玉米分蘖的基因由大刍草渗入

　　玉米的祖先大刍草具有许多分蘖，在野外环境具有明显进化优势。而驯化后的玉米往往是独秆、不产生分蘖，并且茎秆坚韧得以支撑高产的穗子。然而，在玉米多样化的演化过程中，甜玉米与爆裂玉米却偏离这种作物共有的驯化模式。两者往往产生3~4个分蘖。

　　究竟为何甜玉米、爆裂玉米会产生分蘖?又如何产生?作物驯化中的这种平行变化是否具有共同的分子遗传基础?

　　为此，课题组对甜玉米的主效分蘖QTL-tin1进行深入的分子遗传机理解析。研究发现，tin1基因控制了一个复杂基因网络而促进玉米分蘖芽的不断伸长，最终分蘖形成。这种包含多途径的复杂基因网络使得tin1能够在分蘖抑制基因tb1强表达的情况下绕过tb1而形成分蘖。

　　序列分析表明，甜玉米tin1基因的这个剪接位点变异竟来自于大刍草。这个关键变异在大刍草和普通玉米种的分布比例很低，而在甜玉米和爆裂玉米种的比例达到50%。转基因分析表明，该基因上调表达后，分蘖增加，同时雌穗数也相应增加。甜玉米是典型的鲜食玉米，主茎及分蘖上雌穗都可正常发育，这样分蘖长有雌穗便可增加产量。爆裂玉米的雌穗往往较小，同样分蘖增加会增加雌穗数，也无疑会提高产量。

　　由于所有栽培玉米包括甜玉米和爆裂玉米都包含有栽培型的tb1基因，这说明在玉米多样性演化的过程中，tin1位点的关键变异是tb1在栽培玉米中固定之后，由大刍草渗入到甜玉米及爆裂玉米中。这种渗入促使甜玉米及爆裂玉米偏离了正常的驯化路径，部分地保留了其祖先的分蘖习性。