播期對糯玉米籽粒產(chǎn)量和淀粉熱力學(xué)特性的影響

唐 瑭 陸大雷 趙浚宇 閆發(fā)寶 董 策 陸衛(wèi)平!

播期對糯玉米籽粒產(chǎn)量和淀粉熱力學(xué)特性的影響

唐 瑭1，2陸大雷1趙浚宇1閆發(fā)寶1董 策1陸衛(wèi)平1!

(揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室農(nóng)業(yè)部長江中下游作物生理生態(tài)與栽培重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室1，揚(yáng)州 225009)
(淮陰師范學(xué)院生命科學(xué)院2，淮安 223300)

以4個糯玉米品種(墾粘1號，蘇玉糯2號，蘇玉糯5號和渝糯7號)為材料，研究了播期對其籽粒產(chǎn)量與淀粉熱力學(xué)特性的影響。結(jié)果表明:各品種在5月15日播種時受飛虱危害不能正常成熟，能正常成熟時籽粒產(chǎn)量均在4月15日播種時最低，墾粘1號和蘇玉糯2號在6月15日播種時最高，蘇玉糯5號和渝糯7號則在7月15日播種時最高。播期對淀粉熱力學(xué)特征值的影響遠(yuǎn)高于品種間差異(回生值除外)。總體上，回生值受播期影響較小，熱焓值和峰值指數(shù)以3月15日播種時最高，6月15日播種時最低，起始溫度、峰值溫度和終值溫度以4月15日播種時最高，7月15日播種時最低，糊化范圍4月15日播種時最低，6月15日播種時最高。不同品種籽粒產(chǎn)量和淀粉熱力學(xué)特征值對播期的響應(yīng)有顯著基因型差異。碘結(jié)合力播期處理的變化趨勢與轉(zhuǎn)變溫度3個指標(biāo)相似。相關(guān)分析表明，碘結(jié)合力與起始溫度、峰值溫度、終值溫度和峰值指數(shù)顯著正相關(guān)，與糊化范圍顯著負(fù)相關(guān)。

糯玉米 播期 籽粒產(chǎn)量 熱力學(xué)特性 碘結(jié)合力

作物產(chǎn)量品質(zhì)受到基因型、環(huán)境和栽培措施的協(xié)同調(diào)控［1－2］。隨著育種水平提高和生產(chǎn)條件改善，氣候因素(溫、光、水、氣)對作物生長發(fā)育的調(diào)節(jié)愈顯重要。播期是生產(chǎn)上調(diào)控作物生長發(fā)育的一項(xiàng)關(guān)鍵栽培措施。調(diào)整播期可以避開作物生產(chǎn)中的不利氣候環(huán)境因素，進(jìn)而提高產(chǎn)量和改善品質(zhì)。適期播種可以改善開花期條件，提高玉米結(jié)實(shí)率，且灌漿期葉面積指數(shù)、群體透光率和穗位葉光合速率較優(yōu)，最終形成高產(chǎn)［3－4］。秋播糯玉米上研究發(fā)現(xiàn)，隨著播期推遲，果穗禿頂增大，行粒數(shù)、百粒鮮重降低，生育期延長，雌雄開花間隔變大;籽粒中可溶性蛋白、粗蛋白、脂肪和淀粉含量降低［5－6］。其他作物研究亦發(fā)現(xiàn)，播期對淀粉熱力學(xué)特性有顯著影響［1，7－8］。

糯(蠟質(zhì))玉米是原產(chǎn)于中國的特用玉米，20世紀(jì)初傳至美國，并逐漸發(fā)展成為商業(yè)專用玉米［9］。糯玉米受wx隱性基因控制，其籽粒淀粉全部由支鏈淀粉組成，容易糊化，黏滯性強(qiáng)，透明度和溶解度高，凍融穩(wěn)定性和消化性好，且淀粉產(chǎn)量接近普通玉米，被廣泛用于制作湯圓等糯性食品或其他休閑小食品或作食品增稠劑［9］。揚(yáng)州地處江蘇省中部，為亞熱帶濕潤氣候區(qū)，糯玉米3月中旬至7月下旬均可播種，本課題組前期研究了春播和秋播處理下糯玉米淀粉熱力學(xué)特性的變化趨勢［2］;在此基礎(chǔ)上，本研究以國家糯玉米區(qū)域試驗(yàn)4個對照品種為材料，設(shè)置了5個不同播期處理，分析了籽粒產(chǎn)量與淀粉熱力學(xué)特性在不同播期間的變化趨勢，以期為糯玉米的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培提供參考。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)設(shè)計與儀器

供試材料為國家糯玉米區(qū)域試驗(yàn)對照品種，分別為東南區(qū)蘇玉糯5號、西南區(qū)渝糯7號、黃淮海區(qū)蘇玉糯2號、東北華北區(qū)墾粘1號，在我國有較大的種植面積，種子由國家農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心品種管理處提供。

試驗(yàn)于2010年在揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)牧場進(jìn)行，土質(zhì)為砂壤土，地力中等。土壤有機(jī)質(zhì)含量14．27 g·kg－1，含全氮0．96 g·kg－1，堿解氮82．33 mg·kg－1，速效鉀86．14 mg·kg－1，速效磷6．31 mg·kg－1。采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)置5個播期［3月15日(I)、4月15日(II)、5月15日(III)、6月15日(IV)和7月15日(V)］，待苗長至1葉1心時移栽(DB/T 1583—2009)，小區(qū)面積24 m2，重復(fù)2次。種植密度為52 500株·hm－2，基肥施純氮75 kg·hm－2、P2O565 kg·hm－2、K2O 70 kg·hm－2，移栽前深施，拔節(jié)期追施純氮150 kg·hm－2，其他管理措施統(tǒng)一按常規(guī)要求實(shí)施?；ê?0 d左右收獲(Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ、V各播期處理下的生育期約為120、105、90、95 d)，測定產(chǎn)量和相關(guān)理化指標(biāo)。

PE Lambda 12紫外 －可見分光光度計:美國Beckman公司;200F3差示掃描量熱儀:德國NETZSCH公司。

1．2 測定項(xiàng)目與方法

籽粒產(chǎn)量測定:參照本課題組前期已報道的方法［10］進(jìn)行。

理論產(chǎn)量=穗數(shù)×穗粒數(shù)×千粒重×0．9

熱力學(xué)特性測定:籽粒烘干(60℃)后粉碎過100目篩，所得樣品參照本課題組前期已報道的方法［2］測定熱力學(xué)特性。熱力學(xué)參數(shù)包括起始溫度(To)、峰 值 溫 度(Tp)、終 值 溫 度(Tc)、熱 焓 值(ΔHgel)，糊化范圍(R)和峰值指數(shù)(PHI)，其中，R=2(Tp"To);PHI=ΔHgel/(Tp－To)?；厣禐榛厣鷺悠返臒犰手?ΔHret)和原樣品粉的熱焓值(ΔHgel)之比。

碘結(jié)合力測定:參照本課題組前期已報道的方法［11］測定碘結(jié)合力。藍(lán)值為635 nm處的吸光值，最大吸收波長為最大吸光值處的波長，碘結(jié)合力為635 nm處和520 nm處的吸光值之比。

1．3 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用DPS 7．05進(jìn)行統(tǒng)計和相關(guān)分析，采用最小顯著差異法(LSD0．05)檢驗(yàn)平均數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2．1 糯玉米籽粒產(chǎn)量

5月中旬播種時，糯玉米幼苗期受飛虱危害，產(chǎn)生粗縮病，不能正常生長。生長55 d時各品種株高僅有70～100 cm左右，因此試驗(yàn)數(shù)據(jù)均為4個播期處理。從圖1可以看出，各品種均在播期II處理下籽粒產(chǎn)量最低(平均僅為2 163 kg·hm－2)，墾粘1號和蘇玉糯2號在播期Ⅳ處理下最高(分別為5 340和4 373 kg·hm－2)，蘇玉糯5號和渝糯7號在播期V處理下最高(分別為4 537和4 755 kg·hm－2)。

圖1 播期對糯玉米籽粒產(chǎn)量的影響

2．2 膠凝特性

由表1可知，熱焓值蘇玉糯5號和渝糯7號在不同播期下無顯著差異，墾粘1號在Ⅰ和Ⅴ處理下較高，Ⅳ處理下較低;蘇玉糯2號在I處理下較高，Ⅳ處理下較低。4個品種的起始溫度、峰值溫度和終值溫度在Ⅱ處理下較高，但除渝糯7號在Ⅳ處理下較低外，其余3個品種在Ⅴ處理下較低。4個品種的峰值指數(shù)在Ⅰ和Ⅱ處理下較高，Ⅳ和Ⅴ處理下較低;糊化范圍表現(xiàn)和峰值指數(shù)相反?？傮w上，熱焓值和峰值指數(shù)在I處理下最高，Ⅳ處理下最低;轉(zhuǎn)變溫度3個指標(biāo)II處理下最高，Ⅴ處理下最低;糊化范圍Ⅱ處理下最低，Ⅳ處理下最高。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，膠凝特征值的F值均現(xiàn)為播期間高于品種間，說明其受播期較大。

表1 不同播期下各品種膠凝特征值

2．3 回生特性

由表2可知，淀粉冷藏回生后表現(xiàn)為熱焓值和轉(zhuǎn)變溫度的降低。墾粘1號、蘇玉糯5號和渝糯7號在播期Ⅰ處理下熱焓值較高，其他3個處理下無顯著差異，蘇玉糯2號在播期Ⅱ和Ⅴ處理下較高，而在Ⅰ和Ⅳ處理下較低，總體上熱焓值以Ⅰ處理下較高，Ⅳ處理下較低。墾粘1號在播期Ⅰ處理下回生值較高，Ⅱ、Ⅳ和Ⅴ處理下無顯著差異;蘇玉糯2號以Ⅴ處理下較高，Ⅰ處理下較低;渝糯7號則以Ⅰ處理下較高，Ⅱ處理下較低;蘇玉糯5號的回生值在不同處理下相對穩(wěn)定，但總體上回生值受播期影響較小。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，樣品回生后熱焓值和回生值總體上受品種影響較大。

表2 不同播期下各品種回生特性

2．4 藍(lán)值、碘結(jié)合力、最大吸收波長

由表3可知，藍(lán)值墾粘1號I處理下較高，其他3個處理下無顯著差異，蘇玉糯2號Ⅳ處理下較高，其他3個處理下無顯著差異，蘇玉糯5號和渝糯7號受播期影響較小。各品種最大吸收波長Ⅰ處理和Ⅱ處理下無顯著差異，但均高于Ⅳ和Ⅴ處理。碘結(jié)合力渝糯7號各處理下無顯著差異，其余3個品種均以Ⅱ處理下較高，Ⅴ處理下最低。進(jìn)一步分析表明，藍(lán)值，最大吸收波長和碘結(jié)合力的變異均主要受播期影響。

表3 不同播期下各品種藍(lán)值、最大吸收波長和碘結(jié)合力

2．5 相關(guān)分析

由表4可知，糯玉米淀粉的熱力學(xué)特性之間存在一定的相關(guān)關(guān)系。淀粉膠凝特征參數(shù)中，峰值溫度、起始溫度和終值溫度兩兩極顯著正相關(guān)，峰值指數(shù)和峰值溫度極顯著正相關(guān)，糊化范圍與峰值溫度、起始溫度、終值溫度和峰值指數(shù)分別為顯著負(fù)相關(guān)?；厣鬅犰手岛突厣禈O顯著正相關(guān)。最大吸收波長與碘結(jié)合力極顯著正相關(guān)。最大吸收波長和碘結(jié)合力與起始溫度、峰值溫度、終值溫度顯著正相關(guān)，且碘結(jié)合力與峰值指數(shù)顯著正相關(guān)，與糊化范圍顯著負(fù)相關(guān)。

表4 不同理化特征值之間的相關(guān)性

注:*代表5%顯著水平，＊＊代表1%顯著水平

3 討論

作物產(chǎn)量和品質(zhì)受基因型與環(huán)境的協(xié)同控制。Tester［12］認(rèn)為，如果不能闡明環(huán)境對作物品質(zhì)的影響，而僅通過選擇品種改良品質(zhì)是不現(xiàn)實(shí)的。在普通玉米、甜玉米和糯玉米上較多研究表明，播期對籽粒產(chǎn)量有顯著影響，調(diào)整播期可以改善玉米生育期環(huán)境條件，增加干物質(zhì)積累量，改善葉面積指數(shù)、群體透光率和光合速率，增加穗粒和粒數(shù)，進(jìn)而提高產(chǎn)量［3－6，13－17］。本研究結(jié)果表明，在5月15日播種時，由于受飛虱危害，糯玉米不能正常生長至成熟，生產(chǎn)上可通過調(diào)整播期以改變生長環(huán)境，進(jìn)而避免蟲草害［18－19］。在江蘇省玉米生產(chǎn)中，目前亦是通過春玉米適期早播、夏玉米適期遲播，避開飛虱危害，進(jìn)而獲得高產(chǎn)。本研究發(fā)現(xiàn)，播期對糯玉米籽粒產(chǎn)量有顯著影響，雖然各品種表現(xiàn)不一，但均在4月15日播期處理下籽粒產(chǎn)量最低，這與該播期處理下抽雄吐絲期遭遇梅雨影響授粉，以及灌漿結(jié)實(shí)期高溫脅迫有關(guān)。因此，在生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)各地區(qū)的氣候條件，選擇適宜播期，獲得高產(chǎn)。

研究高梁表明，環(huán)境對淀粉熱力學(xué)特性大于其基因型間差異［7］。水稻上研究卻發(fā)現(xiàn)基因型差異高于播期對米粉熱力學(xué)特性的影響［8］。對芋艿淀粉的研究表明，不同播期處理下，夏播時淀粉的糊化溫度和熱焓值較高，其主要是該播期下淀粉粒徑較大所致［1］。本課題組前期研究亦發(fā)現(xiàn)，春播和秋播處理下淀粉的熱力學(xué)特征值有顯著差異［2］。本研究結(jié)果表明，播期對糯玉米熱力學(xué)特征值(回生值除外)有顯著影響，說明選擇適宜播期可獲得具備不同熱力學(xué)特性的糯玉米粉。研究表明，環(huán)境對支鏈淀粉的鏈長分布有顯著影響，與高溫相比，低溫下的淀粉支鏈淀粉中短鏈比例升高，長鏈比例降低［20－21］。碘結(jié)合力可簡單評估支鏈淀粉中長短鏈比例［22］。本研究發(fā)現(xiàn)，碘結(jié)合力在不同播期有顯著差異，且變化趨勢總體上與轉(zhuǎn)變溫度相似。相關(guān)分析亦證實(shí)碘結(jié)合力與樣品的轉(zhuǎn)變溫度和峰值指數(shù)呈顯著正相關(guān)，與糊化范圍顯著負(fù)相關(guān)，表明當(dāng)籽粒淀粉中長鏈比例越高時，需要較高的溫度來使之糊化。

4 結(jié)論

播期對糯玉米籽粒產(chǎn)量與淀粉熱力學(xué)特性存在顯著影響。在本試驗(yàn)條件下，糯玉米5月15日播種時各品種受飛虱危害不能正常成熟，4月15日播種時各品種產(chǎn)量最低，其他處理下各品種表現(xiàn)不一。碘結(jié)合力和熱焓值在春播(3月15日播種)處理下較高，其他處理下無顯著差異;而轉(zhuǎn)變溫度則以在秋播(7月15日播種)處理下較低;回生值總體上受播期影響較小。綜合考慮各品種在各播期下的表現(xiàn)，本地區(qū)糯玉米可在3月中旬、6月中旬和7月中旬進(jìn)行播種，一方面可以保證籽粒產(chǎn)量，另一方面可根據(jù)需要選擇品種保證品質(zhì)。

志謝:江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程和江蘇高校優(yōu)秀科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目資助。

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Grain Yield and Starch Thermal Property of Waxy Maize Under Different Planting Dates

Tang Tang1，2Lu Dalei1Zhao Junyu1Yan Fabao1Dong Ce1Lu Weiping1
(College of Agronomy，Yangzhou University/Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province/Key Laboratory of Crop Physiology，Ecology and Cultivation in Middle and Lower Reaches of Yangtse River of Ministry of Agriculture1，Yangzhou 225009)
(School of Life Science，Huaiyin Normal University2，Huaian 223300)

The effects of different planting dates on waxy maize grain yield and starch thermal property were studied using 4 varieties(Kennian1，Suyunuo2，Suyunuo5，and Suyunuo7)as materials．The results observed that the waxy maize grain yield was affected by planting dates，the varities planted at May 15th couldn't growth as it were harmed by plant hoppers，and the grain yield was lowest for 4 varieties at April 15 planting among the other treatments，and it was highest for Kennian1 and Suyunuo2 at June 15th planting，for Suyunuo5 and Yunuo7 at July 15th planting，respectively．The thermal characteristics except retrogradation percentage were mainly affected by planting dates than genotype．In general，the percentage of retrogradation were similar among four planting dates，the gelatinization enthalpy and peak height index were higher at March 15th planting and lower at June 15 planting，the transition temperatures(onset－ ，peak－ ，and conclusion temperature)were higher at April 15 and lower at July 15 planting，while the gelatinization range were higher at April 15th and lower at June 15th planting．The genotypic differences of grain yield and starch thermal characteristics response to planting dates were observed among 4 varieties The changing tendency of iodine binding capacity among different planting dates were similar to the three transition temperatures．The correlation analysis demonstrate that the iodine binding capacity was positively correlated to onset－ ，peak－ ，conclusion temperature，and peak high index，while it was negatively correlated to gelatinization range．

waxy maize，planting date，grain yield，thermal property，lodine binding capacity

S513

A

1003－0174(2012)08－0011－05

國家自然科學(xué)基金(30971731、31000684)，江蘇省高校自然科學(xué)基金(11KJB210006)，江蘇省作物栽培生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題(K100010)

2011－11－17

唐瑭，女，1981年出生，講師，博士，玉米品質(zhì)

陸衛(wèi)平，男，1958年出生，教授，博士生導(dǎo)師，玉米生理