生物工程概论论文

生物技术在玉米育种方面的应用与前景这个学期选修了生物工程概论，在卢老师的详细讲解下，我对生物技术有了一定入门的了解，现在我通过参考文摘的形式，并加入自己的理论，简单地谈谈生物技术在农作物方面的应用于前景。

摘要：本文介绍有关生物技术在农业玉米育种方面发展史，现状存在的问题和未来的前景，其中关联到了细胞工程技术、染色体工程技术、基因工程技术、分子标记技术、玉米商业育种，并且玉米育种行业还遇到了挑战和创新机遇等问题。

关键词：玉米育种、细胞工程、染色体工程、基因工程、分子标记、挑战与创新机遇、发展机遇目的：俗话说：民以食为天。

人们在生活中离不开农业，而农作物是农业生产中的重要部分，为了更好的培育出更具价值的农作物，全世界的科学家开始研究生物技术，并在生物育种方面获得了一定的成果和收获，因此科学家开始把生物技术运用到农作物育种方面，并在19世纪末和20世纪初取得了显著的成效。

意义：加速了生物技术在人类生存的各个领域上的应用,农业上,为了尽快获得符合育种目标的新品种,生物学家将生物技术与常规育种技术密切结合,进而带来育种水平的提高、创新和突破。

从而加快实现生物技术到农业改进运用的步伐，使得生物技术真正运用到农业生产上来，从而进一步提高我国农业的生产效率。

发展史：玉米育种的发展史涉及到细胞工程与玉米育种、染色体工程与玉米育种、基因工程与玉米育种、分子标记与玉米育种先来看一下细胞工程与玉米育种。

玉米组织培养和细胞培养起步较早,LaRue在1949年用甜玉米的胚乳做外植体,首次诱导出愈伤组织, 1975年,Green和Phillips用玉米幼胚做外植体,诱导出二倍体愈伤组织,首次获得再生植株。

S.M.S.Naqvi等(2002)进行了用玉米种子诱导愈伤组织的研究,A.M. Shohael等(2003)进行了对如何高效地获得再生植株的探索性研究,均取得了一定的进展。

我国学者谢友菊(1987)、孙世孟(1994)等以玉米幼穗为材料,进行了建立悬浮细胞系及再生植株的研究;原亚萍等(1997)用29种基因型材料分析了基因型对诱导率的影响;付凤玲(1999)对杂交种、自交系、远缘杂交后代的诱导率进行了比较;母秋华等(1994),向代宁等(1994),姜丽君等(1998)研究了培养基等外界因素对诱导率的影响;张莉萍等(2000)、王景雪(2004)进行了提高组培效率方面的研究;张红梅等(2004)对不同杂种优势类群玉米幼胚愈伤组织的诱导及植株再生特性进行了大量的研究。

母秋华等(1994)对超甜玉米的花药及幼胚进行培养,成功获得再生植株,并首次用生物工程后代做桥梁亲本筛选出甜玉米纯系及高产杂交组合,同时证明了高培养力的材料作桥梁可提高诱导力;张举仁(1998)建立起玉米体细胞无性系的成套技术,他注重以骨干玉米自交系和单交种为主要试材,并通过细胞突变体筛选获得抗逆自交系。

当时早期的细胞工程技术有一定的局限，所以才一定程度上阻碍了玉米育种技术的发展，以及细胞工程技术在玉米育种技术的运用，这些敬业的科学工作者在当时已经尽了他们最大的努力了。

接着介绍的时发展史里面染色体工程与玉米育种。

Chase(1949)最早提出利用自然发生或人工培育的单倍体植株,经过自然或人工加倍获得双单倍体纯系,从而获取玉米自交系。

继谷明光等(1975)诱导出第一批玉米花粉植株之后,杭玲等(1991)先后培育出玉米花培杂交种桂三1号和桂花1号;杨宪民(1995)利用玉米花培纯系选育出优良杂交种花单1号。

杜娟等(1999)以诱导率高的材料为“桥”,与拟选育的材料杂交后进行花培,提高玉米花培诱愈率和绿苗率,取得了一定的进展。

王春英等(1989)用二甲基亚砜、青鲜素和秋水仙碱等药物处理269份未授粉的玉米雌穗花丝,获得了种子及较好的纯合二倍体。

通过我的资料查阅和对高中生物知识的理解，并且结合大学的知识，我认为单倍体育种是比较快速实际的，因为单倍体育种主要包括孤雄生殖和孤雌生殖两个途径。

孤雄生殖一般采用花粉培养,该方法要经过组织培养的过程,先诱导愈伤组织,再分化形成再生植株,所以其与玉米组培技术的进步密切相关。

个人感觉单倍体育种比起细胞工程简单、实用多了，而且对技术的要求也相对较低，这样比较有利于实验研究的进行。

再次我介绍下基因工程与玉米育种的发展史。

基因工程是20世纪70年代以后兴起的一门新技术,是当前生物技术中影响最大,发展最为迅速、最具突破性的领域。

1983年第一个转基因植物烟草诞生。

抗虫转基因玉米主要应用的是苏云金杆菌杀虫结晶蛋白基因(简称Bt基因)和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Cp Tl)及植物凝集素基因等。

继丁群星等(1993),王国英等(1995)获得Bt转基因植株后,1996年美国孟山都公司育成的抗玉米螟玉米已在生产中利用;王罡等(2002)利用花粉管通道法将Bt毒蛋白基因导入优良玉米自交系获得成功;藤海涛等(2002)对抗虫转基因玉米转育世代的抗虫性状进行观察;张红伟等(2004)以玉米幼胚和愈伤组织为受体,利用基因枪法将Bt基因GFM Cry1A导入玉米杂交种“京玉7号(501/京24)”的亲本自交系501中,从转基因高世代材料中筛选出高抗玉米螟的转基因株系T 123。

T 123及其与京24配制的杂交种表现出高抗玉米螟;张艳贞等(2004)用根癌农杆菌介导法将Bt基因和PPT-bar基因的质粒PGBIL04导入优良玉米自交系340和4112,获得的转基因植株已经结实;权瑞党等(2004)以农杆菌AGL0介导,将雪花莲凝集素基因转入玉米骨干自交系齐319和掖515胚性愈伤组织细胞,从筛选后的抗性愈伤组织获得抗蚜虫再生植株。

张志燕(2004)开展了玉米转化2-5ARNaseⅢ水稻黑条矮缩病毒原核表达的初步研究;2005年刘小红用RT-PCR分离了玉米矮花叶病毒外壳蛋白基因(MDMVCP),用基因枪法导入玉米自交系幼胚,获得T1代具有MDMV抗性的转基因植株。

1997年美国孟山都公司已将EPSPS转基因玉米应用于大田试验;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;李国圣等(2001)用基因枪轰击玉米丛生芽尖组织块,将从拟南芥(Arabidopsis thaliana)突变体中克隆的抗除草剂基因als(acetolactate synthase)导入玉米细胞,经PCR检测和Southern杂交表明,部分再生植株转入了als基因;朱常香等(2002)利用PIG基因枪,将cryIA(b)基因和bar基因,采用共转化法导入玉米自交系的幼胚中,经PPT筛选,获得抗性愈伤组织并再生植株。

美国得克萨斯大学试验站的ProdiGene 公司通过电激法把抗冻蛋白(AFP)基因导入玉米原生质中并获得了表达。

中国科技信息研究所等(2004)报道,将马铃薯花粉上的一个基因转入玉米使赖氨酸和蛋白质含量明显提高,培育出高营养的转基因玉米自交系。

基因技术可以说是现阶段的顶尖技术，但是现阶段对其的研究的水平还不够深入，所以基因技术在玉米育种上的应用比较困难，也相对较少。

基因技术虽然能在一定程度上转变玉米的基因，在培育玉米优良新品种有一定的成功率的优势，但是基因技术的技术成熟度作为局限性，注定了其现阶段还无法与其他相对成熟的技术那样广泛应用到玉米育种上，这有待科学家们的努力研究。

最后写一下分子标记与玉米育种的发展史：分子标记技术,是新近发展起来的现代育种技术之一。

现代育种技术主要包括RFLP、RAPD、STS、SSR和AFLP 等。

分子技术现阶段也和基因技术一样处于发展阶段，但是其操纵的便利性和相对基因技术的简便性，注定了分子技术在以后必定能在育种技术上大展拳脚，相信通过科学家的进一步研究和探索，分子技术在玉米育种上的应用必定能再上一个新的台阶。

现状：看完了玉米育种长长的发展历史，我们就来看一下玉米育种的现状。

跨国公司进入我国市场，暴露出我国种子产业创新能力薄弱，关键就在于种质创新缺位，技术创新能力薄弱。

企业的产品创新能力则受制于落后的育种思路，因而降低了投资效率。

玉米商业育种的实践基础是简化、统一的杂种优势模式。

施行走出去发展战略将激化产业内部矛盾，促进种业内部科技体制和管理体制改革，提高产业竞争能力。

我们国家的玉米育种技术面临挑战和新机遇。

加入WTO以后，玉米育种研究体系的各个环节就越来越紧密地成为产业技术的一个组成部分。

我国拥有世界上最庞大的农业科研和技术推广服务体系，在经济还比较落后的历史时期，这个系统为推动我国农村经济发展和农业科技进步做出了决定性的贡献。

就玉米育种来说，我国在五十年代那样贫穷落后的经济条件下成功地研发和推广杂交种，创造了世界农业发展史上的奇迹；后来只用了十年多一点的时间，便从双交种过渡到更先进的单交种选育技术。

七十至八十年代，我国科技人员在李竞雄教授的带领下自主攻克了玉米抗病育种技术难关，达到了当时的世界先进水平。

技术进步促进农业生产的跨越式发展，我国玉米产量提高了将近4倍。

但是，进入八十年代后期，玉米育种技术进入缓慢发展阶段。

西方发达国家依靠种质扩增、改良与创新，通过抗逆育种途径持续提高玉米产量，有效地解决了产量爬坡问题。

然后又投资生物技术，提高种子产业的技术含量和竞争力。

此时，我们产业技术的发展思路出了偏差。

进入九十年代，我国玉米育种和相关的产业技术领域也酝酿着重大的改革需求，包括技术创新和体制改革。

李竞雄院士敏锐地觉察到这些问题，并着手进行理论、技术和舆论准备。

但他还没有来得及带领全国玉米育种家将这些发展思路付诸实践，就怆然离开自己的工作岗位。

我国玉米产业技术发展遭受一次内部重创。

产业发展所需要的技术结构失衡。

玉米育种体系对理论和技术反应迟钝，基础性工作和基础性研究被忽视，属于应用技术的育种目标和育种方法脱离客观规律。

育种家在这个过程里走向自我贬值。

但产业发展的步伐和迎接挑战的行政努力不会被停止。

国家及时启动种子工程，推动了产业发展和产业技术进步，特别是在政企分离、种业管理体制改革、提高产品质量和知识产权保护方面奠定了未来发展的基础。

商业化的改革思想已经深入人心，从而也影响了技术发展趋势。

这就是市场的力量拱着育种技术朝前走。

在社会转型时期，玉米育种家对科技体制改革发生片面理解，浮躁狭隘和片面的利益导向掩盖了科学规律，扭曲了产业技术结构。

这是我国种子产业缺乏技术创新能力的内在原因。

一旦国家停止对产业技术中属于产品研发项目的直接资助，我国种子产业将面临更艰难的处境，没有能力与跨国公司竞争。

从最近3年的品种试验来看，如果把我们的产业技术摆在西方跨国公司面前比对，企业的种质创新、技术创新和产品创新能力都很微弱，只是少数几家有实力的科研单位和企业表现出一定的创新能力和及时调整科研方向的能力。