不同收獲時間對甜糯雙隱性玉米自交系種子質(zhì)量的影響

任夢云，杜龍崗，王美興，黃益峰

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 作物與核技術(shù)利用研究所，浙江 杭州 300021)

隨著現(xiàn)代生活水平的不斷提高，鮮食玉米越來越受廣大消費者的青睞。近年來選育具有甜糯雙隱性基因的加甜型糯玉米品種，已成為鮮食玉米育種市場的主流方向。玉米自交系是雜交種選育的遺傳基礎(chǔ)，一般來說評價一個自交系的好壞除了看其產(chǎn)量、抗性、品質(zhì)性狀外，種子活力也至關(guān)重要。種子活力是指種子在不同條件下具有潛在萌發(fā)和出苗的能力，是衡量種子質(zhì)量等級的重要指標(biāo)[1]，高活力種子具有更明顯的生長優(yōu)勢和生產(chǎn)潛力[2-3]，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有十分重要的意義[4]。

種子成熟度也是影響種子質(zhì)量的關(guān)鍵性外界因素之一[5]。目前，有關(guān)于玉米種子成熟期的研究較多集中在雜交種種子上[6]，而有關(guān)于甜糯雙隱性玉米自交系種子活力的研究鮮有報道。一般情況下，隨著種子成熟度的不斷增加，種子的發(fā)芽率、干物質(zhì)量和耐儲性等都會相應(yīng)呈現(xiàn)增加趨勢，蠟熟期種子的活力達到頂峰[7]，保證具有較高的出苗率和產(chǎn)量[8]，目前將生理成熟作為玉米適宜收獲期的標(biāo)準(zhǔn)[9]。本研究對不同成熟度的4種甜糯雙隱性玉米自交系(自選系2019、C002、TN012和TN932)開展種子活力研究，探討浙江地區(qū)甜糯雙隱性玉米種子的最佳適宜收獲期，為玉米種子活力遺傳改良和高質(zhì)量生產(chǎn)提供理論參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

以甜糯雙隱性玉米自交系4個自選系2019、C002、TN012和TN932為材料。

1.2 處理設(shè)計

田間試驗在浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院海寧實驗基地進行，室內(nèi)生理試驗在浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物與核技術(shù)利用研究所玉米分子實驗室內(nèi)進行。2019年3月30日種植供試材料，每667 m2種植4 000株，1行父本與4行母本交替種植。6月6日為抽雄期，吐絲前用羊皮紙袋套住雌穗隔離以防止串粉，吐絲時收集雄花花粉進行人工授粉并記錄授粉日期，自授粉后23 d起，每隔3 d采收一批果穗，最后一批采收期為授粉后35 d。果穗收獲后及時陰干至相同含水率，除去病蟲、破損、畸形和混雜粒后，將所有的種子置于冷庫中貯藏保存。

采用裂區(qū)試驗設(shè)計，主處理為甜糯雙隱性玉米自交系(自選系2019、C002、TN012和TN932)4個處理，二級處理為授粉后收獲天數(shù)(即不同成熟度)，即分別為授粉后23 d(Ⅰ)、26 d(Ⅱ)、29 d(Ⅲ)、32 d(Ⅳ)和35 d(Ⅴ)收獲，共20個處理組合。每個處理3次重復(fù)。

1.3 測定項目與方法

籽粒千粒重:每期帶苞葉采收長勢一致的果穗10個，自然陰干脫粒后混合種子精選后，隨機選取1 000粒稱重，8～10次重復(fù)，計算千粒重。

發(fā)芽試驗與測定指標(biāo):按農(nóng)作物種子檢驗規(guī)程的要求，采用砂培法進行室內(nèi)發(fā)芽率試驗。選用無污染的細(xì)砂過2 cm孔徑篩，清水沖洗干凈后160 ℃烘干3 h，并在標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽盒內(nèi)制成3 cm厚的砂床。在陰干后的每期種子中隨機選取各處理種子各100粒，重復(fù)3次，共60個樣本。在發(fā)芽盒底部墊1層3 cm厚的濕細(xì)砂，將樣本均勻平鋪于砂床，表面覆蓋1層2 cm濕砂，加蓋蓋子，25 ℃晝夜恒溫培養(yǎng)。分別于第5 d(8月27日)和第7 d(8月29日)統(tǒng)計發(fā)芽勢和發(fā)芽率[10-11]，約9 d(8月31日)后，種子發(fā)脹破碎，停止發(fā)芽。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用Execl 2003進行數(shù)據(jù)整理，利用SPSS 22.0軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 千粒重變化

玉米種子千粒重受玉米材料與授粉后天數(shù)的顯著影響。分析結(jié)果顯示(表1)，不同成熟度的甜糯雙隱性玉米自交系種子作為單一因子對籽粒千粒重的影響均達到顯著水平(P<0.05)，即授粉后不同采收時期因成熟度不同種子千粒重差異較大。一般而言，籽粒的千粒重隨授粉后天數(shù)的延長而增大。自選系2019的千粒重變化有所不同，自選系2019的千粒重于授粉后26 d干物質(zhì)積累到最大水平，隨后緩慢下降。由此推測，對于自選系2019，在授粉后26 d前后種子的干物質(zhì)積累停止，隨后開始呼吸作用占主導(dǎo)地位，開始消耗干物質(zhì)，因此，在授粉后26 d前后收獲可以得到較高的產(chǎn)量。

表1 不同收獲期甜糯雙隱性玉米自交系種子的千粒重

2.2 發(fā)芽率變化

2.2.1 自選系2019玉米種子不同成熟度的影響

種子標(biāo)準(zhǔn)發(fā)芽率受種子類型與授粉后天數(shù)的顯著影響。不同成熟度的自選系2019玉米種子發(fā)芽率差異顯著，隨著種子的逐漸成熟，種子發(fā)芽率整體呈上升趨勢，除授粉后29 d(自選系2019Ⅲ)的種子在第7天、第9天的發(fā)芽率相比于授粉后26 d(自選系2019Ⅱ)分別下降至34.67%和43.67%。授粉后32 d(自選系2019Ⅳ)、35 d(自選系2019Ⅴ)的種子發(fā)芽率迅速增加并穩(wěn)定在一定水平，第7和9天的發(fā)芽率分別為76.33%和82%、78%和87.67% (圖1)。

柱上不同小寫字母表示不同處理間差異達0.05顯著水平。圖2～4同。圖1 自選系2019不同收獲期的發(fā)芽率

2.2.2 C002玉米種子不同成熟度的影響

不同成熟度的C002玉米種子發(fā)芽率差異明顯。不同成熟度種子第7天和第9天的發(fā)芽率差異不大，值得關(guān)注的是，C002成熟度較低的種子發(fā)芽率保持在較高的水平，隨著時間的推移，種子發(fā)育逐漸成熟，發(fā)芽率反而急劇下降。7 d和9 d發(fā)芽率中，29 d(C002Ⅲ)采收的玉米種子的發(fā)芽率最低(17%和22.67%)，隨后緩慢增加。第9天，授粉后35 d(C002Ⅴ)種子完全成熟時發(fā)芽率最高(51.67%)(圖2)。

圖2 C002不同收獲期的發(fā)芽率

2.2.3 TN012玉米種子不同成熟度的影響

授粉后26 d(TN012Ⅱ)、29 d(TN012Ⅲ)與35 d(TN012Ⅴ)采收的種子在不同發(fā)芽時間下發(fā)芽率的增長趨勢基本一致，發(fā)芽前期增長速度較快，發(fā)芽7 d后種子發(fā)芽率基本上穩(wěn)定在一定水平(圖3)，授粉后23 d(TN012Ⅰ)與32 d(TN012Ⅳ)采收的種子在不同發(fā)芽時間下發(fā)芽率增長緩慢。第9天，授粉后35 d采收的TN012的種子發(fā)芽率最高(82%)，但與授粉后29、32 d采收的玉米種子發(fā)芽率相比，差異不顯著。

圖3 TN012不同收獲期的發(fā)芽率

2.2.4 TN932玉米種子不同成熟度的影響

不同發(fā)芽時間下，不同成熟度種子隨著發(fā)芽時間的延長，發(fā)芽率增長趨勢基本一致，發(fā)芽初期增長速度較快(7 d)，然后緩慢增加并保持在一定水平(圖4)(授粉后35 d采收的TN932Ⅴ種子除外)。與第7天相比，授粉后35 d采收的種子在第9天的發(fā)芽率大幅度增加，達到最高值(46.33%)。發(fā)芽9 d后大部分未發(fā)芽的種子已腫脹破碎，停止發(fā)芽試驗。

圖4 TN932不同收獲期的發(fā)芽率

2.3 千粒重與種子發(fā)芽率的相關(guān)性

一般情況下，在一定范圍內(nèi)，玉米種子發(fā)芽率與千粒重成遞增關(guān)系。在該研究中我們發(fā)現(xiàn)，玉米種子發(fā)芽率與千粒重?zé)o顯著相關(guān)性。部分材料玉米籽粒千粒重達到最大時，其發(fā)芽率并未達到最高水平，尤其是自選系2019，其千粒重達到88.45 g時，發(fā)芽率高達78%。C002在授粉后35 d千粒重達106.57 g，此時發(fā)芽率最高，為46.33%；TN012和TN93均在授粉后35 d，籽粒完全成熟時千粒重最大、發(fā)芽率最高。

3 討論

研究表明，未完全成熟的玉米種子同樣具有較高的發(fā)芽率與活力，這樣在保證發(fā)芽率的前提下，可以適時縮短果穗收獲期，避免生境(如天氣條件、早霜、早凍等)對種子質(zhì)量的影響[12-14]。也有學(xué)者持不同意見，他們在對不同成熟度玉米種子的發(fā)芽率試驗中發(fā)現(xiàn)，有部分不同成熟度種子發(fā)芽率雖然都達到95%，但彼此間的活力差異較大，因此，認(rèn)為不能僅僅只依靠種子發(fā)芽率來確定最適采收期[15]。

本試驗發(fā)現(xiàn)，玉米自交系授粉后不同時期采收對種子活力的影響差異較大，這與王淑英等[10]關(guān)于河西制種基地玉米雜交種種子成熟度對種子活力影響的研究結(jié)果一致。灌漿前期，甜糯雙隱性玉米自交系種子的成熟度較低，發(fā)芽率也較低，隨著收獲期的推遲，種子活力不斷上升，在授粉后35 d果穗完全成熟時達到最高。自選系2019與C002除外，尤其是C002，采收前期發(fā)芽率已達到較高水平，在授粉后29 d發(fā)芽率急劇下降，隨后緩慢增加，35 d時達到最大水平，但與成熟前期采收的種子發(fā)芽率差異不大，我們推測造成該現(xiàn)象的原因可能與材料本身的特性有關(guān)，不同類型的甜糯雙隱性玉米自交系種子發(fā)芽特性因其遺傳基礎(chǔ)不同而存在差異[16]，具體原因有待進一步研究。

一般情況下，同一玉米品種中體積較大和千粒重較高的種子，其活力相對占有一定的優(yōu)勢[16]。種子質(zhì)量不僅直接影響到種子的出苗能力和播種深度，也可以直接反映出種子內(nèi)部儲藏物質(zhì)的量。千粒重越大，其內(nèi)部儲存的可溶性糖、淀粉和蛋白質(zhì)含量等營養(yǎng)物質(zhì)相對就越高[16]。因此，生產(chǎn)上多選用籽粒飽滿的種子，以保證出苗率，同時應(yīng)根據(jù)種子大小或質(zhì)量，以及所貯藏營養(yǎng)物質(zhì)的豐富度來確定最適播種量和播種深度。但在本研究中，我們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)玉米籽粒千粒重達到最大時，部分材料的發(fā)芽率并未相應(yīng)達到最高水平，這與以往的研究略有差異，具體可能存在的因素有待于進一步的探討與驗證。

本研究只是針對特定的幾個玉米自交系材料進行某一個生存環(huán)境下種子發(fā)芽率的研究，后續(xù)還需要利用更多的基因型材料，研究不同環(huán)境條件下甜糯雙隱性玉米種子發(fā)芽率與其物理、生理生化特性之間可能存在的關(guān)系，并且利用這些指標(biāo)來預(yù)測最適宜收獲期。