玉米盛花期不同時間授粉對果穗結實性狀的影響

張迎新，方正武長江大學農學院,湖北荊州434025 主要糧食作物產業化湖北省協同創新中心(長江大學),湖北荊州434025

張有富 (河西學院農業與生態工程學院，甘肅 張掖 734000)

吳中華 (湖北荃銀高科種業有限公司，湖北 荊州 434025)

王書平 (長江大學農學院,湖北荊州 434025 主要糧食作物產業化湖北省協同創新中心(長江大學),湖北荊州 434025)

甘肅張掖是我國最大的雜交玉米種子生產基地，該地氣候干燥、光照充足、土壤肥沃、灌溉條件便利，非常適合玉米制種產業的發展，所生產的種子子粒飽滿、純度高、商品性好[1]。由于制種產業發展過快，片面追求產量和效益，各種問題逐漸暴露出來，如玉米制種生產中，玉米果穗的結實率僅60%～70%，甚至更低，直接影響到玉米的結實率，嚴重制約著產量的提高和農戶的收入[2]。

花粉是玉米的雄性配子體，通過有性繁殖能夠傳遞親本的遺傳信息。花粉生活力是花粉所具有的生長、萌發及發育性能，是玉米正常受精結實的關鍵因素之一[3]。玉米制種的產量取決于父本花粉量的大小、花粉活力的強弱，同時又受溫度、濕度、光照、營養、土壤、水分、密度、病蟲害等因素的影響[4]。溫度是玉米花粉生活力維持時間長短的重要影響因素之一。溫度相對較低時花粉壽命會較長；溫度較高時，花粉呼吸強度增大，致使營養成分枯竭耗盡，花粉失活[5]。玉米開花期對高溫最為敏感，此時花粉最易受到高溫熱害產生不育，致使結實率下降，產量降低[4]。降志兵等[6]采用離體花粉高溫處理模擬自然條件下高溫對花粉活力的危害，發現32、35℃處理下花粉生活力可持續較長時間，38℃對花粉生活力危害較大。近年來，隨著氣候變暖，我國局部地區氣候反常，氣溫超過30℃以上的天氣明顯增多，對玉米的正常結實造成嚴重影響，極大地降低了玉米的結實率。2011年張掖市因高溫導致雄花敗育，使許多地方玉米減產[7]。

為找出制種玉米種子生產過程中的最佳授粉時間，提高玉米的結實率。本研究選擇2個典型的雜交種親本鄭58和PH4CV，于2018年7月進行授粉時間對玉米果穗結實性狀影響的田間試驗。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗所用自交系為鄭58(鄭單958父本)、PH4CV(先玉335父本)，均由甘肅省德光種業有限公司提供。

1.2 試驗方法

試驗在河西學院農業與生物技術學院科技示范園進行，播種時間為4月25日，株距15cm，行距50cm，2個自交系各種植3行，每行50株，土壤肥力均勻一致，田間管理同制種玉米。

花粉從玉米自交系雄穗上定時采集，每次選擇3株作為1個處理。授粉設13個時間點，分別是7:00、8:00、9:00、10:00、11:00、12:00、13:00、14:00、15:00、16:00、17:00、18:00、19:00。盛花期觀察玉米植株的散粉情況，及時掛牌注明套袋時間，并做好雌雄穗的套袋管理。7月18日、7月20日天氣晴朗正值盛花期，分別對鄭58和PH4CV自交系植株進行授粉，在羊皮紙袋上標明授粉時間，以方便授粉后果穗的考種。試驗從6：00開始，將雄穗套袋去除后，搖動植株，盡量去除雄穗花粉，套上新紙袋，7：00搖動植株，使花粉落入羊皮紙袋內。同時取下雌穗花絲的紙袋，將花絲用剪刀剪齊后，將花粉均勻灑在花絲上，重新套上羊皮紙袋，防止竄粉。3次重復，并依次做好下一時間的采粉和授粉工作。

1.3 收獲與考種

10月9日收獲果穗并進行室內考種。考種內容包括玉米果穗的禿尖長度、穗長、穗粗、穗行數、行粒數、穗粒數、百粒重。

1.4 統計分析

試驗數據均采取 Excel 2010 進行數據整理，用DPS 7.05統計軟件進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同時間授粉對果穗禿尖長度的影響

從圖1可以看出，鄭58在上午9:00～11:00和下午16:00～18:00授粉，果穗禿尖長度短，PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉果穗禿尖長度短，且上午授粉禿尖長度短于下午授粉。

圖1 不同授粉時間下的玉米自交系果穗禿尖長度

2.2 不同時間授粉對穗長和穗粗的影響

從圖2可以看出，鄭58在早晨8:00～9:00和下午15:00～17:00，PH4CV在早晨9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉，果穗較長；從圖3可以看出，鄭58在早晨9:00～10:00和下午16:00～18:00，PH4CV在早晨9:00～11:00授粉，果穗較粗。

圖2 不同授粉時間下的玉米自交系穗長

圖3 不同授粉時間下的玉米自交系穗粗

2.3 不同時間授粉對穗行數和行粒數的影響

從圖4可以看出，鄭58在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00，PH4CV在上午10:00～11:00穗行數最多；從圖5可以看出，鄭58在上午9:00～10:00，PH4CV在上午10:00～11:00行粒數最多。

圖4 不同授粉時間下的玉米自交系穗行數

2.4 不同時間授粉對穗粒數的影響

從圖6可以看出，鄭58在上午9:00～11:00，下午16:00～8:00授粉種子穗粒數多，PH4CV在上午9:00～12:00，下午16:00～17:00授粉穗粒數多，且上午授粉穗粒數多于下午。

2.5 不同時間授粉對百粒重的影響

從圖7可以看出，鄭58在上午8:00～12:00，下午15:00～18:00授粉，百粒重較大；PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉，百粒重較小。

圖5 不同授粉時間下的玉米自交系行粒數

圖6 不同授粉時間下的玉米自交系穗粒數

圖7 不同授粉時間下的玉米自交系百粒重

3 討論與結論

玉米喜溫暖不耐低溫，全生育期要求比較高的溫度。過早播種則出苗期長、出苗率低、苗弱、生理病害嚴重，播種過晚則影響玉米后期灌漿導致成熟過晚[8]，在河西走廊制種區，一般在4月15至5月5日播種為宜，不同自交系生育期差異可略微調整[9]。本研究于4月25日對2個玉米自交系進行播種，玉米植株能夠在適宜的溫度環境條件下生長。

種植密度過大，會推遲花期，也會導致群體內光照變弱，植株發育后期枯黃葉增多，葉片早衰，影響光合產物的增加，從而影響玉米產量的形成[10]。本研究采用株距15cm、行距50cm的種植密度，以減少密度對授粉的影響。

花粉發育期間對外界條件敏感，如遇到高溫、干旱條件，嚴重影響花粉的發育，導致花粉敗育，或易形成畸形花粉粒，花粉生活力減弱，影響受精；受精后因環境條件影響，子房在中途停止發育，不能結實；灌漿過程中環境變化可能導致胚乳生長停止，形成癟粒[11]。

盛花期是玉米植株雄穗散粉最佳的時期。已有研究表明，玉米植株開始散粉后第3d進入盛期，第5d達到高峰，7d后盛花期株數明顯減少，10d后開花極少。盛花期1d內玉米雄穗均能開花散粉。玉米單株雄穗開始散粉后2～5d散粉量最大，單株散粉期一般持續5～10d，自交系在不同年份間散粉期變幅不大[9]。本研究結果顯示,鄭58和PH4CV在這一時期的不同時間對玉米雌穗授粉，果穗結實差異明顯。

本研究結果表明，2個自交系在一天中不同時間授粉均可結實，但結實性狀存在一定差異。鄭58在上午9:00～11:00和下午16:00～18:00授粉果穗禿尖長度較短;PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉果穗禿尖長度較短，且上午授粉禿尖短于下午。鄭58在上午8:00～9:00和下午15:00～16:00授粉、PH4CV在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉果穗穗長較長；鄭58在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉、PH4CV在上午9:00～11:00授粉果穗的穗粗較大。鄭58在上午9:00～10:00和下午16:00～18:00授粉、PH4CV在上午10:00～11:00授粉穗行數最多；鄭58在上午9:00～10:00、PH4CV在上午10:00～11:00授粉行粒數最多。鄭58在上午9:00～11:00和下午16:00～8:00授粉穗粒數最多；PH4CV在上午9:00～12:00和下午16:00～17:00授粉穗粒數多，且上午授粉穗粒數多于下午。鄭58在上午8:00～12:00和下午15:00～18:00授粉百粒重較大，PH4CV在上午9:00～13:00和下午15:00～18:00授粉百粒重較小。

綜合2個玉米自交系的室內考種結果，盛花期鄭58在9:00～11:00和16:00～18:00授粉果穗的禿尖長度較短、穗長和穗粗值較大、穗粒數較多；PH4CV在9:00～13:00和15:00～18:00授粉果穗的禿尖長度較短，且上午授粉果穗的禿尖長度短于下午，穗長和穗粗值大，穗粒數較多。2個自交系均在9:00～11:00和16:00～18:00授粉果穗的結實性狀較好。不同時間授粉對PH4CV自交系結實性狀的影響較大，而對鄭58自交系影響則相對較小。