王全芳

[摘要]玉米是我國主要的糧食作物之一，我國是一個人口基數(shù)非常大的國家，為適應(yīng)國家的發(fā)展和人民所需，將生物技術(shù)運用到玉米育種中，能夠有效提高玉米質(zhì)量和產(chǎn)量，為我國糧食增產(chǎn)作出貢獻(xiàn)。本文首先對生物技術(shù)的概念進(jìn)行簡單介紹，然后分析生物技術(shù)在玉米育種中的作用和應(yīng)用，以供參考。

[關(guān)鍵詞]生物技術(shù);玉米育種;基因工程;細(xì)胞工程

中圖分類號：S513 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202008

1 生物技術(shù)概述

1.1 生物技術(shù)概念

生物技術(shù)通過對生物的內(nèi)在基因等成分進(jìn)行改造，從而實現(xiàn)人們的改造目的。生物技術(shù)是為了滿足社會的發(fā)展和人們的生產(chǎn)生活需要而產(chǎn)生的一種技術(shù)。生物技術(shù)涉及多種學(xué)科知識，包括生物學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)以及遺傳學(xué)等，是一種綜合性學(xué)科[1]。

1.2 生物技術(shù)在玉米育種中的作用

生物技術(shù)是一種應(yīng)用范圍非常廣的綜合性技術(shù)，在玉米育種中應(yīng)用這一技術(shù)，可以提高玉米產(chǎn)量。生物技術(shù)能夠?qū)τ衩椎纳芷谶M(jìn)行適當(dāng)調(diào)整，從而將玉米生命周期調(diào)節(jié)到符合當(dāng)?shù)貧夂蛏L時間，以此提高玉米的產(chǎn)量，同時，也會使玉米質(zhì)量大幅度提升。另外，還可以通過生物技術(shù)來減少外部因素對玉米生長的影響，從而提高產(chǎn)量。玉米的品種對玉米的產(chǎn)量和質(zhì)量有相當(dāng)大的影響，而生物技術(shù)還可以優(yōu)化玉米品種，通過轉(zhuǎn)基因生物技術(shù)對玉米品種進(jìn)行改良，使玉米有更好的基因，從而能夠長出顆粒飽滿的果實，還可以提高其抗病蟲害能力，從而提升玉米的產(chǎn)量[2]。

2 生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用

2.1 基因工程技術(shù)的應(yīng)用

基因工程技術(shù)又稱DNA重組技術(shù)，分子生物學(xué)、遺傳學(xué)和微生物學(xué)是其理論基礎(chǔ)。首先對不同來源的基因進(jìn)行設(shè)計，在體外進(jìn)行雜種DNA分子的構(gòu)建，然后將其導(dǎo)入活細(xì)胞中，從而改變該生物原有的遺傳特性，進(jìn)而獲得全新的產(chǎn)品?；蚬こ碳夹g(shù)為基因結(jié)構(gòu)和功能的相關(guān)研究提供了非常重要的幫助。通過改造玉米基因，從而使玉米種子具有抗除草劑、抗倒伏、抗病蟲害能力，進(jìn)而提高玉米產(chǎn)量。

2.1.1 抗除草劑轉(zhuǎn)基因技術(shù)

雜草是阻礙玉米生長的最大障礙。玉米苗周圍容易生長雜草，從而吸收土壤中的養(yǎng)分，與玉米苗形成競爭，玉米苗吸收的養(yǎng)分變少，會影響玉米的產(chǎn)量。使用除草劑雖然可以除去雜草，但是對玉米的生長也具有一定的影響。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)能夠培養(yǎng)一種抗草甘膦的轉(zhuǎn)基因玉米種子，通過大面積推廣，可以解決除草劑對玉米生長的影響。

2.1.2 抗蟲基因玉米技術(shù)

在玉米的生長過程中，很多蟲子專門啃食玉米，從而使農(nóng)作物產(chǎn)量下降。對此，專家多采用抗蟲基因玉米技術(shù)來殺蟲?？瓜x基因技術(shù)主要是利用蘇運進(jìn)芽孢桿菌的特質(zhì)，蘇運進(jìn)芽孢桿菌在芽孢形成的過程中會生成一種蛋白質(zhì)晶體，這種晶體在昆蟲體內(nèi)會形成一種有毒的蛋白質(zhì)，能夠造成昆蟲穿孔，從而實現(xiàn)殺蟲的目的。專家將這種蛋白質(zhì)進(jìn)行改造后植入玉米種子中，從而起到了抗蟲的作用[3]。

2.1.3 抗逆轉(zhuǎn)基因玉米技術(shù)

基因改造技術(shù)，可以對玉米滲透壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而使玉米具有抗堿、抗旱的性能，通過將魚的抗凍蛋白基因?qū)胗衩追N子中，能夠提高玉米的耐寒性。通過應(yīng)用抗逆轉(zhuǎn)基因玉米技術(shù)能夠減少溫度和自然氣候?qū)τ衩咨L的影響，還可以減少農(nóng)業(yè)化肥的使用量，進(jìn)而降低玉米的種植成本。

2.1.4 基因轉(zhuǎn)化技術(shù)

常見的基因轉(zhuǎn)化技術(shù)主要有三種，包括基因槍法、花管粉通道法以及農(nóng)桿菌介導(dǎo)法?；驑尫ㄖ饕峭ㄟ^粒子轟擊的形式進(jìn)行基因?qū)耄瑢NA分子附著于金屬微粒表面，通過金屬微粒的高速旋轉(zhuǎn)將遺傳基因?qū)搿６ü芊弁ǖ婪ㄖ饕峭ㄟ^在授粉后的子房中進(jìn)行DNA溶液注射，從而將外源DNA導(dǎo)入受精卵細(xì)胞中，隨著受精卵的發(fā)育成為攜帶轉(zhuǎn)基因的新個體。農(nóng)桿菌是一種寄生在植物根部的細(xì)菌，可以在植物受傷部位進(jìn)行DNA轉(zhuǎn)移，從而實現(xiàn)基因轉(zhuǎn)化。三種基因轉(zhuǎn)化技術(shù)的對比情況如表1所示。

由表1可知，三種基因轉(zhuǎn)化技術(shù)都有各自的優(yōu)缺點，為更好地提高基因轉(zhuǎn)化技術(shù)還需要不斷進(jìn)行研究和創(chuàng)新。

2.2 細(xì)胞工程技術(shù)的應(yīng)用

細(xì)胞工程技術(shù)是指利用細(xì)胞生物學(xué)的原理按照人們的需要改變細(xì)胞遺傳物質(zhì)的技術(shù)。通過模擬細(xì)胞的環(huán)境在外部進(jìn)行培養(yǎng)和繁殖，能夠在調(diào)整和優(yōu)化后應(yīng)用于玉米的種植中，從而能夠提高種子的質(zhì)量，進(jìn)而提高玉米的產(chǎn)量，為我國農(nóng)業(yè)發(fā)展作出貢獻(xiàn)。玉米的細(xì)胞工程技術(shù)主要是對玉米種子的細(xì)胞和組織進(jìn)行外部培養(yǎng)，從而提高種子的質(zhì)量，實現(xiàn)產(chǎn)值的提升。在我國早有科學(xué)人員進(jìn)行過玉米細(xì)胞工程實驗，將玉米的基因細(xì)胞誘導(dǎo)成為愈傷組織，從而引起快速裂變，通過刺激外部環(huán)境還能夠引起基因突變，在科技人員可控的刺激下對基因突變方向進(jìn)行引導(dǎo)，從而促進(jìn)我國玉米產(chǎn)量的提高[4]。

2.3 分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用

分子標(biāo)記指的是可以遺傳并能夠用于檢測的DNA序列或者蛋白質(zhì)，在玉米育種的過程中，分子標(biāo)記技術(shù)可以應(yīng)用于很多環(huán)節(jié)，從而實現(xiàn)從表型選擇到基因選擇的過渡。通過分子標(biāo)記技術(shù)可以預(yù)測雜種優(yōu)勢，還可以標(biāo)記遺傳信息，建立遺傳連鎖圖譜。在玉米育種的過程中應(yīng)用分子標(biāo)記技術(shù)，可以有效提高種子的選擇效率和選擇正確率。SSR分子標(biāo)記技術(shù)是最常用的一種分子標(biāo)記技術(shù)，SSR是由1～5個核苷酸為重復(fù)單位形成的DNA片段，首先需要根據(jù)SSR特性序列來設(shè)計對引物，然后再進(jìn)行PCR擴(kuò)增。因為不同的個體會有不同的重復(fù)數(shù)目，因此擴(kuò)增的長度有所不同，通過電泳檢測可以對不同的個體進(jìn)行區(qū)分。

3 生物技術(shù)在玉米育種中面臨的問題及展望

3.1 生物技術(shù)在玉米育種中面臨的問題

在生物技術(shù)的實驗過程中，實驗器材采購價格十分昂貴，后期的維護(hù)和修理費用都需要相當(dāng)大的投入，一般單位難以承擔(dān)。另外，生物技術(shù)本身也存在很多不夠成熟的地方，在玉米育種的過程中，很難實現(xiàn)對基因的轉(zhuǎn)化，基因的遺傳更是難上加難。通過分子標(biāo)記的方法選擇育種，與品種聯(lián)系不夠緊密，從而降低了玉米品種的選擇效果。并且在基因操作方面很難實現(xiàn)自動化操作，操作效率低，很難完成大數(shù)量的轉(zhuǎn)基因工作，很多轉(zhuǎn)基因品種都停留在試驗階段，還沒有真正實施，未來還有很長的路要走[5]。

3.2 生物技術(shù)在玉米育種中的未來展望

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來生物技術(shù)在玉米育種方面將發(fā)揮非常大的作用。通過改變玉米種子基因，能夠改變玉米果實的大小，還可以提高玉米的產(chǎn)量。玉米的飽滿度是玉米產(chǎn)量的保證，對此可以通過先進(jìn)的技術(shù)手段建立具有規(guī)?；呐囵B(yǎng)基，在培養(yǎng)基里增加一些新研發(fā)的能夠使玉米果實變大的激素，從而促進(jìn)玉米生長，提高玉米質(zhì)量。要實現(xiàn)這一目標(biāo)，科研人員需要對生物技術(shù)和玉米育種技術(shù)有深刻的理解，并通過大量試驗進(jìn)行研究，同時積極與國外育種專家進(jìn)行交流與合作，實現(xiàn)資源、技術(shù)以及知識的融合，通過合作來提高生物技術(shù)在玉米育種方面的應(yīng)用。

4 結(jié) 論

綜上所述，生物技術(shù)在玉米育種方面發(fā)揮著非常大的作用。基因工程技術(shù)可以實現(xiàn)玉米種子基因的轉(zhuǎn)變，使其具有抗蟲害、抗旱、抗堿、抗藥劑等性能。細(xì)胞工程技術(shù)可以在外部進(jìn)行細(xì)胞狀態(tài)模擬，培養(yǎng)出質(zhì)量更高的玉米種子，從而提高玉米產(chǎn)量。分子標(biāo)記技術(shù)可以用來預(yù)測雜種優(yōu)勢、標(biāo)記遺傳信息，能夠?qū)τ衩追N子的純度進(jìn)行鑒別，從而提高玉米的選擇效率，為我國玉米種植業(yè)的發(fā)展作出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]王克麗.生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用初探[J].種子科技，2019， 37（18）：35+37.

[2]高瑋，夏海豐，趙長春，等.生物技術(shù)在玉米育種中的實踐探索[J].農(nóng)業(yè)工程技術(shù)，2019，39（29）：89+91.

[3]次仁央宗.生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用[J].農(nóng)村科學(xué)實驗，2018 （17）：33-34.

[4]劉思琪.生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用[J].新農(nóng)業(yè)，2018（3）： 26-27.

[5]吳鵬昊，李宗澤.生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用[J].農(nóng)村實用技術(shù)，2019（7）：30.