利用控制授粉技術(shù)闡釋玉米籽粒生育特性與敗育機制

玉米是世界上最重要的作物之一，也已經(jīng)成為我國第2大糧食作物，在保障我國糧食安全中處于舉足輕重的地位。國內(nèi)外研究表明，與粒重相比，玉米穗粒數(shù)是一項易變的因素，對產(chǎn)量的影響更大些。而在玉米生產(chǎn)中，由于干旱、低光照、高溫以及高密度等逆境的影響，玉米籽粒敗育（常常發(fā)生在果穗的頂部）時常發(fā)生，引起產(chǎn)量的顯著降低。因此，明確玉米籽粒生育特性及其建成機制對于玉米生理學(xué)家、農(nóng)學(xué)家和育種家都具有非常重要的意義。

然而，關(guān)于玉米籽粒建成的生理機制，盡管提出了同化物供應(yīng)不足、籽粒位勢差異、庫活性較低、乙烯調(diào)控、多胺影響等多種觀點，目前對于籽粒敗育的原因還沒有統(tǒng)一的認(rèn)識，現(xiàn)有的研究還不能完全揭示籽粒敗育的機制，其生理機制依然不清楚。

最近，由中國農(nóng)業(yè)大學(xué)周順利副教授領(lǐng)銜的課題組在“基于控制授粉技術(shù)的玉米籽粒生育特性與建成機制”一文中，利用控制授粉技術(shù)對玉米籽粒生育特性與建成的生理機制進(jìn)行了闡釋。

該文刊登在《作物學(xué)報》2011年第9期上。他們選用鄭單958、京單951和浚單20三個玉米品種為研究材料，通過設(shè)置中下部不授粉、整行不授粉和中上部先授粉3種控制授粉方式進(jìn)行研究。

中下部不授粉方式就是通過剪去玉米穗中部或底部的花絲，對其他部位花絲進(jìn)行統(tǒng)一授粉；整行不授粉方式就是通過剪去玉米果穗若干行的花絲，對其他行進(jìn)行統(tǒng)一授粉的方式；中上部先授粉方式就是在玉米果穗花絲抽齊后通過剪短中下部花絲，先對中上部花絲進(jìn)行授粉，間隔一定時間后再對中下部花絲進(jìn)行授粉。

該項研究結(jié)果表明：控制授粉后，玉米頂部籽粒的干重和體積提高，生長發(fā)育正常，但穗粒數(shù)與穗粒重下降。

底部和中部花絲不授粉的頂部籽粒，其干重與統(tǒng)一完全授粉和自然授粉處理的中、底部籽粒差異不大，但同穗籽粒以頂部籽粒的干重、體積為小。

整行不授粉和中上部先授粉處理提高了授粉花絲的結(jié)實率，整行不授粉處理的結(jié)實率與籽粒干重、體積呈極顯著正相關(guān)，中上部先授粉處理的結(jié)實率與籽粒干重、體積則呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

總之，玉米果穗頂部籽粒是可以正常發(fā)育的，其粒重也是可以調(diào)節(jié)的，不足的物質(zhì)供應(yīng)可能是頂部籽粒不能正常發(fā)育和粒重低的根本原因，增源擴庫是提高穗粒重的有效措施。

該研究得出的各項結(jié)論，對指導(dǎo)生產(chǎn)實踐具有重要意義，可為玉米育種和高產(chǎn)栽培措施優(yōu)化提供重要的理論依據(jù)。