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        生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用

        2021-12-24 11:30:21張國忠
        農(nóng)村科學(xué)實驗 2021年16期

        張國忠

        (吉林省農(nóng)安縣新農(nóng)鄉(xiāng)綜合服務(wù)中心,吉林 長春 130220)

        我國糧食產(chǎn)業(yè)中玉米產(chǎn)量位居第一,而且無論是種植面積,還是生產(chǎn)效益,都遠遠高于小麥和水稻。由于我國人口數(shù)量的不斷增多,對于玉米的需求量也得到了增加,玉米不僅可以進行食用,而且在工業(yè)與能源產(chǎn)業(yè)等多個領(lǐng)域中,都得到了有效地利用,但是我國近年來由于自然災(zāi)害頻繁發(fā)生,嚴重影響了玉米的生產(chǎn)產(chǎn)量,為了有效地提升玉米生產(chǎn)產(chǎn)量,在玉米育種中,對生物技術(shù)進行了有效地應(yīng)用,以此來加強玉米生產(chǎn)的整體性能。因此,本文所研究的內(nèi)容,對生物技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用具有重要意義。

        1.分子標記技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用

        生物技術(shù)包含了多種,其中一種就是分子標記技術(shù),在玉米育種中通過對分子標記技術(shù)的利用,可以有效地提高育種效果。在玉米育種時,在使用分子標記技術(shù)前,需要進行形態(tài)標記或者進行生化標記,以此對玉米育種工作起到良好的輔助作用,同時開展各項工作環(huán)節(jié)中,由于玉米分子標記數(shù)量相對較少,在種植的過程中,很容易受到外界多種因素的影響,使得最終育種效果無法有效地呈現(xiàn)出來。在對分子標記技術(shù)進行優(yōu)化的過程中,逐漸地實現(xiàn)了DNA分子標記技術(shù),在實際的使用過程中,體育形態(tài)學(xué)標記以及生化標記有著一定的相同之處,但是也存在著極大的差異性,是目前玉米育種中所形成的一種新型標記手段。通過對分子標記技術(shù)的應(yīng)用,其實際的應(yīng)用作用以及應(yīng)用價值是有著一定優(yōu)勢與特點的,目前已經(jīng)在玉米育種中,成為其中重要的使用技術(shù)之一。

        1.1 連鎖圖譜的構(gòu)建以及基因定位

        玉米遺傳連鎖圖譜在實際的應(yīng)用過程中,也就是將玉米基因組中的相關(guān)遺傳基因進行了標記,同時也實現(xiàn)了連鎖圖譜,將玉米種子的真實情況,進行了全面地展現(xiàn),另外,在構(gòu)建遺傳連鎖圖譜的過程中,也能夠通過對基因定位,了解該部分的基因情況,也是基因克隆工作實施的重要基礎(chǔ),在進行遺傳學(xué)研究的過程中,通過對該技術(shù)的運用,不僅可以確保構(gòu)建完善的玉米遺傳連鎖圖譜,而且在基因定位中,也能夠為其提供良好的數(shù)據(jù)參考,另外在相關(guān)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計過程中,分子標記技術(shù)在發(fā)展與優(yōu)化的作用下,使得遺傳連鎖圖譜在構(gòu)建中,不僅更加地完善,而且促進了該技術(shù)的有效應(yīng)用。

        1.2 遺傳多樣性

        玉米本身就具備了極強的遺傳多樣性,也就是在玉米種子內(nèi)部中,具備著遺傳多樣性。而物種在具備豐富的遺傳多樣性后,自身的使用能力會得到極大地提升,而且在對玉米種子遺傳多樣性進行檢測與分析的過程中,就需要保護玉米的種子資源,使玉米在自交系統(tǒng)中,能夠?qū)θ侯愡M行優(yōu)化的劃分,同時作出分析與研究,使得玉米在雜交育種的過程中,可以有針對性對遺傳背景進行研究,以此來作為雜交育種工作的有效支撐,在通過利用分子標記數(shù)的過程中,將分子識別基因進行全面地完善,但是在使用分子標記技術(shù)時,需要根據(jù)種子的情況,選擇合適的技術(shù),其中包含了RFLP分子標記技術(shù)、SSR分子標記技術(shù)等。通過合理地使用該技術(shù),也能夠?qū)⒉煌挠衩追N類進行合理劃分,同時還能夠?qū)τ衩椎恼w純度進行合理地檢測,以此確保玉米育種具備良好的應(yīng)用效果。

        2.染色體工程在玉米育種中的應(yīng)用

        染色體工程在玉米育種中主要包含了兩種不同的方面,其中包含了染色體操作、染色體組操作。染色體工程在應(yīng)用中可以通過對玉米種子染色體的實際排列情況,以及玉米種子的結(jié)構(gòu)方面變化,使得玉米育種遺傳基因發(fā)生一些改變,并且在玉米育種工作全面地開展過程中,其中的染色體工程,一般都是在單倍育種中進行使用,其中包含了玉米的花粉培養(yǎng)、子房培養(yǎng)、stock6單倍培養(yǎng)技術(shù)等。在確保單倍體培養(yǎng)滿足實際需求的情況下,可以保障玉米的整體植株在生長發(fā)育中,能夠減少玉米育種時間。Stock6單倍培養(yǎng)技術(shù)由于自身就屬于一種自交方式??梢栽诓煌姆N子類型進行使用,但還是需要達到實際的需求,盡可能在單倍體的情況下,以此來推進玉米育種效果。

        通過對染色體工程的應(yīng)用,在單倍體育種的作用下,可以使得玉米的整體生長速度得到有效地提升。在玉米自交體系的培養(yǎng)作用下,能夠使得玉米育種水平得到有效地提升。目前,玉米育種的方式主要是使用系譜法或者回交法,以上兩種方式在實際的使用中,整體效果都相對較好。此外,由于單配體育種技術(shù)自身的周期時間相對較短,但是純合度相對較高,從而在玉米育種中得到了一定的應(yīng)用,玉米單體是自然所形成,但在育種過程中,可以通過進行誘導(dǎo),降低自然發(fā)生概率,同時也能夠?qū)伪扼w育種的不良連鎖型進行全面的打破,使得基因之間不會實現(xiàn)重組。除此之外,由于單倍體育種能力相對較低,在對二倍體進行重組的過程中,要想使染色體數(shù)量加倍,是具有一定困難的。

        因此,在玉米育種過程中,使用單倍體技術(shù)時,能夠有效地促使種質(zhì)得到有效地結(jié)合,同時,也可以使整體的單倍體育種發(fā)揮出優(yōu)勢,促使玉米在種植的過程中,可以將育種作用全面地發(fā)揮出來。

        3.基因工程在玉米育種中的應(yīng)用

        基因工程在生物學(xué)中,也被稱之為DNA重組技術(shù)也有人稱之為基因拼接技術(shù)。在對該技術(shù)進行合理應(yīng)用的過程中,可以通過生物學(xué)以及分子生物學(xué)等現(xiàn)代化技術(shù)手段,能夠?qū)碓从诓煌愋偷幕?,進行基因重組設(shè)計流程,并且將基因進行全面的構(gòu)建,實現(xiàn)基因重組因素的落實,在DNA分子的構(gòu)建中,可以將活細胞引導(dǎo)在基因當中,確保可以在根本上,對生物遺傳特性,進行全面地改變,以此來獲取新的種類,并且也能夠?qū)π庐a(chǎn)品起到良好的促進作用。

        3.1 農(nóng)桿菌介入導(dǎo)法

        農(nóng)桿菌是革蘭氏陰性菌其中的一種,主要包含了根癌農(nóng)桿菌、發(fā)狀農(nóng)桿菌等。根癌農(nóng)桿菌在介導(dǎo)植物基因轉(zhuǎn)化中,已經(jīng)得到了良好的應(yīng)用,通過利用浸染的方式,將玉米種子所受傷的部位進行浸染處理后,可以將T-DNA 區(qū)進行直接轉(zhuǎn)移,使玉米受體細胞當中產(chǎn)生T-DNA 區(qū),同時也可以將其進行整合,實現(xiàn)植物基因分組。

        農(nóng)桿菌在玉米育種中,其效果相對較高,在玉米整個體系在浸染后,其方式與流程能夠發(fā)生一些變化,使得整個育種過程,不斷地進行優(yōu)化,也能夠使得玉米育種基因轉(zhuǎn)化率得到全面地提升,從而有效地促使玉米育種效果,可以更好地進行展現(xiàn)。因此,也說明了在玉米轉(zhuǎn)基因中,該方式已經(jīng)起到了良好的促進作用。

        3.2 基因槍法

        基因槍法在生物中,也被稱之為粒子槍法。也就是在應(yīng)用的過程中,通過對高速運動的方式,使得金屬微粒直接附加在了微粒的表面當中,而且整體的DNA分子也能夠在受體的細胞中,被直接帶入,同時該技術(shù)在整體的物質(zhì)特征中,也能夠全面地實現(xiàn)帶入技術(shù),并且在火藥爆炸以及高壓放電的原理作用下,促使整體的驅(qū)動力可以提高速度,使得金屬微粒,在作為轟擊物質(zhì)的情況下,可以在細胞中起到轟擊靶的效果,將所攜帶外部的DNA分子融入到基因團體當中。目前,基因槍轉(zhuǎn)化法在實際的應(yīng)用范圍相對較廣,可以在單子葉植物中進行使用,也可以在雙子葉植物中進行使用,促使植物實現(xiàn)再生能力,而且自身的受體范圍也相對較廣,但是基因槍法自身也存在著許多的問題,必須要在使用的過程中,需要結(jié)合實際需求進行全面的考慮,避免對玉米育種帶來影響,而且在整體的操作過程中,也相對較為繁雜,所需要的資金成本也相對較高。此外,在DNA分子片段中,對其進行轉(zhuǎn)化時,很容易造成分子斷裂的情況,而且外源基因也很容易受到影響,拷貝出現(xiàn)不完整,從而在遺傳中,使得下一代受到嚴重的影響。

        4.結(jié)束語

        生物技術(shù)在不斷地創(chuàng)新與優(yōu)化下,已經(jīng)在玉米育種中得到了廣泛的應(yīng)用,雖然目前玉米育種技術(shù)依舊存在著一定的問題,還需要有待解決,但是玉米品種在生物技術(shù)下,得到了全面地發(fā)展,而且玉米育種效果會得到有效地提升,為人們帶來更多的經(jīng)濟效益。

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