生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用研究

姜皓迪

摘要：玉米是我國重要的一種糧食作物，我國當(dāng)前玉米產(chǎn)量的增長速度遠(yuǎn)超眾多國家，玉米雜交種的育種方法也越來越普及，玉米作為我國的糧食作物之一變得越來越不可或缺。隨著人民生活水平的日益提升，加大生物技術(shù)育種的研究力度從而提高玉米的產(chǎn)量和質(zhì)量顯得尤為重要，開辟新的玉米育種方法，有機(jī)結(jié)合生物技術(shù)育種與傳統(tǒng)育種技術(shù)，使得玉米育種技術(shù)邁進(jìn)新階段。

關(guān)鍵詞：玉米育種? ?生物技術(shù)? ?應(yīng)用及探索

目前，我國將生物技術(shù)應(yīng)用到玉米育種中取得了一定的成就，通過轉(zhuǎn)基因技術(shù)和分子標(biāo)記技術(shù)的廣泛運(yùn)用，深入研究玉米育種進(jìn)程，雖然在一定程度上突破了傳統(tǒng)的玉米育種技術(shù)，但同時(shí)也存在一些問題，由于研究費(fèi)用高昂使得我國玉米育種發(fā)展遇到瓶頸，基因沉默現(xiàn)象稱為主要制約因素;另一方面，拓寬玉米自交系種質(zhì)資源并且完善玉米轉(zhuǎn)基因技術(shù)，對于發(fā)掘玉米高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)以及高抗等基因方面有著不容忽視的作用。

一、我國玉米育種技術(shù)的背景

當(dāng)前，由于玉米在我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)物中的地位越來越重要，使得我國對玉米育種試驗(yàn)以及研究的重視度不斷提升。通過開辟多種途徑并且創(chuàng)新科研進(jìn)行深度研究，不僅提高了我國玉米種質(zhì)資源的利用度，而且使得我國玉米產(chǎn)量穩(wěn)步提升。國內(nèi)育種技術(shù)發(fā)展迅速，尤其是基因工程的進(jìn)步大大地提高了玉米育種的品質(zhì)，但是經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展使得人們的需求不斷提高，玉米育種技術(shù)在生物技術(shù)領(lǐng)域的深入刻不容緩[1]。

近年來，生物技術(shù)中單倍體育種技術(shù)、基因工程育種以及分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)都有了很大的突破。從我國的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，生物技術(shù)增強(qiáng)了玉米育種技術(shù)的產(chǎn)業(yè)活力，對于玉米育種產(chǎn)業(yè)化的實(shí)現(xiàn)功不可沒，轉(zhuǎn)基因玉米已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室邁入田野當(dāng)中，對于建立玉米雜種優(yōu)勢群和提高育種效率的作用不可忽視。因此廣泛運(yùn)用生物技術(shù)創(chuàng)造優(yōu)質(zhì)的玉米育種群是當(dāng)前我國玉米產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)。顯而易見，基因工程以及分子標(biāo)記技術(shù)作為玉米育種的新手段，不僅使得玉米育種方式多樣化，而且加快了生物技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程。總而言之，生物技術(shù)不僅作為一種新興技術(shù)，也是傳統(tǒng)的常規(guī)育種技術(shù)的重要外延，在很大程度提高了玉米育種水平。

二、生物技術(shù)在玉米育種中應(yīng)用的現(xiàn)況

（一）玉米單倍體育種技術(shù)研究有了重要突破

加快自交系的選育和純化是玉米育種工作內(nèi)容的重點(diǎn)。有機(jī)結(jié)合自交系群類和育種延展的特點(diǎn)從而進(jìn)行選配，對于玉米單倍體育種技術(shù)進(jìn)行深入研究，可使材料的純合從常規(guī)育種的5～7a縮短到1～2a，大大地提高育種效率。采用組織或細(xì)胞的離體培養(yǎng)和體內(nèi)發(fā)生作為誘導(dǎo)是產(chǎn)生單倍體的兩個(gè)重要因素，其中在采用組織或細(xì)胞誘導(dǎo)單倍體的方向，我國還沒有形成統(tǒng)一的培養(yǎng)體系供玉米育種應(yīng)用;而在孤雌生殖單倍體方向，我國的育成農(nóng)大高誘一號，大大縮短了與其他發(fā)達(dá)國家的育種技術(shù)的距離[2]。

（二）分子標(biāo)記技術(shù)的廣泛應(yīng)用是新興玉米育種技術(shù)發(fā)展的趨勢

分子標(biāo)記技術(shù)貫穿于玉米育種的整個(gè)環(huán)節(jié)，真正突破了常規(guī)的玉米育種技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了由表型選擇向基因型選擇的過渡。鑒于此，DNA分子標(biāo)記技術(shù)因其便于操作、成本適中以及可適應(yīng)性強(qiáng)的優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用，其中分子標(biāo)記輔助選擇作為當(dāng)前育種技術(shù)最主要的研究方向，通過分子標(biāo)記選擇基因性狀，提高了對玉米育種性狀選擇的效率以及玉米抗病的能力;再者，建立合適的雜交優(yōu)勢利用模式也是大勢所趨，為分子標(biāo)記輔助提供便利，也為玉米抗穗粒腐病育種帶來較大的幫助[3]。

（三）玉米基因工程發(fā)展迅速

植物基因工程是在分子水平上定性重組遺傳物質(zhì)，改良植物性狀，培育優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)作物新品種的分子育種技術(shù);玉米基因工程在改變玉米抗性和品質(zhì)方面得到了廣泛的應(yīng)用，可以說玉米轉(zhuǎn)基因技術(shù)打破了物種之間交流的屏障，可以充分利用其它種群優(yōu)質(zhì)的種質(zhì)資源，快速實(shí)現(xiàn)玉米的高產(chǎn)和優(yōu)質(zhì)的品質(zhì)。我國目前具有先進(jìn)的基因轉(zhuǎn)化技術(shù)，已經(jīng)可以培養(yǎng)出性狀優(yōu)質(zhì)的玉米作物，并且形成了完整產(chǎn)業(yè)鏈。

（四）玉米種子純度鑒定有了較大的突破

種子純度對于種子的品質(zhì)來說是重要的評估手段，玉米種子純度的鑒定是玉米育種一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容，隨著生物技術(shù)的日益完善，對種子純度的鑒定方法越來越多樣化，其中DNA 標(biāo)記便是重要的方法之一，由此可見，對于玉米種子純度的鑒定本身而言，分子標(biāo)記手段起到巨大的作用，其也是玉米種子純度鑒定前景的重要推力[4]。

三、玉米育種在生物技術(shù)方面面臨的問題

分子學(xué)作為現(xiàn)代生物技術(shù)的脈絡(luò)，其內(nèi)容紛繁復(fù)雜，可操作性難度較大，并且融合了多門學(xué)科，對于從事生物技術(shù)研究的人員所要具備的專業(yè)素養(yǎng)和綜合素質(zhì)提出來很高的要求，技術(shù)人員必須要掌握全面的專業(yè)知識才能深入的研究并利用新興育種技術(shù)。此外，高昂的研究費(fèi)用嚴(yán)重制約了育種技術(shù)的發(fā)展，并且致使許多育種企業(yè)難以維持，生物技術(shù)實(shí)驗(yàn)中所運(yùn)用到的專業(yè)儀器大都價(jià)格高昂，并且使用和維護(hù)的費(fèi)用也是一筆巨大的開支，這對于育種企業(yè)來說難以為繼[5]。

從生物技術(shù)本身出發(fā)，也有許多需要改善的地方，玉米育種關(guān)于相關(guān)基因的轉(zhuǎn)化是急需攻克的難關(guān)。在單倍體育種技術(shù)方面，大多數(shù)基因群難以誘導(dǎo)愈傷組織以及分化綠苗致使玉米育種培養(yǎng)停滯不前;在分子標(biāo)記技術(shù)方面來說，可供選擇利用的標(biāo)記與性狀的連鎖關(guān)系聯(lián)系的不夠緊密，選擇性較少使得雜種勢群的劃分有很大的局限性;在基因工程技術(shù)方面，目前大多數(shù)玉米農(nóng)藝性狀基因類群還沒有完全分離出來，致使基因轉(zhuǎn)化率低、成本過高。從另一角度來說，即為DNA可操作性不高，試驗(yàn)周期較長不能大規(guī)模的開展研究實(shí)驗(yàn)，數(shù)據(jù)處理的難度較大，轉(zhuǎn)基因玉米作物的結(jié)實(shí)性較差，沒有完全實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化從而制約了玉米生物育種技術(shù)的發(fā)展[6]。

總而言之，由于玉米育種技術(shù)大數(shù)據(jù)整合困難以及基因沉默效應(yīng)長期存在，致使人為研究重復(fù)性太高并且轉(zhuǎn)基因植株的融合率也偏低。很多育種技術(shù)尚未成熟與完善，很多育種技術(shù)的試驗(yàn)研究目前僅是存在于實(shí)驗(yàn)室當(dāng)中，還未運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中，另外，環(huán)境因素的多變性也對優(yōu)良性狀類群的存活提出了更高的要求，對于玉米轉(zhuǎn)基因技術(shù)的成活也是更大的挑戰(zhàn)。

四、生物技術(shù)中玉米育種的發(fā)展趨勢

當(dāng)前是生物技術(shù)發(fā)展的時(shí)代，其來勢洶洶，發(fā)展勢頭迅猛，常規(guī)的玉米育種技術(shù)雖然是傳統(tǒng)種植的重要手段，但生物技術(shù)的開展已經(jīng)強(qiáng)勢加入，大大增強(qiáng)了玉米產(chǎn)業(yè)的活力，植物基因工程以及分子標(biāo)記育種手段逐步成為新興玉米育種技術(shù)的發(fā)展核心，同時(shí)關(guān)于此類技術(shù)的核心試驗(yàn)也成為了育種企業(yè)強(qiáng)有力的競爭手段，因此重視生物技術(shù)的創(chuàng)新研究將是未來發(fā)展的重心。

新興玉米育種技術(shù)的首要任務(wù)就是提高技術(shù)人員的操作水平以及專業(yè)知識，綜合多門學(xué)科的知識來提高運(yùn)用程度，提高試驗(yàn)水平、創(chuàng)新試驗(yàn)方法、有效分析試驗(yàn)結(jié)果;其次加大生物技術(shù)的利用力度，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的玉米品種，開發(fā)簡便、有效的分子標(biāo)記技術(shù)途徑，從性狀本身著手進(jìn)行開發(fā)應(yīng)用;最后與國內(nèi)外的先進(jìn)生物科學(xué)研究進(jìn)行學(xué)術(shù)交流，加強(qiáng)與科研院所以及專業(yè)院校的合作力度，掌握先進(jìn)的生物技術(shù)知識和專業(yè)技能，從提高自身出發(fā)進(jìn)而提升我國整體的生物技術(shù)發(fā)展水平。

五、結(jié)語

綜上所述，針對當(dāng)前我國生物技術(shù)發(fā)展的實(shí)際，我們應(yīng)該結(jié)合生物技術(shù)與常規(guī)的育種技術(shù)，深入探索國內(nèi)外的玉米育種研究成果，減少資源浪費(fèi)，提高玉米植株的種質(zhì)資源，合理定位新興玉米育種技術(shù)，擁有獨(dú)有的專業(yè)理論與技術(shù)，盡快地運(yùn)用到育種實(shí)踐當(dāng)中;與此同時(shí)，育種企業(yè)也要做到重者恒重，重點(diǎn)扶持發(fā)展單倍體育種技術(shù)、植物基因工程以及分子標(biāo)記技術(shù)，使其發(fā)揮出應(yīng)有的作用，縮短玉米品種的育種年限，增強(qiáng)育種的多樣性，從而為我國的玉米育種事業(yè)發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的一份力量。

參考文獻(xiàn)：

[1]張小娟，郭鳳琴，郭慶瑞，等.生物技術(shù)在玉米育種中應(yīng)用研究的初探[J].農(nóng)業(yè)科技通訊，2018，（10）：4-6.

[2]郝懷慶，劉麗麗，姚遠(yuǎn)，等.分子模塊設(shè)計(jì)育種技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用及前景展望[J].中國科學(xué)院院刊，2018，（09）：923-931.

[3]郭懷志，任炳正，聞?wù)硷w.論單倍體技術(shù)在玉米育種上的應(yīng)用[J].種子科技，2018，（03）：62.

[4]唐軍，王文強(qiáng)，黃春瓊，等.玉米育種技術(shù)研究進(jìn)展[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2017，（05）：42-50+71.

[5]關(guān)淑艷，董昭旭，李暉，等.生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用[J].吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，（02）：127-137.

[6]劉金文.淺議生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用[J].中國農(nóng)業(yè)信息，2014，（17）：123.

（作者單位：山東省萊西市第一中學(xué) 高二一班）