生物技术在玉米育种中的应用

王全芳

[摘要]玉米是我国主要的粮食作物之一，我国是一个人口基数非常大的国家，为适应国家的发展和人民所需，将生物技术运用到玉米育种中，能夠有效提高玉米质量和产量，为我国粮食增产作出贡献。本文首先对生物技术的概念进行简单介绍，然后分析生物技术在玉米育种中的作用和应用，以供参考。

[关键词]生物技术;玉米育种;基因工程;细胞工程

中图分类号：S513 文献标识码：A DOI：10.16465/j.gste.cn431252ts.202008

1 生物技术概述

1.1 生物技术概念

生物技术通过对生物的内在基因等成分进行改造，从而实现人们的改造目的。生物技术是为了满足社会的发展和人们的生产生活需要而产生的一种技术。生物技术涉及多种学科知识，包括生物学、物理学、化学以及遗传学等，是一种综合性学科[1]。

1.2 生物技术在玉米育种中的作用

生物技术是一种应用范围非常广的综合性技术，在玉米育种中应用这一技术，可以提高玉米产量。生物技术能够对玉米的生命周期进行适当调整，从而将玉米生命周期调节到符合当地气候生长时间，以此提高玉米的产量，同时，也会使玉米质量大幅度提升。另外，还可以通过生物技术来减少外部因素对玉米生长的影响，从而提高产量。玉米的品种对玉米的产量和质量有相当大的影响，而生物技术还可以优化玉米品种，通过转基因生物技术对玉米品种进行改良，使玉米有更好的基因，从而能够长出颗粒饱满的果实，还可以提高其抗病虫害能力，从而提升玉米的产量[2]。

2 生物技术在玉米育种中的应用

2.1 基因工程技术的应用

基因工程技术又称DNA重组技术，分子生物学、遗传学和微生物学是其理论基础。首先对不同来源的基因进行设计，在体外进行杂种DNA分子的构建，然后将其导入活细胞中，从而改变该生物原有的遗传特性，进而获得全新的产品。基因工程技术为基因结构和功能的相关研究提供了非常重要的帮助。通过改造玉米基因，从而使玉米种子具有抗除草剂、抗倒伏、抗病虫害能力，进而提高玉米产量。

2.1.1 抗除草剂转基因技术

杂草是阻碍玉米生长的最大障碍。玉米苗周围容易生长杂草，从而吸收土壤中的养分，与玉米苗形成竞争，玉米苗吸收的养分变少，会影响玉米的产量。使用除草剂虽然可以除去杂草，但是对玉米的生长也具有一定的影响。利用转基因技术能够培养一种抗草甘膦的转基因玉米种子，通过大面积推广，可以解决除草剂对玉米生长的影响。

2.1.2 抗虫基因玉米技术

在玉米的生长过程中，很多虫子专门啃食玉米，从而使农作物产量下降。对此，专家多采用抗虫基因玉米技术来杀虫。抗虫基因技术主要是利用苏运进芽孢杆菌的特质，苏运进芽孢杆菌在芽孢形成的过程中会生成一种蛋白质晶体，这种晶体在昆虫体内会形成一种有毒的蛋白质，能够造成昆虫穿孔，从而实现杀虫的目的。专家将这种蛋白质进行改造后植入玉米种子中，从而起到了抗虫的作用[3]。

2.1.3 抗逆转基因玉米技术

基因改造技术，可以对玉米渗透压进行调节，从而使玉米具有抗碱、抗旱的性能，通过将鱼的抗冻蛋白基因导入玉米种子中，能够提高玉米的耐寒性。通过应用抗逆转基因玉米技术能够减少温度和自然气候对玉米生长的影响，还可以减少农业化肥的使用量，进而降低玉米的种植成本。

2.1.4 基因转化技术

常见的基因转化技术主要有三种，包括基因枪法、花管粉通道法以及农杆菌介导法。基因枪法主要是通过粒子轰击的形式进行基因导入，将DNA分子附着于金属微粒表面，通过金属微粒的高速旋转将遗传基因导入。而花管粉通道法主要是通过在授粉后的子房中进行DNA溶液注射，从而将外源DNA导入受精卵细胞中，随着受精卵的发育成为携带转基因的新个体。农杆菌是一种寄生在植物根部的细菌，可以在植物受伤部位进行DNA转移，从而实现基因转化。三种基因转化技术的对比情况如表1所示。

由表1可知，三种基因转化技术都有各自的优缺点，为更好地提高基因转化技术还需要不断进行研究和创新。

2.2 细胞工程技术的应用

细胞工程技术是指利用细胞生物学的原理按照人们的需要改变细胞遗传物质的技术。通过模拟细胞的环境在外部进行培养和繁殖，能够在调整和优化后应用于玉米的种植中，从而能够提高种子的质量，进而提高玉米的产量，为我国农业发展作出贡献。玉米的细胞工程技术主要是对玉米种子的细胞和组织进行外部培养，从而提高种子的质量，实现产值的提升。在我国早有科学人员进行过玉米细胞工程实验，将玉米的基因细胞诱导成为愈伤组织，从而引起快速裂变，通过刺激外部环境还能够引起基因突变，在科技人员可控的刺激下对基因突变方向进行引导，从而促进我国玉米产量的提高[4]。

2.3 分子标记技术的应用

分子标记指的是可以遗传并能够用于检测的DNA序列或者蛋白质，在玉米育种的过程中，分子标记技术可以应用于很多环节，从而实现从表型选择到基因选择的过渡。通过分子标记技术可以预测杂种优势，还可以标记遗传信息，建立遗传连锁图谱。在玉米育种的过程中应用分子标记技术，可以有效提高种子的选择效率和选择正确率。SSR分子标记技术是最常用的一种分子标记技术，SSR是由1～5个核苷酸为重复单位形成的DNA片段，首先需要根据SSR特性序列来设计对引物，然后再进行PCR扩增。因为不同的个体会有不同的重复数目，因此扩增的长度有所不同，通过电泳检测可以对不同的个体进行区分。

3 生物技术在玉米育种中面临的问题及展望

3.1 生物技术在玉米育种中面临的问题

在生物技术的实验过程中，实验器材采购价格十分昂贵，后期的维护和修理费用都需要相当大的投入，一般单位难以承担。另外，生物技术本身也存在很多不够成熟的地方，在玉米育种的过程中，很难实现对基因的转化，基因的遗传更是难上加难。通过分子标记的方法选择育种，与品种联系不够紧密，从而降低了玉米品种的选择效果。并且在基因操作方面很难实现自动化操作，操作效率低，很难完成大数量的转基因工作，很多转基因品种都停留在试验阶段，还没有真正实施，未来还有很长的路要走[5]。

3.2 生物技术在玉米育种中的未来展望

随着科学技术的不断发展，未来生物技术在玉米育种方面将发挥非常大的作用。通过改变玉米种子基因，能够改变玉米果实的大小，还可以提高玉米的产量。玉米的饱满度是玉米产量的保证，对此可以通过先进的技术手段建立具有规模化的培养基，在培养基里增加一些新研发的能够使玉米果实变大的激素，从而促进玉米生长，提高玉米质量。要实现这一目标，科研人员需要对生物技术和玉米育种技术有深刻的理解，并通过大量试验进行研究，同时积极与国外育种专家进行交流与合作，实现资源、技术以及知识的融合，通过合作来提高生物技术在玉米育种方面的应用。

4 结 论

综上所述，生物技术在玉米育种方面发挥着非常大的作用。基因工程技术可以实现玉米种子基因的转变，使其具有抗虫害、抗旱、抗碱、抗药剂等性能。细胞工程技术可以在外部进行细胞状态模拟，培养出质量更高的玉米种子，从而提高玉米产量。分子标记技术可以用来预测杂种优势、标记遗传信息，能够对玉米种子的纯度进行鉴别，从而提高玉米的选择效率，为我国玉米种植业的发展作出贡献。

参考文献

[1]王克丽.生物技术在玉米育种中的应用初探[J].种子科技，2019， 37（18）：35+37.

[2]高玮，夏海丰，赵长春，等.生物技术在玉米育种中的实践探索[J].农业工程技术，2019，39（29）：89+91.

[3]次仁央宗.生物技术在玉米育种中的应用[J].农村科学实验，2018 （17）：33-34.

[4]刘思琪.生物技术在玉米育种中的应用[J].新农业，2018（3）： 26-27.

[5]吴鹏昊，李宗泽.生物技术在玉米育种中的应用[J].农村实用技术，2019（7）：30.