玉米不同日齡花絲活性研究

李長建，張素娟，王海軍，張志方，李風章，盧瑞乾，張金奎，朱自寬

（鶴壁市農業科學院，河南鶴壁458030）

玉米不同日齡花絲活性研究

李長建，張素娟，王海軍，張志方，李風章，盧瑞乾，張金奎，朱自寬

（鶴壁市農業科學院，河南鶴壁458030）

近年來，受高溫天氣影響，部分玉米品種出現不結實現象嚴重。本試驗主要研究玉米新品種‘浚單518’、‘永優618’在當前氣候條件下的花絲活力。通過對不同日齡花絲人工授粉，收獲后統計2個品種的穗長、穗粗、禿尖、百粒重、穗粒數和穗粒重。隨著花絲日齡的增大，兩品種穗粒數和穗粒重先上升，在吐絲后2～4天達到最大值后下降；穗粗和百粒重呈下降趨勢；兩品種均在2天內完成花絲全部抽出苞葉。在對各性狀的相關系數分析后發現穗粒數與穗粒重相關性最大?！?18’、‘永優618’抽絲快，花絲活力持續時間長，在高溫氣候下產量高，是耐高溫型玉米新品種。

花絲活性；人工授粉；百粒重；穗粒數；穗粒重

0 引言

單位面積穗數、穗粒數和千粒重是影響玉米群體產量的三大主要因素。在合理密度下，穗粒數比千粒重更能影響產量[1]。穗粒數是比較不穩定的一項因子，受環境條件的影響而波動較大[2]。研究表明穗粒數與雌穗吐絲小花數呈顯著的正相關關系[3-4]。玉米花絲具有活性的時間長短是影響玉米產量的一個重大因素[5]?；ńz生活力時間越長，雌穗各部位授粉發育的成籽粒的幾率就越大，空秕和禿尖就少[6]。否則，即使花粉量充足，也有可能因花絲活力低下無法完成授粉。多數學者認為玉米結實率受花粉活力的影響較大，因此，有關雄穗花粉生理習性研究較多[7-8]，而關于雌穗花絲研究較少[9]，對于雜交種花絲活性研究更少。

目前，全球平均氣溫的呈上升趨勢[10]，夏玉米抽雄吐絲期高溫天氣嚴重影響玉米花絲活力，特別是一些美系血緣的玉米品種在高溫氣候下禿尖嚴重。Lobell等[11]認為，若全球氣溫上升2℃，玉米產量將下降10%。2013年受太平洋副高壓、印度洋暖濕氣流以及西北冷空氣的頻繁影響，黃淮海地區8月份玉米受粉期異常高溫，導致部分品種出現禿尖、花粒、空稈現象嚴重[12]。過去關于品種耐高溫研究很多都是從實驗室中得到的數據[13-14]，2016年7月底、8月初，正值玉米花穗分化和受粉期，黃淮海地區再次出現異常高溫，本育種中心利用此機會，對鶴壁市農科院最新研發的2個玉米新品種‘浚單518’、‘永優618’進行了花絲活力研究，搞清其在當前氣候下的花絲活性，在生產中意義重大。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

試驗品種為‘浚單518’、‘永優618’。試驗在河南省鶴壁市農科院試驗園區進行。種植密度為60000株/hm2，行長15 m，6行區。為了保證供試植株花絲所授花粉處于最活力狀態，兩品種分2期播種，6月6號播種1期，6月14號播種2期，8月2、3號對‘浚單518’的1期植株集中上袋，4號對這一天吐絲的植株掛牌標記，標足120株備用。在4號‘浚單518’吐絲的當天10:00，采集新鮮花粉立即對8株‘浚單518’人工授粉，并標為D0。5號10:00同樣采集新鮮花粉人工授粉8株‘浚單518’，標為D1，以后每天上午10:00開始，每天授粉8株，授粉時保證花粉足量，授粉后標記日期，連續授粉13天。8月7、8號對‘永優618’的1期植株集中上袋，9號對這一天吐絲的植株掛牌標記，標足120株。同‘浚單518’一樣，9號授粉8株‘永優618’標為D0，10號為D1，連續授粉13天。兩品種后期授粉采用2期播種植株的花粉，以保證花粉質量。對照為2個品種D0授粉時標注的末套袋開放授粉穗。

1.2 性狀測定

10月8號收獲，每個品種共112個果穗，其中包含104個人工授粉果穗和8個開放授粉對照。果穗晾曬2天后測定穗長、穗粗、穗行數、行粒數、百粒重、穗粒重以及含水量等相關指標。百粒重的計算是按折合為14%的水分重量，計算見公式(1)。

1.3 數據分析

運用Microsoft Excel 2003整理數據并作圖，采用DPS 7.05進行數據統計分析。

2 結果與分析

不同日齡玉米花絲對產量相關性狀的影響見表1和圖1。

2.1 不同日齡花絲授粉果穗穗粒數比較

兩品種穗粒數的變化比較相似，先升高后降低?！?18’在吐絲后的D1-D8穗粒數與對照差異不顯著，花絲活力較強。‘永優618’吐絲后的D2-D5穗粒數與對照差異不顯著。兩品種比較，花絲相同日齡條件下，‘浚單518’穗粒數比‘永優618’多；在以各自的開放授粉果穗為對照條件下，花絲活力和對照差異不顯著持續時間‘浚單518’長于‘永優618’。

2.2 不同日齡花絲授粉果穗百粒重比較

吐絲當天(D0)人工授粉百粒重最高，以后逐漸下降?！?18’在D0-D1處理百粒重與對照相當，‘永優618’在D0-D3處理高于對照且差異顯著。

百粒重呈下降趨勢，與籽粒數及灌漿時間有關。前期(D0-D1)籽粒數少，并且灌漿時間長，百粒重大；中期灌漿時間比前期短，百粒重下降；后期(D10-D12)籽粒數少，籽粒形狀變為不規則，百粒重開始出現波動。

2.3 不同日齡花絲授粉果穗穗粒重比較

兩品種穗粒重的變化相似，先升高后降低。和穗粒數一樣，‘浚單518’穗粒重在D2達到峰值，‘永優618’在D3出現最大值?！?18’在吐絲后的D1-D6穗粒重與對照差異不顯著?！纼?18’吐絲后的D2-D4穗粒重與對照差異不顯著。兩品種間穗粒重比較，相同日齡處理間‘永優618’要優于‘浚單518’。

2.4 不同日齡花絲授粉果穗穗粗比較

除吐絲當天授粉樣穗外，兩品種其他樣穗穗粗隨著花絲日齡增大，呈緩慢下降趨勢?！?18’在D1-D2授粉所得樣穗穗粗顯著高于對照，在D0、D3-D5樣穗穗粗與對照相當?！纼?18’在D1-D4授粉樣穗穗粗與對照差異不顯著，其他日齡穗粗均顯著低于對照。穗粗與穗行數相關，‘浚單518’吐絲后1～2天授粉所得果穗穗行數平均為17.5行，開放授粉穗平均為16.25行；‘永優618’在D1-D4授粉樣穗穗行平均為15.2行，對照穗行平均為15.5行。

2.5 不同日齡花絲授粉果穗禿尖比較

在自然授粉條件下，浚單系列玉米禿尖很小，‘浚單518’基本沒有禿尖。‘浚單518’在D0-D2授粉，樣穗表現出輕微禿尖，之后各處理均沒有禿尖?！纼?18’在吐絲當天(D0)授粉樣穗禿尖最長，且顯著高于對照，之后禿尖開始明顯下降，D4后授粉禿尖長度趨于穩定。

表1 不同日齡玉米花絲對產量相關性狀的影響

2.6 不同日齡花絲授粉果穗穗長比較

如圖1所示，兩品種D0-D2樣穗穗長呈上升趨勢，D2-D8穗長水平波動，D8之后開始緩慢下降?！?18’所有處理穗長均小于對照；‘永優618’在D8授粉樣穗穗長顯著高于對照，D4-D7與對照差異不大。進行品種間比較，‘永優618’穗長顯著大于‘浚單518’。

2.7 穗粒重與其他性狀相關系數分析

從表2相關分析可知，對2個品種而言，穗粒重與穗粒數、百粒重、穗粗都為極顯著相關，特別是穗粒重與穗粒數的相關系數最大，說明花絲活力顯著影響穗粒重。

3 結論與討論

單位面積穗數和穗粒重是玉米產量構成主要決定因素，穗粒重主要受穗粒數影響[15]。近年來，隨著耐密品種的推廣，導致玉米產量得以大幅度提高，但任何一個品種都會有一個密度極限，超過這個極限值，密度的增加補償不了穗粒數減少所帶來的總體產量的下降[16]，因此在保證種植密度的基礎上，穩定和提高穗粒數是現代玉米高產栽培的關鍵。本研究對不同日齡花絲人工授粉后的穗粒重、穗粒數、百粒重、穗粗、禿尖、穗長進行了統計分析，影響穗粒重的主要因子為穗粒數，這與王良發等[17]的研究結果一樣。在保證花粉充足前提下，穗粒數的多少主要受花絲活力影響。于康珂研究指出產量、百粒重、穗長、穗粗和結實率可作為評價玉米雜交種花期耐熱性的主要指標[18]，本研究表明穗粒重與穗粒數的相關系數最大，筆者認為穗粒數可作為評價玉米雜交種花期耐熱性的首要指標。

圖1 不同處理下玉米穗粒數、穗粒重、百粒重、穗粗、禿尖以及穗長的變化

表2 穗粒重和其他性狀特征的相關系數

本研究數據表明‘浚單518’在吐絲后2天(D2)授粉效果最好，其穗粒數和穗粒重均高于對照，在多個性狀因素共同作用下，此時人工授粉產量高于自然授粉。‘永優618’在吐絲后3天(D3)授粉效果最好。有研究發現，自然授粉條件下，夏玉米中下部與頂部籽粒在發育早期即表現出明顯的差異：頂部籽粒的鮮重、體積、干物質積累、灌漿速率均明顯低于中下部籽粒[19]。頂部籽粒早期子房發育本就落后與中下部，加上受粉受精的不同步，使得頂部籽粒易表現為敗育。人工同步授粉可在一定程度上削弱中下部籽粒的庫位優勢，增強頂部籽粒對同化產物的競爭力，促進頂部籽粒發育，減少敗育[20-21]。

開放授粉條件下，浚單系列玉米很少有禿尖現象，表現為有限結實[22-23]，如‘浚單20’、‘浚單29’，并且有研究表明‘浚單29’在苗期就屬于高度耐熱型[24]?！?18’延續了浚單玉米結實性好的特性，在2天時間內完成從底部抽絲開始到頂部花絲完全伸出苞葉。高溫脅迫下，花絲過早枯萎，壽命縮短，嚴重影響授粉，造成結實率降低、禿頂增長、缺粒嚴重，對玉米產量造成嚴重影響，子粒減產幅度為11.31%～42.70%。吐絲快，花絲活力持續時間長，保證了‘浚單518’在今年夏玉米生長散粉期異常高溫天氣情況下具有良好的結實現象?！纼?18’在穗粒數和穗行數上表現不如‘浚單518’，但在穗長、穗粗、百粒重方面優于‘浚單518’，最終在穗粒重上超過‘浚單518’。結合兩品種以上性狀在今年夏玉米花期高溫條件下的綜合表現，‘浚單518’、‘永優618’屬于耐高溫品種，在當前及未來氣候條件下將具有良好的生產實踐價值。

黃淮海地區2016夏玉米花期異常高溫導致‘先玉335’類型結實性差，除了花絲活力時間縮短外，花粉發育不良可能影響更大。筆者建議在農民在種植‘先玉335’類型玉米時，可適當摻雜部分耐高溫的玉米品種，防止高溫年份下無花粉可授，就算在正常年份也能減少335類型玉米禿尖現象，利于增產。

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Study on Filament Vigor of Maize at Different Day Ages

Li Changjian,Zhang Sujuan,Wang Haijun,Zhang Zhifang,Li Fengzhang,Lu Ruiqian,Zhang Jinkui,Zhu Zikuan
(Hebi Academy of Agricultural Sciences,Hebi 458030,Henan,China)

In recent years,due to the influence of high temperature,some maize varieties showed a serious phenomenon of barrenness.In this experiment,we took two new varieties‘Xundan 518’and‘Yongyou 618’as the materials,and studied the filament vigor under current climate condition.We took statistics on ear length,ear diameter,barren tip,100 grain weight,spike grain number and spike grain weight after the harvest by artificial pollination of filament at different day ages.With the increasing of the filament day age,spike grain number and spike grain weight increased firstly,reached the peak after spinning 2-4 days,and then decreased.The ear diameter and 100 grain weight showed a downward trend;all the filaments put out within two days.After the correlation coefficient analysis among all the traits,we found that the spike grain number had the maximum correlation with the spike grain weight.Taken together,‘Xundan 518’and‘Yongyou 618’spun fast,kept long filaments vigor time,and had high yield in high temperature,so they were new varieties with high temperature resistance.

Filament Vigor;Artificial Pollination;100 Grain Weight;Spike Grain Number;Spike Grain Weight

S513

A論文編號：cjas16120021

氣象項目和河南省重大科技專項“要農作物重要基因挖掘與玉米新品種選育”(161100110500-0104)；公益性行業（氣象）科研專項“黃淮?！坝纼灐保危┯衩紫盗衅贩N氣候適應性關鍵技術研究”(GYHY201406026)。

李長建，男，1983年出生，河南?？h人，研究實習員，本科，主要從事玉米遺傳育種研究。通信地址：458030鶴壁市淇濱區漓江路東段鶴壁市農業科學院，Tel：0392-2219007，E-mail：wlf_25@163.com。

朱自寬，男，1964年出生，河南滑縣人，副研究員，本科，主要從事玉米遺傳育種研究。通信地址：458030鶴壁市淇濱區漓江路東段鶴壁市農業科學院，Tel：0392-2219007，E-mail：zzk5372@126.com。

2016-12-21，

2017-02-06。