鄭飛，孔令杰，劉瑞響，張美景，趙文明，袁建華(江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，江蘇南京210015)

不同玉米自交系對(duì)不同氣候環(huán)境變化的敏感程度不同，可能出現(xiàn)花粉量減少、雄花退化、錯(cuò)期不當(dāng)、花期不遇等問(wèn)題［1］。為了減少經(jīng)濟(jì)損失，人工輔助異地采粉，授粉技術(shù)需要對(duì)離體玉米花粉活力及花絲受粉結(jié)實(shí)活力保持的時(shí)間有較為確切的了解［1－2］。筆者探討在海南氣候條件下離體玉米花粉生活力和花絲受粉結(jié)實(shí)活力保持時(shí)間，以期為雜交制種、提高制種產(chǎn)量、配組補(bǔ)救措施等提供理論依據(jù)［3］。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn) 試驗(yàn)于2013年冬季在海南省梅聯(lián)鎮(zhèn)進(jìn)行。

1．2 試驗(yàn)材料 供試材料為JS06730自選玉米自交系，該系花粉離體后容易起團(tuán)結(jié)塊;另一份材料為JS651自選玉米自交系，該系散粉性好，花粉離體后不易結(jié)塊。

1．3 試驗(yàn)方法

1．3．1 玉米花粉活力的測(cè)定。田間試驗(yàn)于2013年11月6日進(jìn)行。為了保證供試植株花絲處于最活力狀態(tài)，將玉米自交系JS06730和JS651分2期播種。在雌穗吐絲前，分別各選生長(zhǎng)一致的植株65株套上白色羊皮袋，等待授粉。于12月28日Ⅰ期供試植株花絲吐齊后，徹底去雄。于上午8:00分別將所有Ⅱ期開花植株雄穗全部套上袋，10:00采集新鮮花粉，對(duì)照(CK)選5株套袋果穗立即用于人工授粉。其余每20袋花粉為1組，放入紗網(wǎng)袋內(nèi)，A組懸掛田間，B組加上硅膠用塑料袋包裹好放入(4℃)冰箱冷藏，C組加上硅膠用塑料袋包裹好放入(－20℃)冰箱冷凍儲(chǔ)藏。2 h后每個(gè)處理各取5袋花粉分別自交授粉;12月29日上午10:00每個(gè)處理各取5袋花粉分別授粉自交;12月30日上午10:00，即取粉后48 h每個(gè)處理各取5袋花粉分別授粉自交;第4天上午10:00即取粉儲(chǔ)藏72 h每個(gè)處理各取5袋花粉分別授粉自交。授粉后掛牌記載。

利用3個(gè)處理?xiàng)l件下花粉對(duì)充分吐絲的雌穗進(jìn)行授粉，調(diào)查收獲后的果穗結(jié)實(shí)情況，用結(jié)實(shí)率反映玉米花粉活力。按照以下公式計(jì)算結(jié)實(shí)率:結(jié)實(shí)率(%)=(各處理平均單穗結(jié)實(shí)粒數(shù))/對(duì)照平均單穗結(jié)實(shí)粒數(shù)×100%。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

1．3．2 散粉期后玉米花絲活力的測(cè)定。試驗(yàn)時(shí)間為2013年11月6日，為了保證供試植株花絲所授花粉處于最活力狀態(tài)，將玉米自交系JS06730分4期播種，間隔期為4 d。在雌穗吐絲前，選擇第1期生長(zhǎng)一致的植株80株套上白色羊皮袋，等待授粉。待自交系第1期散粉期結(jié)束，即1月2日上午8:00將后期自交系開花雄穗全部套上袋，10:00采集新鮮花粉并立即對(duì)5株第1期套袋雌穗人工授粉，都標(biāo)記為D1;第2天上午取粉和授粉方式同前，都標(biāo)記為D2;以此類推，直至1月17日，即第16天授粉都標(biāo)記為D16。

隨機(jī)取第1期田間開放授粉的結(jié)實(shí)果穗5穗作為對(duì)照(CK)，各處理平均單穗結(jié)實(shí)粒數(shù)與對(duì)照平均單穗結(jié)實(shí)粒數(shù)之比為各處理的結(jié)實(shí)率，用結(jié)實(shí)率反映玉米花絲活力。

結(jié)實(shí)率的計(jì)算公式如下:結(jié)實(shí)率(%)=(各處理平均單穗結(jié)實(shí)粒數(shù))/對(duì)照平均單穗結(jié)實(shí)粒數(shù)×100%。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel和DPS軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析。

2 結(jié)果與分析

2．1 玉米自交系花粉活力結(jié)實(shí)情況 從圖1可以看出，常溫條件下取粉24 h后，JS06730自交系花粉已結(jié)塊成團(tuán)，48和72 h結(jié)塊更為嚴(yán)重;JS651取粉后48 h開始輕微結(jié)塊，72 h結(jié)塊成團(tuán)較多;在4℃和－20℃密封條件下2種自交系花粉均沒有結(jié)塊，但取出授粉時(shí)立即嚴(yán)重成團(tuán)結(jié)塊。在環(huán)境適宜的條件下果穗結(jié)實(shí)率反映了花粉的生活力。該研究表明不同溫度條件下不同材料玉米花粉活性受到顯著影響，這種影響變化趨勢(shì)會(huì)隨著儲(chǔ)藏時(shí)間的長(zhǎng)短而不同。

圖1 不同儲(chǔ)存條件下JS651和JS06730玉米花粉的結(jié)實(shí)率變化

不同溫度處理下，玉米花粉活性下降速率不同。從圖1可以看出，取粉24 h授粉自交，在室溫處理?xiàng)l件下JS651花粉活力已降至54%，JS06730則降至26%;在4℃條件下，JS651和JS06730的花粉活力均降至15%;在－20℃條件下，JS651和JS06730花粉均失去活性，無(wú)受精結(jié)實(shí)能力。超過(guò)48 h JS651和JS06730花粉在所有處理?xiàng)l件下均不能完成正常的受精作用，田間表現(xiàn)結(jié)實(shí)率為0。同時(shí)，在低溫條件下花粉壽命并沒有延長(zhǎng);在常溫條件下花粉壽命為24～48 h。

對(duì)離體玉米自交系花粉不同儲(chǔ)存條件下結(jié)實(shí)率進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明不同材料花粉采用不同的處理方法和處理時(shí)間段的差異均達(dá)極顯著水平(P=0．000 1)。這也說(shuō)明花粉活力不僅受自身基因型的影響，也受儲(chǔ)存條件和時(shí)間長(zhǎng)短的影響［3］。

由表1可知，玉米花粉活力在3種溫度條件下均達(dá)到顯著差異。尤其在24℃和4℃條件下，花粉活力達(dá)到極顯著水平。

表1 2個(gè)玉米自交系結(jié)實(shí)率在不同溫度處理?xiàng)l件下的比較

由表2可知，儲(chǔ)藏處理時(shí)間在2～24 h范圍內(nèi)各處理間存在極顯著差異。儲(chǔ)藏處理時(shí)間在48～72 h玉米花粉活力極低，此時(shí)的2個(gè)處理間沒有顯著差異。這表明超過(guò)48 h玉米花粉便失去活性，無(wú)受精結(jié)實(shí)能力。

表2 2個(gè)玉米自交系結(jié)實(shí)率在不同處理時(shí)間的比較

2．2 玉米自交系花絲活力結(jié)實(shí)情況 從圖2可以看出，玉米散粉期過(guò)后雌穗的花絲活力隨著吐絲天數(shù)的增加而降低。在散粉期結(jié)束后1～4 d花絲還能維持較強(qiáng)活力，第7天玉米花絲活力降至80%，此后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而呈急劇下降趨勢(shì)。

圖2 散粉期后不同天數(shù)花絲受粉的結(jié)實(shí)率

對(duì)散粉期過(guò)后不同天數(shù)玉米自交系花絲授粉結(jié)實(shí)率進(jìn)行方差分析，結(jié)果表明不同天數(shù)花絲授粉結(jié)實(shí)率的差異均達(dá)極顯著水平(P=0．000 1)。

由表3可知，散粉期過(guò)后第1～5天的結(jié)實(shí)率無(wú)明顯差異，花粉活力可達(dá)94%以上;第6天和第7天稍有下降，但結(jié)實(shí)率可保持在80%以上，此后隨著時(shí)間的延長(zhǎng)而呈急劇下降趨勢(shì);第15天和第16天結(jié)實(shí)率無(wú)顯著差異，此時(shí)花絲衰老無(wú)結(jié)實(shí)能力。

表3 不同時(shí)間花絲結(jié)實(shí)率的變化

3 討論

該研究發(fā)現(xiàn)在不同環(huán)境條件下不同基因型材料花粉活力存在顯著差異。前人的研究結(jié)果表明，低溫條件下可以顯著延長(zhǎng)玉米花粉的生活力，在常溫條件和0～5℃條件下，玉米花粉能保持10 h的正常生活力;在5～10℃條件下，其生活力能保存 5 d［4］。幸享泰等［5］和石思信等［6］在超低溫(－70℃或－196℃)條件下發(fā)現(xiàn)花粉活力能保存1～2年。張紅梅等研究表明離體玉米花粉在室溫(24℃)、冷藏(4℃)和冷凍(－20℃)的生活力保存時(shí)間分別為4、4和9 d。亓文儉等研究發(fā)現(xiàn)在田間自然過(guò)夜條件下(22～30℃)容易結(jié)塊成團(tuán)的自交系花粉活力維持的時(shí)間較短，其活性在24 h保持正常;不易結(jié)塊成團(tuán)的玉米花粉活力保存的時(shí)間更長(zhǎng)，48 h內(nèi)生活力正常。

該試驗(yàn)結(jié)果表明，在常溫條件下不同的玉米自交系的花粉生活力不同，玉米花粉壽命為24～48 h，該結(jié)果與亓文儉等研究結(jié)果相一致。前人的研究表明，低溫條件下玉米花粉的生活力可以顯著延長(zhǎng)［3］。該研究發(fā)現(xiàn)，在低溫條件下(4℃和－20℃)，花粉壽命未能如期延長(zhǎng)。這些與前人的研究結(jié)果不同可能與試驗(yàn)所選用的材料以及除溫度以外的其他環(huán)境因素的不同有關(guān)。此外，這可能與空氣的濕度和花粉相對(duì)含水量大小有關(guān)［7］。研究表明，花粉相對(duì)含水量是影響玉米花粉超低溫保存成功的主要因素，其中超低溫保存的最適宜相對(duì)含水量為11．3% ～14．7%［8］。該試驗(yàn)2種自交系花粉在4℃和－20℃密封條件下均沒有結(jié)塊，但取出授粉時(shí)立即吸潮嚴(yán)重成團(tuán)結(jié)塊。這可能導(dǎo)致了其活性降低的原因之一。

該試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，玉米花絲活力能持續(xù)到開花期結(jié)束后1～7 d，結(jié)實(shí)率可達(dá)80%以上。前人研究表明，玉米花絲在吐絲后1～6 d生活力最強(qiáng)，超過(guò)15 d后授粉幾乎不能結(jié)實(shí)［3］。據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道，玉米花絲活力在吐絲后的4～10 d明顯下降［9］。該試驗(yàn)對(duì)花絲活力研究時(shí)限為16 d，側(cè)重于散粉期結(jié)束后花絲在不同時(shí)期活力的變化，而前人研究主要側(cè)重于玉米在剛吐絲后的花絲的活力變化。

在玉米育種和制種過(guò)程中，了解和掌握玉米花粉和花絲的活性規(guī)律有助于玉米育種和制種的成功［2，10］。雖然不同材料間和不同環(huán)境玉米花粉和花絲的活力變化有一定的差異［11－13］，但該研究結(jié)果所反映的玉米花粉和花絲活力的變化規(guī)律無(wú)論在玉米育種、制種還是在大田生產(chǎn)過(guò)程中都具有一定的參考性。

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