不同收獲期對甜糯玉米雜交種及其親本種子活力和幼苗長勢的影響

(廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 南寧 530007)

甜糯玉米(Sweet-waxy corn)是集甜玉米甜味和糯玉米粘性優(yōu)良品質(zhì)于同一果穗的鮮食玉米類型，因其蒸煮后具有既甜又糯的獨特口感風(fēng)味和豐富均衡的營養(yǎng)成分，深受廣大消費者喜愛和青睞。近年來，甜糯玉米的消費需求在日益增長，種植面積也在逐年擴大，大力發(fā)展甜糯玉米，其鮮穗不僅可用于鮮食和加工，以改善人們膳食結(jié)構(gòu)和提供多樣化的健康食品，秸桿還可以作青飼料供應(yīng)畜牧業(yè)發(fā)展，對于我國農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)調(diào)整具有重要意義。

高活力的種子的抗逆性強、儲存壽命長、發(fā)芽勢和出苗整齊度也高[1]。研究認(rèn)為，種子活力一般受內(nèi)在遺傳基因和外在環(huán)境因素的影響[2-3]，收獲期作為影響玉米種子活力的外界因子之一。玉米研究多以普通雜交玉米、純糯玉米和純甜玉米為主[4-9]，而對于甜糯玉米卻鮮有研究，尤其雙隱性自交系普遍存在出苗率低的難題[10-11]。為此，筆者通過室內(nèi)發(fā)芽試驗和田間育苗試驗，進行不同收獲期甜糯玉米及其親本種子活力和幼苗長勢的相關(guān)性狀指標(biāo)測量，確定玉米甜糯雜交種、糯單隱自交系和甜糯雙隱自交系種子活力的適宜收獲期，為甜糯玉米雜交種的制種生產(chǎn)安全和親本自交系高質(zhì)量種子的繁殖提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本試驗選用的材料親本南8424、 bw 1992均為系譜法連續(xù)自交8代選育的玉米自交系，為2017年秋季收獲種子。試驗種子為南8424×bw 1992組合收獲的甜糯玉米F1代雜交種，及其母本南8424糯質(zhì)單隱玉米自交系種子和父本bw 1992甜糯雙隱純合體玉米自交系種子。

1.2 試驗方法

采用裂區(qū)試驗設(shè)計，設(shè)置主處理和副處理2個試驗因素，主處理(不同試驗材料)為 南8424×bw 1992甜糯玉米雜交種、 南8424糯玉米自交系和bw 1992甜糯雙隱玉米自交系，作為3個主區(qū)；在主區(qū)內(nèi)引進第2個因素作為副區(qū)，為授粉后收獲天數(shù)(不同收獲期)，即授粉后分別在第20、24、28、32、36、40、44、48天和第52天 收獲，作為9個副處理，共27個處理組合，3次重復(fù)。

1.3 試驗地點與安排

試驗地點位于廣西南寧市廣西農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院試驗基地，地理坐標(biāo)東經(jīng)108°22′，北緯22°48′，年平均氣溫在21.6 ℃左右，夏季6月平均28.2 ℃左右，年均降雨量達1 304.2 mm，平均相對濕度為79%，屬亞熱帶季風(fēng)氣候。不同收獲期試驗，于2018年2—6月份進行播種至收獲試驗，2018年2月14日將2017年秋季收獲的2份母本和1份父本種子分別播種于3個小區(qū)，小區(qū)面積20 m2，種植密度為每667 m2種植3 500株，每小區(qū)種植100株；4月底抽雄前將其中1小區(qū)母本全部去雄，在玉米雌穗花絲抽出前，用羊皮紙袋將果穗套袋隔離以防止串粉，當(dāng)套袋花絲抽出4～5 cm時，收集花粉對其分別進行統(tǒng)一集中自交或者雜交授粉，并記錄授粉日期；自授粉后第20天起，每隔4 d收獲一批果穗，截至第52天收獲結(jié)束，果穗收獲后及時晾曬干后，置于0～4 ℃冷庫保存。發(fā)芽試驗與育苗試驗于2018年7—8月份秋季進行，播種至幼苗期間的土壤條件和氣候條件等環(huán)境一致。

表1 甜糯玉米雜交種及其親本籽粒的百粒重方差分析與Duncan多重比較

變異來源 平方和自由度均 方F值不同材料百粒重平均值/g顯著水平5%1%區(qū) 組0.024120.0121不同材料間837.05862418.529314173.49??甜糯雜交種14.4671aA不同收獲期間274.2637834.2832488.414??糯自交系13.7132bB材料×收獲期70.4186164.4012319.457??雙隱自交系7.3021cC

注：“*”和“**”分別代表在0.05和0.01水平差異顯著性。

1.4 調(diào)查項目

1.4.1百粒重

從各處理組合的種子中，隨機選取籽粒各100粒稱取重量，重復(fù)4次，取其3次相近值，計算平均值。

1.4.2發(fā)芽指數(shù)

發(fā)芽試驗采用透明塑料培養(yǎng)盒砂培法[7]， 于2018年7月25日精選各處理組合種子100粒，重復(fù)3次，共81個樣本，先在盒底部3 cm厚的濕細砂，將準(zhǔn)備的種子均勻平鋪于砂床，再覆蓋2 cm濕砂，蓋上盒蓋，然后置于28 ℃恒溫培養(yǎng)箱，分別于第4天(7月28日)和第7天(8月1日)統(tǒng)計發(fā)芽種子數(shù)。

發(fā)芽指數(shù)GI=∑(Gt/Dt)，Gt為第幾天的發(fā)芽種子數(shù)，Dt為發(fā)芽試驗第幾天；

發(fā)芽勢(%)=(第3天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%；

發(fā)芽率(%)=(第7天發(fā)芽種子數(shù)/供試種子總數(shù))×100%。

1.4.3成苗率

2018年8月1日，在無任何保護措施的露天條件下，采用育苗塑料軟盤與育苗基質(zhì)的苗床法進行育苗試驗，播種至成苗期間苗床管理要求一致。8月12日，按2葉齡以上為成苗標(biāo)準(zhǔn)，統(tǒng)計成苗株數(shù)。

成苗率(%)=(成苗株數(shù)/播種數(shù))×100%。

1.4.4干物質(zhì)積累量

2018年8月12日，統(tǒng)計成苗株數(shù)后，隨機選取具有代表性的幼苗10株測量株高并起缽，用清水沖洗掉根系基質(zhì)并吸干水份后，置于85 ℃恒溫箱中烘烤24 h，用電子天平稱取干物質(zhì)重量，計算其干重平均值。

幼苗干重=地上部干重+地下部干重；

根冠比(R/S)=地下部干重/地上部干重；

活力指數(shù)=發(fā)芽率×幼苗干重[5]。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析方法

采用Microsoft Excel軟件進行數(shù)據(jù)整理和圖表制作，方差分析采用DPS v 7.55軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，顯著差異性采用Duncan法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同收獲期甜糯玉米雜交種及其親本籽粒的百粒重

方差分析與多重比較結(jié)果(表1)表明，甜糯雜交種、糯自交系和甜糯雙隱自交系的百粒重均達到差異極顯著(F=14 173.49)。說明百粒重受不同血緣材料影響較大，甜糯雜交種百粒重略高于糯自交系，為14.467 1 g，甜糯雙隱自交系最低，約為雜交種百粒重的0.5倍，為7.302 1 g。

不同收獲期處理條件下的方差分析結(jié)果(表1)表明，授粉后不同收獲天數(shù)間對百粒重的影響達到差異極顯著水平(F=2 488.414)。甜糯雜交種和糯自交系的百粒重在授粉后36 d達到最大，分別為16.508 2 g和15.910 7 g。甜糯雙隱自交系的百粒重則在授粉后32 d最大，為7.986 9 g。雜交種及其親本籽粒的百粒重均隨著授粉天數(shù)的增加呈先上升后稍下降的趨勢(圖1)，在授粉22 d之前，糯質(zhì)母本與甜質(zhì)雙隱基因雜交產(chǎn)生互作效應(yīng)，產(chǎn)量增長慢于純糯質(zhì)母本，糯自交系的百粒重大于甜糯雜交種；授粉后22 d以后，雜種優(yōu)勢趨強，雜交種產(chǎn)量增重超過純糯質(zhì)母本。結(jié)果表明，甜糯玉米在授粉后20～32 d，為籽粒灌漿迅速膨大期，此后籽粒重量增長速度放緩甚至略有下降，基本符合“S”形生長曲線。百粒重最大時期即達到生理成熟期，此時收獲可獲得較高的籽粒產(chǎn)量。

表2 不同收獲期甜糯玉米雜交種及其親本的發(fā)芽和成苗指標(biāo)

授粉后天數(shù)/d 發(fā)芽勢/% 發(fā)芽率/% 成苗率/% 苗高/cm 甜糯雜交種糯自交系雙隱自交系甜糯雜交種糯自交系雙隱自交系甜糯雜交種糯自交系雙隱自交系甜糯雜交種糯自交系雙隱自交系2075.00b93.67a69.67c76.33b93.67a71.33c62.67d82.67b22.67e9.13d8.37f3.98e2481.33b97.33a79.67b81.33b97.33a79.67b76.67c86.67cd22.67e9.88c8.86e4.31e2898.67a97.67a86.33ab98.67a97.67a88.33a90.67b89.33bc40.00c11.86b10.00d4.83d3299.33a98.33a87.33ab99.33a98.33a88.00a97.33ab93.33ab48.00b11.89b10.04d5.27cd36100.0a99.00a89.33a100.0a99.00a90.00a98.67a97.33a48.00b12.41ab11.15ab5.52c40100.0a99.33a82.33ab100.0a99.33a83.00ab97.33ab97.33a60.00a12.81a11.58a6.97a44100.0a97.67a81.33ab100.0a97.67a82.67ab97.33ab97.33a65.33a12.94a10.74bc6.85a48100.0a95.33a69.67c100.0a95.33a69.67c98.67a94.00ab45.33bc12.17b10.63c6.27b5297.33a92.00a67.33c98.33a92.67a67.33c97.33ab90.67abc30.67d12.00b9.79d5.53c平均94.63a96.70a79.22b94.89a96.78a80.00b90.74a92.07a42.51b11.68a10.13b5.50c

注：表中字母代表0.05水平差異顯著性；最后一行(橫向)的不同字母表示不同試驗材料之間的差異，其余數(shù)據(jù)(縱向)的不同字母表示不同授粉天數(shù)之間的差異。下同。

圖1 不同收獲期甜糯玉米雜交種及其親本籽粒的百粒重

2.2 不同收獲期甜糯玉米雜交種及其親本的種子發(fā)芽和幼苗生長

由表2可知，雙隱自交系的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、成苗率和苗高分別為79.22%、80%、42.5%和5.5 cm，為所有處理材料最低；甜糯雜交種與糯自交系兩者間的苗高差異顯著(p<0.05)，說明雜交種的幼苗株高具有雜種優(yōu)勢；甜糯雜交種與糯自交系兩者間發(fā)芽勢、發(fā)芽率和成苗率差異不顯著(p>0.05)，說明甜糯雜交種的發(fā)芽勢、發(fā)芽率和成苗率的雜種優(yōu)勢不明顯，因甜糯雜交種內(nèi)含有一半甜糯雙隱血緣，造成種子內(nèi)部生理結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而降低了其發(fā)芽率和成苗率。

授粉后不同收獲期處理條件下，甜糯雜交種、糯自交系和甜糯雙隱自交系3個材料的發(fā)芽勢、發(fā)芽率、成苗率和苗高在授粉后20～52 d收獲，均呈由低到升高后再降低的趨勢。所有處理的種子發(fā)芽率、成苗率和苗高以授粉后20 d為最低，而授粉后天數(shù)在28～44 d幅度之間則維持在較高的水平。 綜合各項測量指標(biāo)(表2)得出：雜交種授粉后36～44 d，糯自交系授粉后36～40 d，雙隱自交系40～44 d為合適收獲期，其種子的發(fā)芽率、田間成苗率和幼苗高度為最高值。

由表2可知，在露天條件下進行育苗試驗的田間成苗率普遍低于室內(nèi)培養(yǎng)箱發(fā)芽試驗的發(fā)芽率，雜交種相差4.15%，糯自交系相差4.71%，而雙隱自交系田間成苗率平均值僅為42.51%，與室內(nèi)發(fā)芽率平均值80%相比，相差高達37.49%。說明甜糯雙隱玉米自交系種子萌發(fā)與出苗質(zhì)量更容易受到室外惡劣環(huán)境的影響。

2.3 不同收獲期甜糯玉米雜交種及其親本幼苗的干物質(zhì)積累

由表3可看出，在不同材料主處理條件下，雙隱自交系較其他處理的根冠比值最高(R/S=2.309)，說明雙隱自交系地上部生物產(chǎn)量積累過低，幼苗莖桿葉過于弱小。甜糯雜交種在播種后第12天的幼苗地上部干重、地下部干重和幼苗干重等生物產(chǎn)量具有雜種優(yōu)勢，均優(yōu)于其雙親。結(jié)果表明，雜交種的生物產(chǎn)量和幼苗長勢最強，糯自交系次之，雙隱自交系最弱。

在不同收獲時期處理條件下，授粉后20 d收獲的種子萌發(fā)后長勢最弱，其幼苗的生物產(chǎn)量最低。由表3測量指標(biāo)結(jié)果得出：雜交種在授粉后36 d收獲，糯自交系在授粉后40～44 d收獲，雙隱自交系在授粉后36～48 d收獲，其種子生物產(chǎn)量與幼苗長勢最高。

2.4 不同收獲期甜糯玉米雜交種及其親本種子的活力指數(shù)

試驗主處理條件下，不同材料的活力指數(shù)方差分析可知(表3)，甜糯雜交種、糯自交系和甜糯雙隱自交系之間活力指數(shù)差異顯著(p<0.05),說明雜交種種子活力指數(shù)強于其親本種子，以甜糯雜交種的種子活力最強，糯自交系次之，雙隱自交系最低。

表3 不同收獲期甜糯玉米雜交種及其親本幼苗的干物質(zhì)積累與活力指數(shù)

授粉后天數(shù)/d 地上部干重/g 地下部干重/g 根冠比(R/S) 幼苗干重/g 活力指數(shù) 甜糯雜交種糯自交系雙隱自交系甜糯雜交種糯自交系雙隱自交系甜糯雜交種糯自交系雙隱自交系甜糯雜交種糯自交系雙隱自交系甜糯雜交種糯自交系雙隱自交系200.0248 0.0234 0.0130 0.0467 0.0427 0.0280 1.8869 1.8288 2.1594 0.0715 0.0661 0.0410 0.0546h0.0619g0.0292e240.0415 0.0298 0.0139 0.0486 0.0512 0.0337 1.1693 1.7170 2.4221 0.0901 0.0810 0.0476 0.0733g0.0788f0.0379d280.0457 0.0440 0.0174 0.0499 0.0562 0.0351 1.0912 1.2755 2.0172 0.0956 0.1002 0.0525 0.0943f0.0979e0.0464b320.0561 0.0466 0.0175 0.0800 0.0671 0.0380 1.4269 1.4406 2.1775 0.1361 0.1137 0.0555 0.1352b0.1118c0.0488ab360.0604 0.0536 0.0195 0.0821 0.0712 0.0379 1.3606 1.3298 1.9386 0.1425 0.1248 0.0574 0.1425a0.1236b0.0517ab400.0581 0.0541 0.0203 0.0753 0.0808 0.0442 1.2947 1.4932 2.1826 0.1334 0.1350 0.0645 0.1334bc0.1341a0.0535a440.0590 0.0563 0.0234 0.0689 0.0771 0.0416 1.1672 1.3697 1.7767 0.1279 0.1333 0.0651 0.1279cd0.1302a0.0538a480.0587 0.0480 0.0205 0.0667 0.0719 0.0375 1.1356 1.4990 1.8322 0.1254 0.1199 0.0580 0.1254d0.1143c0.0404c520.0535 0.0471 0.0175 0.0581 0.0651 0.0324 1.0859 1.3815 1.8498 0.1117 0.1122 0.0500 0.1098e0.1040d0.0337de平均0.0509 0.0448 0.0181 0.0640 0.0648 0.0365 1.2909 1.4817 2.0396 0.1149 0.1096 0.0546 0.1107a0.1063b0.0439c

不同收獲期處理條件下，3個材料的種子活力指數(shù)均隨授粉后天數(shù)的增加呈先上升后降低的趨勢。由表3可知：甜糯雜交種授粉后36 d時收獲，糯自交系授粉后40～44 d時收獲，雙隱自交系授粉后40～44 d時收獲，其種子的活力指數(shù)最高。

3 結(jié)論與討論

綜合田間成苗率、苗高、幼苗干物質(zhì)量和活力指數(shù)4項測量指標(biāo)結(jié)果表明，甜糯玉米雜交種南8424×bw 1992授粉后36 d收獲，糯自交系南8424授粉后40 d收獲的種子活力最高，與吳地等[12]的研究結(jié)果一致，而雙隱自交系bw 1992授粉后40～44 d收獲的種子活力最高，可視作適宜收獲期。

由于在華南地區(qū)春季制種過程中，雌穗授粉后孕穗灌漿期為夏季較高溫的6—7月份，籽粒重量快速上升，生理成熟提前的原因，導(dǎo)致雜交種最適收獲期與生理成熟期均為授粉后36 d，與王淑英等[4]，周海寧等[5]，王儀春[6]，盧柏山等[7]研究結(jié)果不一致。研究還發(fā)現(xiàn)，糯自交系在授粉后40 d(生理成熟36 d之后)最適收獲期，雙隱自交系在授粉后40～44 d(生理成熟32 d之后)最適收獲期，即自交系最適收獲期在生理成熟之后種子活力達到最大，與Hunter[14]的研究結(jié)果一致。

在露天條件下，受室外氣候和土壤等外界因子的影響，各處理的田間成苗率均低于室內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率[4-5,13]。不同材料處理間，雙隱玉米自交系田間成苗質(zhì)量最差，因甜糯雙隱性親本種子為皺縮、凹陷籽粒，外形似甜玉米，胚乳干物質(zhì)含量少于甜玉米[10-11]，播種后因種子內(nèi)的貯藏營養(yǎng)物質(zhì)少而不利于發(fā)芽。筆者建議，在其他管理一致條件下，雙隱玉米自交系種子繁制時，在植株莖干保綠期提前收獲(授粉后40～44 d)加播前催芽，可以提高37.49%以上的成苗率。

在實際生產(chǎn)過程中，對甜糯玉米進行大面積雜交制種和親本擴繁時，應(yīng)注意根據(jù)其親本特性、熟期和制種基地的生態(tài)氣候條件，選擇適宜的播期和成熟度收獲，以保證制種的種子活力和出苗質(zhì)量。