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摘 要：随着科技水平的发展，农业生产也渐渐步入了科学化、技术化的时代。生物技术的迅猛发展以及广泛运用给技术化种田提供了技术支持。在玉米育种中，采用生物技术育种与传统常规的育种技术相结合的方式，培育出了玉米的新品种，这种新品种高产、抗逆、优质、抗病，提高了玉米的育种效率，缩短了育种进程。本文将从玉米生物技术育种的种类以及特点展开论述，分析基因工程技术在玉米抗病、抗虫、抗药剂以及品种改良方面的应用，总结我国在转基因玉米育种的成果。
关键词：生物技术；玉米育种；转基因技术
中***分类号：S513 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170230036
玉米在粮食作物中，是仅次于水稻和小麦的世界第3大粮食作物，我国玉米播种面积高达0.2亿hm2左右，仅次于美国。玉米在人们日常生活生产中的地位显得愈来愈重要。它不仅是一种粮食作物，同时在能源、医疗、工业等多方面都发挥着很重要的作用。随着社会的进步，人们生活水平的不断提高，对于玉米的需求量也越来越高，但是近年来，由于耕地面积不断减少，自然灾害、病虫灾害的频发，导致玉米产量逐年下降，人们对于高产抗病的玉米新品种的渴望日益强烈，这就对玉米育种有更高的要求。生物技术与传统常规技术相结合培育出的新品种满足了人们这一需求。
1 生物技术在玉米育种中的应用
自20世纪80年代始，科学家以及农业学家们尝试利用生物工程技术，把外源或者经体外修饰后的仍椿因导入到植物当中，改良品种的种植性状，并且获得成功。20世纪90年代转基因玉米的研究取得了突破性进展。玉米的转基因育种是指通过物理、化学以及分子生物学等多种方法将外源基因整合到玉米基因中，并在玉米中表达目标蛋白，从而使玉米获得外源基因的所有表达。玉米转基因育种是通过基因转移方法创造玉米新种质或新品种。最近这几年以来，生物工程的兴起，特别是基因工程技术在品种改良中的应用，为培育抗性品提供了新的发展方向以及新的技术手段，其中转基因技术将玉米基因库中不具有的抗性基因导入玉米中，实现了传统常规育种方式无法达到的基因重组，进而提高了育种的水平。到目前为止，抗虫的转基因玉米是研究的最为成熟的，抗除草剂的转基因玉米也获得很大进展。转基因生物工程技术在玉米育种当中的应用，打破了原有的物种间基因交流界限，充分利用了自然界其他物种的优秀基因资源，突破了原有的玉米育种的种种局限，实现了对于玉米选种的定向改良。
2 常见的玉米转基因技术
根据对于玉米的外源基因遗传转化原理 ，可以把玉米转基因技术大致分为3类：农杆菌介导的基因转化方法、DNA 直接导入的基因转化技术以及花粉管通道介导的基因转化技术。到目前为止，应用最为广泛的是农杆菌介导法、基因***法和花粉管通道法。
2.1 农杆菌介导法
通常所说的农杆菌是指在土壤中，生活在植物根的表面，通过根组织渗透出来的营养物质来维系生存的革兰氏阴性细菌。主要包括2种：根癌农杆菌和发状农杆菌，在农杆菌介导植物基因转化中应用最多的是根癌农杆菌。它可以通过侵染植物的受伤部位将其 Ti质粒上的T-DNA区转移到植物受体细胞并整合到植物基因组中，因此利用 Ti质粒介导基因转化系统的研究引起人们广泛关注并取得极大成功。
采用农杆菌介导法在玉米遗传改良中有很多优点。这个转化系统利用的是天然的转化载体系统，成功率高，效果好。遗传稳定，费用低，操作简单。近年来，通过科学家的不断努力，对于农杆菌介导法的不断优化，使得这种方法在玉米转基因的应用中越来越广泛，取得了不错的成果。
2.2 基因***法
基因***法又被称之为粒子轰击，这种方法是在1987年创立的，它是利用高速运动的金属微粒将附着于微粒表面的外源 DNA分子带入到受体细胞中的一种遗传物质导入技术。
基因***法不仅适用于单子叶植物，也适用于双子叶植物，同时可以实现多种基因的同时转化，获得再生植株。纵然它的优点很多，但是它的缺点也特别突出，费用高，操作过程繁琐，在转化DN段的时候容易断裂，外源基因沉默或者拷贝不完整。
2.3 花管粉通道法
花管粉通道法是由我国学者周广宇在20世纪80年代提出的。花管粉通道法指在授粉之后向子房内注射含有基因的DNA溶液，利用植物开花受精的时候形成的花粉通道，将外源DNA导入受精卵细胞，并进一步地被整合到受体细胞的基因组中，随着受精卵的发育而成为带转基因的新个体。通过这种方式育种的优点有很多。不用组织培养获得再生苗，克服了受体植株再生难的问题。操作简单，转化率高，转化周期短，受环境的限制小。但是这种方法也存在一定的缺陷，后代外源基因z传稳定性较差，且往往不符合孟德尔分离定律，不利于后续研究的开展。
3 转基因玉米研究的进展
虽然目前仍然以传统常规技术为主，近些年来，由于生物技术的迅猛发展，在各种农作物上取得的突破性进展，这些技术手段为玉米育种提供了更广泛的育种方法。其中比较有代表性的抗除草剂转基因玉米培育，抗虫基因玉米的培育，抗逆转基因玉米的培育。
3.1 抗除草剂转基因玉米培育
杂草是农民种田过程中遇到的比较头疼的问题，由于杂草处理起来很麻烦，而且除去，不久又会再生。为了解决这一难题，人们通常喷洒除草剂，对于除草剂的使用，不仅减少了农民田间管理的工作量，而且提高了工作效率，但是通常在除草的同时，也会对玉米产生影响，常规的玉米品种中缺少对抗除草剂的合适基因。2013年余桂容等人通过农杆菌介导法将抗草甘膦双价基因 G2R79-epsps 转入玉米幼胚细胞，获得 7 株转基因阳性植株，获得了可耐6%草甘膦的转基因玉米材料，为抗除草剂玉米新品种选育提供了较好的基础材料。抗除草剂转基因玉米的培育，正好解决了这一难题。
3.2 抗虫基因玉米的培育
病虫害一直是影响玉米质量与产量的重要因素。为了解决这一难题，自20世纪90年代以来，通过对于转基因技术的研究，在抗虫转基因玉米的品种培育上取得了突破性的进展。目前对于抗虫转基因玉米的研究主要集中在多价抗虫基因的同时转化以及抗虫基因优化2方面。经过多年的努力，具有很好的抗虫效果的转基因玉米材料已经被研制出来，并且已经进入安全证书申请阶段。
3.3 抗逆转基因玉米的培育
近年来，自然灾害频发，旱涝、盐碱以及污染等，致使玉米减产。通过科学家和农业学家的不断研究与实验，通过抗逆功能基因的遗传转化及抗逆相关转录因子的超表达提高玉米的抗逆性，提高玉米对抗自然灾害能力，从而保证玉米的产量。
4 结论
文中通过以上论述，简单阐述了转基因玉米生物技术育种的应用及其研究成果，可以看出在转基因玉米培育上已经取得很多成果，来提高玉米的产量，同时，展望了基因工程技术和转基因玉米的研究进展在玉米育种中的应用前景，总结了生物技术与常规育种相结合的重要性。在国内，对于生物育种也给予了高度重视，生物技术是对常规育种方法的一种发展和补充，填补了常规育种方法的不足，但是在提高玉米的产量的同时也不能忽视玉米的质量，对于转基因玉米的培育还有很长的路要走。随着科学技术的发展，玉米育种一定会更加科学化、高效化。进一步促进我国玉米生产的长期稳定发展和加快经济建设做出了更大的贡献。
参考文献
[1]关淑艳，马义勇，曲静.高产优质玉米新品种“吉农玉309”选育报告[J].吉林农业大学学报，2010（6）：603-605.
[2]巩振辉，申书兴.植物组织培养[M].北京：化学工业出版社，2007.
[3]谢树章，雷开荣，杨小艳.农杆菌介导抗虫基因Gm-Cry1F 转化玉米的研究[J].西南农业学报，2015（3）：962-966.
[4] 杜德山，张静，刘宁，张文超.国内玉米育种现存问题浅析[J]. 种子世界，2013（1）.
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