甜玉米的核型研究的目的意义和国内外研究概况

目的：

把遗传学理论课与实验课结合，巩固知识，为以后从事生产实践奠基。

意义：

物细胞染色体的观察和分析，对于染色体核型分析以及培养过程中细胞变异等遗传学现象的研究具有重要意义。甜玉米不是玉米的一个种，也不是zea mays种内分离出来的一个亚种。它是由于一个或几个基因的存在而不同于其他玉米的一种类型。甜玉米是菜用玉米的一个类型。与普通玉米相比，甜玉米中可溶性糖向淀粉的转化较慢。一个隐性突变体等位基因shrunken－2早在1950年即被发现。籽粒发育的早期，糖分总是成倍地积累。直到30年前，含糖的（su）等位基因才在甜玉米的第4染色体上被确认。还有最少7个其他基因影响着胚乳碳水化合物的合成，在甜玉米品种中，单独存在或连锁，都可利用，但用得最广泛的还是shrunken－2（sh2）。甜玉米的甜质性状是由1个或多个隐性纯合基因所控制，由于这些隐性纯合基因的存在阻断了籽粒胚乳中糖分向淀粉的转化过程，致使籽粒中糖分积累增多、含量增加，不同的基因类型其糖分含量及糖分种类不同。甜玉米在遗传上因基因控制类型不同而分为普通甜玉米、超甜玉米、加强甜玉米和混合型甜玉米4种不同类型。甜玉米营养极其丰富，富硒抗癌，含有大量微量元素，如铁、锰、钙、铜，还含有生物碱、维生素D1、D2、B6和赖氨酸、蛋氨酸、亮氨酸等7种氨基酸，特别是微量元素硒的含量为普通玉米的8倍（硒具有预防心脑血管疾病，防癌抗癌的功效），是全球性的营养功能食品。甜玉米是一种集粮、果、蔬、饲为一体的经济型作物，鲜穗可直接上市或加工，与普通玉米相比．其营养价值高，含人体必需的氨基酸和蛋白质、糖和多种维生素。据悉，经常食用甜玉米能降低胆固醇，防止动脉硬化，预防胃肠癌症及糖尿病和胆石症等。因此，甜玉米在发达国家和地区受到人们的普遍欢迎。了解和掌握国内外甜玉米的生产、加工及育种研究现状，对于优化农业产业结构、繁荣农村经济、增加农民收入、促进我国甜玉米产业发展．具有重要意义。国内外研究概况：

甜玉米起源于美国, 早在哥伦布发现新大陆之前, 印第安人就已在种植甜玉米。国外对甜玉米的遗传研究及育种工作开展较早, 美国在世界上居领先地位。1836 年诺埃斯#达林育成第一个甜玉米品种/ 达林早熟。1900~ 1907 年, 美国开始正式设立甜玉米育种项目。1911 年Eest 和Hayes 描述了甜玉米的su 基因, 指出su1 是胚乳的一个隐性突变基因, 它在乳熟期能阻止糖分向淀粉转化, 不仅使蔗糖等可溶性糖含量显著高于普通玉米, 而且可大大累积WSp。1924 年琼斯育成第一个白粒/ Redgreen0甜玉米单交种并进入商品生产, 1927 年史密斯育成著名单交种/ 高登彭顿广泛栽培至今。今天以su1 基因为基础的甜玉米已有几百个杂交种在世界各地销售。1956 年Peat 等研究指出, su 突变体(普甜玉米) 能产生WSp, 但其胚乳可溶性糖的总量较低( 一般为8% ~ 10%)。1921 年Hatchinaon 发现凹陷胚乳突变体, 它受凹陷基因sh1 控制, 可以大大减少胚乳中的淀粉含量, 以致于成熟时籽粒表现为凹陷胚乳。1953 年Laug hnan 报道了一种类似的突变体, 受凹陷基因sh2 控制, 它使种子干重成分的20% 变成了糖分, 相当于正常玉米的10 倍,并提出甜玉米育种利用sh2 基因的可能性。1954 年Camerson 发现两个胚乳突变体脆弱-1( bt1) 和脆弱-2(bt2) , 其作用与sh2 基因相似。1959 年Laughnan 培育出第一个以sh2 为背景的“超甜玉米”杂交种伊利诺斯Xtra。夏威夷大学以bt 1 和bt2为遗传基础培育出超甜玉米夏威夷6号和9号。1954、1956 年Camerson 等和Creech 等研究指出, sh和bt突变体(超甜玉米) 籽粒乳熟期胚乳中可溶性糖分的含量比普甜玉米高一倍以上( 18% ~ 25% ) , 但不能积累WSp, 影响了甜玉米的食用品质。普甜玉米总糖含量低而WSp 含量较高, 超甜玉米总糖含量高而WSp 含量低, 在

se 基因被发现之前, 人们很难把高糖和高WSp 含量结合到一个材料中。1973 年, Gonzales 发现I1167a甜玉米自交系具有与sh2 材料一样高的含糖量, 但WSp 与su1 甜玉米相似。后来证明, 这是一个与su 基因相同的新的突变体, 对su 起修饰加强作用, 被定为se( Sugary enhancer ) , 成为“加强甜玉米”。se 是su1 的主效修饰基因, 只在su1 背景下表达, 但与su1

呈现独立遗传。20 世纪80 年代后期培育成以su1se 隐性组合为遗传基础的加强甜玉米。目前, 双、三隐性突变体已从研究阶段进入实用阶段, 著名的su1se 双隐性组合、复合突变体( aesu1Wx ) 正在被广泛研究。1987 年D. V. Glover 报道了三隐性突变体su1sesu2 及其品种Symphony, 它的含糖量高达40% , WSp 含量也较高, 品质大大被改善。近年来, 美国Rogers brother 公司等国外一些育种机构育成发放一批加强甜玉米杂交种。

主要参考文献（或资料）：

1、《华南师范大学学报(自然科学版)》2014年第06期作者：刘继琳;刘彩霞;郭佳静;杨国强;黎杰强《甜玉米与糯玉米的染色体核型分析》

2、宗成志，李姝婧，吴士筠.杂交玉米华甜1号与登海9号染色体G-显带核型分析[J].现代农业科学，2008,15（10）