丁健

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

關(guān)鍵詞 生物技術(shù)；玉米；育種

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B 文章編號(hào)：1673-890X（2016）15--02

常規(guī)的玉米育種技術(shù)與當(dāng)前的科技技術(shù)手段相比較為落后。不僅玉米育種的生長(zhǎng)周期長(zhǎng)、選擇效率低，且很難在短時(shí)間內(nèi)選擇出符合自己預(yù)計(jì)目標(biāo)的品種；同時(shí)，選擇出來的品種即使?jié)M足了種植要求，也很難達(dá)到大規(guī)模種植的生產(chǎn)需求。而生物技術(shù)卻很好地解決了這一問題。在玉米育種方面，生物技術(shù)主要包括細(xì)胞工程、染色體工程、基因工程及分子標(biāo)記技術(shù)4個(gè)方面，在玉米育種過程中運(yùn)用生物技術(shù)，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(xì)胞工程的主要應(yīng)用

細(xì)胞工程是對(duì)細(xì)胞展開研究，利用組織細(xì)胞在外界適宜的環(huán)境下進(jìn)行培養(yǎng)、繁殖，并按照人類大腦的思考結(jié)果對(duì)細(xì)胞相關(guān)特性加以改進(jìn)，使細(xì)胞在植物體或生物體中能夠得到更好地應(yīng)用[1]。在農(nóng)業(yè)種植中，細(xì)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(xì)胞工程在玉米育種中的核心技術(shù)是細(xì)胞或組織培養(yǎng)。利用玉米組織或細(xì)胞誘導(dǎo)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(xì)胞工程提高玉米育種效率在很早的時(shí)候就已經(jīng)出現(xiàn)，1975年，兩位外國(guó)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(yàn)驗(yàn)證，利用細(xì)胞工程進(jìn)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(yàn)獲取成功，在傳統(tǒng)育種模式下，結(jié)合細(xì)胞工程相關(guān)的一些理念，提高玉米的誘導(dǎo)率，培育出更多玉米的新品種。

2 染色體工程的主要應(yīng)用

染色體工程主要包括染色體操作和染色體組操作2個(gè)方面。其主要通過染色體的排列順序以及結(jié)構(gòu)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(yīng)用為單倍體育種。單倍體育種包括3個(gè)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(shù)。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(jìn)而培養(yǎng)出整株植株，已達(dá)到縮短玉米育種年限的目的。單倍體育種在我國(guó)得到了廣泛應(yīng)用，利用花粉培養(yǎng)的技術(shù)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(shù)能夠得到更多的單倍體，能夠促進(jìn)生物技術(shù)在玉米育種中的廣泛應(yīng)用。

3 基因工程的主要應(yīng)用

基因工程的核心技術(shù)是轉(zhuǎn)基因技術(shù)，早在21世紀(jì)初期，轉(zhuǎn)基因技術(shù)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(zhuǎn)基因技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用主要包括以下幾個(gè)方面。

3.1 農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒介導(dǎo)的載體轉(zhuǎn)化技術(shù)

農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化技術(shù)是利用農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒，將其作為介導(dǎo)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(shí)現(xiàn)將外源基因轉(zhuǎn)移并整合到植物細(xì)胞上，然后將轉(zhuǎn)化技術(shù)與細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)相結(jié)合，再生出完整的轉(zhuǎn)基因植株[2]。經(jīng)過多年的實(shí)驗(yàn)探究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化法不僅僅適用于雙子葉植物和裸子葉植物，同時(shí)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(dǎo)的載體轉(zhuǎn)化技術(shù)在玉米育種過程中主要分為4個(gè)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(yùn)用農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)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(dǎo)入轉(zhuǎn)化技術(shù)

基因槍法是一種新型的科研技術(shù)，其主要采用基因?qū)雰x技術(shù)，將遺傳物質(zhì)或其他與遺傳有關(guān)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(diǎn)將遺傳物質(zhì)射入到細(xì)胞、組織畫各種細(xì)胞器上，使生物體內(nèi)基因發(fā)生轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化成能夠?qū)ν饨绛h(huán)境更加適應(yīng)，有更強(qiáng)的生存能力。在玉米育種過程中的主要應(yīng)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(zhuǎn)入玉米細(xì)胞，獲得了抗性愈傷組織和再生植株，從而培養(yǎng)出轉(zhuǎn)基因型的玉米。

3.3 花粉管通道法和子房注射的轉(zhuǎn)化技術(shù)

花粉管通道法和子房注射技術(shù)與基因槍法之間原理

（下轉(zhuǎn)第頁）

（上接第頁）

較為相似，都是利用遺傳物質(zhì)對(duì)生物題進(jìn)行改進(jìn)，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?jī)?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?qū)⒑心康幕駾NA溶液導(dǎo)入到正在發(fā)育的受精卵中，隨著受精卵的發(fā)育而轉(zhuǎn)化為帶有目的基因的新個(gè)體。在科技發(fā)達(dá)的今天，這種方法在農(nóng)業(yè)種植方面得到了廣泛運(yùn)用，我國(guó)推廣面積最大的轉(zhuǎn)基因抗蟲棉就是用這種方法培育出來的，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)利益的同時(shí)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(yùn)用到玉米育種過程，方法操作簡(jiǎn)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(zhuǎn)基因玉米，還能夠減輕工作人員的工作壓力，

4 分子標(biāo)記技術(shù)

在動(dòng)植物的遺傳研究過程中，應(yīng)用最多的就是分子標(biāo)記技術(shù)。主要原因在于其操作簡(jiǎn)單，并能夠很快找到問題癥結(jié)所在，省時(shí)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(biāo)記技術(shù)已在玉米植物育種和生產(chǎn)中有許多應(yīng)用研究，主要集中在基因定位、輔助育種等方面的應(yīng)用研究工作，并取得了一些應(yīng)用成果[3]。首先，應(yīng)用分子標(biāo)記技術(shù)，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(jì)形狀也占有重要的地位，在玉米雜種優(yōu)勢(shì)以及產(chǎn)量預(yù)測(cè)方面也得到了廣泛的應(yīng)用。

5 生物技術(shù)在玉米育種中應(yīng)用的發(fā)展前景

據(jù)農(nóng)業(yè)部專家組組長(zhǎng)趙久然研究員分析，我國(guó)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(duì)于玉米是否能夠增加產(chǎn)量的影響巨大，這說明我國(guó)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(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)且具有較大增產(chǎn)潛力、低風(fēng)險(xiǎn)、耐密穩(wěn)產(chǎn)型品種，并且有確切的育種目標(biāo)，可以采用“抗病性強(qiáng)、抗蟲型號(hào)、優(yōu)質(zhì)、良種”作為我國(guó)玉米發(fā)展的育種目標(biāo)，時(shí)刻提醒著工作人員優(yōu)質(zhì)選種、認(rèn)真負(fù)責(zé)。

6 結(jié)語

生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)育種發(fā)面的應(yīng)用越來越廣泛，但同時(shí)也存在許多不可避免的問題，必須深入研究，找出相應(yīng)的解決方案，并加大對(duì)玉米育種中生物技術(shù)應(yīng)用的探索。相信隨著科技水平的不斷進(jìn)步，細(xì)胞工程、基因工程等的日益完善，生物技術(shù)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(xiàn)

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

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

[3]劉金文.淺議生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用[J]中國(guó)農(nóng)業(yè)信息，2014（7）：123.

（責(zé)任編輯：劉昀）