生物技术在玉米育种中的应用

2017-01-12秦蕊

种子科技 2017年1期

关键词：标记技术单倍体遗传

秦蕊

（内蒙古赤峰市松山区农牧业局，内蒙古赤峰024000）

生物技术在玉米育种中的应用

秦蕊

（内蒙古赤峰市松山区农牧业局，内蒙古赤峰024000）

生物技术在玉米育种中的应用，弥补了常规技术的一些不足之处，加快了育种速度，提高了育种成功率，增大了玉米产量，已经受到越来越多人的青睐。论述了几种应用普遍的生物技术，并探讨各种生物技术在玉米育种中的发展前景。

玉米育种；生物技术；应用

1 基因工程的应用

DNA重组技术或基因拼接技术，也就是我们所说的基因工程，它建立在分子遗传学理论的基础之上，采用分子生物学和微生物学的手段，为不同出处的基因制作路径，把体外杂种DNA分子导入到活细胞中去，生物本身的遗传特征变异，从而创造出新品种。1980年以来，科技人员通过研究实现了不同基因在同一物种内以及不同物种间的交流，大大改良了植物性能，种质库大为丰富，随后基因工程开始在玉米育种中使用。考虑到技术层面，转基因工程玉米育种的关键环节在于建立高效、稳定、易于再生的受体系统。相关专家指出，玉米转基因受体系统应该满足以下条件：首先，遗传体系稳定，能稳定地将外部基因遗传给下一代，理想情况是已经在生产中形成了大量的、得到大范围推广的优良杂交种的自交系；其次，转基因受体要易于培养，并且容易大量地提供；再者，转基因受体要有较好地对选择性抗生素的敏感度，这样筛选鉴定的过程才能比较顺利，进而保证之后各环节的顺畅；第四，要有很好的再生能力，能够稳定地再生植株转化后筛选出的阳性克隆。当然如果转化采用的是农杆菌介导法，则要求受体系统对农杆菌侵染有一定的但不过分的敏感度。

玉米转基因育种作为一种新的技术，通过应用，可以实现不同物种间基因的交流，这种跨物种、跨基因交流可以实现“优胜劣汰、取长补短”，充分发挥某些物种的优良基因的长处，拓宽了玉米种质资源的范围，还可以保证改良玉米品种向理想的方向发展。

2 分子标记技术的应用

分子标记技术研究出来之前，玉米育种时常利用形态学标记及生化标记作辅助，但这两种方法的缺点很明显，即标记数量少且受环境影响较大，效果很不好。以DNA多态性为基础的分子标记技术的优点颇多：多态性高、覆盖整个基因组、没有组织特异性、不存在发育阶段的差异、不受环境影响及遗传稳定。分子标记经历了30多年的迅猛发展，多种类型已被专家开发出来，其中发展最快、应用最为广泛的是单核普酸多态性。分子标记技术在玉米育种的多方面都得到了广泛而深入的应用，如构建玉米遗传图谱、分析遗传多样性、划分群体、预测杂种优势、定位目标性状基因等方面，极大地方便了玉米育种工作。

就其意义而言，应用分子标记技术为玉米遗传连锁图谱的创建奠定了基础，为基因的定位研究提供了有价值的参考。近年来，分子标记技术在玉米育种中越来越广泛地受到应用，不同学者采用分子标记方法都取得了不同方面的成功，减少了田间工作时间，分类效率却大为提高。在玉米种子纯度的鉴定中，分子标记应用得较为成熟，国家也制定了相应的鉴定标准，用以规范这一技术在生产中的应用，表明这一技术的应用前景极为乐观。在实践操作中，分子标记手段的应用大大提高了玉米杂交种的纯度，种子的质量得到了保障，比以往的单粒播种方式更加高效，节约了资源，降低了资金投入。

3 单倍体技术的应用

单倍体技术属于细胞工程的一种，所谓细胞工程是指结合生物学和遗传学进行一系列的操作，也就是通过将细胞结构重新排列组合，使生物的结构和功能发生变化，也就是在细胞融合与分裂、核质移植、染色体或基因移植的基础上，快速地得到人们理想中的新物种、新品系。单倍体技术在玉米育种中所起的作用主要是加快了玉米自交系的培养速度，在单位时间内培育的玉米数量大为增多。单倍体育种的两个主要方法是孤雄生殖和孤雌生殖。孤雌生殖一般采用花粉培养，两种方法最为常见：一个为离体子房培养，另一个为药剂诱导孤雌生殖。常用的玉米育种单倍体技术有花药培养、Stock6单倍体技术、化学诱导孤雌生殖技术等。近年来，该技术在玉米育种过程中效果卓著，但仍然存在一些缺不足之处。例如不能改善不良基因，使得不良基因仍然还能够再生；基因间的重组率不高，不能提高单倍体的诱导频率等。此外，重组二倍体时染色体加倍有难度。尽管有这些不足之处，但是单倍体技术在玉米育种中的应用应该受到足够重视。