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Report
甜玉米育种发展趋势与研究进展
李建生
2013 广州
一、鲜食玉米种类及用途
鲜食玉米是指以不同类型的幼嫩玉米籽粒
为对象,以类似蔬菜方式食用的特用玉米。
鲜食玉米主要包括甜玉米,加甜玉米,超
甜玉米,糯玉米,及幼玉米笋等。
鲜食玉米既可直接烹调和蒸煮食用,也可
以加工成罐头和冷冻食品。
甜
玉
米
鲜
穗
加
工
甜玉米粒加工系
列产品
二、鲜食玉米基因型和特点
单基因控制的鲜食玉米
普通甜玉米基因型:su/su,显著提高籽
粒糖分含量,尤其是水溶性多糖含量。
超甜玉米基因型:sh2/sh2,籽粒蔗糖的
含量是普通玉米的10倍,普甜的2倍,称
超甜玉米。尔后发现的bt1/bt1,
bt2/bt2表现型与sh2/sh2相同。
糯玉米基因型:wx/wx,其籽粒支链淀粉
含量几乎达到100%。
两对基因控制的鲜食玉米
加强甜基因型:su1/ su1;se/se,se是
普甜的修饰基因,增加蔗糖的含量,并
达到超甜玉米的水平,但是,WSP水平不
减少,进一步提高甜玉米的品质。
三对基因控制的鲜食玉米
三基因控制的甜玉米:su/su ;se/se;
sh2/sh2 。具有超甜的蔗糖含量的特点,
se1基因又增强糖分含量和维持甜度的时
间,以及普甜基因su的粘性等优点。
3、国内外鲜食玉米生产概况
美国全球最大的甜玉米生产国和消费国
美国甜玉米消费
根据美国农业部的统计,2006年
美国人均消费各类甜玉米11.7公斤。
新鲜甜玉米3.87公斤
冷冻甜玉米4.18公斤
罐头甜玉米3.73公斤。
2006和2007年度美国甜玉米生产
年度 使用类型
2007 新鲜鲜食
加工速冻
加工制罐
2006 新鲜鲜食
加工速冻
加工制罐
收获面积
234,400
193,300
174,300
227,600
192,100
192,600
产量
产值($亿元)
28,234
6.25
1,621,970
1.31
1,275,460
1.05
26,690
6.11
1,646,520
1.16
1,439,030
0.89
美国甜玉米产品价格
鲜食甜玉米每穗价格:$0.225。
加工甜玉米每吨价格:$60.00-$85.00。
整穗速冻玉米每吨价格:$70.00$85.00。
罐甜玉米每吨价格:$60.00-$82.00。
泰国甜玉米生产
2006年甜玉米种子销量450吨,生
产甜玉米产品40万吨,主要是加
工制罐出口。
预计未来3年到5年,泰国甜玉米
每年将有20%到30%的成长速率,
每年甜玉米种子销量达到600吨,
生产各类甜玉米50万吨。
欧洲甜玉米生产
荷兰甜玉米生产:荷兰西格斯种业公
司培育了高品质甜玉米新品种蜜瑞
(Mirai),三隐性基因控制。蜜瑞在美
国售价是其他玉米的两倍。
匈牙利甜玉米生产:欧洲最大的甜玉
米生产国。
我国甜玉米种植面积变化趋势
种植面积(万亩)
700
600
600
500
500
400
300
300
200
140
100
0
2000
2005
2010
2012
2013 年鲜食玉米活动
5月广西南宁鲜食玉米新品种研讨会,250人
6月湖北武汉甜玉米新品种展示,
7月北京鲜食玉米新品种展示,200人
7月吉林长春鲜食玉米大会,800人
12月10日广东惠州甜玉米研讨会,150人
甜玉米品质特性
商品外观品质
。
食用口感品质
营养品质
商品外观品质:果穗整齐度,果穗秃
尖度,籽粒颜色,籽粒排行,子粒色
泽,光亮,苞叶长度等。
食用口感品质:子粒柔韧度,糖份的
种类及含量,果皮厚度,食后皮渣的
感觉,香味等;果皮薄,柔软,果皮
细胞的层数大约在4层到18层之间,厚
度在75到180微米。
营养品质:维生素A源、维生素E、铁、
锌含量等。
种业科技的挑战与机遇
AFLP
SSR
SNP
分子标记技术已成为种业科技的核心技术
维生素A缺乏症是发展中国家面临的巨大挑战
维生素A缺乏症(VAD):1.27亿学龄儿童
West K.P. Jr. 2002. The Journal of Nutrition, 132 :2857S-2866S
提高玉米维生素A源的含量是解决贫困人群VA缺乏的有效措施
玉米籽粒类胡萝卜素含量和组分的QTL定位
 By804/B73 RILs
 201个标记
 2年2重复
 23个影响组分的QTL
 8个影响总含量的QTL
 每个QTL解释3.127.2%的表型变异
Chander et al. 2008 TAG
八氢番茄红素合成酶
PSY1
β-胡萝卜素羟化酶
crtRB1
玉米类胡萝卜素含量的关联分析及功能标记开发
牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸
Fu ZY et al. 2013
PSY1
TAG
PDS
Z-ISO
ZDS/CRTISO
LCYE
番茄红素
δ-胡萝卜素
LCYB
γ-胡萝卜素
LCYB
LCYB
α-胡萝卜素
Zhou Y et
al. 2012
JIPB
β-胡萝卜素
crtRB1
crtRB3
叶黄素前体
β-隐黄质
crtRB
CYP97C
叶黄素
玉米黄质
ABA
Yan JB et al.
2010, Nature
Genetics
PSY1控制胡萝卜素A源的源头
两个多态性位点总共解释14%的维生素
A源变异,并使最优和最差单倍型的维
生素A源的差异达到3.3倍。
PSY1 5’TE: D>I
PSY1
Bin
6.04
PSY1 SNP7: A>C
Fu ZY et al. 2013 TAG
牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸
Fu ZY et al. 2013
PSY1
TAG
PDS
Z-ISO
ZDS/CRTISO
LCYE
番茄红素
δ-胡萝卜素
LCYB
γ-胡萝卜素
LCYB
LCYB
α-胡萝卜素
Zhou Y et
al. 2012
JIPB
β-胡萝卜素
crtRB1
crtRB3
叶黄素前体
β-隐黄质
crtRB
CYP97C
叶黄素
玉米黄质
ABA
Yan JB et al.
2010, Nature
Genetics
crtRB1 的变异和目标表型相关
显著增加β -胡萝卜素的含量和降低β -胡萝卜素的转换(p< 10-4)
最好基因型与最差基因型的β -胡萝卜素差异达2.0-5.3 倍(6.50 mg g-1)
在所有关联群体当中,优良等位基因的频率均在5%以下
基 于 P C R 的 crtRB1 功 能 标 记 的 开 发
crtRB1
5’TE
crtRB1
D4
crtRB1
3’TE
热带亚热带与温带玉米种质crtRB1有利等位基因频率
250
优良等位基因
非优良等位基因
200
数目
150
100
50
0
温带
19.0%
热带/亚热带
5.7%
牻牛儿基牻牛儿基焦磷酸
Fu ZY et al. 2013
PSY1
TAG
PDS
Z-ISO
ZDS/CRTISO
LCYE
番茄红素
δ-胡萝卜素
LCYB
γ-胡萝卜素
LCYB
LCYB
α-胡萝卜素
Zhou Y et
al. 2012
JIPB
β-胡萝卜素
crtRB1
crtRB3
叶黄素前体
β-隐黄质
crtRB
CYP97C
叶黄素
玉米黄质
ABA
Yan JB et al.
2010, Nature
Genetics
crtRB3 控制α-胡萝卜素的含量
SNP2172 和 SNP1343 与
α-胡萝卜素相关性状显
著关联,能够解释
8.7%-34.8%的表型变异。
293bp
48bp
Zhou Y et al. 2012
JIPB
维生素A源代谢途径3个关健酶基因的
关联分析和功能标记开发汇总
基因
关联性状
PSY1
总类胡萝卜素
crtRB1
crtRB3
β-胡萝卜素
α-胡萝卜素
功能标记
等位基因a
标记位置
InDel1
0/378
5'UTR
SNP7
A/C
第5外显子
5’TE
397/206/0
5'UTR
InDel4
12/0
第1外显子
3’TE
0/325/1250
3'UTR
SNP2172
G/C
第2内含子
维生素E作为一种脂溶性抗氧化剂,对动脉
硬化引起的冠心病、糖尿病等有显著的预防效
果,成人每天需15mg/day
提高玉米籽粒维生素E含量可增加玉米的附加值
R3
R2
R1
玉米籽粒维生素E各组分含量的QTL定位
Chander et al.
2008 Mol Breed
K22/CI7群体
定位结果
K22/Dan340
群体定位结果
玉米籽粒α-生育酚的
全基因组关联分析
Li et al. 2012 PLoS ONE
中农大甜419
• 中农大甜419:2008年通过北京市品种审定。
黄色超甜玉米,穗长
18.9cm,穗粗4.7cm,
穗行数14-16行,粒
深1.0cm,出籽率
58.5%。
农业部谷物品质检测试中心ND419品质检验结果
粗蛋白%
粗脂肪%
总糖%
还原糖%
蔗糖%
粗淀粉%
赖氨酸%
鲜样
3.45
2.11
8.25
2.6
5.37
5.08
0.10
干基
14.37
8.79
34.38
10.83
22.38
21.16
0.43
ND419区试专家品尝评分结果
籽粒
果皮柔
嫩度
(20分)
风味
30分
甜度
30分
总分
(100分)
位
次
果穗性状
色泽
年份 品种名
(10分) (10分)
2006
2007
ND4419
5.9
7.1
15.0
20.7
20.0
68.7
15
CK
8.0
8.0
16.0
24.0
24.0
80.0
9
ND4419
6.7
7.1
18.0
24.9
25.4
82.2
1
CK
7.0
7.0
14.0
21.0
20.9
69.9
10
玉米籽粒α-生育酚的功能标记
位点
InDel7
InDel118
等位基因
0/7
0/118
位点位置
5'UTR
启动子
等位基因频率 129/315
321/131
P (αT)
2.7 × 10−31
8.6 × 10−22
P (γT)
1.2 × 10−3
1.3 × 10−4
P (TT)
4.0 × 10−1
6.9 × 10−1
P (αT/γT)
2.1 × 10−14
4.3 × 10−23
R2 (αT, %)
26.8
19.3
玉米籽粒维生素A源的生物强化分子育种
维生素A源代谢途径三个关健酶基因功能标记的应用总结
材料或标记
使用单位
使用人
B77/KUI3 F3、SC55/KUI3 F3
云南农科院
番兴明
华南农业大学
李小琴
湖北农科院
黄益勤
云南农科院
番兴明
华南农业大学
李小琴
湖北农科院
黄益勤
CIMMYT
Babu Raman
加拿大圭尔夫大学
Burt Andrew
华南农业大学
李小琴
CrtRB1的5'TE、D4、3'TE
PSY1的InDel1、SNP7
高维生素E的甜玉米新品种-中农大419
材料名称
gamma-生育酚
alpha-生育酚
维生素E总含量
419
82.9
21.88
104.78
昌7-2
34.98
8.06
43.04
40.10
11.92
52.02
414
Indel118
M
414
419 ch72 414
Indel7
419 ch72 414
Indel7
Indel118
419 ch72 414 419 ch72
M
标红色的
为优良等
位基因
加快我国鲜食玉米发展的建议
育
种
栽
培
加工
运输
鲜食玉米产业化开发路线图
市场
开发
甜玉米新品种培育
加强中高端甜玉米新品种的培育
加强专用型甜玉米新品种的培育
低端 高端
产品 产品
产量
品质
高产
大穗
皮厚
味淡
中低产
中小穗
皮薄
味香
鲜穗型 籽 粒
加工型
穗型 +++++
+++
粒型 +++
+++++
甜度 +++++
+++
建议适当改革甜玉米区试标准
鲜穗的产量不应该是高端甜玉米品种
的主要指标。
每亩的产值应该是高端甜玉米品种的
主要指标。
对于甜玉米的病害需要适当减低通过
区试品种的标准。
甜玉米栽培技术
甜玉米作为高附加值的蔬菜/水果,为
了保证品质,要加强甜玉米栽培技术
的研究
高效栽培,有机栽培,反季节栽培,
机概化栽培
加工产品开发
加快甜玉米加工产业的发展,大力开
发甜玉米的系列加工产品。
加强甜玉米食品的研究,大力开发甜
玉米小食品,美味菜肴。
加强鲜食玉米保鲜技术的研究。
产品市场开发
大力宣传推广鲜食玉米产品,引领鲜
食玉米消费。
积极开拓国内和国外两个市场,促进
鲜食玉米产业发展。
作为都市农业的首选作物,以大都市
为核心逐渐向中小城市发展。
改革让生活更美好!
鲜食玉米让生活更甜蜜!
电话:010-62732422;电子邮件:[email protected]
穗长18.97~19.06厘米,穗行数16~18
行,籽粒黄白双色,百粒重24.91~27.41
克,出苗至采收74.4天。

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