玉米豫综5号群体果穗不同部位品质含量分析

王付娟+李淑梅+库丽霞

摘要：以豫综5号玉米群体为材料，初步研究了玉米的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、赖氨酸含量在果穗上、中、下不同部位间的差异及分布特点。结果表明：不同穗部玉米籽粒粗蛋白、粗脂肪、赖氨酸的含量表现为上部<中部<下部，而粗淀粉含量则相反。玉米果穗上、中、下3个部分的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、赖氨酸含量分别主要集中在10.61%～11.80%、10.81%～12.00%、11.01%～12.20%，70.16%～71.35%、69.86%～71.05%、68.66%～69.85%，3.91%～435%、4.06%～4.50%、4.06%～4.65%，0.304%～0.333%、0.310%～0.333%、0.322%～0.345%。

关键词：玉米；果穗部位；营养品质

中图分类号：S513.01文献标志码：A文章编号：1002-1302（2014）02-0272-03

收稿日期：2013-06-05

作者简介：王付娟（1981—），女，河南信阳人，硕士，讲师，主要从事作物遗传育种教学与研究。E-mail：wfj703@126.com。

玉米是优良的饲料、重要的工业原料和优质的粮食作物，在国民经济中占有非常重要的地位。随着人民生活水平的不断提高，我国人民的膳食结构发生了很大变化，粗纤维、矿物质含量相对较多的玉米等粗粮、杂粮越来越受到青睐。但是随着我国加入WTO和经济全球化步伐的加快，玉米品质问题日益突出，备受关注，改善和提高玉米的营养品质，对发展畜牧业、玉米食品加工业和优质高效农业都具有重要意义[1]，因此，品质育种将是我国玉米育种继高产育种之后面临的新问题[2]。

近红外漫反射光谱技术（NIRS）具有样品不需任何预处理、分析速度快、可同时测定样品的多种成分等优点，目前在国外已成为分析农作物品质的重要手段。Norris等最早应用NIRS法测定了谷物中粗蛋白含量、水分和脂肪含量[3]。随后，Law等分别从不同角度研究了近红外光谱分析技术在小麦、大麦、玉米等作物中运用的可行性和实际效果[4]。我国在小麦、大麦、玉米、水稻和花生等作物上已有应用NIRS的报道，测定的指标包括蛋白质含量、油分、淀粉含量、氨基酸含量等[5]。但对玉米果穗不同部位间的主要营养品质的报道却极为罕见，大多数研究都只侧重玉米整体品质性状。因此，本试验以豫综5号为材料，对其粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、赖氨酸等主要营养品质在穗上不同部位间的差异与分布特点进行了初步研究，为玉米品质育种、高产栽培及籽粒加工提供了重要依据。

1材料与方法

1.1供试材料

豫综5号群体是一个优良群体，该群体具有许多突出的特点：美国优良种质来源，与我国两大种质系统形成杂优模式，产量、配合力高，农艺性状优良，抗病性强。为提高该群体籽粒蛋白质含量，先通过群体单粒蛋白含量的测定和混合选择方法，获得豫综5号高蛋白的基础群体；再从基础群体中随机取2 000粒种子，利用近红外测定其蛋白质含量，按照15%标准选择蛋白质含量高的籽粒种植，混合授粉，收获后构成一个世代群，重复以上过程最后完成3个三世代群。

1.2试验设计

2009年10月将供试材料播种于海南，单粒播，不设重复，共种植500株。

1.3取样

开花期选择农艺性状优良的植株30～50株，混合授粉，待成熟期时随机选择综合农艺性状优良且有代表性的果穗70穗，自然风干；按照果穗的不同部位分别取样，取果穗顶端的10圈种子作为穗上部，果穗基部的10圈种子作为穗下部，剩下的种子作为穗中部；将上、中、下3部分的种子分别装入不同的袋子里，每个果穗对应相应的编号。

1.4测定方法

将30～40 g籽粒样品盛于直径2 cm的旋转样品池，采用MATRIX-Ⅰ型傅里叶变换近红外光谱仪在4 000～12 000 cm（波长800～2 400 nm）谱区范围扫描64次，分辨率为8 cm。为消除样品粒度大小、均匀性不一致等因素对光谱的影响，每个样品分别重复装样3 次，每次取样均装样3～6次。用已经校正的近红外漫反射光谱仪测定所有样品的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、赖氨酸含量，计算平均光谱转化为吸收度储存于计算机中。

2结果与分析

2.1玉米群体同一果穗不同部位品质分析

从表1可知，果穗上部籽粒的粗蛋白平均含量为11193%，中部为11.442%，下部为11.656%，上、中、下3部分粗蛋白含量的变化趋势是上部<中部<下部，且下部比中部高0.214百分点，中部比上部高0.249百分点，下部比上部高0.463百分点。果穗上部籽粒的粗淀粉平均含量为70688%，中部为70.305%，下部为69.791%，上、中、下3部分粗蛋白含量的变化趋势是上部>中部>下部，且上部比中部高0.383百分点，中部比下部高0.514百分点，上部比下部高0.897百分点。果穗上部籽粒的粗脂肪平均含量为4187%，中部为4.309%，下部为4.373%，粗脂肪含量的变化趋势是上部<中部<下部，且下部比中部高0.064百分点，中部比上部高0.122百分点，下部比上部高0.186百分点。果穗上部籽粒的赖氨酸平均含量表现为0.321%，中部为0326，下部为0.342%，上、中、下3部分赖氨酸含量的变化趋势是上部<中部<下部，且下部比中部高0.016百分点，中部比上部高0.005百分点，下部比上部高0.021百分点。以上4种品质上、中、下各部位的变异系数均较小，表明玉米果穗三部分的粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、赖氨酸含量比较稳定。

2.2玉米籽粒主要营养品质性状之间的关系

由表1还可以看出，粗蛋白含量的变化趋势与粗脂肪、赖氨酸含量的变化趋势一致，而与粗淀粉含量的变化趋势正好相反。蓝希骞研究指出蛋白质含量与赖氨酸含量呈明显的正相关[6]；柏光晓等研究认为赖氨酸含量与粗蛋白含量呈极显著正相关，与粗脂肪含量呈不显著正相关，与总淀粉含量呈中度极显著负相关[7]；曹永国等认为含油量与蛋白含量、赖氨酸含量呈极显著正相关[8]。这说明本试验的测定结果基本与前人的研究结果相符合。因此，在育种过程中，可根据品质之间的关系选择目标性状，推广品质育种。endprint

2.3果穗不同部位品质含量的比较

2.3.1果穗不同部位粗蛋白含量分布由图1、表1可见，高蛋白群体果穗上、中、下3部分的粗蛋白含量分别主要集中在10.61%～11.80%、10.81%～1200%、11.01%～1220%；平均粗蛋白含量有依次增高的趋势；果穗不同部位籽粒的粗蛋白含量最大极差变幅为1.235%～1.748%。

2.3.2果穗不同部位粗淀粉含量分布从图2、表1可见，高蛋白群体果穗上部、中部、下部的粗淀粉含量分别主要集中在70.16%～71.35%、69.86%～71.05%、68.66%～6985%；上、中、下3部分的平均粗淀粉含量有依次降低的趋势；果穗不同部位籽粒的粗淀粉含量最大极差变幅为2115%～3.009%。

2.3.3果穗不同部位粗脂肪含量分布由图3、表1可见，高蛋白群体果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分别主要集中在3.91%～4.35%、4.06%～4.50%、4.06%～4.65%；上、中、下3部分的平均粗脂肪含量有依次增高的趋势；果穗不同部位籽粒的粗脂肪含量最大极差变幅为0.863%～0.910%。

2.3.4果穗不同部位赖氨酸含量分布从图4、表1可以看出，高蛋白群体果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分别主要集中在0.304%～0.333%、0.310%～0.333%、0.322%～0345%；上、中、下3部分平均赖氨酸含量有依次增高的趋势，籽粒赖氨酸含量最大极差变幅为0037%～0.051%。

3结论与讨论

近年来，许多人对玉米不同品种间的品质性状差异、玉米主要品质性状的形成进行了研究，对各品质性状的形成机理有了一定程度的认识，但大多数研究只侧重于玉米整体品质性状，而对玉米果穗不同部位间的品质差异缺乏深入研究。本研究观察了玉米果穗不同部位主要营养品质的差异，对研究玉米品质性状在穗上的分布特点、揭示籽粒发育与玉米品质形成的关系有着重要意义。

测定蛋白质含量的经典方法是凯式定氮法，而测定淀粉含量则采用酶水解或旋光法[9]。这些传统方法不仅测定速度慢、费用高，而且在分析时容易因粉碎和化学预处理而破坏样品，不适于在品质育种工作中大批量鉴定、筛选育种早代材料。本研究应用MATRIX-Ⅰ型近红外光谱分析仪对豫综5号高蛋白群体果穗不同部位间的主要营养品质进行测定，省时、操作简单、结果可靠。因此，在玉米品质育种中利用这一先进测定技术，既可提高分析效率，又可在早代选择中进行测定，增强选择预测性，提高选择准确度，从而提高育种效率。

本研究比较了豫综5号群体果穗上、中、下3个部位间粗蛋白、粗脂肪、赖氨酸、粗淀粉含量的差异。首先，在选材方面，选用的是群体材料，从中发现粗蛋白、粗脂肪、赖氨酸的含量随着穗部上、中、下依次增高，而粗淀粉含量则相反，变异系数均较小，表明果穗各部位含量值稳定，平均值代表性较好；此外，可以进一步探讨品质在杂交种果穗上的分布情况及变化趋势。其次，在品质指标选择上，选用的品质指标是比较有代表性的玉米粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、赖氨酸，与多数研究报道相同。正如柯永培等所报道，除了对上述4个指标进行研究外，还应该对玉米籽粒的其他氨基酸成分、脂肪酸组成及直链淀粉与支链淀粉比例等指标进行详细的研究[10]。本研究探讨玉米群体果穗不同部位的品质含量，为今后推广优质玉米及品质育种提供了有效的选择途径。

参考文献：

[1]吴春胜，贾士芳，王成己，等. 高蛋白玉米、高油玉米与普通玉米品质的对比研究[J]. 玉米科学，2004，12（1）：57-60.

[2]张欣，张喜华，江丹，等. 我国玉米品质育种研究进展[J]. 杂粮作物，2000，20（5）：13-17.

[3]Norris K H，Barnes R F，Moore J E，et al. Prediction forage quality by NIRS[J]. Animal Sci，1976，43（4）：899-897.

[4]Law D P. Determination moisture content in wheat by NIR diffuse reflectance spectrophotometry[J]. Cereal chem，1977，54（4）：874-881.

[5]Miller R L，Dudley J W，Alexander D E. High intensity selection for percent oil in corn[J]. Crop Sci，1981，21（3）：433-437.

[6]蓝希骞. 高蛋白与高赖氨酸玉米杂交后代主要产量和品质性状遗传及选育[J]. 北京农业科学，1999，17（3）：7-10.

[7]柏光晓，聂琼，任洪，等. 玉米地方品种赖氨酸含量与主要性状的相关分析[J]. 山地农业生物学报，2004，23（3）：189-192.

[8]曹永国，孔繁玲，宋同明. 高油玉米基础群体选择效果的评价及选择方法[J]. 中国农业大学学报，1999，4（1）：83-89.

[9]李酉开. 作物主要品质鉴定优选方法[M]. 北京：中国农业出版社，1991.

[10]柯永培，石海春，杨志荣. 玉米营养品质的遗传研究与育种进展[J]. 玉米科学，2004，12（4）：16-20.endprint

2.3果穗不同部位品质含量的比较

2.3.1果穗不同部位粗蛋白含量分布由图1、表1可见，高蛋白群体果穗上、中、下3部分的粗蛋白含量分别主要集中在10.61%～11.80%、10.81%～1200%、11.01%～1220%；平均粗蛋白含量有依次增高的趋势；果穗不同部位籽粒的粗蛋白含量最大极差变幅为1.235%～1.748%。

2.3.2果穗不同部位粗淀粉含量分布从图2、表1可见，高蛋白群体果穗上部、中部、下部的粗淀粉含量分别主要集中在70.16%～71.35%、69.86%～71.05%、68.66%～6985%；上、中、下3部分的平均粗淀粉含量有依次降低的趋势；果穗不同部位籽粒的粗淀粉含量最大极差变幅为2115%～3.009%。

2.3.3果穗不同部位粗脂肪含量分布由图3、表1可见，高蛋白群体果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分别主要集中在3.91%～4.35%、4.06%～4.50%、4.06%～4.65%；上、中、下3部分的平均粗脂肪含量有依次增高的趋势；果穗不同部位籽粒的粗脂肪含量最大极差变幅为0.863%～0.910%。

2.3.4果穗不同部位赖氨酸含量分布从图4、表1可以看出，高蛋白群体果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分别主要集中在0.304%～0.333%、0.310%～0.333%、0.322%～0345%；上、中、下3部分平均赖氨酸含量有依次增高的趋势，籽粒赖氨酸含量最大极差变幅为0037%～0.051%。

3结论与讨论

近年来，许多人对玉米不同品种间的品质性状差异、玉米主要品质性状的形成进行了研究，对各品质性状的形成机理有了一定程度的认识，但大多数研究只侧重于玉米整体品质性状，而对玉米果穗不同部位间的品质差异缺乏深入研究。本研究观察了玉米果穗不同部位主要营养品质的差异，对研究玉米品质性状在穗上的分布特点、揭示籽粒发育与玉米品质形成的关系有着重要意义。

测定蛋白质含量的经典方法是凯式定氮法，而测定淀粉含量则采用酶水解或旋光法[9]。这些传统方法不仅测定速度慢、费用高，而且在分析时容易因粉碎和化学预处理而破坏样品，不适于在品质育种工作中大批量鉴定、筛选育种早代材料。本研究应用MATRIX-Ⅰ型近红外光谱分析仪对豫综5号高蛋白群体果穗不同部位间的主要营养品质进行测定，省时、操作简单、结果可靠。因此，在玉米品质育种中利用这一先进测定技术，既可提高分析效率，又可在早代选择中进行测定，增强选择预测性，提高选择准确度，从而提高育种效率。

本研究比较了豫综5号群体果穗上、中、下3个部位间粗蛋白、粗脂肪、赖氨酸、粗淀粉含量的差异。首先，在选材方面，选用的是群体材料，从中发现粗蛋白、粗脂肪、赖氨酸的含量随着穗部上、中、下依次增高，而粗淀粉含量则相反，变异系数均较小，表明果穗各部位含量值稳定，平均值代表性较好；此外，可以进一步探讨品质在杂交种果穗上的分布情况及变化趋势。其次，在品质指标选择上，选用的品质指标是比较有代表性的玉米粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、赖氨酸，与多数研究报道相同。正如柯永培等所报道，除了对上述4个指标进行研究外，还应该对玉米籽粒的其他氨基酸成分、脂肪酸组成及直链淀粉与支链淀粉比例等指标进行详细的研究[10]。本研究探讨玉米群体果穗不同部位的品质含量，为今后推广优质玉米及品质育种提供了有效的选择途径。

参考文献：

[1]吴春胜，贾士芳，王成己，等. 高蛋白玉米、高油玉米与普通玉米品质的对比研究[J]. 玉米科学，2004，12（1）：57-60.

[2]张欣，张喜华，江丹，等. 我国玉米品质育种研究进展[J]. 杂粮作物，2000，20（5）：13-17.

[3]Norris K H，Barnes R F，Moore J E，et al. Prediction forage quality by NIRS[J]. Animal Sci，1976，43（4）：899-897.

[4]Law D P. Determination moisture content in wheat by NIR diffuse reflectance spectrophotometry[J]. Cereal chem，1977，54（4）：874-881.

[5]Miller R L，Dudley J W，Alexander D E. High intensity selection for percent oil in corn[J]. Crop Sci，1981，21（3）：433-437.

[6]蓝希骞. 高蛋白与高赖氨酸玉米杂交后代主要产量和品质性状遗传及选育[J]. 北京农业科学，1999，17（3）：7-10.

[7]柏光晓，聂琼，任洪，等. 玉米地方品种赖氨酸含量与主要性状的相关分析[J]. 山地农业生物学报，2004，23（3）：189-192.

[8]曹永国，孔繁玲，宋同明. 高油玉米基础群体选择效果的评价及选择方法[J]. 中国农业大学学报，1999，4（1）：83-89.

[9]李酉开. 作物主要品质鉴定优选方法[M]. 北京：中国农业出版社，1991.

[10]柯永培，石海春，杨志荣. 玉米营养品质的遗传研究与育种进展[J]. 玉米科学，2004，12（4）：16-20.endprint

2.3果穗不同部位品质含量的比较

2.3.1果穗不同部位粗蛋白含量分布由图1、表1可见，高蛋白群体果穗上、中、下3部分的粗蛋白含量分别主要集中在10.61%～11.80%、10.81%～1200%、11.01%～1220%；平均粗蛋白含量有依次增高的趋势；果穗不同部位籽粒的粗蛋白含量最大极差变幅为1.235%～1.748%。

2.3.2果穗不同部位粗淀粉含量分布从图2、表1可见，高蛋白群体果穗上部、中部、下部的粗淀粉含量分别主要集中在70.16%～71.35%、69.86%～71.05%、68.66%～6985%；上、中、下3部分的平均粗淀粉含量有依次降低的趋势；果穗不同部位籽粒的粗淀粉含量最大极差变幅为2115%～3.009%。

2.3.3果穗不同部位粗脂肪含量分布由图3、表1可见，高蛋白群体果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分别主要集中在3.91%～4.35%、4.06%～4.50%、4.06%～4.65%；上、中、下3部分的平均粗脂肪含量有依次增高的趋势；果穗不同部位籽粒的粗脂肪含量最大极差变幅为0.863%～0.910%。

2.3.4果穗不同部位赖氨酸含量分布从图4、表1可以看出，高蛋白群体果穗上、中、下3部分粗脂肪含量分别主要集中在0.304%～0.333%、0.310%～0.333%、0.322%～0345%；上、中、下3部分平均赖氨酸含量有依次增高的趋势，籽粒赖氨酸含量最大极差变幅为0037%～0.051%。

3结论与讨论

近年来，许多人对玉米不同品种间的品质性状差异、玉米主要品质性状的形成进行了研究，对各品质性状的形成机理有了一定程度的认识，但大多数研究只侧重于玉米整体品质性状，而对玉米果穗不同部位间的品质差异缺乏深入研究。本研究观察了玉米果穗不同部位主要营养品质的差异，对研究玉米品质性状在穗上的分布特点、揭示籽粒发育与玉米品质形成的关系有着重要意义。

测定蛋白质含量的经典方法是凯式定氮法，而测定淀粉含量则采用酶水解或旋光法[9]。这些传统方法不仅测定速度慢、费用高，而且在分析时容易因粉碎和化学预处理而破坏样品，不适于在品质育种工作中大批量鉴定、筛选育种早代材料。本研究应用MATRIX-Ⅰ型近红外光谱分析仪对豫综5号高蛋白群体果穗不同部位间的主要营养品质进行测定，省时、操作简单、结果可靠。因此，在玉米品质育种中利用这一先进测定技术，既可提高分析效率，又可在早代选择中进行测定，增强选择预测性，提高选择准确度，从而提高育种效率。

本研究比较了豫综5号群体果穗上、中、下3个部位间粗蛋白、粗脂肪、赖氨酸、粗淀粉含量的差异。首先，在选材方面，选用的是群体材料，从中发现粗蛋白、粗脂肪、赖氨酸的含量随着穗部上、中、下依次增高，而粗淀粉含量则相反，变异系数均较小，表明果穗各部位含量值稳定，平均值代表性较好；此外，可以进一步探讨品质在杂交种果穗上的分布情况及变化趋势。其次，在品质指标选择上，选用的品质指标是比较有代表性的玉米粗蛋白、粗淀粉、粗脂肪、赖氨酸，与多数研究报道相同。正如柯永培等所报道，除了对上述4个指标进行研究外，还应该对玉米籽粒的其他氨基酸成分、脂肪酸组成及直链淀粉与支链淀粉比例等指标进行详细的研究[10]。本研究探讨玉米群体果穗不同部位的品质含量，为今后推广优质玉米及品质育种提供了有效的选择途径。

参考文献：

[1]吴春胜，贾士芳，王成己，等. 高蛋白玉米、高油玉米与普通玉米品质的对比研究[J]. 玉米科学，2004，12（1）：57-60.

[2]张欣，张喜华，江丹，等. 我国玉米品质育种研究进展[J]. 杂粮作物，2000，20（5）：13-17.

[3]Norris K H，Barnes R F，Moore J E，et al. Prediction forage quality by NIRS[J]. Animal Sci，1976，43（4）：899-897.

[4]Law D P. Determination moisture content in wheat by NIR diffuse reflectance spectrophotometry[J]. Cereal chem，1977，54（4）：874-881.

[5]Miller R L，Dudley J W，Alexander D E. High intensity selection for percent oil in corn[J]. Crop Sci，1981，21（3）：433-437.

[6]蓝希骞. 高蛋白与高赖氨酸玉米杂交后代主要产量和品质性状遗传及选育[J]. 北京农业科学，1999，17（3）：7-10.

[7]柏光晓，聂琼，任洪，等. 玉米地方品种赖氨酸含量与主要性状的相关分析[J]. 山地农业生物学报，2004，23（3）：189-192.

[8]曹永国，孔繁玲，宋同明. 高油玉米基础群体选择效果的评价及选择方法[J]. 中国农业大学学报，1999，4（1）：83-89.

[9]李酉开. 作物主要品质鉴定优选方法[M]. 北京：中国农业出版社，1991.

[10]柯永培，石海春，杨志荣. 玉米营养品质的遗传研究与育种进展[J]. 玉米科学，2004，12（4）：16-20.endprint