云南不同来源四路糯玉米waxy和tb1基因分析

武晓阳 隆文杰 陈丹 周国雁 杜娟 伍少云 蔡青

摘要 [目的]为四路糯资源的保护、研究与开发利用特异资源提供科学依据。[方法]对8份云南不同来源的四路糯资源材料进行糯性基因waxy、分蘖基因tb1的测序及SSR分子标记分析，探讨不同来源四路糯的形成规律。[结果]试验所用糯玉米具有共同的突变类型wx-D10，即waxy基因第10外显子15-bp的缺失，检测控制分蘖的tb1基因发现，在四路糯中保留了2类不同的等位基因，并发现具有杂合基因型的植株存在，进一步利用40对SSR标记检测不同来源的四路糯，获得了27个多态性基因位点。[结论]试验所用四路糯有统一的起源，在形成后基因组内依然保留了大量多等位基因位点，由于四路糯在传播过程中发生不同等位基因的丢失，形成不同类型的四路糯。

关键词 四路糯，waxy基因，tb1基因，遗传分化

中图分类号 S513文献标识码 A

文章编号 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）是一类特殊的玉米栽培类型。中国拥有丰富的糯性玉米地方品种。以往研究发现中国西南地区，特别是云南及其周边地区是中国糯性玉米的起源中心[1-3]。云南及其周边地区是中国少数民族的聚集地，他们自古以来就有食用糯性食物的习惯。很多特殊类型的糯性玉米就是在这一地区发现。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区发现，其果穗具有四路籽粒，形态具有许多玉米的原始特征[4]。

目前，勐海四路玉米已有许多研究报道。通过对waxy基因的分析发现，勐海四路是wx-D10类型的突变[5-6]。四路糯自交系SICAU1212通过与普通玉米自交系B73杂交构建RIL（Recombinant Inbred Lines，重组自交系）群体，进行果穗行数的QTL定位，结果发现3个主效QTL，分布在bin 2.02、bin 8.02和bin 8.04[7]，四路糯自交系K10HEX206和农531建立F2：3家系，进行果穗行数的QTL定位，结果发现5个主效QTL，分布在bin 2.04、bin 4.09、bin 5.04、bin 8.05和bin 9.03[8]。勐海四路基因組重测序的完成为四路糯的研究提供了基础数据[9]。由此可见，四路糯已成为玉米遗传育种及相关基础学科的最佳特异研究材料，收集保护好这一珍贵的中国古老地方品种具有重要意义。

玉米糯质性受隐性的waxy单基因控制。普通玉米waxy基因能正常表达GBSS Ⅰ 蛋白，用于直链淀粉的合成。waxy的突变造成GBSS Ⅰ 蛋白失去活性，直链淀粉的合成受阻，使玉米籽粒中的淀粉几乎全为支链淀粉，产生出糯质性籽粒[10-11]。tb1基因是控制玉米分蘖基因，该基因在大刍草基因组中被抑制表达，结果植株产生许多分蘖，而在玉米基因组中表达量提高使玉米植株无分蘖或少分蘖[12-13]。waxy和tb1基因均是在玉米驯化过程中受到人工选择压力的基因位点[6，14-15]。

四路糯原产云南勐海、景洪、勐腊等县，是当地傣族、哈尼族、拉祜族和其他民族同胞自1890年以来种植的糯玉米品种[4]，至今仍有少量种植。云南省农业科学院作物种质资源库经过多年考察收集，保存了来自云南勐海、孟连、盈江及缅甸南坎的四路糯玉米资源，观察发现不同来源的材料虽均具有相同的四路果穗、白色籽粒和多雌穗等特征，但抽雄时间、叶鞘颜色、果穗形态等存在差异。为进一步探索分析四路糯资源的遗传变异与分化情况，笔者对不同来源的四路糯资源材料进行糯性基因waxy、分蘖基因tb1的测序及SSR分子标记分析，旨在探讨不同来源四路糯的形成规律，为四路糯资源的保护、研究与开发利用特异资源提供科学依据。

4 小结

该试验结果显示，试验所用四路糯有统一的起源，在形成后基因组内依然保留了大量多等位基因位点，由于四路糯在传播过程中发生不同等位基因的丢失，形成不同类型的四路糯。

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