不同收获时间对甜糯双隐性玉米自交系种子质量的影响

任梦云，杜龙岗，王美兴，黄益峰

(浙江省农业科学院 作物与核技术利用研究所，浙江 杭州 300021)

随着现代生活水平的不断提高，鲜食玉米越来越受广大消费者的青睐。近年来选育具有甜糯双隐性基因的加甜型糯玉米品种，已成为鲜食玉米育种市场的主流方向。玉米自交系是杂交种选育的遗传基础，一般来说评价一个自交系的好坏除了看其产量、抗性、品质性状外，种子活力也至关重要。种子活力是指种子在不同条件下具有潜在萌发和出苗的能力，是衡量种子质量等级的重要指标[1]，高活力种子具有更明显的生长优势和生产潜力[2-3]，对农业生产具有十分重要的意义[4]。

种子成熟度也是影响种子质量的关键性外界因素之一[5]。目前，有关于玉米种子成熟期的研究较多集中在杂交种种子上[6]，而有关于甜糯双隐性玉米自交系种子活力的研究鲜有报道。一般情况下，随着种子成熟度的不断增加，种子的发芽率、干物质量和耐储性等都会相应呈现增加趋势，蜡熟期种子的活力达到顶峰[7]，保证具有较高的出苗率和产量[8]，目前将生理成熟作为玉米适宜收获期的标准[9]。本研究对不同成熟度的4种甜糯双隐性玉米自交系(自选系2019、C002、TN012和TN932)开展种子活力研究，探讨浙江地区甜糯双隐性玉米种子的最佳适宜收获期，为玉米种子活力遗传改良和高质量生产提供理论参考依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

以甜糯双隐性玉米自交系4个自选系2019、C002、TN012和TN932为材料。

1.2 处理设计

田间试验在浙江省农业科学研究院海宁实验基地进行，室内生理试验在浙江省农业科学院作物与核技术利用研究所玉米分子实验室内进行。2019年3月30日种植供试材料，每667 m2种植4 000株，1行父本与4行母本交替种植。6月6日为抽雄期，吐丝前用羊皮纸袋套住雌穗隔离以防止串粉，吐丝时收集雄花花粉进行人工授粉并记录授粉日期，自授粉后23 d起，每隔3 d采收一批果穗，最后一批采收期为授粉后35 d。果穗收获后及时阴干至相同含水率，除去病虫、破损、畸形和混杂粒后，将所有的种子置于冷库中贮藏保存。

采用裂区试验设计，主处理为甜糯双隐性玉米自交系(自选系2019、C002、TN012和TN932)4个处理，二级处理为授粉后收获天数(即不同成熟度)，即分别为授粉后23 d(Ⅰ)、26 d(Ⅱ)、29 d(Ⅲ)、32 d(Ⅳ)和35 d(Ⅴ)收获，共20个处理组合。每个处理3次重复。

1.3 测定项目与方法

籽粒千粒重:每期带苞叶采收长势一致的果穗10个，自然阴干脱粒后混合种子精选后，随机选取1 000粒称重，8～10次重复，计算千粒重。

发芽试验与测定指标:按农作物种子检验规程的要求，采用砂培法进行室内发芽率试验。选用无污染的细砂过2 cm孔径筛，清水冲洗干净后160 ℃烘干3 h，并在标准发芽盒内制成3 cm厚的砂床。在阴干后的每期种子中随机选取各处理种子各100粒，重复3次，共60个样本。在发芽盒底部垫1层3 cm厚的湿细砂，将样本均匀平铺于砂床，表面覆盖1层2 cm湿砂，加盖盖子，25 ℃昼夜恒温培养。分别于第5 d(8月27日)和第7 d(8月29日)统计发芽势和发芽率[10-11]，约9 d(8月31日)后，种子发胀破碎，停止发芽。

1.4 数据处理

利用Execl 2003进行数据整理，利用SPSS 22.0软件对试验数据进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 千粒重变化

玉米种子千粒重受玉米材料与授粉后天数的显著影响。分析结果显示(表1)，不同成熟度的甜糯双隐性玉米自交系种子作为单一因子对籽粒千粒重的影响均达到显著水平(P<0.05)，即授粉后不同采收时期因成熟度不同种子千粒重差异较大。一般而言，籽粒的千粒重随授粉后天数的延长而增大。自选系2019的千粒重变化有所不同，自选系2019的千粒重于授粉后26 d干物质积累到最大水平，随后缓慢下降。由此推测，对于自选系2019，在授粉后26 d前后种子的干物质积累停止，随后开始呼吸作用占主导地位，开始消耗干物质，因此，在授粉后26 d前后收获可以得到较高的产量。

表1 不同收获期甜糯双隐性玉米自交系种子的千粒重

2.2 发芽率变化

2.2.1 自选系2019玉米种子不同成熟度的影响

种子标准发芽率受种子类型与授粉后天数的显著影响。不同成熟度的自选系2019玉米种子发芽率差异显著，随着种子的逐渐成熟，种子发芽率整体呈上升趋势，除授粉后29 d(自选系2019Ⅲ)的种子在第7天、第9天的发芽率相比于授粉后26 d(自选系2019Ⅱ)分别下降至34.67%和43.67%。授粉后32 d(自选系2019Ⅳ)、35 d(自选系2019Ⅴ)的种子发芽率迅速增加并稳定在一定水平，第7和9天的发芽率分别为76.33%和82%、78%和87.67% (图1)。

柱上不同小写字母表示不同处理间差异达0.05显著水平。图2～4同。图1 自选系2019不同收获期的发芽率

2.2.2 C002玉米种子不同成熟度的影响

不同成熟度的C002玉米种子发芽率差异明显。不同成熟度种子第7天和第9天的发芽率差异不大，值得关注的是，C002成熟度较低的种子发芽率保持在较高的水平，随着时间的推移，种子发育逐渐成熟，发芽率反而急剧下降。7 d和9 d发芽率中，29 d(C002Ⅲ)采收的玉米种子的发芽率最低(17%和22.67%)，随后缓慢增加。第9天，授粉后35 d(C002Ⅴ)种子完全成熟时发芽率最高(51.67%)(图2)。

图2 C002不同收获期的发芽率

2.2.3 TN012玉米种子不同成熟度的影响

授粉后26 d(TN012Ⅱ)、29 d(TN012Ⅲ)与35 d(TN012Ⅴ)采收的种子在不同发芽时间下发芽率的增长趋势基本一致，发芽前期增长速度较快，发芽7 d后种子发芽率基本上稳定在一定水平(图3)，授粉后23 d(TN012Ⅰ)与32 d(TN012Ⅳ)采收的种子在不同发芽时间下发芽率增长缓慢。第9天，授粉后35 d采收的TN012的种子发芽率最高(82%)，但与授粉后29、32 d采收的玉米种子发芽率相比，差异不显著。

图3 TN012不同收获期的发芽率

2.2.4 TN932玉米种子不同成熟度的影响

不同发芽时间下，不同成熟度种子随着发芽时间的延长，发芽率增长趋势基本一致，发芽初期增长速度较快(7 d)，然后缓慢增加并保持在一定水平(图4)(授粉后35 d采收的TN932Ⅴ种子除外)。与第7天相比，授粉后35 d采收的种子在第9天的发芽率大幅度增加，达到最高值(46.33%)。发芽9 d后大部分未发芽的种子已肿胀破碎，停止发芽试验。

图4 TN932不同收获期的发芽率

2.3 千粒重与种子发芽率的相关性

一般情况下，在一定范围内，玉米种子发芽率与千粒重成递增关系。在该研究中我们发现，玉米种子发芽率与千粒重无显著相关性。部分材料玉米籽粒千粒重达到最大时，其发芽率并未达到最高水平，尤其是自选系2019，其千粒重达到88.45 g时，发芽率高达78%。C002在授粉后35 d千粒重达106.57 g，此时发芽率最高，为46.33%；TN012和TN93均在授粉后35 d，籽粒完全成熟时千粒重最大、发芽率最高。

3 讨论

研究表明，未完全成熟的玉米种子同样具有较高的发芽率与活力，这样在保证发芽率的前提下，可以适时缩短果穗收获期，避免生境(如天气条件、早霜、早冻等)对种子质量的影响[12-14]。也有学者持不同意见，他们在对不同成熟度玉米种子的发芽率试验中发现，有部分不同成熟度种子发芽率虽然都达到95%，但彼此间的活力差异较大，因此，认为不能仅仅只依靠种子发芽率来确定最适采收期[15]。

本试验发现，玉米自交系授粉后不同时期采收对种子活力的影响差异较大，这与王淑英等[10]关于河西制种基地玉米杂交种种子成熟度对种子活力影响的研究结果一致。灌浆前期，甜糯双隐性玉米自交系种子的成熟度较低，发芽率也较低，随着收获期的推迟，种子活力不断上升，在授粉后35 d果穗完全成熟时达到最高。自选系2019与C002除外，尤其是C002，采收前期发芽率已达到较高水平，在授粉后29 d发芽率急剧下降，随后缓慢增加，35 d时达到最大水平，但与成熟前期采收的种子发芽率差异不大，我们推测造成该现象的原因可能与材料本身的特性有关，不同类型的甜糯双隐性玉米自交系种子发芽特性因其遗传基础不同而存在差异[16]，具体原因有待进一步研究。

一般情况下，同一玉米品种中体积较大和千粒重较高的种子，其活力相对占有一定的优势[16]。种子质量不仅直接影响到种子的出苗能力和播种深度，也可以直接反映出种子内部储藏物质的量。千粒重越大，其内部储存的可溶性糖、淀粉和蛋白质含量等营养物质相对就越高[16]。因此，生产上多选用籽粒饱满的种子，以保证出苗率，同时应根据种子大小或质量，以及所贮藏营养物质的丰富度来确定最适播种量和播种深度。但在本研究中，我们发现，当玉米籽粒千粒重达到最大时，部分材料的发芽率并未相应达到最高水平，这与以往的研究略有差异，具体可能存在的因素有待于进一步的探讨与验证。

本研究只是针对特定的几个玉米自交系材料进行某一个生存环境下种子发芽率的研究，后续还需要利用更多的基因型材料，研究不同环境条件下甜糯双隐性玉米种子发芽率与其物理、生理生化特性之间可能存在的关系，并且利用这些指标来预测最适宜收获期。