甜糯結(jié)合性玉米籽粒發(fā)育過程中品質(zhì)動態(tài)變化

付忠軍，楊 華，王 娜，祁志云，周茂林，胡 偉，蔡成雄

（重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 401329）

目前，我國鮮食玉米年種植面積已超133.33 萬公頃［1］，但是生產(chǎn)上品質(zhì)同質(zhì)化現(xiàn)象突出，缺少具有突出優(yōu)勢的大品種，其根本原因在于種質(zhì)資源狹窄、創(chuàng)新不足。鮮食玉米要有所突破和創(chuàng)新，關(guān)鍵在于新種質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、擴增、創(chuàng)新與利用。

2018 年，重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院楊華研究員通過兩類優(yōu)異甜糯材料雜交獲得F1，以后通過“春季重慶—秋季溫室大棚—冬季海南”連續(xù)2 年6 代自交及選擇，已獲得穩(wěn)定的同一籽粒既甜又糯的甜糯結(jié)合性優(yōu)異材料，命名為TW2018。

前人對甜糯玉米籽粒中的品質(zhì)變化研究多集中在雜交種上，對自交材料的研究較少?；诖?，以2 個甜玉米材料為對照，對甜糯結(jié)合性材料TW2018 籽粒不同發(fā)育時期可溶性總糖含量、含水量、直鏈淀粉及支鏈淀粉含量性狀進行研究，目的在于明確各品質(zhì)組分的變化規(guī)律，為甜糯結(jié)合性品種選育及適期采收提供理論依據(jù)［2-5］。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

2021 年，在重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院皇田試驗基地進行。種植TW2018 和2 份甜玉米自交系（CK1、CK2）。試驗重復(fù)2 次，隨機排列，小區(qū)長3.0 m、寬0.8 m，5 行區(qū)，密度為62 500 株/公頃，生長期間進行良好田間管理。

1.2 取樣方法

為保證2 類玉米不串粉及果穗的一致性，每個自交系挑選生育期一致的玉米單株掛牌標記，在開花期進行統(tǒng)一授粉。自授粉后第21 d 開始取樣，取樣間隔2 d，授粉后29 d 結(jié)束取樣，即取樣時間為授粉后第21 d、23 d、25 d、27 d 及29 d。每次取生長正常的果穗6 個，取每穗中部籽?；靹?，分成2 份，一份用于測定含水量，另一份用于測定可溶性糖、支鏈、直鏈淀粉的含量。

1.3 測定方法

1）水分含量測定。參照低恒溫烘干法測定，稱取一定質(zhì)量的樣品在已經(jīng)預(yù)熱的105 ℃恒溫箱中烘1 h 左右，再轉(zhuǎn)60 ℃的恒溫條件烘干至恒重后稱重［6］。

式（1）中，w為水分含量，%；m1為樣品烘干前重量，g；m2為樣品烘干后重量，g。

2）可溶性總糖測定。采用中華人民共和國國家標準《水果、蔬菜可溶性糖測定法》（GB6194—1986）。

3）直鏈、支鏈淀粉含量測定。采用改良雙波長法［7］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

采用DPS 統(tǒng)計程序?qū)υ囼灁?shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒不同發(fā)育時期的含水量

鮮食玉米籽粒中的水分含量將直接影響籽粒的外觀、甜味和果皮的柔嫩性。籽粒不同發(fā)育時期含水量變化趨勢如圖1 所示。授粉21 d，TW2018 與CK1、CK2 玉米籽粒中水分含量均較高且相近，分別達68.29%、71.96%、72.57%；隨著授粉天數(shù)增加，籽粒中水分含量開始下降，TW2018 比CK1、CK2 下降速度相對較快；在籽粒發(fā)育的各個時期，TW2018 含水量均低于CK1、CK2 且CK1、CK2 含水量相當(dāng)。

圖1 籽粒不同發(fā)育時期含水量變化趨勢

2.2 籽粒不同發(fā)育時期的可溶性糖含量

籽粒不同發(fā)育時期可溶性糖含量變化趨勢如圖2 所示。籽粒發(fā)育過程中，CK1 的可溶性總糖含量自授粉后開始增加，至授粉23 d，含量達到最高，隨后迅速下降；CK2 的可溶性總糖含量先降低后增加，再迅速降低；TW2018 隨著籽粒的發(fā)育，可溶性總糖含量先增加再降低后迅速升高，授粉后21～27 d，TW2018 的可溶性糖含量一直低于CK1、CK2，授粉后29 d 迅速增加，高于CK1、CK2。

圖2 籽粒不同發(fā)育時期的可溶性糖含量變化趨勢

2.3 籽粒不同發(fā)育時期的直鏈淀粉含量

籽粒不同發(fā)育時期直鏈淀粉含量變化趨勢如圖3所示。籽粒發(fā)育不同時期，甜質(zhì)型玉米CK1、CK2 中直鏈淀粉含量都很低，不足0.2%，而甜糯結(jié)合型材料TW2018 直鏈淀粉含量呈不斷增加趨勢，授粉29 d 達到最高0.96%。表明甜質(zhì)型玉米籽粒直鏈淀粉積累極少，而甜糯結(jié)合型材料直鏈淀粉積累相對較多，并且隨籽粒的發(fā)育，直鏈淀粉前期增加快，后期變化不大。

圖3 籽粒不同發(fā)育時期直鏈淀粉含量變化趨勢

2.4 籽粒不同發(fā)育時期的支鏈淀粉含量

籽粒不同發(fā)育時期支鏈淀粉含量變化趨勢如圖4所示。在籽粒發(fā)育的各階段，CK1、CK2 中支鏈淀粉含量變化不大，CK1 在12.21%～13.49%，CK2 在9.19%～13.04%；甜糯結(jié)合型材料TW2018 支鏈淀粉含量隨籽粒發(fā)育而不斷增加，由12.67%增加到22.46%，各時期CK1、CK2 中支鏈淀粉含量均小于TW2018。結(jié)果表明甜質(zhì)型玉米材料和甜糯結(jié)合性材料積累的淀粉都以支鏈淀粉為主，甜糯結(jié)合性材料支鏈淀粉含量明顯高于甜玉米材料。

圖4 籽粒不同發(fā)育時期支鏈淀粉含量變化趨勢

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果表明：籽粒發(fā)育過程中，甜糯結(jié)合性玉米材料含水量下降速度相對較快，各時期含水量均低于甜玉米材料；甜糯結(jié)合性玉米材料可溶性糖含量先增加再降低后迅速升高，前期低于甜玉米材料，后期高于甜玉米材料；甜糯結(jié)合性材料支鏈淀粉和直鏈淀粉含量均高于甜玉米材料。

目前，市場上甜糯玉米品種是采用部分糯粒被甜基因修飾的辦法，在同一果穗使甜粒和糯粒分別表達，培育甜與糯特性都同粒同時表達的品種是玉米科研人員不懈追求的目標和夢想。

甜糯結(jié)合型材料支鏈淀粉和可溶性糖含量較高，利用潛力巨大，但其營養(yǎng)成分、蒸煮品質(zhì)及胚乳碳水化合物合成途徑中的生理機制還有待研究，為客觀評價材料及組合品質(zhì)、篩選優(yōu)良的甜糯玉米材料及品種提供依據(jù)，進而選配出適應(yīng)生產(chǎn)和市場消費升級轉(zhuǎn)型需求的甜糯玉米新品種。