不同淀粉含量玉米品種籽粒淀粉積累特性比較

摘要：本研究以兩個高淀粉玉米品種和兩個普通玉米品種為試驗材料，研究了高淀粉玉米與普通玉米在籽粒灌漿過程中淀粉動態積累的差異。結果表明：灌漿過程中4個品種淀粉含量變化趨勢均呈“S”型曲線變化；高淀粉玉米和普通玉米在灌漿初期籽粒直鏈淀粉含量并無顯著差異，而在灌漿中后期才逐漸表現差異；與直鏈淀粉積累不同，兩個高淀粉品種籽粒支鏈淀粉含量在灌漿初期就明顯高于兩個普通玉米品種，籽粒灌漿前期平均灌漿速率與最大灌漿速率高有利于籽粒支鏈淀粉的積累；籽粒總淀粉積累的差異主要是由于支鏈淀粉積累的不同造成的，直鏈淀粉積累差異不明顯。

關鍵詞：玉米；直連淀粉；支鏈淀粉；淀粉積累

中圖分類號：S513.01 文獻標識號：A 文章編號：1001—4942(2010)08—0034—04

目前世界淀粉產量約為4 600×10⁴t，其中90％是玉米淀粉，其余為木薯、小麥、馬鈴薯淀粉。玉米淀粉能夠獨占鰲頭，是因為玉米淀粉是各種作物中化學成分最佳的淀粉，有純度高(達99.5％)、提取率高(達93％—96％)、應用范圍廣、經濟效益佳的特點。普通玉米籽粒的淀粉含量在65％左右，混合型高淀粉玉米含量在72％以上，在相同的加工條件下，出粉率比普通玉米增加5％以上。隨著我國社會經濟的發展、人口的增加及資源的巨大損耗，玉米淀粉的需求量還將大幅增加，如何提高玉米籽粒的淀粉含量將成為當前玉米育種關注的焦點。本研究在普通高產田管理條件下，比較了兩個高淀粉玉米品種和兩個普通玉米品種在籽粒灌漿過程中的淀粉動態積累的差異，以期為玉米高淀粉育種提供理論依據。

1 材料與方法

1.1試驗設計 試驗于2006～2007年在山東農業大學實驗農場和山東農業大學作物生物學國家重點實驗室進行。試驗地O～20 cm耕層基礎地力見表1。試驗以兩種不同淀粉含量的玉米品種為材料，其中高淀粉玉米品種為鄭單18(zDl8，淀粉含量約75.01％)和費玉3號(FY3，淀粉含量約74.49％)，普通玉米品種為鄭單958(zD958，淀粉含量約72.16％)和農大108(NDl08，淀粉含量約72.24％)。試驗小區采用隨機區組設計，重復3次，小區面積54 m²，正常大田管理，保證肥水，按各品種最適種植密度播種，其中費玉3號、農大108以52 500株／hm²播種，株距28 em，行距67em；鄭單18、鄭單958以60 000彬hm2播種，株距25 em，行距67 cm。于吐絲期選取生長—致的植株進行套袋人工授粉(每品種不少于100穗)，每穗飽和授粉。

1.2測定項目及方法 4個品種分別選取生長—致的植株套袋自交授粉，于授粉后第5、lO、15、20、30、40、50 d取樣，分別取各品種人工授粉果穗3穗，剝取籽粒，105℃殺青30 min后，80℃烘干保存，用于淀粉室內分析。

淀粉含量測定：旋光法(GB／T 20378—2006)測定。 計算公式：x=100×a／184.6／L×50／M 式中x為淀粉含量百分數；a為在旋光儀上讀出的旋轉角度；L為旋光管的管長(dm)；M為樣品稱重(g)。

淀粉積累量測定：淀粉積累量=淀粉含量×籽粒重。 直連淀粉測定：國標法(GB－7648)。

1.3統計分析 采用Microsoft Excel 2003進行數據處理，用DPS7.05統計軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同淀粉含量玉米品種的產量及產量構成

從表2可以看出，高淀粉玉米品種費玉3號和鄭單18在穗粒數、千粒重方面與普通玉米品種鄭單958和農大108差異顯著，其中高淀粉玉米穗粒數均低于普通玉米，而千粒重則高于普通玉米，平均高6.05％。不同品種玉米淀粉含量與淀粉積累量不同，高淀粉玉米品種籽粒淀粉含量與淀粉積累量均高于普通玉米品種，兩種類型間淀粉含量相差6.55％，而淀粉積累量則相差15.44％，且品種間籽粒淀粉積累量差異顯著。

2.2玉米籽粒淀粉含量動態變化

2.2.1不同淀粉含量玉米品種總淀粉含量的變化不同品種玉米籽粒總淀粉含量變化的總體趨勢呈“S”型曲線(圖1)。在整個籽粒灌漿過程中，不同品種玉米籽粒總淀粉含量逐漸升高，各階段增長速度不—致：玉米籽粒灌漿前期(授粉后10 d)總淀粉含量增加緩慢，授粉后10～20 d籽粒總淀粉含量急劇增加，此階段高淀粉玉米品種鄭單18和費玉3號的總淀粉含量明顯高于普通玉米品種鄭單958和農大108；授粉20 d后籽粒總淀粉含量增加變慢，成熟期趨于穩定。在整個籽粒充實過程中，高淀粉玉米品種籽粒總淀粉含量均高于普通玉米品種，至籽粒成熟期，品種間籽粒總淀粉含量表現為費玉3號>鄭單18>鄭單958>農大108。

2.2.2不同淀粉含量玉米品種直鏈淀粉含量變化籽粒中直鏈淀粉含量隨籽粒生長期的推移而不斷增加，4個品種變化趨勢—致，均呈“慢—快—慢”增長趨勢(圖2)。灌漿前期(授粉后10 d)增加緩慢，10 d后增加迅速，呈直線增長，授粉30d后增加減緩，成熟期籽粒直鏈淀粉含量達到最大，但高淀粉玉米與普通玉米籽粒直鏈淀粉含量差異不大。

2.2.3不同淀粉含量玉米品種支鏈淀粉含量變化籽粒中支鏈淀粉含量變化與籽粒總淀粉含量變化趨勢相似(圖3)，均呈“S”型曲線變化。隨著籽粒灌漿的推進，支鏈淀粉含量急劇增加，—直持續到授粉后20 d，此后支鏈淀粉含量增長緩慢，至完熟期含量達到最高。在籽粒生長過程中，高淀粉玉米費玉3號和鄭單18籽粒支鏈淀粉含量始終高于普通玉米鄭單958和農大108。在成熟期高淀粉玉米籽粒比普通玉米籽粒支鏈淀粉含量平均高7.71％，可以看出，不同類型玉米間淀粉含量的差異主要是由支鏈淀粉含量的差異造成的。

2.3 玉米籽粒淀粉積累置動態變化

2.3.1不同淀粉含量玉米品種總淀粉積累量變化與粒重變化相似，4個品種總淀粉積累量呈現“s”型曲線變化(圖4)。灌漿前期(授粉后10d)總淀粉積累量增加緩慢，授粉后10—30 d總淀粉積累直線增加，此時粒重與籽粒淀粉含量均處于快速增長時期；授粉30 d后淀粉積累變緩，而粒重仍在增加；在籽粒成熟期籽粒總淀粉積累達到最大值。在整個灌漿過程中，高淀粉玉米鄭單18和費玉3號的淀粉積累量均比普通玉米鄭單958和農大108要高。就淀粉總積累量而言，4個品種的總淀粉積累量為高淀粉玉米品種大于普通玉米品種，品種間淀粉積累量高低順序為費玉3號>鄭單18>鄭單958>農大108。

2.3.2不同淀粉含量玉米品種直鏈淀粉積累量變化4個品種直鏈淀粉積累量增加趨勢基本—致(圖5)，在整個灌漿過程中呈現不斷上升趨勢。在授粉后5～15 d籽粒直鏈淀粉積累量增加緩慢，不同品種的直鏈淀粉積累量差異不明顯，授粉15 d后直鏈淀粉積累量增加迅速并出現差異，成熟期各品種直鏈淀粉積累量達到最大值，最終費玉3號的直鏈淀粉積累量最大，鄭單18高于鄭單958，農大108最小。兩個高淀粉品種費玉3號和鄭單18的直鏈淀粉積累量均高于兩個普通玉米品種鄭單958和農大108。可以看出，高淀粉玉米與普通玉米直鏈淀粉積累量的差異不是在籽粒灌漿的開始階段就開始顯現，而是在灌漿中后期才表現出來。

2.3.3不同淀粉含量玉米品種支鏈淀粉積累量變化不同品種玉米支鏈淀粉積累量增加趨勢與總淀粉積累量基本—致(圖6)，在整個灌漿過程中呈“s”型上升趨勢。在授粉后5—10 d籽粒支鏈淀粉積累量增加緩慢，不同品種籽粒支鏈淀粉積累量差異不明顯，授粉10 d后支鏈淀粉積累量呈直線增加，品種間出現差異，高淀粉玉米費玉3號和鄭單18籽粒支鏈淀粉積累量大于普通玉米鄭單958和農大108。4個品種玉米籽粒支鏈淀粉積累量在成熟期達到最大值，不同品種玉米支鏈淀粉積累量不同，表現為費玉3號>鄭單18>鄭單958>農大108。

3 討論與結論

淀粉是玉米籽粒的主要成分，淀粉的生物合成與籽粒產量和品質有直接關系。前人對小麥、水稻籽粒灌漿過程中淀粉的積累規律進行研究發現，小麥、水稻籽粒淀粉含量呈“s”型曲線上升，在籽粒成熟期淀粉含量達到最高，淀粉積累速率高峰出現在灌漿中期。本研究得出，高淀粉玉米和普通玉米籽粒總淀粉、直鏈淀粉和支鏈淀粉的含量變化趨勢與前人所得結果—致，均呈“S”型曲線變化，表現為“慢—快—慢”的增長趨勢，高淀粉玉米總淀粉和支鏈淀粉含量均高于普通玉米，而直鏈淀粉含量則差異不明顯，可見兩種類型玉米籽粒淀粉積累的差異主要是由于支鏈淀粉積累的不同造成的，直鏈淀粉積累差異不明顯。