張百行

[摘要]隨著我國經(jīng)濟(jì)和科技的不斷進(jìn)步，我國農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)種植技術(shù)水平也不斷提高，生物技術(shù)被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)種植中，對(duì)我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來了巨大的影響。在玉米育種中，生物技術(shù)與傳統(tǒng)常規(guī)育種技術(shù)的完美結(jié)合，使得培育出的新型玉米品種具有高產(chǎn)、抗逆、抗病的特點(diǎn)，并且有效提高了玉米育種的效率。本文對(duì)基因工程技術(shù)在玉米抗病、抗蟲、抗藥劑和品種改良方面的相關(guān)應(yīng)用進(jìn)行了分析。

[關(guān)鍵詞]玉米育種;生物技術(shù);轉(zhuǎn)基因技術(shù)

中圖分類號(hào)：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202004

在我國糧食產(chǎn)業(yè)中，玉米的種植面積遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于水稻和小麥，位居第一。我國人口眾多，對(duì)玉米的需求量十分龐大。玉米不僅是一種糧食作物，它還被廣泛應(yīng)用于能源、工業(yè)等領(lǐng)域。然而，受自然災(zāi)害和病蟲災(zāi)害的影響，我國玉米的總產(chǎn)量直線下降，對(duì)此要積極將生物技術(shù)應(yīng)用到玉米育種中，從而更好地滿足人們的需求，并提高我國玉米育種的總產(chǎn)量。

1 常見的玉米育種轉(zhuǎn)基因技術(shù)

我國玉米育種轉(zhuǎn)基因技術(shù)主要分為農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因技術(shù)、DNA直接介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)化技術(shù)和花粉管通道介導(dǎo)的基因轉(zhuǎn)化技術(shù)這三大類[1]。在我國應(yīng)用最廣泛的還是玉米育種轉(zhuǎn)基因技術(shù)，農(nóng)桿菌介導(dǎo)的轉(zhuǎn)基因法、基因槍法以及花粉管通道法也是最基礎(chǔ)的玉米生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)。

1.1 農(nóng)桿菌介導(dǎo)法

農(nóng)桿菌主要有根癌農(nóng)桿菌和發(fā)狀農(nóng)桿菌兩種，主要生存在土壤中，是革蘭氏陰性桿菌中的一種，它在自然條件下極易對(duì)雙葉子植物造成傷害，促使雙葉子植物發(fā)生病變，導(dǎo)致雙葉子植物產(chǎn)生冠癭瘤和發(fā)狀根，非常不利于雙葉子植物的正常生長(zhǎng)[2-3]。農(nóng)桿菌介導(dǎo)法被廣泛應(yīng)用到治療根癌農(nóng)桿菌中，通過此方法，農(nóng)桿菌能夠逐漸侵染植物的受傷部位，并且把Ti質(zhì)粒上面的T-DNA區(qū)域轉(zhuǎn)移到植物的受體細(xì)胞中，與植物原本的受體細(xì)胞相結(jié)合。采用農(nóng)桿菌介導(dǎo)法在改良玉米遺傳中有很多優(yōu)點(diǎn)，它不僅操作簡(jiǎn)單、成本費(fèi)用低、成功率高，還可以保證玉米遺傳的穩(wěn)定性[4]。因此，農(nóng)桿菌介導(dǎo)法已經(jīng)逐漸、廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)玉米育種中，有效地減少和避免了玉米冠癭瘤和發(fā)狀根的發(fā)生。

1.2 基因槍法

基因槍法又被叫作粒子轟擊法和微彈技術(shù)，其主要原理就是利用壓縮氣體（氮、氦）動(dòng)力產(chǎn)生一種冷氣體沖擊波使其進(jìn)入轟擊室，把帶有DNA的金粉打入植物的細(xì)胞核中，完成對(duì)植物的基因轉(zhuǎn)移?；驑尫ㄋm用的植物十分廣泛，適用于單葉子植物和雙葉子植物，可以使植物同時(shí)進(jìn)行多基因的轉(zhuǎn)化[5]。但是，采用基因槍法對(duì)玉米進(jìn)行育種時(shí)所消耗的費(fèi)用較高、操作步驟也十分復(fù)雜煩瑣，在轉(zhuǎn)化DNA片段時(shí)很容易產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，導(dǎo)致外源基因拷貝不完整，最終影響玉米的育種。在大多數(shù)情況下基因槍法所產(chǎn)生的沖擊力會(huì)出現(xiàn)誤差，沖擊力偏大和偏小都會(huì)影響試驗(yàn)結(jié)果，導(dǎo)致基因槍法操作失敗。

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?jī)?nèi)注射相應(yīng)基因的DNA溶液，在植物開花、受精時(shí)形成花粉通道，再把外源的DNA導(dǎo)入受精細(xì)胞，完成與受體細(xì)胞基因的結(jié)合。花粉管通道法操作簡(jiǎn)單、成功率高、轉(zhuǎn)化周期短，不容易受到外界自然環(huán)境的影響[6]。但是，通過該方法培育出來的玉米基因不穩(wěn)定，不利于日后的研究。

2 生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用

我國的農(nóng)業(yè)學(xué)家結(jié)合自身的經(jīng)驗(yàn)，不斷反復(fù)地對(duì)生物技術(shù)展開研究和試驗(yàn)，最終在生物技術(shù)領(lǐng)域的研究中獲得了成功，給我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來了翻天覆地的變化。玉米育種的轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)結(jié)合物理方法、化學(xué)方法和生物方法，把外源的基因與玉米的基因相互結(jié)合，還把外源基因中的所有表達(dá)整合到玉米的基因中，使玉米育種也具有外源基因的表達(dá)。玉米生物轉(zhuǎn)基因育種就是運(yùn)用基因轉(zhuǎn)移的方式培育出新型的玉米品種，并且這些新型的玉米品種還具備其他品種不具備的特點(diǎn)，如高產(chǎn)、抗病、抗逆和品質(zhì)優(yōu)良。隨著生物技術(shù)的迅速發(fā)展，農(nóng)業(yè)學(xué)家也在不斷研究玉米育種轉(zhuǎn)基因技術(shù)，對(duì)不同類型生物技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比和改良，把不具備抗性基因的玉米進(jìn)行重組和分析，在此基礎(chǔ)上完成對(duì)玉米育種產(chǎn)量和品質(zhì)方面的提升。雖然我國玉米育種生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)還不夠成熟，但是在抗蟲災(zāi)害、抗除草劑這兩方面已取得了不小的成就，這也為日后的玉米育種生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，更加便于農(nóng)業(yè)學(xué)家對(duì)玉米育種生物轉(zhuǎn)基因其他方面的研究。

3 轉(zhuǎn)基因玉米研究的進(jìn)展

雖然我國玉米生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)不是十分完善，小部分的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)依然采用傳統(tǒng)、常規(guī)的種植方式，但是隨著玉米生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，也有很多玉米育種生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)種植，其中應(yīng)用最為廣泛的有玉米育種生物轉(zhuǎn)基因技術(shù)、抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米的培育、抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米的培育以及抗逆轉(zhuǎn)基因玉米的培育，促進(jìn)了我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)的全面發(fā)展，提高了玉米育種的總生產(chǎn)量，也為我國農(nóng)民帶來了巨大收益[7]。

3.1 抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米的培育

抗除草劑轉(zhuǎn)基因技術(shù)的成功研發(fā)，為我國農(nóng)民提供了很大的便利。此前，在對(duì)玉米進(jìn)行育種的過程中，雜草的處理是農(nóng)民最厭煩和擔(dān)憂的問題，雜草處理起來十分復(fù)雜和麻煩，且雜草的再生能力很強(qiáng)，除去雜草后還會(huì)重新長(zhǎng)出，如果不及時(shí)對(duì)雜草進(jìn)行處理就會(huì)影響玉米的成長(zhǎng)。為了有效地解決這一問題，大部分農(nóng)民都會(huì)采取噴灑除草劑的方法除去雜草，但是這些除草劑屬于化學(xué)物質(zhì)，會(huì)對(duì)玉米產(chǎn)生不良影響，也加大了農(nóng)民的工作量。我國農(nóng)業(yè)學(xué)家通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的生物方法培育出7株基因陽性的玉米植株，作為抗除草劑轉(zhuǎn)基因玉米培育的材料，有效地解決了除草難的問題。

3.2 抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米的培育

自然災(zāi)害和病蟲災(zāi)害是影響玉米育種總產(chǎn)量的主要原因之一，自然災(zāi)害是人類不可干預(yù)的因素，因此只能盡量?jī)?yōu)化玉米育種品種，以此來有效避免或者減少病蟲災(zāi)害對(duì)玉米育種的影響。針對(duì)玉米育種這一現(xiàn)存問題，我國農(nóng)業(yè)學(xué)家和科學(xué)家大力展開對(duì)抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米的培育工作，通過農(nóng)業(yè)學(xué)家和科學(xué)家的共同努力，在抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米培育中的抗蟲基因轉(zhuǎn)化和抗蟲基因優(yōu)化這兩個(gè)領(lǐng)域中取得了成功，目前此項(xiàng)目的研究還處于申請(qǐng)階段，在不久的將來，抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米的培育技術(shù)會(huì)廣泛地應(yīng)用到農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。

3.3 抗逆轉(zhuǎn)基因玉米的培育

抗逆轉(zhuǎn)基因玉米培育方面的研究也十分成功，抗逆功能基因的遺傳轉(zhuǎn)化劑抗逆相關(guān)轉(zhuǎn)錄因子，有效提高了玉米的抗逆性，從根本上減少了因自然災(zāi)害所產(chǎn)生的影響，有效保證了玉米育種的總產(chǎn)量。

4 結(jié) 論

上述內(nèi)容充分體現(xiàn)了轉(zhuǎn)基因玉米技術(shù)在玉米育種中的重要性，可見轉(zhuǎn)基因玉米技術(shù)能夠有效地提高玉米育種的總產(chǎn)量[8]。我國的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)應(yīng)高度重視生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用，長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，生物技術(shù)是我國農(nóng)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)，它不僅適合我國現(xiàn)在的國情，還為我國玉米生產(chǎn)的穩(wěn)定發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，促進(jìn)了我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)的全面發(fā)展，也為玉米育種其他方面的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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