生物技术在玉米育种中的应用

张百行

[摘要]随着我国经济和科技的不断进步，我国农业的生产种植技术水平也不断提高，生物技术被广泛地应用于农业生产种植中，对我国的农业生产带来了巨大的影响。在玉米育种中，生物技术与传统常规育种技术的完美结合，使得培育出的新型玉米品种具有高产、抗逆、抗病的特点，并且有效提高了玉米育种的效率。本文对基因工程技术在玉米抗病、抗虫、抗药剂和品种改良方面的相关应用进行了分析。

[关键词]玉米育种;生物技术;转基因技术

中图分类号：S513 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202004

在我国粮食产业中，玉米的种植面积远远高于水稻和小麦，位居第一。我国人口众多，对玉米的需求量十分庞大。玉米不仅是一种粮食作物，它还被广泛应用于能源、工业等领域。然而，受自然灾害和病虫灾害的影响，我国玉米的总产量直线下降，对此要积极将生物技术应用到玉米育种中，从而更好地满足人们的需求，并提高我国玉米育种的总产量。

1 常见的玉米育种转基因技术

我国玉米育种转基因技术主要分为农杆菌介导的转基因技术、DNA直接介导的基因转化技术和花粉管通道介导的基因转化技术这三大类[1]。在我国应用最广泛的还是玉米育种转基因技术，农杆菌介导的转基因法、基因枪法以及花粉管通道法也是最基础的玉米生物转基因技术。

1.1 农杆菌介导法

农杆菌主要有根癌农杆菌和发状农杆菌两种，主要生存在土壤中，是革兰氏阴性杆菌中的一种，它在自然条件下极易对双叶子植物造成伤害，促使双叶子植物发生病变，导致双叶子植物产生冠瘿瘤和发状根，非常不利于双叶子植物的正常生长[2-3]。农杆菌介导法被广泛应用到治疗根癌农杆菌中，通过此方法，农杆菌能够逐渐侵染植物的受伤部位，并且把Ti质粒上面的T-DNA区域转移到植物的受体细胞中，与植物原本的受体细胞相结合。采用农杆菌介导法在改良玉米遗传中有很多优点，它不仅操作简单、成本费用低、成功率高，还可以保证玉米遗传的稳定性[4]。因此，农杆菌介导法已经逐渐、广泛地应用于农业玉米育种中，有效地减少和避免了玉米冠瘿瘤和发状根的发生。

1.2 基因枪法

基因枪法又被叫作粒子轰击法和微弹技术，其主要原理就是利用压缩气体（氮、氦）动力产生一种冷气体冲击波使其进入轰击室，把带有DNA的金粉打入植物的细胞核中，完成对植物的基因转移。基因枪法所适用的植物十分广泛，适用于单叶子植物和双叶子植物，可以使植物同时进行多基因的转化[5]。但是，采用基因枪法对玉米进行育种时所消耗的费用较高、操作步骤也十分复杂烦琐，在转化DNA片段时很容易产生断裂现象，导致外源基因拷贝不完整，最终影响玉米的育种。在大多数情况下基因枪法所产生的冲击力会出现误差，冲击力偏大和偏小都会影响试验结果，导致基因枪法操作失败。

1.3 花粉管通道法

花粉管通道法主要就是在植物授粉后向子房内注射相应基因的DNA溶液，在植物开花、受精时形成花粉通道，再把外源的DNA导入受精细胞，完成与受体细胞基因的结合。花粉管通道法操作简单、成功率高、转化周期短，不容易受到外界自然环境的影响[6]。但是，通过该方法培育出来的玉米基因不稳定，不利于日后的研究。

2 生物技术在玉米育种中的应用

我国的农业学家结合自身的经验，不断反复地对生物技术展开研究和试验，最终在生物技术领域的研究中获得了成功，给我国农业产业的发展带来了翻天覆地的变化。玉米育种的转基因生物技术结合物理方法、化学方法和生物方法，把外源的基因与玉米的基因相互结合，还把外源基因中的所有表达整合到玉米的基因中，使玉米育种也具有外源基因的表达。玉米生物转基因育种就是运用基因转移的方式培育出新型的玉米品种，并且这些新型的玉米品种还具备其他品种不具备的特点，如高产、抗病、抗逆和品质优良。随着生物技术的迅速发展，农业学家也在不断研究玉米育种转基因技术，对不同类型生物技术的优缺点进行对比和改良，把不具备抗性基因的玉米进行重组和分析，在此基础上完成对玉米育种产量和品质方面的提升。虽然我国玉米育种生物转基因技术还不够成熟，但是在抗虫灾害、抗除草剂这两方面已取得了不小的成就，这也为日后的玉米育种生物转基因技术的发展奠定了坚实的基础，更加便于农业学家对玉米育种生物转基因其他方面的研究。

3 转基因玉米研究的进展

虽然我国玉米生物转基因技术不是十分完善，小部分的农业生产依然采用传统、常规的种植方式，但是随着玉米生物转基因技术的不断发展和成熟，也有很多玉米育种生物转基因技术被应用于农业种植，其中应用最为广泛的有玉米育种生物转基因技术、抗除草剂转基因玉米的培育、抗虫转基因玉米的培育以及抗逆转基因玉米的培育，促进了我国农业产业的全面发展，提高了玉米育种的总生产量，也为我国农民带来了巨大收益[7]。

3.1 抗除草剂转基因玉米的培育

抗除草剂转基因技术的成功研发，为我国农民提供了很大的便利。此前，在对玉米进行育种的过程中，杂草的处理是农民最厌烦和担忧的问题，杂草处理起来十分复杂和麻烦，且杂草的再生能力很强，除去杂草后还会重新长出，如果不及时对杂草进行处理就会影响玉米的成长。为了有效地解决这一问题，大部分农民都会采取喷洒除草剂的方法除去杂草，但是这些除草剂属于化学物质，会对玉米产生不良影响，也加大了农民的工作量。我国农业学家通过农杆菌介导的生物方法培育出7株基因阳性的玉米植株，作为抗除草剂转基因玉米培育的材料，有效地解决了除草难的问题。

3.2 抗虫转基因玉米的培育

自然灾害和病虫灾害是影响玉米育种总产量的主要原因之一，自然灾害是人类不可干预的因素，因此只能尽量优化玉米育种品种，以此来有效避免或者减少病虫灾害对玉米育种的影响。针对玉米育种这一现存问题，我国农业学家和科学家大力展开对抗虫转基因玉米的培育工作，通过农业学家和科学家的共同努力，在抗虫转基因玉米培育中的抗虫基因转化和抗虫基因优化这两个领域中取得了成功，目前此项目的研究还处于申请阶段，在不久的将来，抗虫转基因玉米的培育技术会广泛地应用到农业生产中。

3.3 抗逆转基因玉米的培育

抗逆转基因玉米培育方面的研究也十分成功，抗逆功能基因的遗传转化剂抗逆相关转录因子，有效提高了玉米的抗逆性，从根本上减少了因自然灾害所产生的影响，有效保证了玉米育种的总产量。

4 结 论

上述内容充分体现了转基因玉米技术在玉米育种中的重要性，可见转基因玉米技术能够有效地提高玉米育种的总产量[8]。我国的农业生产应高度重视生物技术在玉米育种中的应用，长远来看，生物技术是我国农业发展的趋势，它不仅适合我国现在的国情，还为我国玉米生产的稳定发展做出了重要的贡献，促进了我国经济建设的全面发展，也为玉米育种其他方面的发展奠定了坚实的基础。

参考文献

[1] 罗菊香，张启卫，王仁章.公选课“生物工程概论”教学探索与实践[J].安徽农学通报（下半月刊），2011，17（10）：222+224.

[2] 李玉杰.利用分子标记技术改良玉米粗缩病抗性[D].济南：山东大学，2010.

[3] 吴永升，莫伟健，谭华，等.生物技術在玉米育种中的应用[J].广西农业科学，2006（2）：104-107.

[4] 武淑香，李晓辉，殷奎德，等.玉米转基因育种回顾[J].玉米科学，2007（4）：63-66.

[5] 朱毅华.转基因玉米发展对单产的影响及启示[J].农业技术经济，2008（6）：15-19.

[6] 张新，王振华，张前进，等.河南省玉米育种现状、问题及对策[J].河南农业科学，2010（6）：22-26.

[7]何代元，周联东，李志苹，等.关于当前玉米育种面临的问题探讨[J].作物杂志，2008（1）：4-6.

[8] 贾晓红，刘志峰.试论玉米生产在山西农村经济中的重要地位[J].农业技术与装备，2008（2）：19+21.