轉基因技術在玉米育種中的應用

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1、農(nóng)業(yè)生物技術課程論文題目_轉基因技術在玉米育種中的應用_________________院(系):專業(yè):班級:姓名:學號:成績:完成日期:轉基因技術在玉米育種中的應用摘要:玉米轉基因育種是基因工程中基因轉移的方法創(chuàng)造玉米新種質(zhì)、種質(zhì)資源或新品種。將轉基因技術與玉米常規(guī)育種的方法與技術相結合,能盡快地培育出符合育種目標與市場需求的新品種、帶來育種水平的提高、創(chuàng)新和突破、加快玉米育種進程。隨著轉基因技術的飛速發(fā)展及其研究的日趨成熟,轉基因技術在拓寬玉米種質(zhì)資源,提高雜交種的抗逆性、抗病蟲性、提高產(chǎn)量和品質(zhì)等方面將發(fā)揮更大的作用,應用前景廣闊。關鍵詞:玉米、育種轉基因技術、基因工程植

2、物轉基因技術是指利用重組技術、細胞DNA培養(yǎng)技術或種質(zhì)系統(tǒng)轉化技術將目的基因導人植物基因組,并能在后代中穩(wěn)定遺傳,同時賦予植物新的農(nóng)藝性狀,如抗蟲、抗病、抗逆、高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)等。常規(guī)育種常常受有性雜交親和性的制約,而利用轉基因技術可以打破物種界限、克服有性雜交障礙,快速有效地創(chuàng)造遺傳變異,培育新品種、創(chuàng)造新類型,大大縮短新品種育成的時間。因此,隨著現(xiàn)代生物技術的迅速發(fā)展,植物轉基因技術也蓬勃發(fā)展。玉米是重要的糧食作物,也是用基因工程方法進行品種改良的作物。隨著世界首例轉基因煙草于1983年培育成功,全球范圍內(nèi)開展了轉基因玉米研究。育種者利用轉基因技術可以對有益的基因進行有目的的操作

3、,并且可以跨越天然物種屏障把來自其他生物的基因導入到與其毫無親緣關系的新的寄主生物細胞中,以獲得所需要的理想性狀,縮短選育周期,從而培育出高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、多抗的作物新品種。目前,轉基因技術在玉米的遺傳育種中得到廣泛應用并取得了較好的成效。玉米轉基因已經(jīng)建立了一套比較完整的理論和技術體系,其技術主要包括:以農(nóng)桿菌Ti質(zhì)粒介導的載體轉化技術、利用基因槍、PEG等的DNA直接導人轉化技術和通過花粉管通道、子房注射的轉化技術。轉基因技術通過種屬問基因的流動彌補了玉米遺傳資源的不足,與常規(guī)育種結合必將帶來育種上的重大突破,它是農(nóng)業(yè)生物技術的核心領域,并將成為作物育種的一種重要手段。1轉基因玉

4、米產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀從產(chǎn)業(yè)化情況來看,近十年來轉基因玉米發(fā)展十分迅速,已成為全球推廣面積第二的轉基因作物。1996—2007年全球轉基因玉米種植面積增加117倍,與轉基因大豆種植面積的增幅基本相當(朱毅華,2008)。從相對地位來看,2007年轉基因玉米占全球轉基因作物播種面積的比例達到31%,居轉基因作物種植面積第二位,僅次于轉基因大豆(占51%)(劉源霞等,2007)。轉基因玉米是世界上最重要的轉基因作物之一。從各主要種植國來看,1999年,全球12個國家種植的4個主要轉基因作物中,玉米占轉基因作物總種植面積的28%。美國種植的轉基因玉米(抗蟲基因Bt和耐除草劑基因)增加了220

5、萬hm2,從1998年的810萬hm2增加到1999年的1030萬hm2,相當于1999年美國全國玉米種植面積3140萬hm2的33%。美國科學家還培育出能抗歐洲玉米螟的轉基因玉米,以防歐洲玉米螟威脅玉米種植。到1998年,這種轉基因玉米的種植面積已達到美國玉米種植面積的20%。此外,抗根瘤線蟲病的玉米新品種也已研制成功,2~3年內(nèi)即可大規(guī)模栽培。除美國外,歐盟的西班牙和法國也已開始種植轉基因Bt玉米,面積分別為3萬hm2和1000hm2,而葡萄牙首次在1999年種植轉基因Bt玉米1000hm2以上,此外,德國也有小面積的Bt玉米種植。轉基因玉米種植面積迅速增長的一個重要原因是

6、能有效提高玉米單產(chǎn)水平。就玉米單產(chǎn)水平而言,世界各國之間存在著很大差異,玉米主產(chǎn)國之間單產(chǎn)增長幅度差異明顯。在發(fā)達國家,如美國、法國和加拿大,玉米單產(chǎn)均在8噸/公頃以上的較高水平。與發(fā)達國家相比,我國玉米單產(chǎn)尚有較大差距,2006年僅為5.37噸/公頃,與阿根廷相近;而巴西、墨西哥、印度等國的玉米單產(chǎn)則處于較低水平(白云鳳等,2003)。2.轉基因技術在玉米育種上的應用2.1抗蟲轉基因玉米???蟲害是制約玉米產(chǎn)量的重要因素,目前,在玉米上解決蟲害的主要方法是在玉米植株生長過程中使用化學殺蟲劑。但是化學殺蟲劑不但殺死害蟲,也殺死害蟲的天敵.長此以往會造成生態(tài)平衡的破壞和環(huán)境污染的

7、日益嚴重。種植轉基因玉米是替代使用殺蟲劑的有效方法。目前,抗蟲轉基因玉米主要應用的是BT毒蛋白的基因和植物來源的抗蟲基因(蛋白酶抑制劑,蘇元菌,芽孢桿菌劑基因、淀粉酶抑制劑基因和凝集素基因等)。BT在芽孢形成的過程中產(chǎn)生殺蟲晶體蛋白(ICP),BT毒蛋白在體孢晶體內(nèi)以原毒素的形式存在。被昆蟲攝取后,在昆蟲幼蟲的腸道內(nèi)的微堿性條件下經(jīng)蛋白酶水解轉變?yōu)槎拘远嚯姆肿?可與昆蟲腸道上敏感的表面特異受體相互作用,抗亂細胞的滲透平衡,從而導致幼蟲停止進食,最終死亡。王國英等成功地利用基因槍法把BT基因轉

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