李京芳

摘? ?要：針對生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用進行了分析，從分子標(biāo)記技術(shù)、染色體工程以及基因工程等這些不同生物技術(shù)的角度出發(fā)，實現(xiàn)生物技術(shù)在其中的合理應(yīng)用，為玉米育種的質(zhì)量、產(chǎn)量提供保證。

關(guān)鍵詞：生物技術(shù);玉米育種;應(yīng)用措施

文章編號： 1005-2690（2020）18-0046-02? ? ? ?中圖分類號： S513? ? ? ?文獻標(biāo)志碼： B

在我國現(xiàn)有的諸多糧食中，玉米的種植面積比小麥、水稻都要更高一些，居于首位。眾所周知，我國人口基數(shù)龐大，對于玉米等各種不同類型的農(nóng)作物提出的要求非常高，需求量也相對比較大。玉米不僅是一種基本的糧食作物，同時還可以被廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域中，比如在能源、工業(yè)等諸多領(lǐng)域中都可以實現(xiàn)合理的應(yīng)用。

但是由于玉米種植以及生長中很容易受到各種不同類型的自然災(zāi)害、病蟲害等因素的影響，導(dǎo)致我國的玉米總產(chǎn)量無法得到有效提升。針對這一情況，要想保證玉米的質(zhì)量、產(chǎn)量可以得到有效提升，就必須加強應(yīng)用生物技術(shù)的重要性，通過生物技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的合理應(yīng)用，不僅可以滿足人們的基本生活需求，而且還可以保證玉米育種質(zhì)量以及玉米種植產(chǎn)量得到有效提升。

1? ?分子標(biāo)記技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步和快速發(fā)展，在實際生產(chǎn)中應(yīng)用分子標(biāo)記技術(shù)，有利于為玉米育種的效果提供保證。在玉米育種方面，應(yīng)用該技術(shù)之前，經(jīng)常會利用形態(tài)學(xué)的標(biāo)記、生化標(biāo)記等各種不同類型的方式，實現(xiàn)對玉米育種工作的輔助。在開展各環(huán)節(jié)的具體工作中，由于標(biāo)記的整體數(shù)量相對比較少，同時很容易受到環(huán)境、基因表達等諸多因素的影響，所以經(jīng)常很難達到理想化的標(biāo)準(zhǔn)要求[1]。而DNA分子標(biāo)記技術(shù)在實際應(yīng)用中，可以將其看作是繼形態(tài)學(xué)標(biāo)記、生化標(biāo)記各環(huán)節(jié)工作之后出現(xiàn)的一種新型標(biāo)記技術(shù)手段。對分子標(biāo)記技術(shù)在現(xiàn)實中的應(yīng)用、作用和價值進行綜合分析可以發(fā)現(xiàn)，在應(yīng)用時其自身具有非常明顯的優(yōu)勢和特點，如今已經(jīng)逐漸成為玉米育種中不可缺少的重要組成部分之一。

1.1? ?連鎖圖譜的構(gòu)建以及基因定位

玉米遺傳連鎖圖譜的提出以及具體應(yīng)用，主要是指在實踐中將玉米基因組中的有關(guān)基因遺傳標(biāo)記相對位置的連鎖圖譜，全部真實可靠地展示出來。與此同時，在構(gòu)建以及應(yīng)用遺傳連鎖圖譜時，可以將其直接看作是基因定位中必不可少的重要組成部分。同時，也是開展基因組、基因克隆等各環(huán)節(jié)的基礎(chǔ)，對玉米分子的遺傳學(xué)展開研究時，通過該技術(shù)的應(yīng)用，有利于對玉米遺傳連鎖圖譜進行合理的構(gòu)建，為基因定位提供可靠的參考依據(jù)[2]。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果可發(fā)現(xiàn)，在20世紀(jì)80年代時期，分子標(biāo)記技術(shù)在發(fā)展以及具體應(yīng)用中，對遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建發(fā)揮了非常重要的推動作用。

1.2? ?遺傳多樣性

玉米具有一定的遺傳多樣性特征，其主要是指玉米種子內(nèi)部的遺傳多樣性。這種物種內(nèi)部的遺傳多樣性，如其自身的整體情況、多樣性水平的高低等會直接影響到物種對于外界逆境的緩沖效果。由此可以看出，豐富的遺傳多樣性對于物種而言，可以促使其自身的適應(yīng)能力得到有效提升。要想實現(xiàn)對玉米多樣性的詳細分析，就必須要保證對玉米的種質(zhì)資源進行有效的保護。這樣做的根本目的是對玉米自交系統(tǒng)優(yōu)勢類群的劃分進行合理的分析，同時還可以為玉米雜交育種親本選配提供有針對性的遺傳背景資料作為支持。分子標(biāo)記技術(shù)在實際應(yīng)用中，其通常情況下是處于分子水平識別基因中一種獨有的技術(shù)手段，比較常見的分子標(biāo)記技術(shù)包括RFLP、SSR等不同類型的技術(shù)[3]。這些技術(shù)在實際應(yīng)用中，不僅可以被合理地應(yīng)用到資源的種群劃分中，而且還可以對純度進行檢測，具有非常良好的應(yīng)用效果。

2? ?染色體工程在玉米育種中的應(yīng)用

在具體應(yīng)用中，染色體工程主要涉及兩個方面，即染色體操作和染色體組操作。染色體工程在玉米育種中的應(yīng)用，通常情況下是直接通過染色體的排列順序以及結(jié)構(gòu)等方面的變化，實現(xiàn)對生物遺傳的改變處理。在玉米育種相關(guān)工作的具體開展中，染色體工程在其中的應(yīng)用通常情況都是集中在單倍體育種中。在應(yīng)用時主要體現(xiàn)在花粉培養(yǎng)、子房培養(yǎng)以及stock6單倍體技術(shù)幾個方面，在實際應(yīng)用中，以上條件因素的基本原理都是直接通過單倍體培養(yǎng)出符合實際要求的純合二倍體。在這一基礎(chǔ)上，培養(yǎng)出整株植株，進而達到不斷縮短玉米育種年限的目的[4]。Stock6本身就是一種玉米自交體系，通過各種不同類型技術(shù)在其中科學(xué)合理的應(yīng)用，可以得到更多符合實際要求的單倍體，利用這些單倍體可以對生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用起到良好的推動作用。

在具體應(yīng)用中，單倍體育種在某種程度上可以促使玉米的整體育種速度得到有效提升，同時還可以加速玉米自交系的有效培養(yǎng)。雖然當(dāng)前在育種方面大約95%以上都在利用系譜法、回交法等方法，這些常規(guī)育種方法在應(yīng)用時的整體效果普遍比較良好，但是，單倍體技術(shù)由于其具有自身的使用周期短、純合度相對比較高等優(yōu)勢特點，在育種方面得到了廣泛應(yīng)用。在結(jié)合單倍體技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀進行分析時發(fā)現(xiàn)，玉米單體可以實現(xiàn)自然發(fā)生，同時也可以在受到誘導(dǎo)之后發(fā)生，一般自然發(fā)生的概率普遍比較低，大約只有0.1%。在實際應(yīng)用中，單倍體育種可以打破當(dāng)前在整體育種中由于不良基因的連鎖性，造成的基因相互間的重組相對比較低，單倍體在其中的誘導(dǎo)率也不是很好。除此之外，在實踐中重組二倍體時，染色體加倍本身還具有一定的困難。

可見，將單倍體技術(shù)應(yīng)用于玉米育種，不僅具有非常良好的前景，而且如果與種質(zhì)擴增等進行有效結(jié)合，可以將單倍體育種在玉米種植管理中的優(yōu)勢和特點最大化發(fā)揮出來。

3? ?基因工程在玉米育種中的應(yīng)用

基因工程也可以稱為DNA重組技術(shù)、基因拼接技術(shù)，在具體應(yīng)用中，通常情況是直接通過微生物學(xué)、分子生物學(xué)等各種不同類型的現(xiàn)代方法、手段和措施，對于不同來源的基因，基于提前已經(jīng)設(shè)計好的設(shè)計流程，對其進行科學(xué)合理的構(gòu)建和落實，實現(xiàn)對DNA分子的建設(shè)，在這一基礎(chǔ)上將活細胞導(dǎo)入其中。這樣做的根本目的是為了從根本上對原本生物的遺傳特性進行改變，從而獲得新品種，同時對新產(chǎn)品也可以起到良好的改善作用。

3.1? ?農(nóng)桿菌介入導(dǎo)法

農(nóng)桿菌其實是一種革蘭氏陰性菌，主要涉及的內(nèi)容包括根癌農(nóng)桿菌以及發(fā)狀農(nóng)桿菌。其中，根癌農(nóng)桿菌在整個農(nóng)桿菌介導(dǎo)植物基因轉(zhuǎn)化的過程中可以得到廣泛應(yīng)用，在實際應(yīng)用中可以通過侵染的方式，直接將植物受傷部位進行侵染處理，在這一基礎(chǔ)上，也可以直接將Ti質(zhì)粒上的T-DNA區(qū)轉(zhuǎn)移到對應(yīng)的植物受體細胞當(dāng)中，同時還可以直接將其整合到對應(yīng)的植物基因組當(dāng)中。

農(nóng)桿菌在實際應(yīng)用中的整體效果普遍比較良好，近年來，將農(nóng)桿菌作為玉米體系侵染的主要流程和方式，不僅整個體系在構(gòu)建以及具體應(yīng)用中得到了不斷完善和優(yōu)化，而且農(nóng)桿菌的介導(dǎo)法在整個玉米轉(zhuǎn)基因育種中已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用。在這種形勢下，轉(zhuǎn)化率一直在不斷提升，最終的效果也相對比較明顯。

3.2? ?基因槍法

基因槍法又可以稱為粒子槍法。在實際應(yīng)用中，該方法主要是通過高速運動的方式，促使金屬微粒可以直接附著在微粒的表面，其表面外源的DNA分子可以直接被代入到對應(yīng)的受體細胞當(dāng)中，這種技術(shù)可以被看作是一種具有遺傳物質(zhì)特征的導(dǎo)入技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用原理是通過火藥爆炸、高壓放電等各種不同類型的技術(shù)手段，將其作為驅(qū)動力實現(xiàn)不斷加速的作用，同時金屬微粒轟擊靶細胞在其中的應(yīng)用，可以將外源DNA攜帶到實踐中，將其整合到對應(yīng)的基團當(dāng)中?；驑屴D(zhuǎn)化法不僅可以將其合理地應(yīng)用到單子葉植物當(dāng)中，而且還可以將其應(yīng)用到雙子葉植物當(dāng)中，實現(xiàn)植株的再生，其自身的受體相對比較廣泛。在應(yīng)用基因槍法時，其自身的缺點也很多，所以在使用時必須結(jié)合現(xiàn)實要求，盡量避免這些缺點帶來的影響。其中比較明顯的缺點就是應(yīng)用時的整個操作相對比較煩瑣，需要投入的費用也比較高;另外，DNA片斷在其中進行轉(zhuǎn)化時，容易出現(xiàn)嚴重的斷裂現(xiàn)象，外源基因在其中也很容易受拷貝不完整等問題的影響，導(dǎo)致遺傳的穩(wěn)定性很難延伸到下一代。

4? ?結(jié)語

眾所周知，我國已經(jīng)全面進入到信息化、科技化時代，生物技術(shù)在整個社會經(jīng)濟發(fā)展中具有非常重要的影響和作用，對各領(lǐng)域都帶來了積極的影響。但是，在現(xiàn)有的常規(guī)技術(shù)應(yīng)用中，玉米育種技術(shù)仍然是其中的主要手段，在整個育種體系的構(gòu)建以及應(yīng)用中具有非常重要的意義。雖然目前來看，玉米生物技術(shù)育種在應(yīng)用時還會受到很多因素的影響，但是已經(jīng)逐漸成為一種必然的發(fā)展趨勢。在實際應(yīng)用玉米生物技術(shù)時，最為重要的一點就是要結(jié)合實際情況，對分子標(biāo)記輔助育種、轉(zhuǎn)基因育種等實現(xiàn)合理的應(yīng)用，不僅有利于細胞、基因工程等在實踐中的不斷完善和優(yōu)化，而且還可以從根本上保證生物技術(shù)在玉米育種中得到更加廣闊的發(fā)展，以保證玉米育種的質(zhì)量和產(chǎn)量。

參考文獻：

[ 1 ] 郭書磊，魏昕，魏良明，等.玉米單倍體誘導(dǎo)、加倍技術(shù)及相關(guān)機理探討[J].玉米科學(xué)，2020，28（3）：52-59，65.

[ 2 ] 王向峰，才卓.中國種業(yè)科技創(chuàng)新的智能時代——“玉米育種4.0”[J].玉米科學(xué)，2019，27（1）：1-9.

[ 3 ] 王鶴樺，劉金海.玉米育種技術(shù)研究進展[J].種業(yè)導(dǎo)刊，2019（2）：18-20.

[ 4 ] 王洪振，于佳鑫，劉強，等.CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用[J].分子植物育種，2019，17（20）：6696-6704.