玉米返祖现象类型及原因

       返祖现象是指已经驯化过的生物体在某些情况下偶然出现了其祖先的某些遗传特征，通常被认为是一种“退化”现象，虽然不太常见，但在自然界的物种中普遍存在。人们通常把玉米雄穗结实或雌穗长出雄穗的现象称为“玉米返祖”，但“双胞胎”或“多胞胎”玉米、分蘖分枝玉米，穗柄节间伸长玉米、多穗玉米等这些也均属于玉米返祖现象的范畴。

一、玉米进化

玉米出现返祖现象有多种原因，就其遗传因素而言，主要是与玉米品种的遗传特性和进化程度有关，就外部因素而言，主要是极端气候条件及病虫害对其影响较大。遗传因素方面，野生玉米品种经过基因突变等自然选择和人类的主观选择后成为适合人类生产需要的玉米形态，但经过驯化后的现代玉米仍然存在其祖先基因，只是暂时处于休眠状态，不能正常表达，现代玉米仍然有“返祖”潜能。就气候影响而言，玉米祖先为大刍草，大刍草是热带作物，主要生长条件为高温短日照，现代栽培玉米品种经过长期的选择进化，多为温带长日照作物，当玉米在穗分化时遇到干旱或较长时间短日照等极端气候现象时，玉米体内休眠的原始基因重新被激活，被激活的基因可进一步调节相关基因的表达调控，从而表现出其祖先的某些原始特征。

现阶段科学家们普遍认为玉米的祖先是大刍草，或者两者有共同的祖先。关于玉米的祖先问题为何一直存在争议，主要是两方面的原因，一方面是在自然界中没有发现与玉米形态、结构相似的野生材料；另一方面是没有找到从野生材料到现代玉米之间的中间材料，这使得玉米成为了一种“超级”驯化的作物，也使玉米失去了自我繁衍的能力。

二、玉米返祖现象类型及原因

1、“双胞胎”或“多胞胎”玉米

浙江省金华市曹宅镇山下洪村一位农民，在自家玉米地发现一个长22个玉米棒的玉米苞。这种奇特现象引起了专家的注意，最后证实是玉米“返祖现象”的一种。出现这种现象的原因可能是玉米在雌穗分化时期，受到不正常气候的影响，雌花分化出现异常，出现两个或多个柱头，同时受精，形成“双胞胎”或“多胞胎”玉米。

2、雌雄同穗玉米

玉米祖先大刍草为两性花，现代玉米品种是驯化后的单性花作物，但在玉米雄穗和雌穗分化之前，雌雄花仍然相伴而生，只是到穗分化时才显出区别。在雄性小花分化时，如遇到短日照或阴雨连绵的天气条件时，退化的雌蕊重新分化，一旦授粉就会结出玉米粒，这是雄穗结实的原因。玉米雄穗上结的粒，由于没有苞叶保护，常常发育畸形，而且易被霉菌寄生,在生产上没有什么经济价值。同样，在玉米雌花开始分化时，如遇异常的气候条件，雌蕊发育受阻，相伴而生的雄蕊不退化，就会在雌穗上长出雄性小穗。

3、分蘖、分枝玉米

杨献才研究认为玉米的进化路径为：野生玉米—分蘖—分枝—多穗—现代玉米。玉米祖先大刍草为多分蘖分枝作物，在生产过程中玉米如果遇到极端气候、药害、病虫害等不利因素时，玉米顶端生长点受到损伤，顶端生长优势丧失，就会出现分蘖分枝现象。

4、多穗玉米

玉米雌穗是由腋芽发育而来，一个玉米植株上除上部4～6片叶子外，全部叶腋中均有腋芽存在，但通常只有1～2个腋芽能正常发育成果穗。当玉米分蘖、分枝受到抑制时，就会在植株中部的1～2个叶腋中同时长出3～5个小型果穗，这些穗都有花丝吐出，形成单株多穗，形似香蕉，又称“香蕉穗”。多穗玉米消耗植株养分，不利于主穗生长，影响玉米产量，在生产过程中要尽量避免。

三、生产过程中玉米返祖现象发生的原因

1、品种

有的玉米品种在遇到极端气候条件时易出现返祖现象，有的品种则不易发生，这可能与品种进化程度和休眠基因表达有关，在生产过程中注意观察品种表现，尽可能选用返祖现象发生较少的品种，如大面积发生，则需要去种子站进行鉴定。

2、气候条件

现代研究普遍证明，玉米出现返祖现象与气候条件密切相关，在玉米穗分化阶段如遇到不利条件，如长时间干旱、短日照、阴雨连绵、病虫害等各种不利因素，均可能引起玉米祖先基因的重新表达。

3、田间管理

通过观察田间玉米返祖现象，发现返祖现象多发生在保护行中，这可能与保护行种植密度及光照条件有关，种植太稀，水肥过剩，可能多会出现分蘖现象，要注重合理密植及肥料施用。

4、生长调节剂

杨献才研究认为，玉米出现分枝是受生长素的影响，生长素与植物顶端优势密切相关，但生长素对玉米返祖的调控途径仍需研究。

玉米返祖现象是玉米生产过程中比较少见的异常现象，但对玉米生产仍会产生一定的影响，如玉米分蘖、分枝会影响根系的形成，可能和玉米的抗倒伏性有关；多穗玉米会影响玉米的产量；雄穗结实易受霉菌污染，甚至会影响正常雌穗的授粉，对产量也有一定的影响。玉米出现返祖现象对玉米生产的确有一定的不利影响，但对玉米新种质的发掘却有一定有利作用，例如利用玉米远古基因，并从中挖掘出有利基因，淘汰有害基因，选育出更加适合种植的现代玉米品种。同时现代种植玉米品种中的远古基因是如何失活的，已失活的基因又在何种气候条件、何种时间、通过何种路径被激活，弄清楚这些问题，对揭示玉米的起源进化过程有非常重要的意义。

附注：