2. Походження та систематика

Кукурудза, однорічна трав'яниста рослина родини Рoaceae -тонконогові, рід Zea, який об’єднує кукурудзу, теосинте та тріпсакум , вид Zea mays. Походить із Мексики.

В теперішній час до роду Zea відносять наступні види: Zea mays – кукурудза, Z. mexicana – однорічне теосинте з Мексики та Західної Гватемали; Z.luxurians- однорічне теосинтез Південної Гватемали, Z. diploperennis -багаторічне диплоїдне теосинте з Мексики, Z. perennis – багаторічне тетраплоїдне теосинте з Мексики.

Вид ділять на підвиди за консистенцією ендосперму зернівки :

1. зубовидна - Z. mays subsp.indentata

2. кремениста - Z. mays subsp.indurata

3. цукрова - Z. mays subsp. saccharata

4. крохмалиста - Z. mays subsp.amylacea

5. восковидна - Z. mays subsp.ceratina

6. розлусна - Z. mays subsp.everta

7. плівчаста - Z. mays subsp.tunicata

Базуючись на ботанічних, генетичних, історичних, археологічних даних був локалізований первинний генетичний центр походження культурних форм кукурудзи на території сучасної Мексики. Саме тут, внаслідок добору з однорічних форм мексиканського теосинте, формувались та добирались екотипи з твердим, скловидним ендоспермом, які розлускувались при піджарюванні, це форми розлусної кукурудзи. Її раси зберегли найбільш примітивні ознаки :дрібнозерність, дрібнокачанність, тонкий стрижень качана, короткостеблість, кущистість. Саме з неї в подальшому виникли кремениста та крохмалиста кукурудза. Сучасна територія Перу вважається вторинним центром формування культурних форм кукурудзи.

3. Каріологія

В 1915 році дослідники встановили хромосомне число кукурудзи , яке дорівнювало 20. Барбара Мак-Клінток зробила опис всіх хромосом, проаналізувавши пахітенні хромосоми в профазі 1 мейозу та хромосоми в мітозах першого поділу мікроспор. Всі 10 хромосом галоїдного набору пронумеровані від 1 найдовшої до 10- найкоротшої, 6 –та є ядерцеутворюючою і має вторинну перетяжку. В соматичних клітинах рослин кукурудзи встановлена наявність додаткових, або В- хромосом, морфологічна будова яких відрізняється від будови аутосом. В - хромосоми в своєму складі мають гетерохроматин, тому при використанні методу диференційного забарвлення фарбуються в темний колір без світлих смуг, тобто вони є генетично інертними. Як правило, В-хромосоми є аероцентричними. Наявність в клітині невеликої кількості В-хромосом не впливає на її життєздатність, але якщо їх кількість досягає 10 чи більше, це негативно впливає на життєздатність пилкових зерен, викликає дефектність ендосперму зернівок, може викликати загибель клітин.

4. Генетика морфологічних ознак

Структура стебла.

Відомі 5 генів карликовості, з яких один DS домінантний. Рослини — мутанти по генах d1, d2, d3, d5, D8, відрізняються від нормальних сильно укороченими міжвузлями, широким, коротким, жорстким і зморшкуватим листям. Плейотропна дія цих генів розповсюджується на репродуктивні органи: в качані формуються не тільки жіночі квітки, але і квітки з недорозвиненими пиляками, волоть сильно ущільнена, пилку утворюється мало. Обприскування карликових мутантів слабим розчином гиберелінової кислоти приводило до утворення рослин з нормальними габітусом і качанами. Аналогічним чином на застосування гиберелінової кислоти реагував напівкарлик, контрольований геном ап1. Домінантний карлик D8 не реагував на обприскування гибереліновою кислотою.

Мутанти, контрольовані генами brl, br2, br3, bv1, bv2, cr1, ct1, ct2 мають інший тип рослини. Це — напівкарлики або компактні рослини. У напівкарликових рослин спостерігають незначні морфологічні зміни, які виражаються в укорочених міжвузлях, листя звичайно розвинуте нормально. У більшості напівкарликових мутантів волоть і качан нормальні. Ламкість стебла, листя, волоті, стовпчиків , стрижнів і інших частин рослини обумовлена геном bk2, дія якого виявляється вже на стадії 5 листка. Рослини, гомозиготні по гену bk2, характеризуються зниженою опірністю до несприятливих чинників, схильністю до вилягання.

Структура листка. Лист без лігули контролюють три незалежні гени: два рецесивних lg1, lg2 і один домінантний Lg3. Безлігульність обумовлює вертикальне розташування листя, що сприяє кращому освітленню нижнього листя в посівах, що загущуються, і більш інтенсивному фотосинтезу. Інтерес до безлігульних форм обумовлений перспективністю їх використовування для вирощування в загущених посівах, особливо при зрошенні.

Відома велика група рецесивних генів gl, контролюючих відсутність воскового нальоту на листі сходів (листя мають глянсову блискучу поверхню). Відомі І5 неалельних генів gl з схожим фенотипічним ефектом.

Проведено електронно-мікроскопічне вивчення поверхні листя 13 різних мутантів, контрольованих генами gl 1- gl 9, gl !4-gl l6, gl !8 які були введені шляхом 5—6 беккросів в генотип лінії WF9. У мутантів по генах gl1 і gl 9 майже повністю був відсутній восковий шар, у інших мутація торкнулася тільки поверхні воскового шару.

Структура коренів. Відомий лише один ген rt 1, який контролює структуру коренів. У рослин, гомозиготних по гену rt 1, відсутні вторинні корені, унаслідок чого рослини слабі і в польових умовах часто гинуть