甜玉米种子萌发物质利用性状杂种优势分析

摘要：杂种优势是生物界一种普遍的遗传现象。本研究主要分析了9份甜玉米自交系測配7个杂交组合百粒重、种子物质动用量、种子物质利用率杂种优势。结果表明：9份甜玉米自交系种子萌发性状可以聚类为3类；7个杂交组合的百粒重杂种优势超中亲遗传的比率达到85.7%，平均杂种优势为39%；物质动用量杂种优势超中亲遗传率为71.4%；物质利用率杂种优势超中亲遗传的比率仅为29%。相关性分析表明物质动用量与百粒重的相关系数高达0.81，呈显著正相关，也就是说百粒重越大，物质动用量也就越大。

关键词：甜玉米；种子萌发；杂种优势

甜玉米，即甜质类型玉米亚种，玉米属，又称“蔬菜玉米”、“水果玉米”，因籽粒中含有丰富的营养和其鲜、脆、甜、嫩的食用特色而深受各阶层消费者青睐，是欧美等许多发达国家现在的主要蔬菜之一[1]。甜玉米是由于一个或几个基因的存在而不同于其他玉米类型，具体可分为普甜，加强甜，超甜三种类型[1]，甜玉米籽粒中含有多种在普通玉米中不存在的维生素，矿物质和氨基酸；在主要营养成分的含量上，如：蛋白质，淀粉，脂肪等，甜玉米也与普通玉米有很大差异。

无论是作为鲜食玉米还是用以食品加工，提高甜玉米种子发芽率和出苗率，是甜

玉米育种最首要的目标之一。

种子萌发是在水分代谢、呼吸代谢、贮藏物代谢等基本代谢的基础上表现为幼苗生长的过程。种子萌发时，贮藏物质在酶的作用下，被水解为简单的有机物，并运送到幼胚中，为胚的生长及幼苗的形成提供必需的营养物质和能量[2-5]。因此种子萌发一直是人们研究的热点问题之一。

甜玉米生产重要条件就是种子活力要高，要具有优异的种子萌发和成苗能力。种子萌发主要涉及胚的萌动和生长（或幼苗形成）两个阶段[5]。幼苗生长量主要是由种子贮藏物质动员量和物质利用率两个方面决定[5]。由于种子呼吸消耗，形成的幼苗干重始终低于种子干物质消耗[7]，因此物质动员量转化至幼苗生长的量是影响幼苗生长的重要因素之一。目前，前人已开展了小麦、大豆、水稻等种子物质利用相关性状的研究，但有关甜玉米种子萌发物质利用性状杂种优势研究尚少。因此，本研究主要分析9份甜玉米自交系测配7个杂交组合百粒重、种子物质动用量、种子物质利用率杂种优势，为进一步改良甜玉米种子萌发提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本实验所利用安徽科技学院提供的7份甜玉米杂交组合，分别为：广甜（父）-1-2-1×12HT00-1、TBF3109×T00-2、YNT6-2×T00-2、广甜（父）-1-2-1×夏王（母）、F810GT3×14引3、F810GT3×夏王（母）、FT10-3×夏王（母）。

1.2 试验方法

将种子置于40℃干燥培养箱中脱水干燥至含水率为13%。实验共设种子萌发设置3次重复，每重复50粒种子，然后挑选健康、饱满的种子，称量，计算单粒种子原始质量W0。

采用纸床于28℃进行发芽实验。取出萌发的种子，把幼苗（胚根、胚芽）、籽粒（剩余部分）分别用锡纸包好置于104℃烘箱烘干24 h，称量，计算单株幼苗烘干质量（W1）和剩余单粒种子质量（W2）。

种子贮藏物质动用量（W3）= W0-W2；种子贮藏物质利用率= W1/W3。

1.3 数据分析

采用DPS进行聚类分析（WPGMA法）；杂种优势用“中亲优势（MH）”表示，MH（%）=（F1-MP）/MP×100，其中MP为双亲均值，MP=（P1+P2）/2。

2 结果与分析

2.1 9个甜玉米自交系种子萌发物质利用性状聚类分析

根据距离系数的大小，利用甜玉米自交系种子的百粒重、物质动用量和物质利用率等指标聚类分析表明，9分不同甜玉米自交系在欧氏距离1.18处可分为3个类亚群：第一类有2个品种，包括（12HT00-1、YNT6-2）占全部供试样品的22.2%，其特点为物质动用量和物质利用率最高而百粒重中等水平；第二类有2个品种（广甜（父）-1-2-1、FT10-3），占全部试样的22.2%，其特点为百粒重最高；第三类有5个品种（T00-2、夏王（母）、TBF3109、F810GT3、14引3），占全部试样的55.6%，其特点为3个性状水平均较平均。

2.2 百粒重杂种优势分析

对7份杂交组合亲本、F1种子间百粒重进行比较分析（表1），结果表明：在7份杂交组合中有4个组合F1后代的百粒重显著高于亲本，为超高亲遗传；2个组合表现为近高亲遗传；1个组合表现为近中亲遗传；超中亲遗传的比率达到85.7%，说明在甜玉米杂交育种中百粒重的杂种优势较为明显。其中在含有亲本“T00-2”的两组杂交组合中全部表现为超高亲遗传；含“夏王（母）”亲本的三组组合中，两组表现为超中亲遗传，一组表现为近中亲遗传。7份组合材料中，组合“YNT6-2×T00-2”表现最好，中亲优势值达到75.55%。

2.3 物质动用量杂种优势分析

对亲本、F1种子的物质动用量进行分析，结果表明：7份杂交组合中有5个组合后代表现为超中亲遗传，其中3个组合显著高于亲本；2个组合表现为近低亲遗传。表现最好的为“F810GT3×14引3”组合，其F1代中亲值高达76.09%，而表现最差的为为组合“TBF3109×T00-2”，F1代中亲优势为-8.76%；超中亲遗传率为71.4%，其中超高亲遗传率为42.9%，说明在物质动用量上具有一定的杂种优势。

2.4 物质利用率杂种优势分析

在物质利用率中7份杂交组合中共有5组杂交后代表现为低中亲遗传，其中共有4组表现为超低亲遗传；仅有1组表现为超高亲遗传；超中亲遗传率仅为28.6%，而且中亲优势的极差高达142.45%，远远高于百粒重和物质动用量的中亲优势的极差值；由此可看出，F1种子在物质利用率上并没有稳定的杂种优势。

2.5 种子萌发物质利用性状相关性分析

种子的物质动用量、物质利用率、百粒重相关性分析表明：物质利用率与物质动用量的相关系数仅为0.06，即在物质动用量与物质利用率相关性较小；物质利用率与百粒重的的相关系数为-0.25，二者呈负相关，即百粒重越大，物质利用率不一定高，而物质动用量与百粒重的相关系数高达0.81，呈显著正相关，也就是说百粒重越大，物质动用量也就越大。

3 小结与讨论

杂种优势是生物界一种普遍存在的遗传学现象，很早就作为一种遗传育种手段而被育种者广泛应用于粮食作物和蔬菜等农作物的产量的提高和品质的改善上[11]。“高产”和“优质”是所有育种工作者面对的最基础的两个问题，而对于无论是用以鲜食还是食品加工均以籽粒为消费对象的甜玉米，除了高产这一首要目标外，品质育种就显得格外重要[11]；但从玉米杂种优势被提出到今天，各国历代学者和育种工作者对甜玉米杂种优势的研究主要集中在形态水平上[12]，将提高产量作为甜玉米育种的重要目标[13]；对甜玉米种子营养品质的杂种优势的研究却并不多。本实验发现9份甜玉米自交系种子萌发性状可以聚类为3类，其中在为第二类种子与第三类种子雜交的2个组合中（广甜（父）-1-2-1×夏王（母）、FT10-3×夏王（母））杂种后代分别表现为三个性状全部具有杂种优势和全无杂种优势，而均为第三类种子（F810GT3×夏王（母））的杂种后代的三个性状全表现为具有杂种优势，这说明第三类种子具有较高的萌发物质利用杂种优势遗传力，而第二类种子则会在萌发物质利用杂种优势上呈现出明显的两极分化；7个杂交组合后代的百粒重杂种优势超中亲遗传的比率达到85.7%，而且中亲优势在50%以上的组合占57%，超高亲遗传比率占到71%，平均杂种优势为39%。

种子萌发是一个较复杂的生理生化过程，是种子贮藏物质在酶的作用下经过一系列反应生成蔗糖、葡萄糖、果糖等各种糖类化合物，为种子萌发提供碳源和能量。由于种子呼吸消耗，形成的幼苗干重始终低于种子干物质消耗[8]，因此物质动用量转化至幼苗生长的量是影响幼苗生长的重要因素之一。本实验得出7个杂交组合后代的物质动用量杂种优势超中亲遗传率为71.4%，其中超高亲遗传率为42.9%；物质利用率杂种优势超中亲遗传的比率仅为29%，但仍有14%表现为超高亲遗传。相关性分析表明物质动用量与百粒重的相关系数高达0.81，呈显著正相关，也就是说百粒重越大，物质动用量也就越大。

参考文献：

[1]樊龙江，颜启传，藏荣春，徐媛，阮松林. 甜玉米种子活力低下原因及提高其田间出苗率研究 [J]. 作物学报，1998，24（1）：103-110.

[2]程昕昕，刘正.shsu双隐性玉米F2籽粒营养品质杂种优势分析[J].广西植物学报，2009，32（3）：382-385.

[3]王晓明，谢振文，曾慕衡，乐素菊.超甜玉米果穗形态和品质性状的杂种优势及遗传特性分析[J].中国农业科学，2005，09：1931-1936.

[4]杨巍，李玲，姜龙，慈佳宾，杨伟光.不同密度下玉米DH系单株产量的杂种优势及配合力分析[J]. 吉林农业大学学报，2014，01：23-29.

[5]程昕昕，刘言龙，牛永胜，刘正. 普甜玉米种子萌发期糖代谢和水解酶活性动态变化[J]. 广西植物，2015，35（03）：348-353.

作者简介：

张世全，（1975---），男，安徽凤阳人，本科，农艺师，主要从事农业技术推广的研究。