甜玉米雜交種種子成熟度對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

， ， ， 樊艷， ， ， (.北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心， 北京 00097； .北京市種子管理站， 北京 00088)

甜玉米雜交種種子成熟度對(duì)種子萌發(fā)和幼苗生長(zhǎng)的影響

盧柏山1，史亞興1，徐麗1，樊艷麗1，律寶春2，云曉敏2，牛茜2
(1.北京市農(nóng)林科學(xué)院玉米研究中心， 北京 100097； 2.北京市種子管理站， 北京 100088)

為確定新疆制種基地甜玉米種子適宜收獲期，為高活力甜玉米種子生產(chǎn)提供依據(jù)，選用4個(gè)甜玉米雜交種為試驗(yàn)材料，研究新疆制種基地甜玉米雜交種不同成熟度種子的萌發(fā)及幼苗生長(zhǎng)情況。結(jié)果表明：在授粉后20～45 d之間的不同收獲期，參試品種種子發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率、活力指數(shù)、生長(zhǎng)勢(shì)、干物質(zhì)積累、抗冷性等均呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。京科甜179和京科甜533在授粉后35 d收獲，京科甜183和京科甜158在授粉后40 d收獲時(shí)，各品種種子活力指標(biāo)和生長(zhǎng)指標(biāo)值均達(dá)最大，抗冷性最強(qiáng)，為最適收獲期；品種之間，最適收獲期的發(fā)芽率為京科甜183(92.00%)gt;京科甜158(89.00%)gt;京科甜533(87.00%)gt;京科甜179(85.33%)。在抗冷性方面，京科甜183抗冷性最強(qiáng)，京科甜179抗冷性最弱。

甜玉米； 種子成熟度； 收獲期； 種子活力； 幼苗生長(zhǎng)

甜玉米(ZeamaysL.saccharataSturt)是玉米屬(Zea mays L.)的一個(gè)玉米亞種，即甜質(zhì)型玉米亞種，其籽粒在乳熟期富含果糖、蔗糖、氨基酸等，可生食或作蔬菜食用，因此又被稱為水果玉米或蔬菜玉米。近年來(lái)，甜玉米在我國(guó)種植規(guī)模逐漸擴(kuò)大，新品種選育、產(chǎn)品加工貯藏等水平不斷提升，甜玉米已成為我國(guó)發(fā)展?jié)摿薮蟮墓呒嬗眯娃r(nóng)作物[1-2]。

種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的基本生產(chǎn)資料，種子質(zhì)量的好壞可直接影響農(nóng)作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，而種子活力是一個(gè)能夠全面衡量種子質(zhì)量的指標(biāo)[3]。大量研究表明，種子成熟度與種子活力密切相關(guān)，成熟度高的種子發(fā)芽整齊迅速，并可有效抵抗低溫、種子老化等對(duì)生產(chǎn)的影響[4-7]。在玉米作物上，周朋等的研究表明，種子成熟度越高，種子發(fā)芽率、發(fā)芽勢(shì)等活力指標(biāo)也相應(yīng)提高[8]。樊廷錄等研究表明，種子發(fā)芽率和田間出苗率隨種子成熟度的提高而增大，并在授粉后57～72 d之間達(dá)到最大[9]。沈雪芳等研究發(fā)現(xiàn)，普通甜玉米授粉后30 d收獲的種子發(fā)芽率顯著高于授粉后20 d收獲的種子發(fā)芽率，并且隨授粉后天數(shù)的增加，發(fā)芽率逐漸升高[10]。目前，關(guān)于玉米種子成熟度與種子活力關(guān)系的研究多針對(duì)于普通玉米，缺乏對(duì)甜玉米的研究。而甜玉米作為一種蔬果型食品已被越來(lái)越多的消費(fèi)者認(rèn)可和喜愛(ài)，推廣種植面積逐年增大，因此，研究甜玉米雜交種種子的適宜收獲期具有重要意義。本試驗(yàn)以超甜玉米為材料，以制種過(guò)程中種子收獲期代表種子的成熟度，研究了不同收獲期對(duì)甜玉米種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)的影響，明確不同品種的最適收獲期，同時(shí)對(duì)不同收獲期甜玉米種子進(jìn)行抗冷性測(cè)定，避免早秋霜凍和低溫等不良?xì)夂蛴绊?，為甜玉米高活力種子生產(chǎn)技術(shù)提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試品種為京科甜179、京科甜183、京科甜158、京科甜533。4個(gè)品種均為超甜類型，均由北京市農(nóng)林科學(xué)院選育并通過(guò)省級(jí)農(nóng)作物品種審定委員會(huì)審定。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種植與取樣

試驗(yàn)于2014年在新疆維吾爾自治區(qū)昌吉市制種基地進(jìn)行。該地年均氣溫6.6 ℃，年均降水量為183～200 mm，有效積溫為3 400～3 584 ℃，屬半干旱大陸性氣候。試驗(yàn)材料于4月中旬播種，種植密度為6 000株/667 m2，1行父本與6行母本交替種植。母本吐絲前及時(shí)抽掉雄穗，同時(shí)選取600株母本植株在吐絲前套住雌穗，吐絲3～4 cm時(shí)收集父本花粉進(jìn)行人工授粉，并記錄授粉日期。自授粉后20 d起，每5 d收獲標(biāo)記果穗70穗，至授粉后45 d。收獲后的果穗在烘干塔中以30 ℃烘干至安全水分(12%)后進(jìn)行脫粒，去除發(fā)霉和破損籽粒，隨機(jī)選取100粒稱重，3次重復(fù)。其余種子保存?zhèn)溆谩?/p>

表1 不同收獲期對(duì)甜玉米雜交種種子萌發(fā)的影響

授粉后天數(shù)(d) 發(fā)芽勢(shì)(%) 發(fā)芽率(%) 活力指數(shù) 京科甜179京科甜183京科甜158京科甜533京科甜179京科甜183京科甜158京科甜533京科甜179京科甜183京科甜158京科甜533205．00e18．75b2．00c4．75b20．67d11．67c24．67e28．67d1．30e0．93d2．78e2．62e2515．25d23．00b4．50c9．50b74．33bc70．33b66．67d65．67c8．85d6．99c8．93d7．86d3016．25cd41．00a7．00bc14．25b80．33ab86．00a73．00cd72．67b10．06c11．91b10．69c9．40c3557．00a43．25a16．25ab29．50a85．33a88．00a78．00bc87．00a12．61a12．26b11．69b12．37a4041．75b47．00a25．00a28．00a78．00bc92．00a89．00a83．00a11．09b13．53a13．45a12．30a4526．00c45．75a16．00ab7．00b72．00c85．67a83．33ab81．33a9．98c11．99b11．50b10．84b平均26．88b36．46a11．79c15．50c68．44b72．88a69．11b69．72ab8．98b9．60a9．84a9．23b

注：表中字母代表0.05水平差異顯著性。最后一行同一指標(biāo)下的不同字母表示不同品種之間的差異(橫向)，其余數(shù)據(jù)后面的不同字母表示同一指標(biāo)下同一品種不同收獲期間的差異。下同。

1.2.2 種子發(fā)芽試驗(yàn)

選用無(wú)污染的細(xì)砂過(guò)2 cm孔徑篩，用清水沖洗后在160 ℃高溫下滅菌3 h，并在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽盒內(nèi)制成3 cm厚的砂床。取不同處理的種子各100粒，播種至砂床表面后再覆2～3 cm濕砂。標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率測(cè)定中，將發(fā)芽盒置于25 ℃恒溫發(fā)芽室12 h光照+12 h黑暗條件下培養(yǎng)；抗冷性發(fā)芽率測(cè)定中，將發(fā)芽盒先置于7 ℃恒溫發(fā)芽箱內(nèi)5 d，再轉(zhuǎn)移至25 ℃恒溫發(fā)芽室12 h光照+12 h黑暗條件下培養(yǎng)。以上每處理均設(shè)3次重復(fù)。

1.2.3 指標(biāo)測(cè)定

標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)中，發(fā)芽勢(shì)和發(fā)芽率分別指發(fā)芽開(kāi)始第4天和第7天發(fā)芽的種子數(shù)占供試種子總數(shù)的百分比。發(fā)芽第7天，在各處理中隨機(jī)選取10株有代表性的幼苗測(cè)量苗高、根長(zhǎng)，然后在70 ℃烘箱中烘干至恒重，分別稱取苗干重和根干重，計(jì)算活力指數(shù)?；盍χ笖?shù)=發(fā)芽率×第7天苗高[5]?？估湫园l(fā)芽試驗(yàn)中，指標(biāo)測(cè)定時(shí)間以經(jīng)低溫處理后轉(zhuǎn)移至標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽環(huán)境中時(shí)為第1天，測(cè)定方法同上。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

本試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SAS 8.0軟件進(jìn)行分析，采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和圖表制作。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同收獲期對(duì)甜玉米雜交種籽粒百粒重的影響

不同時(shí)期收獲處理?xiàng)l件下，雜交種籽粒百粒重隨收獲期的推后呈上升趨勢(shì)(圖1)。在授粉后20 d之前，京科甜179和京科甜158的百粒重高于京科甜183和京科甜533。京科甜533雜交種在授粉后35 d時(shí)百粒重達(dá)最大，為15.85 g，較授粉后20 d增加85.12%，京科甜179和京科甜158雜交種在授粉后40 d時(shí)百粒重達(dá)最大，分別為15.50 g和14.15 g，較授粉后20 d分別增加33.29%和32.94%，達(dá)到生理成熟。京科甜183在授粉后40～45 d時(shí)百粒重仍在增加，45 d時(shí)百粒重為13.87 g，較授粉后20 d增加62.57%。表明，京科甜179和京科甜158籽粒前期(授粉后20 d之前)灌漿速度快；從籽粒整個(gè)發(fā)育過(guò)程來(lái)看，京科甜533灌漿持續(xù)期較短，京科甜183灌漿期持續(xù)期較長(zhǎng)。

圖1 不同收獲期(授粉后天數(shù))下甜玉米雜交種籽粒的百粒重

2.2 不同收獲期對(duì)甜玉米雜交種種子萌發(fā)的影響

對(duì)參試品種在授粉后不同時(shí)期收獲的種子進(jìn)行發(fā)芽試驗(yàn)，結(jié)果表明，4個(gè)甜玉米品種種子的發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率和活力指數(shù)在授粉后20～45 d之間均呈先升高后降低的趨勢(shì)，尤其在20～35 d之間升高顯著(表1)。各品種種子在灌漿前期(授粉后20 d之前)發(fā)芽率均較低，在30%以下，隨著灌漿天數(shù)的增加，種子發(fā)育逐漸成熟，參試品種的發(fā)芽率均繼續(xù)增大。京科甜179和京科甜533在授粉后第35天時(shí)發(fā)芽率達(dá)到最大，分別為85.33%和87%，與授粉后20 d相比，分別增加312.9%和203.49%；京科甜183和京科甜158在授粉后第40天時(shí)發(fā)芽率達(dá)最大，分別為92%和89%，較授粉后20 d分別增加688.57%和260.81%。之后各參試品種發(fā)芽率有所降低，但降低不顯著。品種間，4個(gè)甜玉米品種發(fā)芽率表現(xiàn)為京科甜183gt;京科甜533gt;京科甜158gt;京科甜179，前者與后三者之間差異顯著。

表2 不同收獲期對(duì)甜玉米雜交種幼苗苗高和根長(zhǎng)的影響

授粉后天數(shù)(d) 苗高(cm) 根長(zhǎng)(cm) 京科甜179京科甜183京科甜158京科甜533京科甜179京科甜183京科甜158京科甜533206．28b7．96b11．28b9．14b4．30c9．33b12．46b9．44d2511．90a9．94b13．40ab11．97a11．13b10．85b13．86b12．20c3012．52a13．85a14．64a12．93a14．27a14．68a17．49a16．31b3514．78a13．93a14．98a14．22a14．64a15．50a17．58a18．78ab4014．22a14．71a15．12a14．82a14．22a16．41a19．00a20．32a4513．87a14．00a13．8ab13．33a14．18a14．97a17．45a19．05a平均12．26b12．40b13．87a12．73b12．12c13．62b16．31a16．02a

表3 不同收獲期對(duì)甜玉米雜交種幼苗干物質(zhì)積累的影響

授粉后天數(shù)(d) 苗干重(g/10株) 根干重(g/10株) 京科甜179京科甜183京科甜158京科甜533京科甜179京科甜183京科甜158京科甜533200．06c0．08c0．18c0．07c0．03b0．07b0．09b0．03b250．12b0．14b0．20bc0．15b0．07b0．09b0．08b0．06ab300．16b0．27a0．28a0．16b0．13a0．15a0．12ab0．08ab350．28a0．27a0．27a0．25a0．16a0．15a0．12ab0．10a400．26a0．27a0．29a0．26a0．15a0．20a0．16a0．12a450．26a0．25a0．26ab0．26a0．15a0．17a0．13ab0．12a平均0．19b0．21b0．25a0．19b0．11a0．14a0．12a0．08b

各參試品種的活力指數(shù)變化情況與發(fā)芽勢(shì)、發(fā)芽率趨勢(shì)一致。京科甜179、京科甜183、京科甜158和京科甜533分別在授粉后35，40，35，40 d時(shí)最大，之后隨發(fā)芽率的降低，活力指數(shù)也降低。品種間，4個(gè)甜玉米品種活力指數(shù)表現(xiàn)為京科甜158gt;京科甜183gt;京科甜533gt;京科甜179，前兩者與后兩者之間差異顯著。因此，品種類型、收獲期對(duì)種子活力特征參數(shù)均有顯著影響。從發(fā)芽情況看，京科甜179和京科甜533雜交制種時(shí)最適收獲期為授粉后35 d，京科甜183和京科甜158為授粉后40 d。過(guò)早或過(guò)晚收獲，種子發(fā)芽率和活力指數(shù)均顯著降低。

2.3 不同收獲期對(duì)甜玉米雜交種幼苗生長(zhǎng)的影響

對(duì)參試品種在不同收獲期條件下的種子幼苗進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明，幼苗生長(zhǎng)情況隨雜交種種子成熟度不同均表現(xiàn)顯著差異。

由表2可以看出，京科甜179、京科甜183、京科甜158、京科甜533的苗高和根長(zhǎng)分別在授粉后35，40，40，40 d達(dá)到最大。與授粉后20 d相比，4個(gè)甜玉米品種苗高分別增加135.00%和240.44%、84.89%和75.90%；根長(zhǎng)分別增加34.00%和52.00%、62.17%和115.37%。授粉后35～45 d，苗高和根長(zhǎng)均有所降低。品種間來(lái)看，參試品種的苗高為京科甜158gt;京科甜533gt;京科甜183gt;京科甜179，前者與后三者差異顯著；品種主根長(zhǎng)表現(xiàn)與苗高一致。表明不同收獲期處理下，京科甜158雜交種的幼苗長(zhǎng)勢(shì)最強(qiáng)，京科甜179長(zhǎng)勢(shì)較弱；京科甜179、京科甜183和京科甜158的幼苗長(zhǎng)勢(shì)與其活力變化趨勢(shì)一致，均在同一收獲期達(dá)到最大；京科甜533種子在授粉35 d以后發(fā)芽率有所降低，但幼苗長(zhǎng)勢(shì)繼續(xù)增強(qiáng)，在授粉后第40天時(shí)苗高和主根長(zhǎng)達(dá)到最大值。

4個(gè)甜玉米品種苗、根干物質(zhì)積累均隨授粉后天數(shù)的增加呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)(表3)。京科甜179、京科甜183、京科甜158、京科甜533的苗和根干物質(zhì)積累分別在授粉后第35、40、40、40天達(dá)到最大值，與其苗高和根長(zhǎng)生長(zhǎng)規(guī)律一致。與授粉后20 d相比，參試品種的幼苗總干物質(zhì)積累量均有顯著增加，并分別增加388.89%、213.33%、73.08%和280.00%。在授粉后35～45 d，京科甜183、京科甜158的苗、根干物質(zhì)積累均有所降低，京科甜179和京科甜533兩個(gè)品種則變化不明顯。品種間，4個(gè)甜玉米品種的總干物質(zhì)積累量比較為京科甜158gt;京科甜183gt;京科甜179gt;京科甜533。綜合來(lái)看，京科甜179在授粉后35 d左右收獲幼苗長(zhǎng)勢(shì)好，干物質(zhì)積累量最大；京科甜158、京科甜183、京科甜533在授粉后40 d收獲時(shí)幼苗長(zhǎng)勢(shì)好，干物質(zhì)積累量最大。

2.4 低溫對(duì)甜玉米雜交種種子發(fā)芽率的影響

經(jīng)低溫處理后，任一成熟期收獲的甜玉米雜交種種子發(fā)芽率均降低(圖2)。與標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率相比，授粉后20 d的種子低溫處理后發(fā)芽率降低不明顯；隨種子成熟度的提高，2種發(fā)芽條件下種子發(fā)芽率均在增大，但低溫發(fā)芽率顯著低于標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率。京科甜179、京科甜533雜交種種子在授粉后35 d時(shí)，低溫下發(fā)芽率達(dá)最大，分別為63.67%、75.33%，比同期標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率分別降低42.74%、13.41%；京科甜183、京科甜158雜交種種子在授粉后40 d時(shí)，低溫處理下發(fā)芽率達(dá)最大，分別為76.33%、73.33%，比同期標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率分別降低17.03%、17.60%。這表明，成熟度低的種子發(fā)芽率低，抗冷性差；標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率達(dá)最大時(shí)，種子的抗冷性也最強(qiáng)；低溫對(duì)甜玉米種子萌發(fā)的影響存在品種間差異，京科甜183的低溫發(fā)芽率要高于其它3個(gè)品種，抗冷性最強(qiáng)，京科甜179抗冷性最弱。

圖2 低溫對(duì)甜玉米雜交種種子發(fā)芽率的影響

3 討論與結(jié)論

種子是生物遺傳的主要載體，高質(zhì)量和高活力種子具有明顯的生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)和生產(chǎn)潛力，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的意義[11]。本研究選用生產(chǎn)中推廣應(yīng)用面積較大的不同籽粒顏色甜玉米品種進(jìn)行不同成熟度種子活力的測(cè)定，結(jié)果表明，京科甜179雜交種在授粉后40 d時(shí)百粒重達(dá)最大，達(dá)到生理成熟，而其發(fā)芽率和活力指數(shù)均在授粉后35 d達(dá)最大值；京科甜183雜交種種子在授粉后40～45 d時(shí)仍未達(dá)到生理成熟，百粒重仍在增加，而其發(fā)芽率和活力指數(shù)在授粉后40 d時(shí)已達(dá)最大值。這與時(shí)小紅[11]、毛笈華等[12]、沈雪芳等[10]的研究結(jié)果相似，表明成熟度高的種子發(fā)芽率和活力相應(yīng)提高，但種子發(fā)芽率和活力等指標(biāo)達(dá)到最大時(shí)并不一定是種子完全達(dá)到生理成熟時(shí)，而是在生理成熟之前；甜玉米雜交制種時(shí)種子適宜收獲期要比普通玉米早。

在所有收獲期處理?xiàng)l件下，京科甜183的最高發(fā)芽率為92%，京科甜179、京科甜158、京科甜533三個(gè)品種的最高發(fā)芽率分別為85.33%、89%、87%；參試品種種子的最高發(fā)芽勢(shì)在28%～57%之間，幼苗高度在14.71～15.12 cm之間，種子百粒重在13.87～15.85 g之間，這與張海艷等[13]研究結(jié)果相似，而與樊廷錄等[9]研究結(jié)果不同。后者利用普通玉米進(jìn)行種子成熟期與種子活力關(guān)系的研究，表明種子達(dá)到生理成熟時(shí)的百粒重均在25 g以上，最適收獲期的種子發(fā)芽率均在95%以上。此結(jié)果說(shuō)明，甜玉米在種子活力、生長(zhǎng)勢(shì)等方面均低于普通玉米，因此在種植管理中更要精細(xì)，以保證出苗良好。另外，本研究抗冷性試驗(yàn)結(jié)果表明，參試品種的低溫發(fā)芽率在任一收獲期均低于其標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率；標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率達(dá)最大時(shí)，同期種子的低溫發(fā)芽率也達(dá)到最大，說(shuō)明溫度過(guò)低會(huì)影響甜玉米種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)[14]，成熟度高的種子抗冷性強(qiáng)。這可能是因?yàn)榉N子萌發(fā)過(guò)程中所需要的養(yǎng)分和能量均來(lái)自于種子自身貯藏物質(zhì)的轉(zhuǎn)化，而低溫會(huì)降低貯藏物質(zhì)降解所需要的酶的活性[15-16]，因此種子淀粉含量少[17]、萌發(fā)時(shí)能量供給不足就會(huì)導(dǎo)致發(fā)芽率降低。

綜合來(lái)看，在新疆昌吉地區(qū)甜玉米制種，京科甜179和京科甜533適宜收獲期為授粉后35 d，京科甜183和京科甜158適宜收獲期為授粉后40 d，此時(shí)各品種的活力指標(biāo)、生長(zhǎng)情況、抗冷性均達(dá)到最大和最優(yōu)值。在抗冷性方面，京科甜183抗冷性最強(qiáng)，京科甜179抗冷性較弱。因此，甜玉米大面積制種時(shí)應(yīng)充分考慮種子成熟度，避免過(guò)早或過(guò)晚收獲，防止種子成熟度不夠或后期種子霉變和穗發(fā)芽等現(xiàn)象。

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Effects of Seed Maturation of Sweet Corn on Seed Germination and Seedling Growth

LUBaishan1,SHIYaxing1,XULi1,FANYanli1,LüBaochun2,YUNXiaomin2,NIUQian2

2016-05-30

盧柏山(1972—)，男，北京人；碩士，推廣研究員，主要從事鮮食玉米遺傳育種研究。

10.16590/j.cnki.1001-4705.2016.10.095

S 513

A

1001-4705(2016)10-0095-05