米品種在抗蟲、抗病毒能力方面具有明顯的優勢，可以有效抵御一般性昆蟲和病毒的侵襲;培育出的抗除草劑轉基因玉米品種將從其他生物中分離出的抗除草劑基因轉移到玉米植株上，使玉米植株具有抵抗除草劑的作用[3]。

1.3 實現玉米規?；N植

與傳統的玉米育種技術相比，生物技術具有良好的穩定性，可以保證玉米育種的全面性和優質性，使玉米品種適應諸多環境因素，為規模化玉米種植提供技術支持。例如一些農場借助生物技術提高玉米的抗旱能力，使玉米能夠在干旱的環境下良好生長，從而降低規?；洜I的成本投入。

2 生物技術在玉米育種中的應用

借助生物技術來改良玉米品種，可實現玉米種植產量持續增加。就目前玉米育種的實際情況來看，應用較為普遍的技術及其具體應用方法可以概括為以下3方面。

2.1 基因工程在玉米育種中的應用

基因工程是在分子遺傳學理論的指導下，以分子生物學和微生物學的現代方法為手段，將不同來源的基因按照預先設計的藍圖，在體外構建雜種DNA分子，然后導入活細胞，以改變玉米原有的遺傳特性，獲得新品種的生物技術類型。

目前玉米育種中應用較多的基因工程主要有基因槍法、農桿菌介導法和花粉管通道法等。其中，基因槍法是將外援DNA包被在微小的金粒或鎢粒表面，在高壓的作用下被高速射入受體細胞或組織，微粒上的DNA在進入細胞后，被整合到植物的染色體上，得到表達，進而實現基因的轉化。該方法可以同時轉化多種基因。農桿菌介導法是將目的基因插入到經過改造的T-DNA區，借助農桿菌的感染實現外源基因向植物細胞的轉移與整合，然后通過細胞和組織培養技術，再生出轉基因植株。農桿菌介導法在玉米育種中的應用優勢主要是操作方法簡單、成功率高、育種成本低以及品種的遺傳性能較為穩定?；ǚ酃芡ǖ婪ㄊ窃谟衩资诜酆螅蜃臃績戎苯幼⑸浜心康幕虻腄NA溶液，借助玉米授粉時的花粉通道向受精卵細胞內導入外源DNA。在玉米育種中使用農桿菌介導法的優勢在于育種成本低、重復性好、轉育周期短、能進行大面積轉化等[4]。

在基因工程技術的支持下，我國培育出了諸如抗草甘膦等轉基因玉米品種，并結合各地區玉米種植的實際情況和需求，培育出了抗旱、抗澇、抗倒伏、抗病蟲害的優良玉米品種，保障了玉米種植的產量和效益。

2.2 細胞技術在玉米育種中的應用

細胞技術是在結合遺傳學、生物學的基礎上，通過把握或者創造適宜細胞培養與繁殖的外部環境條件來對細胞的結構進行重新組合，優化生物功能與結構，進而培育出新的品種。

目前，細胞技術在玉米育種方面的應用主要體現在單倍體培養、細胞變異體培養和諸如幼胚、幼穗等其他外植體的培養方面。雖然細胞技術在改良玉米抗蟲、抗澇、抗旱、抗除草劑等方面具有積極作用，但該技術在育種中的應用仍然面臨較多的難題。例如，相關研究與育種實踐表明，玉米育種中使用細胞技術獲取再生植株的頻率較低，并且只有選擇合適的培養基與生長調節劑增強誘導率，才能夠促使新的玉米品種形成。同時，也有研究表明，雖然可以將細胞技術中的諸如Stock 6單倍技術、花藥培養等單倍體技術應用到育種中，但此方式中，單倍體的誘導率和基因重組率均偏低，且無法有效改善不良基因，無法滿足高效率育種的需要[5]。

2.3 分子標記技術在玉米育種中的應用

分子標記技術的出現彌補了以往玉米育種技術中存在的標記數量少、易受環境和基因表達影響的不足，使玉米的育種效果有了明顯提升。分子標記技術在玉米育種中的應用主要是通過對數量性狀基因座（QTL）進行定位、多樣性遺傳劃分、預測雜種優勢、劃分群體、構建遺傳圖譜等，提高玉米育種的有效性。在分子標記技術應用中，玉米遺傳連鎖圖譜和數量性狀基因座是基礎，其中玉米遺傳連鎖圖譜表示的是位于同一染色體基因的相對位置和距離。在多樣性遺傳劃分中，遺傳多樣性分析是關鍵，遺傳多樣性的豐富性決定玉米品種對外界環境的適應能力。豐富的遺傳多樣性可以增強玉米植株對生長環境的適應能力。同時，在玉米育種中使用遺傳多樣性分析方法可以保護玉米種質資源，并為玉米自交系優勢類群的劃分、玉米雜交育種親本選配提供遺傳方面的背景資料[6]。

當前，分子標記技術是玉米育種中的重要技術內容，其中RFLP、SSR、SNP等技術是當前應用相對較多的分子標記技術，這些技術可以用于種質親緣鑒定、資源種群劃分、雜交和純度檢測以及目的基因的識別和分離等。分子標記技術在玉米育種中應用的優越性主要體現在4方面：1）直接以DNA形式出現，生物體的各個組織、各發育階段均可檢測到，不受季節、環境影響;2）數量極多，遍及整個基因組;3）多態性高，利用大量引物、探針可以完成覆蓋基因組的分析;4）表現為中性，與不良性狀沒有必然聯系。當然，分子標記技術在玉米育種中的應用也存在一定的劣勢和不足，即分子標記技術與常規玉米育種的結合不夠緊密，影響了分子標記技術在玉米育種中的應用[7-8]。

3 結語

隨著我國玉米需求量的持續增加，我國玉米種植產量提高的任務越來越艱巨。同時，玉米種植活動所受的自然環境因素的影響使得玉米種植預期產量目標實現面臨不小的阻力。在這樣的情況下，有必要借助技術手段來提高玉米品種的性能，保證玉米種植的效益。生物技術作為改善玉米品種質量、提高玉米種植產量的重要手段，在玉米育種中的應用空間非常大，一些優勢突出的生物技術在玉米育種中應用取得的良好效果也充分印證了生物技術在玉米育種中應用的優越性。然而，通過對生物技術在玉米育種中應用的研究也發現，部分技術在育種中的應用效果仍然受到較多不確定性因素的影響，難以完全保證育種活動的實效性?；诖?，在生物技術應用過程中，要結合玉米育種的實際情況，科學、合理地選擇應用相應的生物技術，以確保生物技術在玉米育種中的應用效果。

參考文獻：

[1] 夏海豐，高瑋，趙長春，等.生物技術在玉米育種中的運用探析[J].農業開發與裝備，2019（10）：39-40.

[2] 關淑艷，董昭旭，李暉，等.生物技術在玉米育種中的應用[J].吉林農業大學學報，2016，38（2）：127-137.

[3] 張正，連靈燕，王高鴻，等.分子標記技術在玉米育種中的應用[J].生物技術進展，2015，5（4）：259-264.

[4] 孫俊榮.高產多抗玉米及其相關育種技術專利檢索情況分析[J].中國農學通報，2011，27（1）：471-474.

[5] 王亞黎.河北省玉米穗蟲的發生動態及其生物防治技術研究[D].保定：河北農業大學，2019.

[6] 張小娟，郭鳳琴，郭慶瑞，等.生物技術在玉米育種中應用研究的初探[J].農業科技通訊，2018（10）：4-6.

[7] 聞占飛，辛志軍，黃振剛.生物技術在玉米育種中的應用研究[J].種子科技，2018，36（3）：61.

[8] 郭懷志，任炳正，聞占飛.論單倍體技術在玉米育種上的應用[J].種子科技，2018，36（3）：62.

（責任編輯：趙中正）