生物技术在玉米遗传育种中的应用及展望(3)

玉米是我国的主要粮食作物之一。目前,我国玉米单产和总产的增长速度已超过其它发展中国家,玉米杂交种的普及率也达到95%左右,接近于发达国家的水平,玉米在我国粮食生产中的地位显得愈来愈重要。但随着经济的发展和人民生活水平的提高,迫切需要提高玉米的产量和品质.目前国际国内育种技术迅猛发展,以基因工程为核心的生物技术的广泛应用,以及生物技术育种与常规育种技术的有机结合提高了玉米育种的效率,开辟了玉米育种的新途径。

20世纪80年代开始，科学家试图利用基因工程技术，将外源或经体外修饰后的内源基因（统称转基因Transgene）导入植物,改良植物的性状,并获得成功。 近年来，由于生物工程技术的兴起和发展，特别是基因工程技术在改良作物抗性中的广泛应用，为培育抗性品种提供了新的手段，从而开辟了玉米抗性育种的新时代。转基因技术将玉米基因库中不具有的抗性基因导入玉米，实现了传统育种方法无法实现的基因重组，大大提高了育种水平。[5]

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的途径。转基因方法很多，有农杆菌介导法、PEG介导法、电击穿孔法、显微注射法、基因枪法、花粉管通道法、超声波法和微光微束法[5]。现应用于玉米转基因育种比较成功的方法主要有以下3种：

1.3.1 农杆菌介导法

该法是以根癌农杆菌和Ti或Ri质粒为载体将目的基因转移到受体染色体上的一种方法。Ti和Ri质粒上有一段T-DNA，它可以把克隆的目的基因转移到受体细胞核的染色体上。此法最成功的例子是Gould.J.(1991)利用含抗卡那霉素和GUS两种基因质粒的根癌农杆菌转化玉米芽尖获得成功。该法简单易掌握，缺点是转化率低（仅5%左右）。[4]

1.3.2 基因枪法

该法是将载有外源DNA的钨粒或金粒加速后射入细胞的一种物理方法，现有以火药为动力、以压缩气体为动力和高压放电式基因枪3种。Fromm等（1990）用基因枪法转化玉米愈伤组织，将GUS和BAR基因转入玉米。Cao等（1989）用基因枪轰击玉米胚，把GUS基因转入玉米。目前国外对抗虫基因B.t毒蛋白的转移多用此法。本法的优点：一是无宿主（物种）限制；二是受体类型广泛，种子胚、幼胚、幼穗、愈伤组织、花粉细胞和子房都可以轰击。它的缺点是处理成本较高转化率较低，且后代容易出现嵌合体。[4]

1.3.3 花粉管通道法

本法是中国科学家周光宇先生于1978年首创并推广的。他首先应用花粉管通道法在棉花基因转移上取得成功[4]。这是利用授粉后花粉发芽时花粉管进入胚囊所形成的通道，将外源DNA导入受体受精卵的一种方法。由于玉米花丝较长，一般操作难以成功，因此在玉米上极少采用此法。杨利国等经过探索创造出一套较好的操作方法并获得成功，1996年，杨利国等利用此法将广谱无毒抗病基因PYH157转入玉米自交系[4]。祁永红（1996）用这个方法将大豆DNA转移到玉米材料中[4]。该方法的优点在于：既可向玉米导入目的基因，也可转移含目的基因性状的供体总DNA。这对于目前玉米大多数农艺性状基因还没有完全分离出来的现状具有重要的现实意义。同时，该法简便易学。杨利国（1992）以外源总DNA