籽粒性狀對玉米產量和機收的影響研究進展

郭曉霞　郭玲玲　王鳳蓮　張方圓　樊瑞多　閆新垚

摘要? ? 本文對玉米籽粒性狀對玉米產量和機收的影響研究進展進行闡述，包括單株粒數、百粒重與產量的關系;籽粒構型和產量的關系;籽粒性狀與玉米機收品種選擇的關系。單株粒數和百粒重與單株產量密切相關，通過改良單株粒數和百粒重可有效提高產量。單穗產量與絕大多數籽粒構型性狀顯著相關，特別是與粒長的相關系數最高;對單穗產量影響較大的性狀有粒長、粒厚、穗長、出籽率和粒長/穗半徑。玉米籽粒含水率決定籽粒的軟硬程度，直接影響玉米機收的破碎率、損失率和雜質率，從而影響籽粒機收的效果。因此，在實際玉米育種中，應選擇出籽率高、品質好的玉米材料;關注籽粒性狀，盡量選擇穗粗、粒大、粒長等性狀的材料進行研究;同時利用美系和歐洲的脫水性狀突出種質材料，并充分利用雜優(yōu)模式。

關鍵詞? ? 玉米;籽粒性狀;產量;機械化采收

中圖分類號? ? S513? ? ? ? 文獻標識碼? ? A

文章編號? ?1007-5739（2020）02-0004-02? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）

Abstract? ? In this paper，the research progress on the effects of corn grain characters on corn yield and harvest was reviewed，including the relationship between kernel number per plant，100 grain weight and yield;the relationship between grain configuration and yield;the relationship between grain characters and the selection of corn harvest varieties. Kernel number per plant（KNPP）and kernel weight per plant（KWEI）was closely related with grain yield per plant（GYPP），suggesting that the improvement of KNPP and KWEI could efficiently contribute to high grain yield. Kernel yield per ear（KYE）showed significant correlation with most traits of kernel structure，especially with kernel depth（KD）. KD，kernel thickness（KT），ear length（EL），rate of kernel production（RKP）and KD/ear semi-diameter（EsemiD）determined the performance of KYE.Grain moisture content determined the degree of hardness and softness of the grain，and directly affectd the kernel crashing rate，loss rate and grain impurity rate，thus affecting the the machine harvest.Therefore，in actual maize breeding，we should select maize germplasms which have high seed rate and good quality;pay attention to grain traits，and select the materials with large ear diameter，grain size and grain length as far as possible;at the same time，we should use European and American germplasms with fast kernel dehydration rate，and make full use of heterosis.

Key words? ? corn;kernel trait;yield;mechanically harvesting

玉米是重要的飼料、工業(yè)原料和糧食作物，其自身具有高產潛質。玉米產量易受各種環(huán)境因素影響，由許多主效、微效基因控制。籽粒性狀是復雜的數量性狀，受眾多數量性狀位點（QTL）控制，影響玉米的產量和品質，因而是玉米籽粒產量遺傳改良的重要指標，是決定玉米產量的重要因素。目前，關于玉米產量相關影響因子的研究較多，而對于籽粒性狀與產量的關系，以及籽粒性狀與籽粒型機收品種的關系研究不多，且較為分散。本文從宏觀的角度，分析籽粒性狀與產量、機收的關系，以期對于現代高產分子設計育種及優(yōu)良新品種的培育提供一定的理論參考。

1? ? 單株粒數、百粒重與產量的關系

高產歷來是玉米育種的主要目標。目前，在黃淮海等玉米主產區(qū)，耐密、脫水、出籽率高的品種成為主要推廣類型，以鄭單958和先玉335 為代表，該類型品種穗部特點為大小中等、粒深、軸細、出籽率高[1]。籽粒產量是最復雜、最重要的性狀之一[2]，它是由相互關聯(lián)的多基因控制的一系列生理生化過程的最終體現[3]。單位面積株數、單株粒數和百粒重是決定玉米籽粒產量的主要因素。在種植密度一定的條件下，單株粒數與百粒重直接決定單穗產量。近十幾年來，單株產量與單株粒數、百粒重的關系一直是育種家遺傳研究的重點，改良籽粒品質、提高百粒重可有效提高產量。

彭? 勃等以我國玉米骨干材料齊319和黃早四構建的230個F2∶3家系群體為基礎種質，利用條件分析，并結合QTL定位方法，研究了單株產量（GYPP）與單株粒數（KNPP）、百粒重（KWEI）之間的關系。結果表明，單株粒數和百粒重與單株產量高度相關，通過改良單株粒數和百粒重可有效提高產量[4]。

楊? 坤等利用重慶市普通玉米預備試驗的45個參試材料，采用通徑分析法對其穗部性狀與產量的關系進行研究。結果表明，穗部性狀通過直接效應和其他性狀間的間接效應，表現其與產量相關，在構成玉米產量諸因素中，百粒重、穗行數、行粒數、穗長與產量有較大的相關系數，是影響玉米產量高低的決定性因素。因此，品種選育時應注重對百粒重、穗行數、行粒數、穗長這幾個因素的選擇，與此同時還應增加穗粗，提高出籽率，并且協(xié)調好穗行數、軸粗與出籽率的相互制約關系，以提高選育出優(yōu)異玉米雜交種的幾率[5]。

2? ? 籽粒構型與產量的關系

在實際育種過程中，株型、果穗等顯著影響產量潛力，穗粗、穗行數、穗長也與產量成正相關，因而在選育中須著重考慮[6]。除此之外，包括籽粒的長、寬、厚、粒形等玉米籽粒構型性狀在玉米選育過程中也逐漸凸顯其重要性，成為不可忽視的育種特性。玉米籽粒構型性狀與產量性狀之間的關系密切，籽粒構型性狀之間的關系明顯，了解其中的相互關系，將為育種家提供更加有效的育種思路。

程秋博等利用長玉19、正紅311和正紅505這3個玉米品種為材料，在室內測定種子的活力差異，田間采用裂區(qū)設計，研究不同籽粒大小對幼苗生長、干物質積累和產量的影響。結果表明，玉米大、中粒種的發(fā)芽率、發(fā)芽指數和活力指數較高，田間機播后幼苗和植株的長勢較旺，植株較高，莖粗和葉面積較大，干物質積累較多，尤其是生育前期，生育后期的效應縮小，但仍表現出一定的增產效果[7]。

Veldboom等[8-9]的研究表明，粒長與產量、穗粗均具有較高的正相關。張澤民等[10]、周遠和等[11]及湯? 華等[12]的研究也表明，穗粗對產量具有較大的貢獻。李永祥等利用齊319×黃早四組合F2∶3群體，研究在2個不同生態(tài)環(huán)境下的籽粒構型性狀及產量性狀的相關性，結果表明，籽粒構型中的粒長與單穗產量均具有最高的相關性，籽粒粒形的粒長/粒寬同樣與單穗產量表現出了較強的相關性;粒長、粒長/粒寬分別與出籽率及粒長與穗半徑有較高的關聯(lián)性;粒長、穗半徑同時與單穗產量具有較高的相關系數，因而較粗的果穗、相對較長的籽粒有利于獲得較高的籽粒產量[13]。

籽粒相關性狀與產量關系明顯，種子質量與其自身電導率成極顯著負相關，種子質量越大，電導率越低，種子活力越高;大粒種子植株內源保護酶活性大于小粒種子植株，大粒種子植株具有較強的自我調節(jié)能力。葉綠素含量是重要的植物生理指標之一，許多研究認為，葉綠素含量與產量形成有著極其密切的關系，葉綠素含量高者，光合速率也高，因而能同化更多的有機物質充實籽粒，從而提高產量。大種子玉米植株的葉綠素含量比小種子植株葉綠素含量高，中等偏上大小的種子對單株產量和百粒質量具有重要影響[14]。

3? ? 籽粒性狀與玉米機收品種選擇的關系

隨著我國經濟結構調整，農村勞動力流失，造成農村勞動力資源不足，而玉米田間收獲、人工脫粒、晾曬貯存等環(huán)節(jié)又需要大量的勞動力資源。采用玉米機械收獲可以大大減少勞動力的投入、減輕農民的勞動強度，同時玉米秸稈還田還可以保護土壤和培肥地力[15]。目前，歐美等一些農業(yè)發(fā)達國家機收籽粒品種種植廣泛，機械化程度較高，如美國機械化收獲品種，在玉米成熟時籽粒含水量已降至14%～16%，非常適合機械化收割。我國機械化收獲自20世紀60年代進行技術的引進和研究工作[16-17]，已成為玉米產業(yè)發(fā)展的方向。但近些年來，我國玉米機械化收獲品種選育和推廣速度緩慢，農業(yè)機械化程度不高，目前只有在西北和東北等春播玉米區(qū)推廣應用面積較大，黃淮海夏播玉米區(qū)應用范圍不大，而美國等發(fā)達國家已經實現了玉米籽粒直接機械化收獲[18]。

玉米籽粒直接機械化收獲質量指標包括籽粒含水率、破碎率、雜質率、落穗率和落籽率。其中，玉米籽粒含水率決定籽粒的軟硬程度，直接影響玉米機收的破碎率、損失率和雜質率[19]。玉米機械粒收質量的主要瓶頸是破碎率高，黃淮海夏玉米機收籽粒破碎率均為11.51%，差異幅度為0.34%～51.82%，收獲質量低，而影響其質量的重要因素即是玉米收獲期籽粒含水率，其顯著影響機械粒收質量。我國目前大規(guī)模種植的玉米品種為中晚熟品種，收獲時玉米籽粒含水率普遍偏高，影響了機械粒收質量和效益。因此，評價適宜機械粒收的品種，不僅要注意籽粒灌漿特性和熟期，還要關注籽粒脫水特性的選擇。

玉米機械化收獲田間收獲性評價指標中，籽粒含水量是收獲的關鍵指標之一，業(yè)界確定的玉米籽粒機收含水量指標為20%以下，破籽率在1.5%左右，丟籽率在1.5%以下。因此，在選育玉米機收品種時，應選擇籽粒成熟后期脫水速率快的材料[20]。玉米籽粒的脫水速率受多種因素的影響，如灌漿速率、籽粒體積、天氣、農藝性狀等[21]。其中，在農藝性狀影響因素中，重要的是玉米苞葉總寬、粒型、穗位高、葉片伸展速率、軸粗。玉米籽粒的脫水速率與軸粗成負相關[22-23]，與玉米穗粗成正相關[24]，與苞葉含水率、穗軸含水率成極顯著負相關[25-26]。除此之外，還有多種因素影響玉米籽粒機收質量，如玉米品種類型、種植方式、收獲時間、收割機類型、操作熟練程度等[27-28]。在實際育種中，應優(yōu)化玉米品種的生物學特性，選擇籽粒脫水快的材料，同時應注意選擇軸細、穗短粗、成熟時苞葉含水率低的種質材料，并協(xié)調籽粒脫水速率和籽粒性狀之間的關系，培育適合全程機械化的玉米新品種。

4? ? 結語

4.1? ? 改良單株粒數，提高百粒重

單株粒數和百粒重與單株產量密切相關，通過改良單株粒數和百粒重可有效提高產量。在選育玉米新品種時，應關注玉米籽粒品質與百粒重的關系，選擇出籽率高、品質好的玉米材料，同時在玉米種植過程中合理增施氮、鉀肥，適當延期收獲，以期得到更高的百粒重，獲得高產。

4.2? ? 以籽粒型玉米為導向

出籽率與單穗產量相關性很高;粒長、粒長/粒寬、粒寬等籽粒性狀顯著影響出籽率;增加粒長/穗半徑的比值可提高出籽率。在生產實踐中，軸細、粒深型玉米品種也顯示出了較好的推廣前景。因此，在育種過程中，在綜合其他因素的基礎上，應關注籽粒性狀，盡量選擇具有穗粗、大粒、粒長等性狀的材料。玉米種植過程中，也應盡量選取較大籽粒播種，同時注意因地制宜，根據品種特性和栽培季節(jié)進行種子的精選加工和分級應用。

4.3? ? 注重籽粒性狀和機收的關系，選育適合機收的玉米品種

籽粒含水率、破碎率、雜質率、落穗率和落籽率是玉米籽粒直接機械化收獲質量指標，其中玉米籽粒脫水速度最為重要，玉米籽粒含水率直接影響玉米機收的破碎率、損失率和雜質率。在玉米實際選育的過程中，要注重關注籽粒的脫水性，應注意選擇軸細、穗短粗、成熟時苞葉含水率低的種質材料。同時，育種家應創(chuàng)新玉米種質和雜交組配模式，利用美系和歐洲的脫水性狀突出種質材料選育適合我國地區(qū)的機收材料，并不斷創(chuàng)新雜優(yōu)模式，培育出真正的籽粒機收玉米新品種。

5? ? 參考文獻

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