生物技術在玉米育種中的應用

孔慶法+李桂鴻

玉米與小麥和水稻被稱為世界三大糧食作物。玉米不僅可以作為糧食供人們使用，還可以被應用于很多行業中。隨著國民經濟的發展，人們對玉米的需求量和質量都監護提出了更高的要求。玉米育種中，通過生物技術的應用，提高了育種的進度，縮短了育種的進程，培育出了抗病、優質、高產的玉米新品種。基于此，本文分別從細胞工程、基因工程和分子標記技術三個方面探討了生物技術在玉米育種中的實際應用，希望能夠得到廣大讀者的認可。

生物技術在玉米育種中的應用，開辟了見玉米育種的新途徑。相較于常規玉米育種技術，生物育種技術具有選擇效率高、生長周期短的優點，可以幫助人們在短時間內選擇出優質、高產、抗病性和抗逆性強的玉米品種。因此，對玉米育種中生物技術的具體應用進行研究具有非常重要的意義。

1 細胞工程的應用

細胞工程是指結合遺傳學和生物學對細胞展開研究，在外界適宜環境下對組織細胞進行培養、繁殖，并按照人們的意愿實現細胞結構的重新排列組合，使生物功能和結構加以改進，進而得到人們理想中的新品種。細胞工程在農業種植中主要被應用對新物種的改良和創新，促進植物體的繁殖。細胞或組織培養是細胞工程在玉米育種應用中的關鍵。早在1979年就有外國研究人員利用玉米幼胚為外體，誘導愈傷組織獲得了再生植株。然而，受培養基、取材部位、植株基因型、發育階段及組培環境等多種因素的影響，利用細胞工程進行玉米育種，其獲得玉米再生植株的概率很小。多次研究表明，在利用細胞工程進行玉米育種時，結合細胞工程的相關理念，選擇合適的基因材料、培養基和激素，提高誘導率，培育出新的玉米品種。此外，細胞工程中的單倍體技術在玉米育種中得到了一定的突破和研究，其中化學誘導孤雌生殖、Stock6單倍體技術、花藥培養技術等是目前常見的玉米單倍體育種技術。單倍體技術在玉米育種中，雖取得了良好的效果，但仍存在一些缺陷，比如單倍體的誘導率不能提高、不良基因無法得到改善、基因間重組率較低等等，然而，該技術在玉米育種中的應用仍然應該受到充分重視。

2 基因工程的應用

基因工程是指結合分子遺傳學理論，利用分子生物、化學和物理等方法，為不同出處的基因制作路徑，將外源基因整合到玉米基因組中，改變玉米品種的種植性狀，創造出新品種。截止到目前為止，農桿菌介導法、基因槍法和花粉管通道法是應用最為廣泛的轉基因技術手段。（1）農桿菌介導法。農桿菌介導法主要是利用農桿菌Ti質粒作為介導載體，Ti質粒上的T-DNA（轉移DNA）可以將目的基因轉移到植物受體細胞上并整合到植物基因組中，然后，再利用組織和細胞培養技術與轉化技術培育出完整的轉基因植株。比如，余桂榮等人于2013年利用農桿菌介導法成功將抗草甘膦雙價基因轉入到玉米幼胚細胞中。農桿菌介導法在玉米育種應用中表現出成功率高、操作簡單、遺傳穩定、效果好、費用低的優點。（2）基因槍法。基因槍法指的是一種利用載有外源DNA的金屬微粒，加速后射入細胞中將外源DNA分子帶到受體細胞中的遺傳物質導入技術。早在1989年，Klein等人利用基因槍法將pat和gus基因成功導入到玉米懸浮細胞中，首次實現了基因槍法在玉米育種中的應用。基因槍法的優點是同時適用于雙子葉和單子葉植物，同時還可以實現多種基因的同時轉化。（3）花管粉通道法。花管粉通道間法是在植物授粉后，將含有目的基因的DNA溶液注射到子房內，借助植物受精時形成的花粉通道將目的基因導入受精卵細胞中，從而培育出新品種。李茫雪等人于2010年利用花粉管通道將Bt-CPTI雙價抗蟲基因導入玉米自交系，成功獲得了抗蟲玉米材料。

3 分子標記技術的應用

目前，分子標記技術已經被廣泛地應用于諸多領域，其中，應用頻率最高的分子標記技術包括RFLP、SSP和SNP等技術。分子標記技術是以DNA多態性為基礎的遺傳標記，具有遺傳穩定、無組織特異性、多態性高、環境影響小以及覆蓋整個基因組等優點。分子標記技術在玉米育種中主要被應用于定位目標性狀基因、預測雜種優勢、劃分群體、遺傳多樣性劃分、遺傳圖譜構建等方面，有效地推動了玉米育種工作的發展。分子標記技術已經成為了玉米育種技術中的重要組成部分，但有些方面仍需要進行不斷完善，比如探索價格低、自動化程度高的分子標記，如何實現常規育種與分子標記的有效結合，進一步研究表現型與基因型之間的關系，探索飽和玉米分子遺傳圖譜的構建等等。

總而言之， 生物技術雖然在玉米育種中獲得了一定的成功，然而，該技術在玉米育種中的應用研究仍處于初級階段，面臨和需要解決問題還很多。隨著科學技術和生物技術的不斷發展，玉米育種必將更加高效、科學、合理，為我國玉米可持續生產的實現提供保障。

（作者單位：1.276300山東省臨沂市沂南縣農業局能源辦公室；

2.273300山東省臨沂市平邑縣平邑街道辦事處農業綜合服務中心）endprint