甜玉米(Sweet corn)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。它在美国和加拿大是最大众化的蔬菜之一,在亚洲和欧洲部分地区消费增长也很快,成为夏季的象征。美国可加工的蔬菜作物中,按农用价值,甜玉米排在马铃薯和番茄之后的第三位。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)。
甜玉米被消费的植株部分是未成熟的籽粒,主要由胚乳和子房壁(未成熟的颖果皮)组成。其鲜食或食用品质由胚乳的味道、结构以及果皮的柔软度等所决定,都受基因的影响。
以下简介甜玉米的胚乳突变体以及起源与历史。
一、胚乳突变体
甜玉米的风味大多由甜度决定,而甜度又受胚乳中糖和淀粉数量的影响。这都离不开一些突变体的作用。大部分突变体能提高胚乳中可溶性糖含量,降低淀粉含量。一个含糖突变基因(su)的作用,可以增加水溶性多糖(water-soluble polysaccharide,简称WSP)含量而减少淀粉含量。仅这一个特殊的突变体就有经济上的重要性。
1.等级1突变体
brittle-1(bt)、brittle-2(bt2)、shrunken-1(sh)、shrunken-2(sh2)、shrunken-4(sh4)。在淀粉的消耗中积累糖分,在种子成熟时大大减少碳水化合物总量。正常甜玉米授粉后18~22天的收获时期,这些突变体全糖含量4~8倍于非突变体玉米。和其它等级1突变体一样,Sh的作用不是单一的。甜玉米品种中,Sh除外的等级1突变体,可作为其它碳水化合物的突变体单独利用,适于高糖水平。而sh2、bt、bt2具有总体附加的商品水平。su以后,Sh2类型是目前第2个最广泛利用的胚乳类型。有高糖水平的一些基因型品种常被称作超甜或特甜玉米。
2.等级2突变体
这个等级的突变体有直链淀粉补充剂(Amylose extender)(ae)、角质(Dull)(du)、含糖的(Sugary-2)(su2)、蜡质(Waxy)(Wx)。改变着所产生的淀粉类型和数量,一般比非突变体类型成熟籽粒中的淀粉较少。相对于等级1突变体,授粉后21天,全糖含量小有增加。
3.胚乳突变体的等位变异
一些修饰基因影响着胚乳碳水化合物的组成。很多重要的胚乳基因,包括Su、Sh2、bt、bt2都有大体上的等位系列。这些等位系列的表现型表现从光滑的种子、正常的籽粒到有一些残缺不全以致坏死的籽粒。对于一些正常的等位基因,当其它基因存在时,等位基因就能决定表现型。含糖淀粉(Sugary-amylaceous)(su-am)和含糖一66(Sugary-66)(su-66)这样的等位基因与du连锁。
二、甜玉米的起源与历史
据研究,具有含糖胚乳的甜玉米,存在于前哥伦比亚时期的中美洲和南美洲。南美洲的本地甜玉米属于Chullpi综合种。Chullpi是Quechua语的“甜玉米”。Grobman等把Chullpi归入Peruvian起源、当地的古老衍生种。Chullpi的散布中心是生长在海拔2400~3400米处。秘鲁南部的Sierra。最纯的Chullpi类型具有短、宽、卵形果穗、穗行数较多的特点。Chullpi也在智利和阿根廷被发现,其衍生类型发现于厄瓜多尔和玻利维亚,被分别称作Chullpi和Chuspillo。前哥伦比亚(Pre-Colombian)起源的还有一类甜玉米,即现在墨西哥的 Maiz Dulce。Maiz Dulce位于 Jalisco州中心,玉米主要生长在海拔 1000~1500米处。Kelly、Anderson、Wellhausen等对以上看法有争议。
至于北美洲甜玉米的起源,特别是现代栽培类型与拉丁美洲甜玉米之间的关系,有人认为还不清楚。虽然1867年的有关图书目录中涉及了这一问题,但现代甜玉米的祖先还不知道。有的说当前的甜玉米来自 Maiz Dulce,因此与 Chullpi有关,也有人说甜玉米的最近起源是北美洲甜玉米,是普通大田玉米中的一个su基因突变。
Erwin强烈反对甜玉米独立起源的说法。其结论是:在人工选择中,甜玉米的缺乏;在大田普通玉米中,对含糖基因自发突变的观察;直到19世纪初,美国尚没有甜玉米的记载。Erwin鉴定了前哥伦比亚甜玉米的果穗,认为似乎与甜玉米在新英格兰的发展无关,而与从东北印第安搜集的甜玉米不足有关。事实上,英国殖民者到达200年后,沿东海岸突然出现了甜玉米。因此,Erwin认为甜玉米是相对近期突变的结果。
Manglesdorf和 Galina支持北美洲甜玉米是 Maiz Dulce的后裔的说法。所有甜玉米的共同血缘已被形态学和农业资料所指明。上Missouri印第安人的甜玉米具有较多的行数,较厚的穗轴。
三、甜玉米的发展
1.美国的甜玉米
Darlings Early是第一个被恰当命名的甜玉米,是1844年通过早熟黄粒硬质玉米与白色甜玉米之间的杂交而衍生出来的,是很多重要的甜玉米品种的前身。Stowed’s Evergreen这个较多穗行数的品种,据推测是在Menomony软质玉米、南部马齿型玉米和北部甜玉米之间进行杂交的产物。Crosby是一个值得考虑的历史性重要品种。它于1867年被列入图书目录,但不知其亲本祖先。Crosby不同于已有的类型,具有色深浓的软质籽粒,穗行数12~16行。其卓越的品质已成为鲜食蔬菜和美国东北部工业原料的标准,有较强的适应能力和较高产量。Stowell’s Evergreen在美国中西部加工工业中更重要。Despite的重要性和品质像Crosby,但对现代种质贡献较小。
1899年,在美国至少有63个甜玉米品种被种子公司提供出来,大多数有白色胚乳。而黄色类型被认为不适于人们消费。1902年甜玉米品种 Golden Bantam即被Burpee公司推广。它有优良的品质和广泛的适应性,迅速取代了老的黄色玉米。很多大众化的白色品种相反地通过杂交变成黄色。目前大多数黄色自交系和杂交种的系谱中具有 Golden Bantam血缘。这个品种是由 Darlings Early和早熟黄色硬质玉米杂交衍生而来。它至少 75%基于北部硬质玉米,然其起源似乎更像源于白色甜玉米。
2.中国的甜玉米
中国的甜玉米育种始于20世纪50年代初。是世界上较早开展甜玉米研究和开发的国家。1968年北京农业大学即现在的中国农业大学,首次育成“北京白砂糖”甜玉米品种。
目前,本公司所种植和加工甜玉米能有效的保留玉米的鲜润口感和营养成份。