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      轉(zhuǎn)基因技術(shù)在玉米育種中的應(yīng)用

      2015-09-19 00:08劉義坤
      新農(nóng)村 2015年5期
      關(guān)鍵詞:育種基因工程玉米

      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)。

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