简析生物技术在玉米育种中的应用

摘要：玉米是世界上的主要粮食作物，仅次于水稻和小麦。玉米可作为粮食食用，也可以在众多行业中进行应用。随着社会经济与科学技术水平的快速发展，对玉米的需求量也呈现出快速增加的趋势，在多种因素的作用下，使得玉米产量不断下降，而利用生物技术开展玉米育种工作，在提升玉米育种进度的同时，还有利于优质高产、抗病性能强的玉米新品种形成。基于此，本文重点分析生物技术在玉米育种中的应用，以期为濮阳市快速有效的玉米育种和高产优质玉米品种提供理论参考依据。

关键词：生物技术;玉米育种;应用

中图分类号：S513

文献标识码：A

DOI：10.19754/j.nyyjs.20191215010

引言

玉米是世界上的主要粮食作物，同时也是我国的第一大粮食作物，在食品、工业、医疗、能源中均发挥着十分重要的作用。随着社会经济的快速发展、人们生活水平的提高和人口数量的锐增，社会各个方面对玉米的需求量不断增强。耕地面积的减少和自然灾害的频繁发生，对玉米种植造成的危害不断加剧，因此培育出优质、高产、抗逆性强的玉米新品种刻不容缓。自20世纪初玉米杂交育种概念提出以来，相关人员结合玉米育种技术培育出越来越多的新品种，而玉米种植资源狭窄则在很大程度上阻碍了玉米育种工作的开展，常规玉米育种周期较长、选择效率和选育速度均较低。在玉米育种中应用生物技术，则开辟了玉米育种的新途径，相较于常规玉米育种技术，生物育种技术的选择效率高和生长周期较短，可确保人们在较短时間内获取优质、高产、抗逆性强的玉米品种。因此，加大研究生物技术在玉米育种中的应用，对于推动农业生产持续健康发展具有十分重要的现实意义。

1生物技术在农作物育种中的优势

1.1加快育种进程

自RFLP技术、SSR技术及PCR技术出现以来，分子遗传图谱的构建进程也在不断加快。愈来愈多的育种目标性状可借助于DNA或RNA水平进行识别;在分子标记的辅助之下进一步明确了育种目标;从微观角度可对作物性状进行改善，增强育种效率的同时，还能使育种进程加快。

1.2培育植物新品种

对克隆技术进行应用则能获取到更多的目标基因，一些可以高效表达特意性状育种中间材料的诞生，为植物新品种的出现提供了有利条件。

1.3加快转基因作物选育

在抗除草剂、抗病虫作物育种中转基因技术发展速度较为迅猛。现阶段，抗草甘膦、抗草丁膦、抗虫等转基因玉米品种在大部分地区得到了广泛生产应用。

1.4对育种性状和品种品质进行改变

随着作物功能基因组学理论的发展成熟和相关技术体系的完善，在一定程度上改良了农作物育种性状和育成作物品质，使得农作物品种类型不断增多，推动了农业生产持续健康发展。

2生物技术在玉米育种中的应用

2.1基因工程在玉米育种中的应用

在分子遗传学理论的基础上，将分子生物、物理、化学等多种方法进行结合，制作不同出处基因路径，在玉米基因组中引入外源基因，进而对玉米种植性状进行改变，以达到创造新品种的方法称之为基因工程。当前使用最为广泛的转基因技术手段主要包括基因枪法、农杆菌介导法和花粉管通道法等。基因枪法，该技术方法则是对载有外源DNA的金属微粒进行应用，加速完成后将其射入到细胞中，也就是将外源DNA分子带到受体细胞中的遗传物质导入技术称之为基因枪法。该方法的主要优点是可在双子叶和单子叶植物中同时使用，还能同时转化多种基因。农杆菌介导法，该技术方法主要将农杆菌Ti质粒作为介导载体使用，目的基因可被Ti质粒上的T-DNA转移到植物受体细胞中，之后则会在植物基因组中进行整合，将细胞培养技术、组织培养技术和转化技术进行结合就能培育较为完整的转基因植株。这种技术在玉米育种中具有操作方法简单、成功率高、费用低、遗传性能稳定等方面的优点。花管粉通道法，在植物授粉完成后，向子房内直接注射含有目的基因的DNA溶液，因植物受精时会有花粉通道形成，借助于该通道则能向受精卵细胞内导入目的基因。

借助于基因工程，并在科研技术人员的共同努力下，我国相继研发出了抗草甘膦的转基因玉米品种，以及抗旱、抗涝、抗风、抗病虫害等玉米品种，切实解决了我国农业生产中的问题。

2.2细胞工程在玉米育种中的应用

将遗传学与生物学进行结合来研究细胞，并在外界环境条件适宜的情况下对细胞进行培养和繁殖，根据人们的自身意愿重新排列细胞结构组合，也就是在细胞融合、染色体、核质移植、基因移植的基础上，优化生物功能与结构，进而形成人们理想中的新物种或新品系。农业生产中涉及到的细胞工程主要是改良和创新物种，确保植物体可以快速繁殖。将细胞工程应用到玉米育种中的关键则是培养细胞或组织。在20世纪70年代末，外国研究人员就将玉米幼胚作为外体，在对愈伤组织进行诱导的基础上获取了再生植株，因取材部位、培养基、植株基因、组织培养环境等多种因素的作用，玉米育种中选用细胞工程，获取再生植株的频率较低。只有对细胞工程理念进行深入分析，并保证基因材料、培养基与激素的选择适宜，在增强诱导率的同时，促进新玉米品种的形成。除此之外，将细胞工程中的单倍体技术，如诱导孤雌生殖、Stock6单倍体技术、花药培养技术等，应用到玉米单倍体育种中，也有很大程度的突破。虽然在玉米育种中应用的单倍体技术取得了很大进展，但是仍旧存在单倍体诱导率不高、基因重组率较低、不良基因得不到有效改善等方面的问题，对于玉米育种产生了不利影响。

2.3分子标记技术的应用

现阶段，分子标记技术在社会各个领域得到了广泛应用，其中，RFLP、SSP和SNP等技术则是当前应用频率最高的分子标记技术。这种技术主要是以DNA多态性为基础的遗传标记，优点是遗传稳定、多态性高、无组织特异性、环境影响因素小且覆盖整个基因组。玉米育种中的分子标记技术主要是对目标形状基因进行定位、划分遗传多样性、预测杂种优势、群体划分、构建遗传图谱等内容，对于玉米育种工作的开展具有积极作用。当前，分子标记技术在玉米育种中发挥着十分重要的作用，但针对探索价格低、自动化程度高的分子标记需不断进行完善，如何将常规育种和分子标记结合起来，加强构建饱和玉米分子遗传图谱、表现型与基因型间的关系等需要科研人员的深入研究。

3结论

综上所述，转基因工程、分子标记技术、细胞工程等生物工程技术仍旧是玉米育种中使用频率最高的技术，对其进行应用是玉米育种新的发展阶段，凸显了玉米育种方式的多样化水平，同时优化了玉米育种过程，提升了培育优质玉米品种的概率。对玉米育种技术加大研究力度，不断创新生物工程技术，对于完善玉米育种技术和推动农业生产持续健康发展均具有积极作用。

参考文献

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作者简介：

姬社林（1972-），男，本科，副研究员。研究方向：玉米遗传育种及栽培技术。