生物技术在玉米育种中的应用

2021-12-24张国忠

农村科学实验 2021年16期

张国忠

（吉林省农安县新农乡综合服务中心,吉林长春 130220）

我国粮食产业中玉米产量位居第一，而且无论是种植面积，还是生产效益，都远远高于小麦和水稻。由于我国人口数量的不断增多，对于玉米的需求量也得到了增加，玉米不仅可以进行食用，而且在工业与能源产业等多个领域中，都得到了有效地利用，但是我国近年来由于自然灾害频繁发生，严重影响了玉米的生产产量，为了有效地提升玉米生产产量，在玉米育种中，对生物技术进行了有效地应用，以此来加强玉米生产的整体性能。因此，本文所研究的内容，对生物技术在玉米育种中的应用具有重要意义。

1.分子标记技术在玉米育种中的应用

生物技术包含了多种，其中一种就是分子标记技术，在玉米育种中通过对分子标记技术的利用，可以有效地提高育种效果。在玉米育种时，在使用分子标记技术前，需要进行形态标记或者进行生化标记，以此对玉米育种工作起到良好的辅助作用，同时开展各项工作环节中，由于玉米分子标记数量相对较少，在种植的过程中，很容易受到外界多种因素的影响，使得最终育种效果无法有效地呈现出来。在对分子标记技术进行优化的过程中，逐渐地实现了DNA分子标记技术，在实际的使用过程中，体育形态学标记以及生化标记有着一定的相同之处，但是也存在着极大的差异性，是目前玉米育种中所形成的一种新型标记手段。通过对分子标记技术的应用，其实际的应用作用以及应用价值是有着一定优势与特点的，目前已经在玉米育种中，成为其中重要的使用技术之一。

1.1 连锁图谱的构建以及基因定位

玉米遗传连锁图谱在实际的应用过程中，也就是将玉米基因组中的相关遗传基因进行了标记，同时也实现了连锁图谱，将玉米种子的真实情况，进行了全面地展现，另外，在构建遗传连锁图谱的过程中，也能够通过对基因定位，了解该部分的基因情况，也是基因克隆工作实施的重要基础，在进行遗传学研究的过程中，通过对该技术的运用，不仅可以确保构建完善的玉米遗传连锁图谱，而且在基因定位中，也能够为其提供良好的数据参考，另外在相关数据的统计过程中，分子标记技术在发展与优化的作用下，使得遗传连锁图谱在构建中，不仅更加地完善，而且促进了该技术的有效应用。

1.2 遗传多样性

玉米本身就具备了极强的遗传多样性，也就是在玉米种子内部中，具备着遗传多样性。而物种在具备丰富的遗传多样性后，自身的使用能力会得到极大地提升，而且在对玉米种子遗传多样性进行检测与分析的过程中，就需要保护玉米的种子资源，使玉米在自交系统中，能够对群类进行优化的划分，同时作出分析与研究，使得玉米在杂交育种的过程中，可以有针对性对遗传背景进行研究，以此来作为杂交育种工作的有效支撑，在通过利用分子标记数的过程中，将分子识别基因进行全面地完善，但是在使用分子标记技术时，需要根据种子的情况，选择合适的技术，其中包含了RFLP分子标记技术、SSR分子标记技术等。通过合理地使用该技术，也能够将不同的玉米种类进行合理划分，同时还能够对玉米的整体纯度进行合理地检测，以此确保玉米育种具备良好的应用效果。

2.染色体工程在玉米育种中的应用

染色体工程在玉米育种中主要包含了两种不同的方面，其中包含了染色体操作、染色体组操作。染色体工程在应用中可以通过对玉米种子染色体的实际排列情况，以及玉米种子的结构方面变化，使得玉米育种遗传基因发生一些改变，并且在玉米育种工作全面地开展过程中，其中的染色体工程，一般都是在单倍育种中进行使用，其中包含了玉米的花粉培养、子房培养、stock6单倍培养技术等。在确保单倍体培养满足实际需求的情况下，可以保障玉米的整体植株在生长发育中，能够减少玉米育种时间。Stock6单倍培养技术由于自身就属于一种自交方式。可以在不同的种子类型进行使用，但还是需要达到实际的需求，尽可能在单倍体的情况下，以此来推进玉米育种效果。

通过对染色体工程的应用，在单倍体育种的作用下，可以使得玉米的整体生长速度得到有效地提升。在玉米自交体系的培养作用下，能够使得玉米育种水平得到有效地提升。目前，玉米育种的方式主要是使用系谱法或者回交法，以上两种方式在实际的使用中，整体效果都相对较好。此外，由于单配体育种技术自身的周期时间相对较短，但是纯合度相对较高，从而在玉米育种中得到了一定的应用，玉米单体是自然所形成，但在育种过程中，可以通过进行诱导，降低自然发生概率，同时也能够将单倍体育种的不良连锁型进行全面的打破，使得基因之间不会实现重组。除此之外，由于单倍体育种能力相对较低，在对二倍体进行重组的过程中，要想使染色体数量加倍，是具有一定困难的。

因此，在玉米育种过程中，使用单倍体技术时，能够有效地促使种质得到有效地结合，同时，也可以使整体的单倍体育种发挥出优势，促使玉米在种植的过程中，可以将育种作用全面地发挥出来。

3.基因工程在玉米育种中的应用

基因工程在生物学中，也被称之为DNA重组技术也有人称之为基因拼接技术。在对该技术进行合理应用的过程中，可以通过生物学以及分子生物学等现代化技术手段，能够将来源于不同类型的基因，进行基因重组设计流程，并且将基因进行全面的构建，实现基因重组因素的落实，在DNA分子的构建中，可以将活细胞引导在基因当中，确保可以在根本上，对生物遗传特性，进行全面地改变，以此来获取新的种类，并且也能够对新产品起到良好的促进作用。

3.1 农杆菌介入导法

农杆菌是革兰氏阴性菌其中的一种，主要包含了根癌农杆菌、发状农杆菌等。根癌农杆菌在介导植物基因转化中，已经得到了良好的应用，通过利用浸染的方式，将玉米种子所受伤的部位进行浸染处理后，可以将T-DNA 区进行直接转移，使玉米受体细胞当中产生T-DNA 区，同时也可以将其进行整合，实现植物基因分组。

农杆菌在玉米育种中，其效果相对较高，在玉米整个体系在浸染后，其方式与流程能够发生一些变化，使得整个育种过程，不断地进行优化，也能够使得玉米育种基因转化率得到全面地提升，从而有效地促使玉米育种效果，可以更好地进行展现。因此，也说明了在玉米转基因中，该方式已经起到了良好的促进作用。

3.2 基因枪法

基因枪法在生物中，也被称之为粒子枪法。也就是在应用的过程中，通过对高速运动的方式，使得金属微粒直接附加在了微粒的表面当中，而且整体的DNA分子也能够在受体的细胞中，被直接带入，同时该技术在整体的物质特征中，也能够全面地实现带入技术，并且在火药爆炸以及高压放电的原理作用下，促使整体的驱动力可以提高速度，使得金属微粒，在作为轰击物质的情况下，可以在细胞中起到轰击靶的效果，将所携带外部的DNA分子融入到基因团体当中。目前，基因枪转化法在实际的应用范围相对较广，可以在单子叶植物中进行使用，也可以在双子叶植物中进行使用，促使植物实现再生能力，而且自身的受体范围也相对较广，但是基因枪法自身也存在着许多的问题，必须要在使用的过程中，需要结合实际需求进行全面的考虑，避免对玉米育种带来影响，而且在整体的操作过程中，也相对较为繁杂，所需要的资金成本也相对较高。此外，在DNA分子片段中，对其进行转化时，很容易造成分子断裂的情况，而且外源基因也很容易受到影响，拷贝出现不完整，从而在遗传中，使得下一代受到严重的影响。