不同类型玉米籽粒含水率变化规律及杂种优势分析_李淑君.pdf

2023.2 试验研究玉米是我国第一大粮食作物，2021年全国的种植面积达到6.5亿亩，在未来保证我国粮食安全中依然扮演着重要角色。玉米按照收获物及用途可分为籽粒玉米、青贮玉米和鲜食玉米三类。不同类型玉米适宜收获期对籽粒含水量需求不同，籽粒玉米需要脱水快，鲜食玉米、青贮玉米则需要脱水较缓一些，且需要有较长的适收期。研究发现，随着生育期的推进，鲜食糯玉米籽粒含水率呈现“快 慢”持续下降趋势，鲜食糯玉米适宜采收期为授粉后2025 d，此时含水率为59%64%1。青贮玉米在乳线比例50%时适宜采收，此时籽粒含水率为40%左右2。玉米收获期籽粒含水率与生理成熟前脱水速率和生理成熟后脱水速率有关3，不同基因型之间籽粒含水率动态变化特征不同46。目前针对不同类型玉米生理成熟前籽粒含水率动态变化特征的相关研究较少，本研究以甜糯结合性玉米、糯玉米和普通玉米3种不同类型玉米材料及其杂交组合为试验材料，监测授粉后不同时期籽粒含水率动态变化，并分析杂种优势，为不同类型玉米适宜含水率种质创新和品种选育提供参考。1材料与方法1.1试验地点及材料试验于2022年在重庆市农业科学院皇田试验基地进行。种植甜糯结合型玉米材料TW2018、糯玉米材料407和普通玉米材料渝213，以及杂交组合407TW2018、渝213TW2018。试验重复3次，随机排列，小区长3.0 m、宽0.8 m，5行区，密度为62 500株/hm2，生长期间进行良好田间管理。1.2取样方法为保证不同玉米不串粉及果穗的一致性，每个材料挑选生育期一致的玉米单株挂牌标记，在开花期进行统一授粉。自授粉后15 d开始取样，取样间隔3 d，授粉后36 d结束取样，即取样时间为授粉后15 d、18 d、21 d、24 d、27 d、30 d、33 d和36 d。每次取生长正常的果穗6个，取每穗中部籽粒混匀。不同类型玉米籽粒含水率变化规律及杂种优势分析基金项目：重庆市农业科学院市级财政专项（NKY-2022AC011）；重庆市农业科学院绩效激励引导专项（cqaas2021jxjl04）；重庆市农业科学院创新团队项目（NKY-2018QC02）。作者简介：李淑君（1986-），女，硕士，助理研究员，从事玉米遗传育种及种质资源研究。E-mail:通讯作者：付忠军（1984-），男，博士，副研究员，从事玉米遗传育种及种质资源研究。E-mail:李淑君杨华祁志云董昕付忠军（重庆市农业科学院重庆401329）摘要：采用甜糯结合性玉米、糯玉米和普通玉米3种不同类型玉米材料及其杂交组合，通过测定不同发育时期籽粒含水率，研究不同类型玉米材料籽粒含水率动态变化规律及杂种优势。结果表明，在籽粒发育过程中，百粒水量呈抛物线变化趋势，与授粉后天数呈一元二次曲线相关；甜糯结合性玉米材料含水量先升高后降低，糯玉米材料407和普通玉米材料渝213含水量不断降低，授粉后1836 d，407和渝213籽粒含水量均低于TW2018；组合407TW2018和渝213TW2018籽粒含水率在测定发育阶段均呈现不断下降趋势，组合407TW2018籽粒发育不同时期含水率的中亲优势不明显，不存在超亲优势，组合渝213TW2018籽粒发育不同时期含水率均存在中亲优势，超亲优势不明显。关键词：玉米；类型；籽粒含水率；杂种优势44-试验研究 2023.21.3性状测定（1）百粒水量的测定。百粒水量（g）=百粒鲜重-百粒干重。（2）含水率的测定。参照低恒温烘干法测定，称取一定质量的样品在已经预热的105 恒温箱中烘1 h左右，再转60 的恒温条件烘干至恒重后称量7。w=m1-m2m1式中，w为含水率（%），m1为样品烘干前质量（g），m2为样品烘干后质量（g）。（3）以中亲优势和超新优势来说明含水率杂种优势。中亲优势=（杂交种籽粒含水率-双亲籽粒含水率平均值）/双亲籽粒含水率平均值100%；超亲优势=（杂交种籽粒含水率-高值亲本籽粒含水率）/高值亲本籽粒含水率100%。1.4数据统计采用DPS统计程序对试验数据进行统计分析。2结果与分析2.1不同类型玉米籽粒水分的动态变化从图1、表1可以看出，不同类型玉米百粒水量均呈抛物线变化趋势，呈前期增长、后期减少态势，峰值点位于授粉后2427 d，峰值点百粒水量在16.2120.04 g，在测定的各个时期，杂交组合的百粒水量均高于自交材料。用一元二次方程对不同类型玉米籽粒百粒水量动态进行模拟，相关系数（R2）为0.928 30.968 0，表明该方程能够很好地模拟籽粒百粒水量随授粉后天数的变化过程。2.2不同类型玉米材料含水率的动态变化不同类型玉米材料含水率的变化趋势见图2。授粉后15 d，甜糯结合型材料TW2018与糯玉米材料407、普通玉米材料渝213籽粒含水率相近，分别达到64.64%、66.01%、65.52%；随着授粉天数增加，TW2018籽粒含水率先升高后下降，授粉后24 d达到最高值68.29%，随后不断下降，407和渝213含水率随授粉天数增加而不断降低，授粉后1836 d，407和渝213籽粒含水率均低于TW2018，同时籽粒含水率下降速度快于TW2018。2.3不同类型玉米杂交组合含水率的动态变化不同类型玉米杂交组合含水率的变化趋势见图3。杂交组合407TW2018籽粒含水率随籽粒发育而不断降低，由65.69%降低到44.72%，杂交组合渝213TW2018籽粒含水率随籽粒发育而不断降低，由69.48%降低到43.66%，授粉 后1530 d渝213TW2018籽粒含水率一直高于407TW2018，授粉后30 d渝213TW2018籽粒含水率迅速下降，至授粉后3336 d略低于407TW2018。结果表明，TW2018与不同类型材料杂交，含水率变化趋势一致，变化幅度有一定差异。材料籽粒水分动态变化效应方程R2TW2018y=-0.337 6x2+3.495x+6.268 70.928 3407y=-0.035 8x2+1.764 6x-5.396 60.968 0渝213y=-0.034 9x2+1.773 4x-6.702 50.942 2渝213TW2018y=-0.038 2x2+1.867 2x-3.242 10.933 9407TW2018y=-0.032 6x2+1.514 1x+1.344 00.936 5表1不同类型玉米籽粒百粒水量动态变化效应方程图1不同类型玉米籽粒百粒水量动态变化图2不同类型玉米材料含水率变化趋势图3不同类型玉米杂交组合含水率变化趋势45-2023.2 试验研究2.4含水率杂种优势分析不同杂交组合不同时期籽粒含水率的杂种优势分析见表2，在杂交组合407TW2018中，籽粒发育不同时期含水率的中亲优势不明显，只有授粉后15 d和18 d 2个时期存在中亲优势，分别为0.56、1.90，测定的每个时期都不存在超亲优势。在8个测定时期中有1个时期亲本间籽粒含水率无显著差异，其F1表现为籽粒含水率与亲本无显著差异；7个时期亲本间籽粒含水率差异显著，其中有1个时期F1籽粒含水率与高值亲本间无显著性差异，即近高亲遗传，有3个时期F1籽粒含水率与低值亲本间无显著性差异，表现为近低亲遗传，还有3个时期F1籽粒含水率表现居中。在杂交组合渝213TW2018中，籽粒发育各个时期含水率均存在中亲优势，有3个时期表现出超亲优势。在8个测定时期中有1个时期亲本间籽粒表2不同杂交组合籽粒含水率杂种优势分析组合授粉后日期（d）母本()父本()F1（）中亲优势（）超亲优势（）407TW20181566.011.11a64.640.51a65.692.92a0.56-0.48407TW20181861.610.21b65.490.78a64.760.26a1.90-1.11407TW20182157.770.65c69.253.06a60.570.15b-4.63-12.53407TW20182454.040.64c66.210.20a57.420.43b-4.50-13.28407TW20182750.030.70b58.750.55a49.310.40b-9.34-16.07407TW20183047.600.32b56.430.05a48.480.78b-6.80-14.09407TW20183346.620.49b52.450.23a48.131.50b-2.84-8.24407TW20183642.240.44c48.500.17a44.720.88b-1.43-7.79渝213TW20181565.521.37b64.640.51b69.480.17a6.766.04渝213TW20181861.400.48c65.490.78b68.590.25a8.114.73渝213TW20182154.230.33c69.253.06a62.340.45b0.97-9.98渝213TW20182454.080.23c66.210.20a61.982.31b3.05-6.39渝213TW20182749.730.89b58.750.55a58.390.94a7.65-0.61渝213TW20183045.710.19b56.430.05a57.151.83a11.911.28渝213TW20183339.601.16c52.450.23a48.000.42b4.29-8.48渝213TW20183638.451.22c48.500.17a43.660.16b0.43-9.98含水率无显著差异，其F1籽粒含水率与高值亲本间差异显著，表现为超高亲遗传；7个时期亲本间籽粒含水率差异显著，其中有1个时期F1籽粒含水率表现为超高亲遗传，2个时期F1籽粒含水率表现为近高亲遗传，还有4个时期F1籽粒含水率表现居中。3讨论与结论玉米籽粒生理成熟前，植株依靠传导系统，一方面将有机成分传输到果穗，另一方面将水分从籽粒和穗轴中运走，降低籽粒及果穗的含水率8。生理成熟前，玉米籽粒含水率的变化受源库关系的调控9。本研究发现，不同类型玉米籽粒百粒水量均呈抛物线变化趋势，与授粉后天数呈一元二次曲线相关；甜糯结合性玉米材料含水率先升高后降低，糯玉米材料407和普通玉米材料渝213含水率呈不断降低态势，授粉后1836 d 407和渝213籽粒含水率均低于TW2018；组合407TW2018和渝213TW2018籽粒含水率在测定各发育阶段均呈现不断下降趋势，变化幅度有一定差异。在籽粒发育不同时期含水率杂种优势上，组合407TW2018含水率不存在超亲优势，仅有1个时期存在中亲优势，其他测定时期的含水率主要介于双亲之间；组合渝213TW2018含水率各测定时期均存在中亲优势，有3个时期存在超亲优势，超亲优势不明显。两类杂交组合的超亲优势都不强，其原因可能是含水率由多个微效基因控制，受加性效应、非加性效应及环境的共同影响。本研究为一年一点试验结果，下一步需采用较大的不同类型玉米群体材料，组配更多不同类型组合，对含水率的动态变化及杂种优势进行深入的分析。（下转52页）46-2023.2 试验研究参考文献1宋朝玉，朱丕生，刘树堂，等.籽粒水量与鲜食糯玉米适宜采收期关系的研究J.山东农业科学，2014，46（11）:43-45.2李红燕，周林立，高尚，等.玉米籽粒乳线比例变化与灌浆和干燥过程的关系J.作物学报，2022，48（10）：2560-2566.3李璐璐，明博，高尚，等.不同熟期玉米品种籽粒田间脱水特征差异性分析J/OL作物学报.https:/ M T,Penny L H.Dry matter accumulation and mois-ture loss during maturation of corn grainJ.Agron J,1965,57:150-153.5Hunter R B,Mortimore G,Gerrish E E,et al.Field drying offlint and dent endosperm maizeJ.Crop Sci,1979,19：401-402.6李璐璐，谢瑞芝，范