遗传育种与生物技术（高考生物遗传专题）

遗传育种

一、背景材料

(一)、浅谈基因工程在玉米遗传育种中的应用

育种工作者都希望培育出性状优良的品种，而实现这一目标的关键是得到目的基因和对高产、优质、抗病虫等目标性状的选择。过去人们多借用形态学和同工酶等遗传标记来辅助育种，并已在玉米育种中获得了成功。但由于受环境等因素影响，这些方法要求经验丰富的育种者花费较长的时间。近年来，基因工程在玉米遗传育种中取得了巨大进展。基因工程弥补了玉米遗传资源的不足.并解决了过去不能解决的难题。

1基因工程在玉米遗传育种中的应用现状

1.1基因工程的进展及应用概况

20世纪80年代初，RFLP作为遗传标记构建人类遗传连锁图首次使用，随后各种分子标记技术发展迅速.并在动、植物遗传的研究中得以广泛应用。1983年第一个转基因植物问世，随后基因工程发展日新月异。迄今为止.全世界已分离目的基因100多个，获得转基因植物近200种，有的已进入或正在进入商业开发阶段，植物基因工程对高科技农业发展的重要性举世瞩目。基因工程集现代新技术为一体，如DNA重组技术、分子杂交技术、细胞培养技术、基因转化技术和基因表达调控技术等，使育种途径进入了一个高新技术时代。1988年以前，玉米组织培养只能用愈伤组织再生植株，原生质体再分化植株没有成功。直到1993年，玉米基因工程研究才取得了一系列成绩。在玉米遗传育种中常用的基因工程技术主要有分子标记、DNA重组技术(也称转基因技术)等。转基因技术方法主要有农杆菌、基因枪、PEG介导等方法，到目前为止，在玉米基因工程中应用最多，效果最好的转基因方法就是基因枪法。分子标记自1980年以来发展迅速。多种DNA分子标记技术的应用，解决了许多玉米遗传育种工程技术上的难题。转基因技术、分子标记技术等基因工程技术被广泛应用于玉米自交系的遗传多样性分析，玉米优势群划分，玉米雄性不育系的研究.玉米品质改良，玉米病虫害抗性等方面。

1.2基因转化技术在玉米遗传育种中的应用

玉米转基因技术应用领域十分广泛，主要应用在抗除草剂玉米、特种玉米等方面。抗虫转基因玉米主要应用的是苏云金杆菌分离苏云金杆菌杀虫结晶蛋白基因(简称Bt基因)和从植物中分离出的昆虫蛋白酶抑制基因(广泛应用的是豆胰蛋白酶抑制剂基因CpTL及植物凝集素基因等。目前所发现的Bt基因.可以毒杀鳞翅目、双翅目、鞘翅目的昆虫。CpTL对于许多给农业生产造成重大经济损失的害虫都具有抗性，其中包括玉米螟、鞘翅目的玉米根叶甲、杂拟谷盗、直翅目的蝗虫等。将抗除草剂耐性引入玉米是增加除草剂选择及安全性的一种新途径，BASF公司开发的抗除草剂玉米对于稀禾定具有高度耐受性，使其可以在玉米发芽后喷施，防止所有的禾本科杂草。美国得克萨斯大学试验站的ProdiGene公司把遗传工程玉米天然产生的特别蛋白推向市场。抗冻蛋白(AFP)是具有降低冰点和减少冰晶生长速度的蛋白质.通过电激法人工合成的黄盖鲽AFP基因被导入玉米原生质中并获得了表达。近年来.转基因玉米层出不穷。1998年，转基因玉米占全球转基因作物面积的30%.仅次于转基因大豆.主要是抗虫玉米和耐除草剂玉米。

Mcumullen(1995)等报道抗玉米矮花叶病毒基因mdml被定位于6号染色体短臂上。大量研究表明。玉米抗病虫基因在染色体上聚群存在，这有利于提高抗病基因的克隆效率。利用玉米抗性基因群可以在有抗病基因存在的染色体区段构建高密度的遗传连锁图谱。这种图谱可以用来克隆目标基因。总之，随着大量抗病基因分子标记的不断发掘及精确定位，标记辅助选择必将在常规抗病育种中发挥愈来愈重要的作用。随着分子生物学的发展，一大部分控制重要性状的基因相继被定位到饱和的分子标记图谱上.可利用图谱分离和克隆这些基因，最终用基因工程手段来改良品种。此外，DNA分子标记技术，还用来进行种性和种子质量鉴定，这也为品种知识产权保护和种子质量监测提供了可靠依据。

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