楊曉培

一、植物細胞工程在玉米育種中的應用

由于植物的細胞具有在發(fā)育上的全能性，即植物的細胞有發(fā)育成完整生物體的潛能，這是植物細胞工程的理論基礎。植物細胞工程是以植物細胞的全能性和體細胞有絲分裂的均等性為理論依據(jù)，以細胞為基本單位進行培養(yǎng)，增值或按照人們的意愿改造細胞的某些生物學特性，從而改良和創(chuàng)造新的物種，以獲得優(yōu)質的、符合人民意愿的新品種。細胞工程是一個復雜的工程，涉及到諸多理論與實際操作技術，在玉米的育種過程中，細胞和組織培養(yǎng)是關鍵，也就是將玉米的器官進行離地的、無菌的培養(yǎng)。然而，在受培養(yǎng)基、取材部位、植株基因型、發(fā)育階段及組培環(huán)境等多種因素的影響，利用細胞工程進行玉米育種，其獲得玉米再生植株的概率很小。試驗證明，在利用細胞工程進行玉米育種時，選擇合適的培養(yǎng)基，材料與激素等可以提高獲得再生植珠的比例。20世紀90年代，中科院已經通過細胞工程培育成第三代青飼玉米新品種“科多8號”。該品種具有分枝多穗、根系發(fā)達、抗旱、抗倒、持綠度強、適應性強等特點，種植過程中表現(xiàn)出較好的性狀與產量。

二、基因工程在玉米育種中的應用

基因工程又稱為基因拼接技術和DNA重組技術，將外源基因通過體外重組后導入玉米的受體細胞中，使這個基因能在玉米受體細胞內復制、轉錄、翻譯表達的操作，同時賦予玉米新的農藝性狀，如抗蟲、抗病、抗逆、高產和優(yōu)質等。在傳統(tǒng)的育種過程中，不同物種受性的制約是不能雜交的，基因工程育種可以打破這種障礙，大大的縮短了育種年限，提高了效率。隨著首例轉基因植物煙草于1983年培育成功，各國科學家都開始了轉基因玉米的研究。我國的轉基因玉米也在快速的發(fā)展之中，目前，基因槍法、農桿菌介導法、花粉管通道法是比較常用的轉基因方法。

蟲害一直嚴重的影響著玉米的產量，傳統(tǒng)的治蟲方法主要是利用化學試劑，但由于傳統(tǒng)的化學試劑沒有選擇性，對玉米本身與蟲子的天敵也會造成嚴重的損害，長此以往還會造成生態(tài)與環(huán)境的破壞。利用基因工程培育玉米新品種可以解決這一難題，我國科學家王國英等，成功地利用基因槍法把Bt基因轉到玉米幼胚中，并在植株中表達出CryIA（b）基因，從而培育出了具有抗蟲基因的玉米。鐵雙貴等用基因槍介導法將含有CryIAc基因的質粒轉入玉米愈傷組織，獲得轉Bt基因的玉米植株。

除了培育出抗蟲基因的玉米品種外，我國還培育出了抗除草劑玉米品種，抗病玉米品種等新品種。如馬云霞等通過農桿菌介導法將抗草甘膦基因sxglr-11轉化到玉米中，并穩(wěn)定遺傳;余桂榮等人于2013年利用農桿菌介導法成功將抗草甘膦雙價基因轉入到玉米幼胚細胞中;劉昭軍等通過花粉管通道法將葡萄糖氧化酶基因（GO）轉入玉米，轉化后的植株抗玉米大斑病能力有所提高。

三、單倍體育種在玉米育種中的應用

單倍體育種是玉米的育種手段之一，即利用植物組織培養(yǎng)技術誘導產生玉米單倍體植株，再利用秋水仙素處理使其染色體加倍，從而使植株恢復正常染色體數(shù)。

在自然界中，大多數(shù)生物是二倍體。單倍體育種的基礎是要獲得單倍體。由于單倍體高度不育，其生命力比較弱小，因此，在自然界中單倍體的數(shù)量很少。我們主要用這幾種方法獲得單倍體。

（一）孤雌生殖

讓經過X射線或者紫外線處理過的玉米花粉粒去給正常植株授粉，讓未受精的花粉去刺激未受精的卵細胞單性發(fā)育成單倍體的坯，利用異種花粉授粉，刺激未受精卵發(fā)育引起孤雌生殖產生單倍體。

（二）花粉花藥培養(yǎng)

用花粉、花藥組織培養(yǎng)技術獲得單倍體。此方法在獲得單倍體同時，還常常出現(xiàn)已經自然加倍了的二倍體和雙倍體。

（三）遠緣雜交單親染色體消失

在遠緣雜交種，可能由于雙親體細胞分裂周期的不同步，導致某一親本染色體的丟失，從而引起單倍體的發(fā)生。

（四）輻射照射法

用射線照射花粉后給雄的母本授粉，從而產生單倍體。單倍體獲得后，用人工方法將其加倍從而使植株恢復正常染色體數(shù)。目前，常用的方法是在細胞進行有絲分裂時，用秋水仙素阻止已經復制的染色體向兩極移動從而實現(xiàn)染色體的加倍。目前，我國的中科院遺傳研究所利用單倍體育種已經培育出遺單6號、科玉10號等品種，并且已在生產中進行推廣應用。

隨著生物技術的發(fā)展，生物育種技術在實際生產中得到了越來越多的應用，越來越多的食品（如轉基因大豆，轉基因玉米）等進入人們的餐桌。但生物技術是一把雙刃劍，危害目前尚無定論，對此國家應該建立嚴格的法律法規(guī)，對其實施嚴密的監(jiān)控。另外，生物技術育種并不能夠完全的取代傳統(tǒng)育種方法，兩者應優(yōu)勢互補，相輔相成，這樣才能培育出最優(yōu)質的種子?？蒲腥藛T要利用我國豐富的基因資源，加強研究與管理，使其健康的發(fā)展，在世界上占有一席之地。