轉(zhuǎn)基因技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用

劉義坤

摘要：玉米是非常重要的雜糧之一，尤其是在北方，占據(jù)了非常重要的地位。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)給玉米育種，可以賦予玉米一些優(yōu)異的性能，提高質(zhì)量和產(chǎn)量，具有積極的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)意義。

關(guān)鍵詞：玉米；育種；轉(zhuǎn)基因技術(shù)；基因工程

轉(zhuǎn)基因育種技術(shù)是指通過一定的技術(shù)手段，將目標(biāo)基因?qū)胫参锏幕蚪M中，并且目的基因能夠穩(wěn)定遺傳，同時(shí)能夠使植物表現(xiàn)出目的基因所具有的遺傳特性的一種育種方式。

1.轉(zhuǎn)基因技術(shù)在玉米育種上的應(yīng)用

1.1抗蟲轉(zhuǎn)基因玉米。害蟲是影響玉米產(chǎn)量的一個(gè)主要因素，在轉(zhuǎn)基因技術(shù)出現(xiàn)以前，最主要的抗蟲害措施是采用噴灑殺蟲劑。但是，大量化學(xué)殺蟲劑的使用，在殺死害蟲的同時(shí)，還會(huì)殺死它們的天敵，會(huì)破壞生態(tài)平衡。同時(shí)還會(huì)有部分殺蟲劑殘留在玉米上，給食用者帶來一定的安全隱患。而轉(zhuǎn)基因技術(shù)是一種能夠有效替代化學(xué)殺蟲劑的抗病蟲害的綠色環(huán)保方式。通過將產(chǎn)生毒蛋白的基因轉(zhuǎn)入玉米種子中，種植出的玉米會(huì)產(chǎn)生一種對(duì)害蟲有毒的蛋白質(zhì)，一旦害蟲食用玉米莖、葉等，毒蛋白將會(huì)致其死亡，從而達(dá)到抗病蟲害的目的。

1.2抗除草劑玉米。雜草是影響玉米產(chǎn)量的重要因素之一，雜草的大量生長，將會(huì)奪走玉米生長所需要的養(yǎng)分、陽光等，從而嚴(yán)重影響到玉米的產(chǎn)量。為了除掉雜草，在規(guī)?；N植中一般會(huì)使用除草劑，這樣可以大量節(jié)省人力物力。但是大量使用除草劑會(huì)對(duì)玉米的生長帶來一定的不利影響。將抗除草劑的基因提取出來后導(dǎo)入到玉米種子中，其遺傳植株將會(huì)對(duì)除草劑存在一定的抵抗能力，降低使用除草劑時(shí)對(duì)玉米造成的影響，保證玉米的產(chǎn)量。

1.3抗病性轉(zhuǎn)基因玉米。造成玉米發(fā)病的原因有很多，如細(xì)菌、真菌、病毒等。但是，細(xì)菌和真菌所引起的病害發(fā)病概率小，后果也不太嚴(yán)重，一般不會(huì)對(duì)玉米的產(chǎn)量帶來較大影響，研究意義不大，因而研究較少。但是病毒性病害的發(fā)生將會(huì)對(duì)玉米產(chǎn)量和質(zhì)量帶來重大影響。因而，在育種時(shí)導(dǎo)入抗病毒基因，將會(huì)在一定程度上遏制病毒性病害的發(fā)生，保證玉米的高質(zhì)、高產(chǎn)。

2.玉米轉(zhuǎn)基因育種中存在的問題及應(yīng)對(duì)策略

轉(zhuǎn)基因技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于玉米的育種具有重要意義，但是這種育種方式目前也存在一定的問題：首先是生物技術(shù)研究費(fèi)用昂貴。主要是表達(dá)量太低，轉(zhuǎn)化體系還不是特別穩(wěn)定。第二個(gè)限制因素是缺少有用的基因。隨著分子遺傳學(xué)研究的發(fā)展，現(xiàn)在育種家能夠鑒定任何有用的基因，并進(jìn)行定位和分離。第三個(gè)限制因素是所謂的基因沉默現(xiàn)象，即新插入的基因常常是關(guān)閉的?，F(xiàn)在許多科學(xué)家正在研究植物基因開關(guān)原理，并試圖對(duì)這一過程進(jìn)行操作。

關(guān)于表達(dá)量低的問題，可以對(duì)基因進(jìn)行修飾，使用強(qiáng)啟動(dòng)子、增強(qiáng)子、內(nèi)含子等，現(xiàn)已取得了比較好的效果。基因的表達(dá)需要特定的內(nèi)環(huán)境，包括插入的位點(diǎn)、拷貝數(shù)等，目前來說這些都還不精確，所以最有效的方法就是加大轉(zhuǎn)化群體、選擇淘汰。如果只限于特定的幾個(gè)基因型，再好的基因也將很難應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，這也將成為轉(zhuǎn)基因育種無法逾越的障礙，基于現(xiàn)在還沒有很好的辦法解決這一難題，所以應(yīng)該考慮DNA轉(zhuǎn)入時(shí)不同方法放交叉使用。

病蟲的適應(yīng)性很強(qiáng)，在農(nóng)藥的選擇壓力下，玉米的抗性會(huì)逐漸消除。這就需要設(shè)高門檻，讓病蟲無法逾越，達(dá)到殺蟲抗病的目的。單價(jià)殺蟲基因可以考慮換成雙價(jià)或多價(jià)的基因，也可以同時(shí)使用兩種或兩種以上不同機(jī)理的抗病殺蟲基因，是玉米的抗『生水平提高。在獲得抗性植株后，其他一些重要的農(nóng)藝性狀也可能退化，針對(duì)這種情況，可以使該植株與同群體為轉(zhuǎn)化姊妹株側(cè)交，有可能得到除了整合目的基因之外，染色體其他部位都正常的植株。

3.玉米轉(zhuǎn)基因育種的應(yīng)用前景

在玉米育種技術(shù)不斷更新的今天，我們應(yīng)該加強(qiáng)遺傳工程的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用基礎(chǔ)研究，特別是做好有用基因的分離，載體系統(tǒng)的尋找、選擇和構(gòu)建，建立和逐步完善應(yīng)用技術(shù)研究，進(jìn)一步提高玉米轉(zhuǎn)基因的轉(zhuǎn)化率，完善玉米轉(zhuǎn)基因的技術(shù)體系。目前大多數(shù)分子標(biāo)記仍停留在實(shí)驗(yàn)室理論研究階段，分子標(biāo)記技術(shù)很少能用于育種實(shí)踐，分子標(biāo)記技術(shù)用于大規(guī)模育種和種質(zhì)鑒定還有一段距離。我們應(yīng)把分子標(biāo)記技術(shù)同常規(guī)玉米育種的實(shí)踐相結(jié)合，充分利用國外研究成果，結(jié)合我國實(shí)際情況，充分發(fā)掘我國特有玉米種質(zhì)資源中高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和高抗的有關(guān)新基因并進(jìn)行相關(guān)標(biāo)記的定位和精細(xì)定位，擁有自己的知識(shí)產(chǎn)權(quán)并盡快地應(yīng)用到育種實(shí)踐中，為我國玉米育種事業(yè)做出貢獻(xiàn)。