不同收獲時間對超甜玉米種子質(zhì)量的影響

賀囡囡，馮云敢，韋桂旺，蒙云飛，韋愛娟，盧生喬，黃愛花(廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所，廣西 南寧 530007)

【研究意義】超甜玉米是指含sh2或bt基因的甜玉米，具有甜香嫩脆、營養(yǎng)豐富等特點(diǎn)，現(xiàn)已成為一種大眾食品，主要用于鮮食和果穗速凍加工[1-2]。種子是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中最基本的生產(chǎn)資料，也是一種不能替代的商品[3]，種子的質(zhì)量決定著農(nóng)業(yè)的增產(chǎn)和增收，而種子百粒重和發(fā)芽率的高低都是衡量種子質(zhì)量的重要指標(biāo)[4-5]。但是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，天氣是最無法掌握的因素，從灌漿至完熟期玉米籽粒若遇到連續(xù)陰雨天氣或臺風(fēng)等自然災(zāi)害，種子質(zhì)量會下降，因此有時需要提前收獲；在南繁南育過程中，為了不耽誤農(nóng)時，也需要提前收獲。提前收獲的關(guān)鍵是要掌握“適期”，收獲太早，種子的產(chǎn)量和種用品質(zhì)均會降低[6]。因此，研究不同收獲時間對超甜玉米種子質(zhì)量的影響，可為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中提前收獲超甜玉米種子提供科學(xué)依據(jù)?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】石海春等[7]對玉米種子活力測定方法進(jìn)行研究，結(jié)果表明田間發(fā)芽試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)、高溫發(fā)芽試驗(yàn)和低溫發(fā)芽試驗(yàn)等均可測定玉米種子活力的高低；大量資料表明普通玉米種子的發(fā)芽率隨成熟度升高而升高，在蠟熟末期種子發(fā)芽率最高，完熟期則變化不明顯，一般在授粉后40～45 d(蠟熟末期)玉米種子活力最高[8-11]?？傊?，在種子發(fā)芽勢及發(fā)芽率等研究方面，前人對普通玉米自交系和雜交種種子的成熟度研究已經(jīng)取得了一定進(jìn)展[12]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】目前，甜玉米親本繁殖和制種過程中，種子收獲期的確定主要以普通玉米為參照標(biāo)準(zhǔn)(授粉到收獲約40 d)[13]。本研究以不同收獲時間為切入點(diǎn)，研究收獲時間對廣西和海南兩季的超甜玉米種子質(zhì)量的影響?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以4個超甜玉米自交系及其組配的3個組合為試驗(yàn)材料，通過研究不同收獲時間內(nèi)超甜玉米種子百粒重、發(fā)芽勢和發(fā)芽率的大小，來確定超甜玉米的適宜收獲時間，如遇到不良天氣狀況，可以提前做好應(yīng)對措施，將經(jīng)濟(jì)損失降到最低。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料包括4個親本自交系T026、GTL271、YC26、HJZ33及3個由上述自交系組配的組合YC26/T026、YC26/HJZ33和GTL271/YC26。材料由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所各研究室及其他單位提供，具體材料來源見表1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計

試驗(yàn)材料于2016年8月5日及2016年10月20日分別種植于廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所明陽基地和海南樂東九所試驗(yàn)基地，并于授粉后第26、30、34、38和42 天分期采收果穗，然后自然風(fēng)干，脫粒裝入種子袋內(nèi)貯存，供室內(nèi)發(fā)芽試驗(yàn)使用。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 發(fā)芽試驗(yàn)前處理 每個材料用電子自動數(shù)粒儀隨機(jī)選取240 粒種子，設(shè)3個重復(fù)，每個重復(fù)80 粒，測百粒重(g)，然后用0.5 %的次氯酸鈉溶液浸泡5 min，再用蒸餾水清洗3遍，防止氯離子殘留。

1.3.2 發(fā)芽試驗(yàn)[14]將經(jīng)預(yù)處理的種子均勻置于發(fā)芽盒(規(guī)格為12 cm×12 cm×5 cm，用相應(yīng)規(guī)格的發(fā)芽紙作為紙床)，每個發(fā)芽盒80 粒，于2017年3月17日起統(tǒng)一置于恒溫光照培養(yǎng)箱，溫度控制在25 ℃，光周期L12: D12，每天定時向發(fā)芽盒中補(bǔ)充3 mL蒸餾水保證濾紙飽和，第3天測定發(fā)芽勢(以種子露白為準(zhǔn))，第6天測定發(fā)芽率。

發(fā)芽勢(%)= 第3天正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100。

發(fā)芽率(%)=第6天正常發(fā)芽種子數(shù)/供試種子數(shù)×100。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Excel 2003 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計并作圖，采用DPS 9.0數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同收獲時間對超甜玉米種子百粒重的影響

對7個供試超甜玉米材料的百粒重進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明不同區(qū)組的百粒重?zé)o明顯差異(P>0.05，下同)，不同材料和不同收獲時間的百粒重差異均極顯著(P<0.01)。由表2可知，授粉后于不同時間內(nèi)收獲的種子，其百粒重差異顯著。秋季的4個自交系百粒重?zé)o明顯的變化規(guī)律，自交系A(chǔ)1和A2的百粒重在授粉后第42天為最大值，A3 和A4分別在第30 和34 天達(dá)最大值；3個組合的百粒重均呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，百粒重最大值均出現(xiàn)在授粉后第34 天左右，A6的百粒重最大值雖然出現(xiàn)在授粉后第38 天，但和第34天的百粒重?zé)o明顯差異。冬季的4個自交系和3個組合百粒重都呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢，且均以授粉后第42天為最大，以授粉后第26天為最小。綜上所述，4個自交系的百粒重最高值多數(shù)出現(xiàn)在授粉后第42 天；3個組合的百粒重最高值出現(xiàn)在授粉后34～42 d。

表1 材料名稱及來源Table 1 Name and source of materials

表2 7個超甜玉米材料不同收獲時間內(nèi)百粒重的差異Table 2 Difference of hundred-grain weight in different harvest time of 7 super-sweet corn materials (g)

注：廣西和海南兩地數(shù)據(jù)分析為分別進(jìn)行。同行數(shù)據(jù)不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)，不同大寫字母表示差異極顯著(P<0.01)，下同。

Note: The data of Guangxi and Hainan are analyzed respectively. Different lowercase letters in the same row mean significance at 5 % level and different capital letters mean significance at 1 % level. The same as below.

2.2 不同收獲時間對超甜玉米種子發(fā)芽勢的影響

對7個供試超甜玉米材料的發(fā)芽勢進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明不同區(qū)組的發(fā)芽勢無明顯差異，不同材料和不同收獲時間的發(fā)芽勢差異均顯著(P<0.05，下同)。由表3可知，授粉后于不同時間內(nèi)收獲的種子中，大部分自交系的發(fā)芽勢之間差異顯著，大部分組合的發(fā)芽勢之間無明顯差異。除了A3的發(fā)芽勢隨著授粉后天數(shù)的增加逐漸降低外，大部分供試種子的發(fā)芽勢隨著授粉后天數(shù)的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢。其中自交系A(chǔ)1和A2 兩季的發(fā)芽勢均以授粉后第38 天為最高，但與授粉后第34天的發(fā)芽勢無顯著差異，秋季發(fā)芽勢均以授粉后第26天為最低，冬季A1發(fā)芽勢以授粉后第26天為最低，A2以第42天為最低；A4兩季發(fā)芽勢均以授粉后第42天為最高，但與授粉后第34 及38 天的發(fā)芽勢無顯著差異，秋季發(fā)芽勢以授粉后第30 天為最低，冬季以授粉后第38 天為最低；3個組合種子發(fā)芽勢之間差異并不顯著，發(fā)芽勢最高值出現(xiàn)在授粉后30～34 d，最低值出現(xiàn)在授粉后第26 或42 天。綜上所述，除A3外，其余3個自交系發(fā)芽勢的最高值出現(xiàn)在授粉后第38天，最低值出現(xiàn)在授粉后第26 或42 天；3個組合的發(fā)芽勢最高值出現(xiàn)在授粉后30～34 d，最低值多數(shù)出現(xiàn)在授粉后第42 天。

2.3 不同收獲時間對超甜玉米種子發(fā)芽率的影響

對7個供試超甜玉米材料的發(fā)芽率進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明不同區(qū)組的發(fā)芽率無明顯差異，不同材料和不同收獲時間的發(fā)芽率均有顯著差異。由表4可知，因基因型不同，不同種子發(fā)芽率達(dá)到最大值的時間也有所差異。自交系A(chǔ)1兩季都是在授粉后第38 天的發(fā)芽率最高，在授粉后第26 天的發(fā)芽率最低，但授粉后30～42 d的發(fā)芽率差異并不明顯；A2兩季都是在授粉后第42 天的發(fā)芽率最高，在授粉后第26 天的發(fā)芽率最低，授粉后30～42 d的發(fā)芽率差異并不明顯；A3秋季發(fā)芽率在授粉后第34 天為最高，冬季發(fā)芽率在授粉后第26 天為最高，兩季發(fā)芽率均以授粉后第42 天為最低，而且明顯低于其余時間收獲的種子的發(fā)芽率；A4兩季發(fā)芽率均以授粉后第42 天為最高。3個組合兩季發(fā)芽率在授粉后26～38 d內(nèi)均無顯著差異，A5兩季發(fā)芽率均以授粉后第42 天為最高，第26 天最低；A6兩季發(fā)芽率均以授粉后第30 天為最高，第42 天最低；A7兩季發(fā)芽率均以授粉后第34 天為最高，秋季以第26 天為最低，冬季以第42 天為最低。綜上所述，4個自交系在授粉后34～42 d收獲為宜；3個組合在授粉后30～34 d收獲為宜。

表3 7個超甜玉米材料不同收獲時間內(nèi)發(fā)芽勢的差異Table 3 Difference of germination energy in different harvest time of 7 super-sweet corn materials (%)

表4 7個超甜玉米材料不同收獲時間內(nèi)發(fā)芽率的差異Table 4 Difference of germination percentage in different harvest time of 7 super-sweet corn materials (%)

2.4 不同收獲時間內(nèi)7個超甜玉米材料百粒重、發(fā)芽勢和發(fā)芽率的對比分析

對7個超甜玉米材料的百粒重、發(fā)芽勢和發(fā)芽率數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合比較(圖1～2)可知，同期收獲的種子中，廣西秋季收獲的種子百粒重、發(fā)芽勢和發(fā)芽率多數(shù)低于海南冬季收獲的種子。其中秋季百粒重呈現(xiàn)先增加后減少的趨勢，最高值出現(xiàn)在授粉后第34 天，最低值出現(xiàn)在授粉后第26 天；冬季百粒重隨著授粉后天數(shù)的增加而增加。發(fā)芽勢和發(fā)芽率均隨著授粉后天數(shù)的增加呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢，秋季發(fā)芽勢在授粉后第38天最高，第42 天最低，秋季發(fā)芽率在授粉后第34 天最高，第26 天最低；冬季發(fā)芽勢和發(fā)芽率均在授粉后第34 天最高，第42 天最低。

圖1 不同收獲時間內(nèi)7個超甜玉米材料百粒重差異Fig.1 Difference of hundred-grain weight of 7 super-sweet corn materials in different harvest time

3 討 論

作物種子的發(fā)芽勢，是指發(fā)芽試驗(yàn)的初期，規(guī)定的日期內(nèi)正常發(fā)芽種子占供勢種子數(shù)的百分率，種子發(fā)芽勢高，證明種子發(fā)芽出苗迅速，整齊一致；作物種子發(fā)芽率，是指發(fā)芽試驗(yàn)的終期，在規(guī)定的日期內(nèi)全部正常發(fā)芽種子數(shù)占供試種子的百分率，種子發(fā)芽率高，表明在適宜條件下種子的田間出苗率高[15]。發(fā)芽勢和發(fā)芽率是測定自交系和雜交種種子活力的有效指標(biāo)[16]，而百粒重是衡量玉米籽粒大小與結(jié)實(shí)度的一個重要指標(biāo)，與產(chǎn)量指標(biāo)密切相關(guān)[17]。楊風(fēng)奎等[18]研究表明授粉后30 d以上采收的種子發(fā)芽率基本正常，收獲期越晚，發(fā)芽率提高越不明顯，34 d以上采收的種子活力相差不大。Cao等[19]認(rèn)為授粉后26～42 d收獲的超甜玉米雜交種發(fā)芽率和發(fā)芽勢均無明顯差異，以授粉后38 d為最佳收獲期；毛笈華等[20]探討了甜玉米種子活力及其雜種優(yōu)勢，結(jié)果表明甜玉米種子采收期存在基因型差異。本研究表明超甜玉米種子在未達(dá)到成熟時就具有較高的發(fā)芽勢和發(fā)芽率，但其表現(xiàn)也存在基因型差異，大部分材料的發(fā)芽勢和發(fā)芽率最高值出現(xiàn)在百粒重達(dá)到最大值之前，這與劉國梁等[21]和樊廷錄等[22]的研究結(jié)果相似。其中授粉后第26 天收獲的種子發(fā)芽勢和發(fā)芽率均大于60 %，說明授粉后第26 天的超甜玉米籽粒內(nèi)部營養(yǎng)成分已經(jīng)有一定的積累，種胚發(fā)育較好，但發(fā)芽勢和發(fā)芽率未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽試驗(yàn)的規(guī)定值(85 %)，因此不能作為生產(chǎn)中具有產(chǎn)量要求的種子，但可作為種質(zhì)資源保留用種。而A3在授粉后第38和42 天收獲的種子發(fā)芽率明顯比其余時間收獲的種子低，這可能是隨著授粉時間的延長，種子成熟度增加，其種子表現(xiàn)出一定程度的休眠特性，具體生理機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。由于廣西秋季是高溫高濕的季節(jié)，植株長勢弱小，嚴(yán)重影響種子質(zhì)量，相反海南冬季擁有良好的自然條件，所栽培的植株健壯，種子質(zhì)量好，因此海南冬季所獲種子的百粒重、發(fā)芽勢和發(fā)芽率多數(shù)大于廣西秋季收獲的種子。這說明不同的生態(tài)環(huán)境也會影響超甜玉米種子的質(zhì)量，這和李愛玲等[23]的研究結(jié)果類似。4個自交系授粉后34～42 d的百粒重、發(fā)芽勢和發(fā)芽率在不同生態(tài)環(huán)境下均表現(xiàn)良好，授粉后第26天表現(xiàn)較差；3個組合在授粉后34～38 d的百粒重、發(fā)芽勢和發(fā)芽率在不同生態(tài)環(huán)境下表現(xiàn)較好，授粉后第26天表現(xiàn)較差。綜上所述，4個自交系的適宜收獲時間為授粉后34～42 d，3個組合的適宜收獲時間為授粉后34～38 d，石海春等[24]對不同成熟度普通玉米種子活力進(jìn)行研究，結(jié)果表明雜交種和其父母本的最佳收獲期可以不同，對自交系而言授粉后50 d采收為宜，雜交種在制種過程中授粉后第45天收獲即可，這與本研究結(jié)果有一定相似之處。

圖2 不同收獲時間內(nèi)7個超甜玉米材料發(fā)芽勢和發(fā)芽率差異Fig.2 Difference of germination energy and germination percentage of 7 super-sweet corn materials in different harvest time

4 結(jié) 論

超甜玉米的最佳收獲時間是授粉后34～38 d，遇到不良天氣或者南繁時，收獲時間可以適當(dāng)提前到授粉后第26天，這對減少農(nóng)業(yè)損失及加快育種工作的步伐都具有重要意義。

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