生物技術(shù)在玉米遺傳育種中的應(yīng)用及展望

1、生物技術(shù)在玉米遺傳育種中的應(yīng)用及展望生物技術(shù)在玉米遺傳育種中的應(yīng)用及展望摘要：玉米是我國的主要糧食作物之一。目前我國玉米單產(chǎn)和總產(chǎn)的增長速度已超過其它發(fā)展中國家玉米雜交種的普及率也達(dá)到95%左右接近于發(fā)達(dá)國家的水平玉米在我國糧食生產(chǎn)中的地位顯得愈來愈重要。但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，迫切需要提高玉米的產(chǎn)量和品質(zhì).目前國際國內(nèi)育種技術(shù)迅猛發(fā)展，以基因工程為核心的生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以及生物技術(shù)育種與常規(guī)育種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合提高了玉

2、米育種的效率，開辟了玉米育種的新途徑。本文主要論述生物技術(shù)在玉米遺傳育種上的應(yīng)用研究及提出對玉米遺傳育種的展望。關(guān)鍵詞：玉米遺傳育種生物技術(shù)玉米，學(xué)名：ZeamaysL.，英文名字：Maize，Cn，別名：玉米、苞蘆、玉蜀、玉茭黍、大蜀黍、棒子、苞米、苞谷、玉菱、玉麥、稀麥、玉豆、六谷、蘆黍、珍珠米、紅顏麥、薏米包，金豆。玉米早熟禾科(Poaceae)玉蜀黍族(Maydeae)一年生谷類植物，植株高大，莖強(qiáng)壯，挺直；葉窄而大，邊緣波狀，

3、于莖的兩側(cè)互生；雄花花序穗狀頂生，雌花花穗腋生，成熟后成谷穗。玉米原產(chǎn)于南美洲。7000年前美洲的印第安人就已經(jīng)開始種植玉米。由于玉米適合旱地種植，因此西歐殖民者侵入美洲后將玉米種子帶回歐洲，之后在亞洲和歐洲被廣泛種植。大約在十六世紀(jì)中期，中國開始引進(jìn)玉米，十八世紀(jì)又傳到印度。到目前為止，世界各大洲均有玉米種植，其中北美洲和中美洲的玉米種植面積最大。[12]玉米是世界上分布最廣泛的糧食作物之一，種植面積僅次于小麥和水稻而居第三位。種植范

4、圍從北緯58(加拿大和俄羅斯)至南緯40(南美)。中國是世界玉米主要生產(chǎn)和消費(fèi)國之一，玉米產(chǎn)銷量占世界玉米總量的20％左右，僅次于美國，居世界第二位，其次是巴西、墨西哥、阿根廷。同樣，在我國3大谷物中，玉米產(chǎn)量也位居第二位，而且在谷物中的比重逐年遞增。[1]玉米是我國的主要糧食作物之一。目前我國玉米單產(chǎn)和總產(chǎn)的增長速度已超過其它發(fā)展中國家玉米雜交種的普及率也達(dá)到95%左右接近于發(fā)達(dá)國家的水平玉米在我國糧食生產(chǎn)中的地位顯得愈來愈重要。因此

5、，玉米育種的研究受到廣泛的重視多途徑創(chuàng)新和深入研究不僅有利于提高我國玉米種質(zhì)資源的利用效率而且對促進(jìn)我國玉米生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展也顯得非常重要。我國玉米雜交種優(yōu)勢的利用對提高玉米單產(chǎn)起到了至關(guān)重要的作用，目前國際國內(nèi)育種技術(shù)迅猛發(fā)展，以基因工程為核心的生物技術(shù)的廣泛應(yīng)用，以及生物技術(shù)育種與常規(guī)育種技術(shù)的有機(jī)結(jié)合提高了玉米育種的效率，開辟了玉米育種的新途徑。但隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，迫切需要提高玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)，比如1.31.3基

6、因工程育種基因工程育種20世紀(jì)80年代開始，科學(xué)家試圖利用基因工程技術(shù)，將外源或經(jīng)體外修飾后的內(nèi)源基因（統(tǒng)稱轉(zhuǎn)基因Transgene）導(dǎo)入植物改良植物的性狀并獲得成功。近年來，由于生物工程技術(shù)的興起和發(fā)展，特別是基因工程技術(shù)在改良作物抗性中的廣泛應(yīng)用，為培育抗性品種提供了新的手段，從而開辟了玉米抗性育種的新時(shí)代。轉(zhuǎn)基因技術(shù)將玉米基因庫中不具有的抗性基因?qū)胗衩?，?shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)育種方法無法實(shí)現(xiàn)的基因重組，大大提高了育種水平。[5]轉(zhuǎn)基因育種是

7、通過基因轉(zhuǎn)移方法創(chuàng)造玉米新種質(zhì)或新品種的途徑。轉(zhuǎn)基因方法很多，有農(nóng)桿菌介導(dǎo)法、PEG介導(dǎo)法、電擊穿孔法、顯微注射法、基因槍法、花粉管通道法、超聲波法和微光微束法[5]?，F(xiàn)應(yīng)用于玉米轉(zhuǎn)基因育種比較成功的方法主要有以下3種：1.3.11.3.1農(nóng)桿菌介導(dǎo)法農(nóng)桿菌介導(dǎo)法該法是以根癌農(nóng)桿菌和Ti或Ri質(zhì)粒為載體將目的基因轉(zhuǎn)移到受體染色體上的一種方法。Ti和Ri質(zhì)粒上有一段TDNA，它可以把克隆的目的基因轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞核的染色體上。此法最成功的例

8、子是Gould.J.(1991)利用含抗卡那霉素和GUS兩種基因質(zhì)粒的根癌農(nóng)桿菌轉(zhuǎn)化玉米芽尖獲得成功。該法簡單易掌握，缺點(diǎn)是轉(zhuǎn)化率低（僅5%左右）。[4]1.3.21.3.2基因槍法基因槍法該法是將載有外源DNA的鎢?；蚪鹆＜铀俸笊淙爰?xì)胞的一種物理方法，現(xiàn)有以火藥為動(dòng)力、以壓縮氣體為動(dòng)力和高壓放電式基因槍3種。Fromm等（1990）用基因槍法轉(zhuǎn)化玉米愈傷組織，將GUS和BAR基因轉(zhuǎn)入玉米。Cao等（1989）用基因槍轟擊玉米胚，把GU

9、S基因轉(zhuǎn)入玉米。目前國外對抗蟲基因B.t毒蛋白的轉(zhuǎn)移多用此法。本法的優(yōu)點(diǎn)：一是無宿主（物種）限制；二是受體類型廣泛，種子胚、幼胚、幼穗、愈傷組織、花粉細(xì)胞和子房都可以轟擊。它的缺點(diǎn)是處理成本較高轉(zhuǎn)化率較低，且后代容易出現(xiàn)嵌合體。[4]1.3.31.3.3花粉管通道法花粉管通道法本法是中國科學(xué)家周光宇先生于1978年首創(chuàng)并推廣的。他首先應(yīng)用花粉管通道法在棉花基因轉(zhuǎn)移上取得成功[4]。這是利用授粉后花粉發(fā)芽時(shí)花粉管進(jìn)入胚囊所形成的通道，將外