不同類型玉米籽粒含水率變化規律及雜種優勢分析

李淑君 楊 華 祁志云 董 昕 付忠軍

（重慶市農業科學院 重慶 401329）

玉米是我國第一大糧食作物，2021年全國的種植面積達到6.5億畝，在未來保證我國糧食安全中依然扮演著重要角色。玉米按照收獲物及用途可分為籽粒玉米、青貯玉米和鮮食玉米三類。不同類型玉米適宜收獲期對籽粒含水量需求不同，籽粒玉米需要脫水快，鮮食玉米、青貯玉米則需要脫水較緩一些，且需要有較長的適收期。研究發現，隨著生育期的推進，鮮食糯玉米籽粒含水率呈現“快—慢”持續下降趨勢，鮮食糯玉米適宜采收期為授粉后20～25 d，此時含水率為59%～64%[1]。青貯玉米在乳線比例50%時適宜采收，此時籽粒含水率為40%左右[2]。

玉米收獲期籽粒含水率與生理成熟前脫水速率和生理成熟后脫水速率有關[3]，不同基因型之間籽粒含水率動態變化特征不同[4~6]。目前針對不同類型玉米生理成熟前籽粒含水率動態變化特征的相關研究較少，本研究以甜糯結合性玉米、糯玉米和普通玉米3種不同類型玉米材料及其雜交組合為試驗材料，監測授粉后不同時期籽粒含水率動態變化，并分析雜種優勢，為不同類型玉米適宜含水率種質創新和品種選育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地點及材料

試驗于2022年在重慶市農業科學院皇田試驗基地進行。種植甜糯結合型玉米材料TW2018、糯玉米材料407和普通玉米材料渝213，以及雜交組合407×TW2018、渝213×TW2018。試驗重復3次，隨機排列，小區長3.0 m、寬0.8 m，5行區，密度為62 500株/hm2，生長期間進行良好田間管理。

1.2 取樣方法

為保證不同玉米不串粉及果穗的一致性，每個材料挑選生育期一致的玉米單株掛牌標記，在開花期進行統一授粉。自授粉后15 d開始取樣，取樣間隔3 d，授粉后36 d結束取樣，即取樣時間為授粉后15 d、18 d、21 d、24 d、27 d、30 d、33 d和36 d。每次取生長正常的果穗6個，取每穗中部籽粒混勻。

1.3 性狀測定

（1）百粒水量的測定。百粒水量（g）=百粒鮮重-百粒干重。

（2）含水率的測定。參照低恒溫烘干法測定，稱取一定質量的樣品在已經預熱的105℃恒溫箱中烘1 h左右，再轉60℃的恒溫條件烘干至恒重后稱量[7]。

式中，w為含水率（%），m1為樣品烘干前質量（g），m2為樣品烘干后質量（g）。

（3）以中親優勢和超新優勢來說明含水率雜種優勢。

中親優勢=（雜交種籽粒含水率-雙親籽粒含水率平均值）/雙親籽粒含水率平均值×100%；

超親優勢=（雜交種籽粒含水率-高值親本籽粒含水率）/高值親本籽粒含水率×100%。

1.4 數據統計

采用DPS統計程序對試驗數據進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同類型玉米籽粒水分的動態變化

從圖1、表1可以看出，不同類型玉米百粒水量均呈拋物線變化趨勢，呈前期增長、后期減少態勢，峰值點位于授粉后24～27 d，峰值點百粒水量在16.21～20.04 g，在測定的各個時期，雜交組合的百粒水量均高于自交材料。用一元二次方程對不同類型玉米籽粒百粒水量動態進行模擬，相關系數（R2）為0.928 3～0.968 0，表明該方程能夠很好地模擬籽粒百粒水量隨授粉后天數的變化過程。

表1 不同類型玉米籽粒百粒水量動態變化效應方程

圖1 不同類型玉米籽粒百粒水量動態變化

2.2 不同類型玉米材料含水率的動態變化

不同類型玉米材料含水率的變化趨勢見圖2。授粉后15 d，甜糯結合型材料TW2018與糯玉米材料407、普通玉米材料渝213籽粒含水率相近，分別達到64.64%、66.01%、65.52%；隨著授粉天數增加，TW2018籽粒含水率先升高后下降，授粉后24 d達到最高值68.29%，隨后不斷下降，407和渝213含水率隨授粉天數增加而不斷降低，授粉后18～36 d，407和渝213籽粒含水率均低于TW2018，同時籽粒含水率下降速度快于TW2018。

圖2 不同類型玉米材料含水率變化趨勢

2.3 不同類型玉米雜交組合含水率的動態變化

不同類型玉米雜交組合含水率的變化趨勢見圖3。雜交組合407×TW2018籽粒含水率隨籽粒發育而不斷降低，由65.69%降低到44.72%，雜交組合渝213×TW2018籽粒含水率隨籽粒發育而不斷降低，由69.48%降低到43.66%，授粉后15~30 d渝213×TW2018籽粒含水率一直高于407×TW2018，授粉后30 d渝213×TW2018籽粒含水率迅速下降，至授粉后33～36 d略低于407×TW2018。結果表明，TW2018與不同類型材料雜交，含水率變化趨勢一致，變化幅度有一定差異。

圖3 不同類型玉米雜交組合含水率變化趨勢

2.4 含水率雜種優勢分析

不同雜交組合不同時期籽粒含水率的雜種優勢分析見表2，在雜交組合407×TW2018中，籽粒發育不同時期含水率的中親優勢不明顯，只有授粉后15 d和18 d 2個時期存在中親優勢，分別為0.56%、1.90%，測定的每個時期都不存在超親優勢。在8個測定時期中有1個時期親本間籽粒含水率無顯著差異，其F1表現為籽粒含水率與親本無顯著差異；7個時期親本間籽粒含水率差異顯著，其中有1個時期F1籽粒含水率與高值親本間無顯著性差異，即近高親遺傳，有3個時期F1籽粒含水率與低值親本間無顯著性差異，表現為近低親遺傳，還有3個時期F1籽粒含水率表現居中。

表2 不同雜交組合籽粒含水率雜種優勢分析

在雜交組合渝213×TW2018中，籽粒發育各個時期含水率均存在中親優勢，有3個時期表現出超親優勢。在8個測定時期中有1個時期親本間籽粒含水率無顯著差異，其F1籽粒含水率與高值親本間差異顯著，表現為超高親遺傳；7個時期親本間籽粒含水率差異顯著，其中有1個時期F1籽粒含水率表現為超高親遺傳，2個時期F1籽粒含水率表現為近高親遺傳，還有4個時期F1籽粒含水率表現居中。

3 討論與結論

玉米籽粒生理成熟前，植株依靠傳導系統，一方面將有機成分傳輸到果穗，另一方面將水分從籽粒和穗軸中運走，降低籽粒及果穗的含水率[8]。生理成熟前，玉米籽粒含水率的變化受源庫關系的調控[9]。本研究發現，不同類型玉米籽粒百粒水量均呈拋物線變化趨勢，與授粉后天數呈一元二次曲線相關；甜糯結合性玉米材料含水率先升高后降低，糯玉米材料407和普通玉米材料渝213含水率呈不斷降低態勢，授粉后18～36 d 407和渝213籽粒含水率均低于TW2018；組合407×TW2018和渝213×TW2018籽粒含水率在測定各發育階段均呈現不斷下降趨勢，變化幅度有一定差異。

在籽粒發育不同時期含水率雜種優勢上，組合407×TW2018含水率不存在超親優勢，僅有1個時期存在中親優勢，其他測定時期的含水率主要介于雙親之間；組合渝213×TW2018含水率各測定時期均存在中親優勢，有3個時期存在超親優勢，超親優勢不明顯。兩類雜交組合的超親優勢都不強，其原因可能是含水率由多個微效基因控制，受加性效應、非加性效應及環境的共同影響。

本研究為一年一點試驗結果，下一步需采用較大的不同類型玉米群體材料，組配更多不同類型組合，對含水率的動態變化及雜種優勢進行深入的分析。