云南不同來源四路糯玉米waxy和tb1基因分析

武曉陽 隆文杰 陳丹 周國雁 杜娟 伍少云 蔡青

摘要?[目的]為四路糯資源的保護、研究與開發利用特異資源提供科學依據。[方法]對8份云南不同來源的四路糯資源材料進行糯性基因waxy、分蘗基因tb1的測序及SSR分子標記分析，探討不同來源四路糯的形成規律。[結果]試驗所用糯玉米具有共同的突變類型wx-D10，即waxy基因第10外顯子15-bp的缺失，檢測控制分蘗的tb1基因發現，在四路糯中保留了2類不同的等位基因，并發現具有雜合基因型的植株存在，進一步利用40對SSR標記檢測不同來源的四路糯，獲得了27個多態性基因位點。[結論]試驗所用四路糯有統一的起源，在形成后基因組內依然保留了大量多等位基因位點，由于四路糯在傳播過程中發生不同等位基因的丟失，形成不同類型的四路糯。

關鍵詞?四路糯，waxy基因，tb1基因，遺傳分化

中圖分類號?S513文獻標識碼?A

文章編號?0517-6611（2020）06-0025-05

Abstract?[Objective]To provide scientific basis for special germplasm resources of the protection，development and utilization of fourrow waxy maize resources.[Method]Sequencing of waxy gene waxy，tillering gene tb1 and SSR molecular marker analysis were carried out for eight fourrow wax maize resources of Yunnan.Their formation rules were also discussed.[Result]These fourrow waxy maizes had the same mutation type wxD10，which was 15bp deletion in exon 10 of waxy gene，?detection of tb1 gene controlling tillering revealed that two different alleles were retained in fourrow waxymaizes and plants with heterozygous genotype were found，?40 SSR markers were used to detect fourrow waxy maizes from different sources，and 27 polymorphic loci were obtained.[Conclusion]These fourrow waxy maizes had a unified origin，?many different alleles were still retained in the genome after the formation of fourrow waxy maizes，?different types of fourway waxy were formed due to the loss of alleles during the process of material transmission.

Key words?Fourrow waxy maizes，Waxy gene，tb1 gene，Genetic differentiation

糯性玉米（Zea mays L.var.certain Kulesh）是一類特殊的玉米栽培類型。中國擁有豐富的糯性玉米地方品種。以往研究發現中國西南地區，特別是云南及其周邊地區是中國糯性玉米的起源中心[1-3]。云南及其周邊地區是中國少數民族的聚集地，他們自古以來就有食用糯性食物的習慣。很多特殊類型的糯性玉米就是在這一地區發現。四路糯（Four-row Wax）就是其中之一，它最早在云南勐海的傣族居民區發現，其果穗具有四路籽粒，形態具有許多玉米的原始特征[4]。

目前，勐海四路玉米已有許多研究報道。通過對waxy基因的分析發現，勐海四路是wx-D10類型的突變[5-6]。四路糯自交系SICAU1212通過與普通玉米自交系B73雜交構建RIL（Recombinant Inbred Lines，重組自交系）群體，進行果穗行數的QTL定位，結果發現3個主效QTL，分布在bin 2.02、bin 8.02和bin 8.04[7]，四路糯自交系K10HEX206和農531建立F2：3家系，進行果穗行數的QTL定位，結果發現5個主效QTL，分布在bin 2.04、bin 4.09、bin 5.04、bin 8.05和bin 9.03[8]。勐海四路基因組重測序的完成為四路糯的研究提供了基礎數據[9]。由此可見，四路糯已成為玉米遺傳育種及相關基礎學科的最佳特異研究材料，收集保護好這一珍貴的中國古老地方品種具有重要意義。

玉米糯質性受隱性的waxy單基因控制。普通玉米waxy基因能正常表達GBSS Ⅰ 蛋白，用于直鏈淀粉的合成。waxy的突變造成GBSS Ⅰ 蛋白失去活性，直鏈淀粉的合成受阻，使玉米籽粒中的淀粉幾乎全為支鏈淀粉，產生出糯質性籽粒[10-11]。tb1基因是控制玉米分蘗基因，該基因在大芻草基因組中被抑制表達，結果植株產生許多分蘗，而在玉米基因組中表達量提高使玉米植株無分蘗或少分蘗[12-13]。waxy和tb1基因均是在玉米馴化過程中受到人工選擇壓力的基因位點[6，14-15]。

四路糯原產云南勐海、景洪、勐臘等縣，是當地傣族、哈尼族、拉祜族和其他民族同胞自1890年以來種植的糯玉米品種[4]，至今仍有少量種植。云南省農業科學院作物種質資源庫經過多年考察收集，保存了來自云南勐海、孟連、盈江及緬甸南坎的四路糯玉米資源，觀察發現不同來源的材料雖均具有相同的四路果穗、白色籽粒和多雌穗等特征，但抽雄時間、葉鞘顏色、果穗形態等存在差異。為進一步探索分析四路糯資源的遺傳變異與分化情況，筆者對不同來源的四路糯資源材料進行糯性基因waxy、分蘗基因tb1的測序及SSR分子標記分析，旨在探討不同來源四路糯的形成規律，為四路糯資源的保護、研究與開發利用特異資源提供科學依據。

4?小結

該試驗結果顯示，試驗所用四路糯有統一的起源，在形成后基因組內依然保留了大量多等位基因位點，由于四路糯在傳播過程中發生不同等位基因的丟失，形成不同類型的四路糯。

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