GPIT那氏大穗玉米在太原婁煩試點的示范試驗

王綸，王星玉，楊紅軍，那郅燁，元改香，王樹紅，元慕田

（1.山西省農業科學院農作物品種資源研究所，農業部黃土高原作物基因資源與種質創制重點實驗室，山西太原030031；2.云南省生態農業研究所，云南昆明650106；3.山西省奧圣農業開發有限公司，山西太原030001）

GPIT那氏大穗玉米在太原婁煩試點的示范試驗

王綸1，王星玉1，楊紅軍2，那郅燁2，元改香3，王樹紅3，元慕田3

（1.山西省農業科學院農作物品種資源研究所，農業部黃土高原作物基因資源與種質創制重點實驗室，山西太原030031；2.云南省生態農業研究所，云南昆明650106；3.山西省奧圣農業開發有限公司，山西太原030001）

GPIT那氏大穗玉米品系是繼Q28大穗大粒小麥以后，再次以GPIT生物技術手段育種成功的范例，通過2015年在太原婁煩試點進行示范試驗國。結果表明，該品系在GPIT生物技術育種手段和生育期間輔以GPIT生物制劑葉面噴施配套技術的雙重作用下，能更大幅度提高光能利用率，表現出穗大、粒多、微禿尖、雙穗率高等特點，使穗的數量性狀和質量性狀進一步提高，增產效果更加顯著。

GPIT；大穗；玉米；示范；試驗

GPIT生物技術在21世紀問世以來，以大幅度提高作物光能利用率的機理，在各種農作物上廣泛應用，取得了明顯的成效[1]。而利用GPIT生物技術作為農作物的一種新型育種手段也取得了新的突破。繼Q28大穗大粒小麥成功育成并在各地大面積推廣[2]后，云南省生態農業研究所的那中元教授又相繼以GPIT生物技術手段，連續多代誘導變異中單系列玉米品種，系選育成GPIT那氏大穗玉米品系，并于2015年在黑龍江的大慶、綏化、北安，河南省的鄭州、漯河、南陽以及山西的太原等地進行不同生態區的多點大面積示范試驗。

山西省太原市的試點設在太原市婁煩縣米峪鎮興旺莊村，當地海拔1 304 m，年平均氣溫7.1～ 8.1℃，無霜期120 d，年降雨量428 mm，年日照時數2 872 h，≥10℃積溫2 840℃。5月10日播種，10月15日收獲前，由山西省農業科學院、山西農業大學、山西省農村財政研究會、山西奧圣農業開發有限公司、太原市婁煩縣扶貧辦等單位的專家教授，現場實地驗收和調查取樣，隨后又在室內對與穗相關的數量性狀和質量性狀進行了調查考種。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

1.1.1 試驗地基本情況試驗地比較平整，共有20 hm2土地連成片，配套有機井灌溉設施。土壤為沙性土壤，透氣性好，但保水性差。土壤有機質含量為1%左右。前茬作物為馬鈴薯。

1.1.2 供試材料GPIT那氏大穗玉米品系（簡稱大穗玉米），由云南省生態農業研究所楊紅軍、那郅燁先生提供；對照龍生2號由忻州市種子公司提供，該品種適于平整的水澆地種植，適應性和豐產性良好。

1.2 試驗設計

試驗共用土地4.01 hm2，其中，大穗玉米種植1.67 hm2，對照品種分別種植1.67，0.67 hm2。由于大穗玉米在生育期間需要葉面噴施GPIT生物制劑（第1次噴施時間為8葉期，噴施濃度為200倍稀釋液；第2次噴施時間為16葉期，噴施濃度為300倍稀釋液）[3]。對照龍生2號分為2種情況，一種是和試驗種一樣同步噴施GPIT生物制劑2次，以“處理CK”表示；另一種不做任何處理，以“CK”表示。處理CK種植1.67 hm2，CK種植0.67 hm2。采用寬壟窄行的種植方法，經實地測量壟距80 cm，窄行距40 cm，株距50 cm，通風透光條件良好。播種前每公頃底施氮磷鉀復合肥料1 125 kg，生育期間澆水2次，每次隨水每公頃追施尿素150 kg，生育前期鋤草2次。

1.3 測定項目及方法

1.3.1 田間調查取樣收獲前各處理排除周邊3行邊行優勢的植株，調查中間有代表性的200 m2玉米株數、主穗數、次穗數（2次重復取平均值），折算出667 hm2玉米的株數、主穗數、次穗數和雙穗率（雙穗率的統計方法是選擇有代表性的667 m2大田面積，實測主穗和次穗共存的株數除以667 m2的實際株數，2次重復，結果取平均值）。

1.3.2 田間產量驗收調查取樣完成后，以機械進行現場收獲、脫粒一次完成。方法是各收獲667 m2土地上的粒籽稱質量，以種子水分測定儀測出籽粒含水量，計算出籽粒含水量為12%的實際產量。2次重復，結果取平均值。

1.3.3 室內考種各處理隨機采摘20穗主穗和次穗，分別調查穗的相關數量性狀和質量性狀，結果取平均值。穗的相關質量性狀，籽粒含水量以烘干至12%為準。

2 結果與分析

大穗玉米和處理CK和CK在婁煩試點的試驗結果，歸納為穗的數量性狀和質量性狀、株數及產量結果來分析。穗的數量性狀包括穗長、穗粗、穗軸直徑、籽粒長、禿尖長、穗行數、單行粒數、單穗粒數、雙穗率等；穗的質量性狀包括百粒質量、穗粒質量和單株粒質量等。

2.1 大穗玉米品系和對照在婁煩試點穗的數量性狀結果分析

2.1.1 穗長從表1可以看出，大穗玉米的主穗長比處理CK的主穗長長5.3 cm，比CK的主穗長長7.8 cm；大穗玉米的次穗長比處理CK長5.4 cm，比CK長7.4 cm。大穗玉米無論是主穗還是次穗，穗的長度均大于處理CK和CK，其中大于CK的長度高于處理CK的長度。穗長是玉米的一個主要產量性狀，穗長度的增加就會為單行粒數的增加奠定基礎[4]。由此可見，大穗玉米在穗長的產量性狀上比處理CK和CK均具有明顯優勢。

2.1.2 穗粗由表1可知，大穗玉米主穗和次穗的穗粗均比處理CK粗0.7 cm，比CK粗0.9 cm。大穗玉米無論是主穗還是次穗，穗粗均大于處理CK和CK。其中大于CK的粗度高于處理CK的粗度。穗粗是玉米的主要產量性狀。穗粗的增加可以導致穗籽粒行數的增加[5]。由此可見，大穗玉米在穗粗的產量性狀上比處理CK和CK均具有優勢。

2.1.3 穗軸直徑從表1可以看出，大穗玉米主穗的穗軸直徑比處理CK粗1.1 cm，比CK粗1.2 cm；大穗玉米次穗的穗軸直徑比處理CK粗1.2 cm，比CK粗1.3 cm。大穗玉米的主穗和次穗的穗軸直徑均粗于處理CK和CK，處理CK和CK的穗軸直徑差距很小。穗軸直徑較細是對照龍生2號固有的比較穩定的性狀。穗軸的粗細不能作為玉米品種主要的產量性狀，但是較細穗軸的性狀卻是玉米品種的一個優良性狀[6]。從這一點來看，大穗玉米穗軸直徑粗于處理CK和CK，其在穗粗上并不占優勢，但是穗軸直徑較粗的大穗玉米，并未因為穗軸直徑較粗而影響到其他主要產量性狀比處理CK和CK高的優勢。

2.1.4 籽粒長從表1可以看出，大穗玉米主穗籽粒長比處理CK短0.2 cm，比CK短0.1 cm；大穗玉米次穗籽粒長比處理CK短0.1cm，比CK短0.1cm。無論是主穗還是次穗，大穗玉米的籽粒均短于處理CK和CK，其中對處理CK主穗的籽粒短的程度稍大，說明GPIT生物制劑對CK生育期間的處理，對CK主穗的籽粒長度產生了一定影響，但影響微小，對次穗籽粒未造成影響。玉米籽粒長度對一個品種來說，是一個相對比較穩定的數量性狀，如果籽粒的寬和長同時匹配的話，就會對提高百粒質量奠定基礎，如果只是單一的籽粒長度增長，寬度不匹配的話，對籽粒百粒質量的增加影響不大，但對穗軸直徑的粗細卻有一定的影響[7]。一般來說，籽粒長的玉米品種穗軸直徑較細；籽粒寬短的玉米品種穗軸直徑較粗。因此，籽粒長也作為一個比較優良的數量性狀，由于對產量影響不大，也不作為重要的產量性狀來對待，這樣盡管大穗玉米的主穗和次穗的籽粒長均短于處理CK和CK，未處于優勢地位，但并未因此而削弱大穗玉米主要產量性狀比處理CK和CK強的優勢。

2.1.5 禿尖長表1結果表明，大穗玉米的主穗禿尖比處理CK短1.3 cm，比CK短2.6 cm；大穗玉米的次穗禿尖比處理CK短0.9 cm，比CK短2.7 cm。大穗玉米的主穗和次穗禿尖長均小于處理CK和CK，其中小于CK禿尖長的長度更大，說明生育期間經GPIT生物制劑處理的CK，對CK禿尖長的縮短也起到了明顯的作用。禿尖長短雖然未作為影響玉米產量的主要產量性狀，但卻影響行粒數和穗粒數的多少，而行粒數和穗粒數卻是玉米品種重要的產量性狀。由此看來，禿尖的長短對玉米品種產量間接的影響也不容忽視[8]。大穗玉米無論主穗還是次穗的禿尖長均很短，處理CK主穗和次穗的禿尖長直觀地看也不明顯，唯有CK的主穗和次穗的禿尖長均很明顯，說明應用GPIT生物技術，無論是作為育種手段還是生育期間進行葉面噴施，均對玉米穗頂端禿尖長的縮短會起到明顯的效果。

2.1.6 穗行數從表1可以看出，大穗玉米的主穗比處理CK多1.8行，比CK多3.6行；大穗玉米的次穗比處理CK多1.4行，比CK多3.2行。大穗玉米主穗、次穗的穗行數均多于處理CK和CK，尤以對CK的穗行數多得明顯，說明GPIT生物制劑在生育期間對CK的處理，對CK穗行數的增加也發揮了明顯的作用。穗行數是玉米主要的產量性狀，穗行數的多少直接影響到單穗粒數的多少。大穗玉米不論主穗和次穗，穗行數均多于處理CK和CK，說明大穗玉米在穗行數這一產量性狀上具有明顯優勢，為單穗粒數的增加奠定了基礎。

2.1.7 行粒數從表1可以看出，大穗玉米主穗的行粒數比處理CK多7.0粒，比CK多12.7粒；大穗玉米次穗的行粒數比處理CK多8.5粒，比CK多12.4粒。大穗玉米主穗和次穗的行粒數均多于處理CK和CK。行粒數是玉米主要的產量性狀，行粒數的多少直接影響到穗粒數的多少，因此，行粒數的增加為穗粒數的增加創造了條件[9]。

2.1.8 穗粒數從表1可以看出，大穗玉米主穗的穗粒數比處理CK多210.0粒，比CK多347.1粒；大穗玉米次穗的穗粒數比處理CK多190.9粒，比CK多296.2粒。大穗玉米主穗和次穗的穗粒數均多于處理CK和CK，其中多于CK的粒數要超過多于處理CK的粒數。大穗玉米的穗粒數多于處理CK和CK絕非偶然，在穗長、穗粗、穗行數和行粒數等產量性狀上，大穗玉米比處理CK和CK占有優勢，甚至包括大穗玉米禿尖微小所占的優勢，已經為大穗玉米穗粒數多于處理CK和CK奠定了基礎。而穗粒數多的優勢又為大穗玉米穗粒質量的增加打下了基礎[10]。

2.1.9 雙穗率雙穗率調查結果表明，大穗玉米的雙穗率比處理CK高6.6百分點，比CK高21.2百分點，比CK高出的百分率遠大于處理CK的百分率（表1），說明GPIT生物制劑對CK生育期間的葉面噴施處理，對CK雙穗率提高的效果不可小覷。大穗玉米的主穗和次穗在穗長、穗粗、穗行數、行粒數、穗粒數、雙穗率等產量性狀上占有明顯優勢，為高產打下了堅實基礎[11]。

2.2 大穗玉米品系和對照在婁煩試點的穗質量性狀、株數和產量結果分析

2.2.1 百粒質量從表2可以看出，大穗玉米主穗的百粒質量比處理CK多0.5 g，比CK多1.4 g；大穗玉米次穗的百粒質量比處理CK多1.2 g，比CK多1.4 g。大穗玉米主穗和次穗的百粒質量均高于處理CK和CK，而且多于CK主穗的百粒質量大于處理CK主穗的百粒質量。百粒質量在玉米的產量構成中占有舉足輕重的地位，是最基礎的產量因子。大穗玉米百粒質量的優勢，又使得大穗玉米在單穗粒質量的質量性狀上得到提高。

2.2.2 穗粒質量穗粒質量是衡量玉米產量高低的一個重要指標[12]。表2結果表明，大穗玉米主穗的穗粒質量比處理CK多91.8 g，比CK多117.9 g；大穗玉米次穗的穗粒質量比處理CK多56.0 g，比CK多84.9 g。大穗玉米主穗和次穗的穗粒質量均高于處理CK和CK，其中高于CK的穗粒質量大于處理CK的穗粒質量，可見GPIT生物制劑在生育期間對CK的處理，可使處理CK的穗粒質量不論主穗還是次穗都比CK得到了提高。大穗玉米穗粒質量高于處理CK和CK，決定了大穗玉米單株粒質量比處理CK和CK高的優勢，也為大穗玉米最終單位面積產量的提高，提供了先決條件。

2.2.3 單株粒質量單株粒質量是指1株玉米主穗和次穗單穗粒質量之和，但次穗不是每1株玉米都有，根據大穗玉米和處理CK和CK的雙穗率調查結果，均以次穗的單穗粒質量乘以各自的雙穗率，得出次穗在單株粒質量中的實際單穗粒質量，再加上各自的主穗單穗粒質量，即單株粒質量。表2結果表明，大穗玉米的單株粒質量比處理CK多137.4 g，比CK多208.7 g，大穗玉米的單株粒質量與處理CK和CK相比占有絕對的優勢。只要種植密度相差不懸殊的話，大穗玉米單位面積產量高于處理CK和CK的結果基本形成定局。

表2 大穗玉米品系和對照在婁煩試點的穗質量性狀、株數和產量比較

2.2.4 產量由表2可知，大穗玉米每667 m2土地株數比處理CK和CK分別少90，108株，但產量卻比處理CK和CK分別高280.2，448.2 kg。折合成公頃產量后，大穗玉米每公頃的產量分別比處理CK，CK高4 203，6 723 kg。高于CK的產量要遠大于高于處理CK的產量。增產率分別為38.33%，79.61%。處理CK比CK的增產率為29.83%。

3 結論與討論

大穗玉米品系在太原婁煩試點的示范試驗結果表明，在與產量相關的穗的數量性狀，包括穗長、穗粗、穗行數、行粒數、穗粒數等以及禿尖長等，大穗玉米均比處理CK和CK占有優勢；由于與產量相關的穗的數量性狀的優勢，也導致大穗玉米穗的質量性狀（百粒質量、穗粒質量和單株粒質量等）比處理CK和CK也占優勢。在與產量相關的穗的數量性狀和穗的質量性狀均比處理CK和CK強的雙重優勢下，出現了大穗玉米盡管在每667 m2土地株數少于處理CK和CK 90～108株的情況下，仍然獲得15 168 kg/hm2的高產記錄，比處理CK和CK分別增產38.33%，79.61%。

大穗玉米之所以比處理CK和CK有如此大幅度的增產，主要取決于2個方面，一是以GPIT生物技術手段率先在Q28大穗大粒小麥育種成功后，在不斷總結經驗教訓的基礎上，大穗玉米是又一個以GPIT生物技術手段育成種的成功范例。種性突出的表現是，在光能利用率大幅提高的前提下，表現出穗大、粒多、微禿尖、雙穗率高的特點；二是大穗玉米在栽培技術上仍然采取生育期間葉面噴施GPIT生物制劑的配套技術，提高了光能利用率，促進了穗的數量性狀和質量性狀的提高。在GPIT生物技術育種手段，和生育期間GPIT生物制劑葉面噴施配套技術的雙重作用下，使大穗玉米的增產潛力得到充分挖掘并凸顯出來[13]。

大穗玉米生育期間使用GPIT生物制劑葉面噴施的配套技術，對大穗玉米的增產作用是不可忽視的。試驗結果表明，大穗玉米比CK增產76.91%，但比處理CK只增產38.33%，說明GPIT生物制劑對處理CK生育期2次的葉面噴施，對其產量的提高起到了明顯的作用。說明大穗玉米比處理CK的增產幅度，是以大穗玉米本身種性的優勢作用為主。而處理CK比CK增產29.83%的幅度，卻是以GPIT生物制劑生育期間2次葉面噴施的作用為主的。設置處理CK和CK的初衷目的，就是要體現大穗玉米的增產機理是由GPIT育種手段和生育期間GPIT生物制劑配套技術的雙重作用下形成的。而且配套技術的作用，對大穗玉米的種植是必不可少的環節[14]。

大穗玉米品系在太原婁煩試點的示范試驗效果表明，大穗玉米利用GPIT生物技術的育種手段，較過去的各種常規育種手段，以及鈷源、等離子輻射等比較先進的育種手段[15]，更具有創新性和突破性。它的核心仍然能大幅度提高新品種的光能利用率。在此前提下再結合生育期間葉面噴施GPIT生物制劑的配套技術，更加促進了大穗玉米對光能的吸收利用，經濟產量和生物產量得以大幅度提高。生物產量的提高對經濟效益的提高也會起到不可忽視的作用，因為大穗玉米在高光效的作用下，秸稈中又含有大量未經轉化的可溶性糖，不僅提高了其營養品質，而且進一步改善了秸稈的適口性，為奶牛優良的冬貯青飼料提供了原料。

在同等的試驗條件下，大穗玉米比對照品種龍生2號增產79.61%的結果，在當地引起了轟動。但由于示范試驗點生態環境因子的局限，如海拔較高、積溫較低、無霜期短等不利因素，還不能充分滿足大穗玉米全生育期，在高光效作用下對環境因子的需求。其次在栽培技術上雖然按試驗要求，采取寬壟、窄行、密植的技術，但不夠規范，寬壟的壟距不夠，窄行栽植的株距過大，致使栽植株數短缺了很多，使每667 m2土地要求4 000株的株數只保留了2 325株，使群體優勢的發揮大大打了折扣，導致最終高產的優勢未能充分表達出來。再就是大穗玉米的高產特性是在高光效的潛能下，建立在高肥、大水的基礎上發揮的，而且對肥料的要求也比較嚴格，必須以優質的有機肥料作底肥，保證每公頃的土地上60 t以上的水平。而婁煩試點施肥質量和數量也遠遠不能達標。盡管如此，仍然創造了在婁煩縣歷史上從未出現過的玉米高產記錄。大穗玉米品系的育成將成為21世紀我國農作物高光效育種的典范，在產量、品質和抗性上都將會出現一個新的突破。

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［15］盧慶善，趙廷昌.作物遺傳改良[M].北京：中國農業科技出版社，2011.

Demonstration Experiment Study of GPIT Large Ear of Corn in Loufan,Taiyuan

WANGLun1，WANGXing-yu1，YANGHong-jun2，NAZhi-ye2，YUANGai-xiang3，WANGShu-hong3，YUANMu-tian3
（1.KeyLaboratoryofCrop Gene Resources and GermplasmEnhancement on Loess Plateau，MinistryofAgriculture，Institute ofCrop GermplasmResources，Shanxi AcademyofAgricultural Sciences，Taiyuan 030031，China；2.Yunnan Institute ofEcological Agriculture，Kunming650106，China；3.Shanxi AoshengAgricultural Development Co.，Ltd.，Taiyuan 030001，China）

The GPIT's big ear corn lines,is following a Q28 large spike wheat,again to GPIT biological technology incubation of success example.The paper was through 2015 in Loufan ofTaiyuan pilot demonstration experiment,the result showed that under the dual effects ofGPITbiological technologybreedingmethods and the application ofGPIT biological agents in the preparation ofthe surface,the line more greatly improved the utilization rate of light energy,showed large ear,more grain,micro bald tip,double spike rate high,the characteristics ofthe spike in the number ofcharacters and quality characters were further increased,the yield increasing effect was more significant.

GPIT;large spike;corn;demonstration;experiment

S513

A

1002-2481（2016）04-0444-05

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.04.05

2015-12-06

山西省發改委項目（晉發改高新發（2009）119號）；山西省科技推廣項目（2013071019）

王綸（1972-），男，山西太原人，副研究員，主要從事作物栽培和種質資源研究工作。