普通玉米高油化對籽粒脂肪酸組分積累的影響

董 浩 畢 軍 夏光利 朱國梁 董樹亭

（泰安市農業科學研究院1，泰安 271000）

（作物生物學國家重點實驗室山東農業大學農學院2，泰安 271000）

玉米是重要的糧食、飼料和工業原料，高油玉米更是一種高附加值的玉米新類型［1］。它不僅含油量高，而且全面改善了玉米的籽粒品質。玉米油又被稱為“健康營養油”，是一種具有軟化血管和降低膽固醇的優質保健食用油［2］。“普通玉米高油化”生產模式，將高油玉米的優質與普通玉米的高產有機結合起來，從而實現優質高產［3］。前人對這一模式的研究頗多［4－6］，并對不同玉米類型成熟籽粒的脂肪酸的差異做過報道［7－9］，但關于授粉后籽粒形成過程中脂肪酸含量的動態變化的研究較少。因此，本研究選用3種高油玉米分別給2種普通玉米授粉，研究了高油玉米自交、普通玉米自交和授高油玉米花粉的普通玉米籽粒形成過程中脂肪酸含量的變化情況，以期為提高玉米品質、發展高產優質栽培技術及籽粒的有效加工利用提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2005～2006年在山東農業大學教學基地玉米科技園進行，供試品種選用近年推廣面積較大的2個普通玉米品種和由中國農業大學培育的3個高油玉米品種，其有關性狀和籽粒品質如表1所示。

1.2 試驗方法

1.2.1 田間處理

采用隨機區組設計，3次重復，小區面積60 m2，行距60 cm，種植密度均為60 000株／hm2。采取一致的水肥管理，條件與一般高產田相同。

選取生長狀態及開花期一致的植株，在開花期用高油玉米的花粉為普通玉米進行一次性飽和授粉，產生6個雜交組合；同時普通玉米和高油玉米分別自交，產生5個自交組合。各處理授粉后每10 d取3個果穗的中部籽?；靹蚝笤?0℃下烘干48 h，粉碎后過60目篩，用于含油量及脂肪酸組分的測定。。

1.2.2 籽粒中含油量及脂肪酸組分的分析

含油量的測定：采用索氏提取法。

脂肪酸組分分析：采用脂肪酸甲酯的氣相色譜法。稱取樣品1.0 g于10 mL磨口玻璃試管中，加石油醚∶乙醚（4∶3）萃取劑2 mL，搖動使樣品淹沒，加塞密閉，浸泡過夜。加入2 mL 0.4 mol／L氫氧化鉀甲醇溶液，震搖5 min左右，再加水使有機相升至試管上部，靜止分層，吸取上部清液做氣相色譜分析。

測定儀器使用帶氫火焰離子檢測器的島津GC－2010型氣相色譜儀。使用毛細管柱（30 m×0.25 m×0.25μm），檢測器及進樣口溫度為250℃；程序升溫，柱溫在200℃下7 min，然后升到230℃下5 min；柱流量為12 mL／min；載氣為99.99%氮氣。

脂肪酸組分含量：在色譜圖的基礎上經標準脂肪酸檢驗后按峰面積歸一化法由計算機完成脂肪酸組分含量計算，各脂肪酸組分含量用該脂肪酸在所有脂肪酸組分中的百分含量表示。

1.3 數據處理和分析

試驗數據采用Excel 2003和Spss12.0進行數據的整理和統計分析。文中的線形圖采用Sigmaplot 11.0制作。

2 結果與分析

2.1 籽粒發育過程中含油量的變化

由圖1可以看出，玉米籽粒發育過程中，不同處理的籽粒中含油量的變化總趨勢比較相似。在授粉后前10 d油份積累很少，以后隨籽粒的生長，含油量迅速增加。在授粉30 d后增長減慢，在30～40 d間，分別達到最大的含油量，成熟時含油量略有下降。整個油份變化動態形成一個單峰曲線。授高油玉米花粉的普通玉米籽粒中含油量從授粉后10 d就已經高于相應的普通玉米自交，隨著籽粒的發育差別逐步增大，在籽粒成熟時達到顯著水平（表2）。

圖1 不同處理籽粒形成過程中含油量的積累動態

表2 不同處理成熟籽粒含油量的變化

2.2 籽粒形成過程中棕櫚酸含量的變化

從圖2可以看出，玉米籽粒在發育過程中，不同處理的棕櫚酸含量的變化趨勢總體來看比較一致。各處理的棕櫚酸含量在籽粒形成初期較高，隨著籽粒的發育，棕櫚酸含量不斷下降，在授粉40 d前，以接近直線的速度降低，40 d后，下降的速度變慢，在籽粒接近成熟時，棕櫚酸的含量基本不再變化。比較不同處理間棕櫚酸含量的差異，可以看出，雜交處理的棕櫚酸含量隨授粉品種的變化而變化，呈現一定的父本效應。其他處理間棕櫚酸的含量雖然有所差異，但并沒有一定的規律。

圖2 不同處理籽粒形成過程中棕櫚酸含量的變化

2.3 籽粒形成過程中硬脂酸含量的變化

從圖3中可以看出，不同處理的籽粒硬脂酸含量在籽粒的發育過程中的積累變化存在相似的趨勢。在授粉30 d（部分處理在授粉20 d）中籽粒中的硬脂酸含量下降迅速，平均降幅57.08%，最大降幅達到了63.49%，隨后含量有所增加，但增加的幅度很小，只有18.11%，在籽粒成熟時又有所降低。比較不同處理間的硬脂酸含量差異，在授粉30 d內，自交和雜交處理間并沒有明顯的差別，隨后雜交處理籽粒中硬脂酸含量增加的幅度要明顯的小于相應普通玉米自交處理，在籽粒成熟時，授高油玉米花粉的普通玉米籽粒中的硬脂酸含量低于普通玉米自交。

圖3 不同處理籽粒形成過程中硬脂酸含量的變化

2.4 籽粒形成過程中油酸含量的變化

從圖4可以看出，不同處理籽粒中油酸含量變化的整體趨勢比較相似。在籽粒形成初期各處理的油酸含量均較低，隨著籽粒的發育，油酸含量不斷升高。在授粉20 d內油酸含量呈直線增加，增加幅度超過41.37%，授粉20 d后增加速度變緩。不同處理間油酸含量的變化比較明顯，高油玉米自交籽粒中油酸含量在整個生育期都明顯的高于普通玉米自交，差別均達到顯著水平，在籽粒成熟時高油玉米自交籽粒中油酸含量平均比普通玉米自交高11.99%。雜交處理與普通玉米自交相比油酸含量也有明顯的增加，增幅的多少因花粉的來源不同從4.44%到11.70%不等。

圖4 籽粒形成過程中油酸含量的變化

2.5 籽粒形成過程中亞油酸含量的變化

由圖5可以看出，籽粒中的亞油酸積累變化情況比較復雜，但處理間的變化趨勢相似。在整個生育期中，亞油酸含量呈“倒S”曲線波浪狀變化。授粉20 d內亞油酸含量迅速降低，平均降幅為5.59%，隨后亞油酸含量緩慢升高，在授粉40 d左右（部分處理在授粉30 d）達到最大值，隨后亞油酸含量再次降低。與其他處理相比，高油玉米自交在授粉20 d后，籽粒中亞油酸的含量會一直升高，并沒有明顯的下降趨勢。處理間的差異比較明顯，普通玉米自交的籽粒亞油酸含量明顯的高于高油玉米自交，差別最大時高出10.02%。雜交處理籽粒中亞油酸的積累情況由于父本的不同而有所差異，但普通玉米與高油玉米的雜交處理的籽粒在整個生育期內均低于普通玉米自交籽粒的亞油酸含量。

圖5 籽粒形成過程中亞油酸含量的變化

2.6 籽粒形成過程中亞麻酸含量的變化

由圖6可以看出，不同處理間亞麻酸含量的變化趨勢一致。籽粒發育初期亞麻酸含量最高，在授粉20 d內，亞麻酸含量下降較快，下降幅度平均達到54.30%，隨后下降速度變慢，在籽粒接近成熟時含量基本不再變化。不同處理間的差別也比較明顯。高油玉米自交籽粒亞麻酸的含量明顯低于普通玉米自交。授高油玉米花粉的普通玉米籽粒中亞麻酸含量也低于相應的普通玉米自交，而且兩者之間的差距隨時間的延續而逐漸加大，在籽粒成熟時，雜交處理的亞麻酸含量更接近與高油玉米籽粒中的含量，表現出明顯的偏父本效應。籽粒成熟時，雜交處理與普通玉米自交相比，亞麻酸含量的減小幅度從10.40%到21.16%之間不等，平均降幅達到17.60%。

圖6 籽粒形成過程中亞麻酸含量的變化

2.7 籽粒形成過程中總不飽和脂肪酸含量的變化

從圖7可以看出，在玉米籽粒中總不飽和脂肪酸（油酸、亞油酸、亞麻酸）的含量很高，在籽粒成熟時平均達到了85.89%，最大的有86.72%。在總不飽和脂肪酸的積累變化趨勢上，不同處理間的變化并不大，授粉30 d內呈直線增加，隨后增加速度變緩直到籽粒成熟。普通玉米和高油玉米雜交的處理籽粒總不飽和脂肪酸含量與普通玉米自交相比，在籽粒發育前期差別不大，從授粉30 d開始高于相應的普通玉米自交，隨籽粒發育過程兩者之間的差別越來越大，在籽粒成熟時，授高油玉米花粉的普通玉米籽粒中總不飽和脂肪酸的含量平均比相應的普通玉米自交增加了1.30%。

圖7 籽粒形成過程中總不飽和脂肪酸含量的變化

3 討論與結論

本試驗結果表明高油玉米自交，普通玉米自交和普通玉米與高油玉米雜交籽粒的油分積累過程較一致，均在授粉后30～40 d達到最大值，隨后降低，呈拋物線型變化趨勢，這與前人研究結果相似［10］。關于外源花粉對玉米籽粒含油量的影響，Curtis［11］發現雜交籽粒含油量受花粉影響較大，Alexander等［12］報道高油玉米的花粉直感效應使普通玉米的含油量增加72%，王永宏等［13］得出相似結論。本研究結果表明，高油玉米與普通玉米雜交處理的籽粒含油量在籽粒的整個生育期中均高于相應的普通玉米自交，籽粒成熟時雜交籽粒比普通玉米自交籽粒的含油量平均增加了35.41%，說明高油玉米的花粉直感效應極大的提高了普通玉米籽粒的油分含量，改善了普通玉米的籽粒品質。

許多學者的研究表明，不飽和脂肪酸是由飽和脂肪酸脫飽和形成的。隨著籽粒的發育，飽和脂肪酸含量減少，不飽和脂肪酸的含量增加，或是不飽和脂肪酸中低度不飽和脂肪酸減少，高度不飽和脂肪酸增加［14］，玉米籽粒發育成熟過程中棕櫚酸含量的降低正是由于它在體內被轉變為油酸和亞油酸的緣故。本試驗中的棕櫚酸、硬脂酸、亞麻酸和油酸含量的變化情況支持這一結論。

關于高油玉米、普通玉米和它們的雜交種之間脂肪酸組分含量變化的研究還未見報道。本試驗選用3種高油玉米分別給2種普通玉米授粉，研究了高油玉米自交、普通玉米自交和授高油玉米花粉的普通玉米籽粒之間脂肪酸組分含量的變化，試驗結果表明，高油玉米與普通玉米雜交處理的當代籽粒與相應的普通玉米自交相比，油酸含量顯著升高，硬脂酸、亞油酸和棕櫚酸含量有所降低；在籽粒成熟時，雜交種的總不飽和脂肪酸含量高于普通玉米自交的籽粒含量。可見，花粉來源的不同對籽粒中脂肪酸組分含量的改變具有重要的影響。

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