侯旭光，張 靜，石海波，趙瑞霞，王鳳英，慕宗杰，于偉卓

（1.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031；2.內(nèi)蒙古國(guó)棟農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011）

玉米是重要的糧食、飼料、工業(yè)原料作物，是內(nèi)蒙古自治區(qū)第一大農(nóng)作物，種植面積、總產(chǎn)量、單產(chǎn)水平皆居糧食作物之首，在內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和糧食安全中占有舉足輕重的地位。玉米品種類型主要包括粒用玉米（普通玉米、特殊用途玉米）和專用玉米（青貯、甜、糯、爆裂、筍玉米等）。就粒用玉米而言，玉米籽粒品質(zhì)包括很多方面，如商品品質(zhì)、營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)、加工品質(zhì)、衛(wèi)生品質(zhì)、貯運(yùn)品質(zhì)等[1-2]。消費(fèi)者追求的是營(yíng)養(yǎng)、口感和衛(wèi)生品質(zhì)，加工者追求的是利潤(rùn)和加工品質(zhì)、商品品質(zhì)、貯運(yùn)品質(zhì)，生產(chǎn)者追求的是產(chǎn)量、效益和商品品質(zhì)，而品種審定標(biāo)準(zhǔn)和一些研究人員注重的是營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)。優(yōu)質(zhì)是玉米育種的重要指標(biāo)之一，正確理解玉米品種的優(yōu)質(zhì)性，直接影響育種者育種方向的確立、生產(chǎn)者和加工者對(duì)優(yōu)良品種的選用。

諸多學(xué)者對(duì)我國(guó)粒用玉米品種品質(zhì)變化、品質(zhì)指標(biāo)間的關(guān)系、環(huán)境對(duì)品質(zhì)影響進(jìn)行了大量研究，總體結(jié)論是容重、粗淀粉含量呈顯著提高趨勢(shì)，粗脂肪含量呈下降趨勢(shì)，粗蛋白質(zhì)含量、賴氨酸含量基本穩(wěn)定[3-13]；容重與籽粒產(chǎn)量、粗淀粉含量呈極顯著或顯著正相關(guān)關(guān)系，提高容重首先是提高粗淀粉含量，而粗淀粉含量的提高可能對(duì)粗蛋白質(zhì)、粗脂肪和賴氨酸含量造成“碳稀釋效應(yīng)”[4，10-15]，表現(xiàn)為容重與粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、賴氨酸含量的關(guān)系出現(xiàn)不同的結(jié)論[16-25]；遺傳因素、環(huán)境因素、栽培措施等都直接影響粒用玉米品種的籽粒品質(zhì)，籽粒品質(zhì)由基因型決定，也受環(huán)境因素影響，而且不同品種對(duì)環(huán)境差異的反應(yīng)不同[2，26-30]。

本研究通過對(duì)截至2021年內(nèi)蒙古自治區(qū)審（認(rèn)）定粒用玉米品種的籽粒容重、粗淀粉、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、賴氨酸含量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，全面掌握內(nèi)蒙古粒用玉米品種籽粒品質(zhì)的變化規(guī)律、區(qū)域特點(diǎn)和性狀間關(guān)系，為品種審定標(biāo)準(zhǔn)合理制定、育種者進(jìn)行品質(zhì)遺傳改良提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本研究使用數(shù)據(jù)主要來源于內(nèi)蒙古自治區(qū)種業(yè)信息網(wǎng)（http：//www.nmseed.com/s）歷年品種審定公告、第1 種業(yè)網(wǎng)（http：//www.a-seed.cn/）、中國(guó)種業(yè)商務(wù)網(wǎng)（http：//www.chinaseed114.com/seed/sspz/）、全國(guó)玉米審定品種名錄（2000—2008年）[31]和作者搜集的內(nèi)蒙古歷年品種試驗(yàn)結(jié)果。

1.2 品質(zhì)分析

內(nèi)蒙古自治區(qū)審（認(rèn)）定粒用玉米品種的品質(zhì)分析經(jīng)歷了從無到有并不斷完善的過程。1980—2021年內(nèi)蒙古已審（認(rèn)）定玉米品種1 352 個(gè)，其中粒用玉米品種1212 個(gè)，占89.64%。2002年前對(duì)審（認(rèn)）定玉米品種的品質(zhì)沒有嚴(yán)格的要求，在1980—2000年審（認(rèn)）定的92 個(gè)粒用玉米品種中，只有20 個(gè)有不完整的品質(zhì)分析數(shù)據(jù)，故不進(jìn)行匯總分析。

2002年內(nèi)蒙古在粒用玉米品種審定時(shí)開始要求有品質(zhì)分析結(jié)果[32-33]，品質(zhì)分析基本由申請(qǐng)單位自己提供樣品進(jìn)行測(cè)定，指定測(cè)試單位為農(nóng)業(yè)農(nóng)村部（原農(nóng)業(yè)部）谷物及制品質(zhì)量檢測(cè)中心（北京、黑龍江）；2007年開始，不同熟期組別的參試品種品質(zhì)分析樣品由內(nèi)蒙古自治區(qū)指定的1 個(gè)試點(diǎn)進(jìn)行套袋取樣，統(tǒng)一在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部（原農(nóng)業(yè)部）谷物及制品質(zhì)量檢測(cè)中心（黑龍江）測(cè)定，2016年開始更改為在內(nèi)蒙古東西部區(qū)指定的2 個(gè)試點(diǎn)進(jìn)行套袋取樣，品質(zhì)分析結(jié)果的代表性增強(qiáng)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

本研究首先是在Microsoft Excel 2003 系統(tǒng)下建立品種信息數(shù)據(jù)庫，對(duì)品種的每個(gè)性狀指標(biāo)分列進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)格式錄入，采用Excel 函數(shù)和條件格式對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行核準(zhǔn)并進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)；數(shù)據(jù)分析在SPSS statistics 18.0、Excel 2019 系統(tǒng)下進(jìn)行。

經(jīng)數(shù)據(jù)整理，2002—2021年共審（認(rèn)）定粒用玉米品種1 120 個(gè)，具有品質(zhì)分析結(jié)果的1 115 個(gè)，占99.55%；同時(shí)具有容重、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗淀粉、賴氨酸5 個(gè)性狀的品種973 個(gè)，占86.88%。

2 結(jié)果與分析

2.1 粒用玉米品種類型數(shù)量分布

2002年內(nèi)蒙古自治區(qū)頒布了《內(nèi)蒙古自治區(qū)主要農(nóng)作物品種審定辦法》和《內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)作物品種認(rèn)定辦法》，2007年通過了《內(nèi)蒙古自治區(qū)禾谷類農(nóng)作物品種審定標(biāo)準(zhǔn)》，把粒用玉米分為普通玉米和優(yōu)質(zhì)玉米（高油、高蛋白質(zhì)、高賴氨酸、高淀粉）。2017年對(duì)審定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修訂，把“優(yōu)質(zhì)玉米品種”改為“特殊用途品種”，要求高油玉米的粗脂肪含量≥7.5%、高蛋白質(zhì)玉米的粗蛋白質(zhì)含量≥12.0%、高賴氨酸玉米的賴氨酸含量≥0.40%、高淀粉玉米的粗淀粉含量≥75.0%，對(duì)豐產(chǎn)性要求由比對(duì)照增產(chǎn)≥3.0%降低為不低于對(duì)照，比普通玉米豐產(chǎn)性標(biāo)準(zhǔn)低了2 個(gè)百分點(diǎn)；穩(wěn)產(chǎn)性也從普通玉米的增產(chǎn)點(diǎn)比例60%降低為50%，可以說優(yōu)質(zhì)或特殊用途品種的審定標(biāo)準(zhǔn)明顯降低。

由表1 可知，具有品質(zhì)分析結(jié)果的1 115 個(gè)粒用玉米品種中，達(dá)到優(yōu)質(zhì)或特殊用途玉米品種標(biāo)準(zhǔn)要求的416 個(gè)，占37.31%。其中，達(dá)到高蛋白質(zhì)玉米品種占1.17%、高油玉米品種占0.36%、高淀粉玉米品種占35.25%、高賴氨酸玉米品種占0.54%（內(nèi)油1同時(shí)達(dá)到高油、高蛋白質(zhì)、高賴氨酸玉米品種指標(biāo)，內(nèi)油4 同時(shí)達(dá)到高油、高蛋白質(zhì)玉米品種指標(biāo)）。高淀粉玉米品種比例呈逐年增加趨勢(shì)，2011—2017年（2014年為12.00%）在33.30%以上，2018—2021年在43.00%以上，2021年達(dá)到最高，為74.44%。美系、歐洲硬粒資源的廣泛應(yīng)用，提高了籽粒粗淀粉含量，但同質(zhì)化現(xiàn)象也日趨嚴(yán)重。

表1 2002—2021年內(nèi)蒙古審（認(rèn)）定粒用玉米品種各類型數(shù)量

2.2 粒用玉米品種籽粒品質(zhì)性狀變化

由圖1a 可知，籽粒的平均容重為750.0 g/L，年均容重隨年份更替呈顯著提高趨勢(shì)（y=741.651+0.733x，R2=0.308，P=0.011），且受氣候影響波動(dòng)較大；年均容重最高為764.7 g/L（2019年），最低為736.3 g/L（2007年），年度間最大差異為28.4 g/L。就品種而言，容重最高的為874.0 g/L（久龍3 號(hào)，2009年），最低的為646.0 g/L（龍豐2，2007年），品種間最大差異為228.0 g/L。

圖1 粒用玉米品種籽粒品質(zhì)年度變化趨勢(shì)

由圖1b 可知，平均粗淀粉含量為74.02%，年均粗淀粉含量隨年份更替呈極顯著提高趨勢(shì)（y=71.852+0.176x，R2=0.805，P=0.000）；年均粗淀粉含量最高為75.82%（2021年），最低為71.70%（2002年），年度間最大差異為4.12 個(gè)百分點(diǎn)。就品種而言，粗淀粉含量最高的為78.89%（益農(nóng)6 號(hào)，2004年），最低的為60.70%（內(nèi)油4，2006年），品種間最大差異為18.19 個(gè)百分點(diǎn)。

由圖1c 可知，平均粗蛋白質(zhì)含量為9.51%，年均粗蛋白質(zhì)含量隨年份更替呈極顯著下降趨勢(shì)（y=9.985-0.040x，R2=0.439，P=0.001）；年均粗蛋白質(zhì)含量最高為10.30%（2005年），最低為8.91%（2013年），年度間最大差異為1.39 個(gè)百分點(diǎn)。就品種而言，粗蛋白質(zhì)含量最高的為13.92%（吉單342，2002年），最低的為6.67%（金山108 號(hào)，2010年），品種間最大差異為7.25 個(gè)百分點(diǎn)。

由圖1d 可知，平均粗脂肪含量為4.05%，年均粗脂肪含量隨年份更替呈極顯著下降趨勢(shì)（y=4.390-0.029x，R2=0.521，P=0.000）；年均粗脂肪含量最高為4.52%（2004年），最低為3.67%（2018年），年度間最大差異為0.85 個(gè)百分點(diǎn)。就品種而言，粗脂肪含量最高的為8.95%（金油2 號(hào)，2005年），最低的為2.43%（張玉1355，2006年），品種間最大差異為6.52 個(gè)百分點(diǎn)。

由圖1e 可知，平均賴氨酸含量為0.280%，年均賴氨酸含量隨年份更替呈極顯著下降趨勢(shì)（y=0.302 -0.002x，R2=0.620，P=0.000）；年均賴氨酸含量最高為0.309%（2004年），最低為0.261%（2021年），年度間最大差異為0.048 個(gè)百分點(diǎn)。就品種而言，賴氨酸含量最高的為0.420%（陜單16，2004年），最低的為0.200%（金山7 號(hào)，2004年），品種間最大差異達(dá)0.220 個(gè)百分點(diǎn)。

2.3 不同生態(tài)類型區(qū)粒用玉米品種籽粒品質(zhì)變化

由表2 可知，在粒用玉米中，隨著生態(tài)類型區(qū)對(duì)積溫要求的增大，審（認(rèn)）定品種數(shù)增加，這與內(nèi)蒙古生產(chǎn)中不同生態(tài)類型區(qū)玉米種植面積所占比重密切相關(guān)；高油玉米主要集中在中熟、中晚熟組，而高淀粉、高蛋白質(zhì)、高賴氨酸比例與熟期組別的關(guān)系較?。徊煌鷳B(tài)類型區(qū)粒用玉米品種籽粒品質(zhì)性狀的差異不顯著，只表現(xiàn)為超早熟、極早熟組品種的平均容重、粗脂肪含量較高，而晚熟組品種的粗蛋白質(zhì)含量較低，可能是遺傳與環(huán)境互作效應(yīng)的結(jié)果。

表2 不同生態(tài)類型區(qū)粒用玉米品種籽粒品質(zhì)

2.4 同一品種在不同省份試驗(yàn)品質(zhì)測(cè)定結(jié)果差異

在1 115 個(gè)粒用玉米品種中，有325 個(gè)在其他省份試驗(yàn)，品質(zhì)測(cè)定結(jié)果表明，不同年份、地點(diǎn)測(cè)定結(jié)果存在明顯差異。由表3 可知，籽粒容重最大變異系數(shù)在5%以上，其他品質(zhì)性狀最大變異系數(shù)均在15%以上。籽粒容重平均極差為24.2 g/L，最大極差92.0 g/L，最大變異系數(shù)為8.77%；粗蛋白質(zhì)含量平均極差為1.29 個(gè)百分點(diǎn)，最大極差4.99 個(gè)百分點(diǎn)，最大變異系數(shù)達(dá)24.44%，12 個(gè)高蛋白質(zhì)玉米品種中有11 個(gè)（占91.8%）在不同省份參加試驗(yàn)，未能同步達(dá)到高蛋白質(zhì)玉米品種指標(biāo)要求；粗脂肪含量平均極差為0.58 個(gè)百分點(diǎn)，最大極差2.12 個(gè)百分點(diǎn)，最大變異系數(shù)達(dá)29.12%；賴氨酸含量平均極差為0.04 個(gè)百分點(diǎn)，最大極差0.18 個(gè)百分點(diǎn)，最大變異系數(shù)達(dá)45.13%，2 個(gè)高賴氨酸品種在不同省份參加試驗(yàn)，均未能達(dá)到高賴氨酸品種指標(biāo)要求；粗淀粉含量平均極差為2.45 個(gè)百分點(diǎn)，最大極差16.28 個(gè)百分點(diǎn)，最大變異系數(shù)達(dá)17.65%，141 個(gè)高淀粉玉米品種中有128 個(gè)（占90.8%）在不同省份參加試驗(yàn)，均未能達(dá)到高淀粉玉米品種指標(biāo)要求。這說明粒用玉米品種品質(zhì)性狀受環(huán)境因素影響很大，特殊用途玉米品種的判定受年份、地域或環(huán)境限制。

表3 同一品種在不同省份參加試驗(yàn)品質(zhì)分析結(jié)果

2.5 品質(zhì)性狀間相關(guān)性分析

由表4 可知，對(duì)同時(shí)具有容重、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、粗淀粉、賴氨酸5 個(gè)性狀的973 個(gè)品種品質(zhì)性狀進(jìn)行相關(guān)性分析，年均容重與粗淀粉含量呈顯著正相關(guān)（R=0.469），但與粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、賴氨酸相關(guān)性不顯著；粗淀粉含量與粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、賴氨酸含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)（R 分別為-0.770、-0.739、-0.804）；粗蛋白質(zhì)含量與粗脂肪含量呈極顯著正相關(guān)（R=0.678），與賴氨酸含量呈顯著正相關(guān)（R=0.548）；粗脂肪含量與賴氨酸含量呈極顯著正相關(guān)（R=0.707）。

2.5.1 不同年份審（認(rèn)）定粒用玉米品種籽粒品質(zhì)性狀相關(guān)性分析 由表4 可知，粗淀粉含量與粗蛋白質(zhì)含量總體上呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，與粗脂肪含量、賴氨酸含量呈不同顯著性負(fù)相關(guān)；粗蛋白質(zhì)含量與賴氨酸含量呈顯著或極顯著正相關(guān)，說明粒用玉米籽粒品質(zhì)間關(guān)系和品質(zhì)指標(biāo)受不同年份氣候條件的影響很大。

表4 不同年份審（認(rèn)）定粒用玉米品種籽粒品質(zhì)性狀間相關(guān)系數(shù)及相關(guān)性

2.5.2 不同熟期組粒用玉米品種籽粒品質(zhì)性狀相關(guān)性分析 由表5 可知，容重與粗蛋白質(zhì)含量相關(guān)性在極早熟～中熟組呈顯著或極顯著正相關(guān)，其他熟期組相關(guān)性不顯著；容重與粗淀粉、粗脂肪、賴氨酸含量的相關(guān)性在不同熟期組無明顯共性。粗淀粉含量與粗蛋白質(zhì)、賴氨酸含量均呈極顯著負(fù)相關(guān)，與粗脂肪相關(guān)性除超早熟組、中早熟組外均呈極顯著負(fù)相關(guān)。粗蛋白質(zhì)含量與粗脂肪含量的相關(guān)性也無明顯共性，與賴氨酸含量均呈極顯著正相關(guān)。粗脂肪含量與賴氨酸含量的相關(guān)性無明顯共性，間接說明粒用玉米籽粒品質(zhì)間關(guān)系和品質(zhì)性狀受品種的熟期組別或不同生態(tài)類型區(qū)的影響較大。

表5 不同熟期組品種籽粒品質(zhì)性狀間相關(guān)系數(shù)

綜合分析粒用玉米籽粒品質(zhì)間的關(guān)系，粗淀粉與粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、賴氨酸含量呈顯著或極顯著負(fù)相關(guān)，粗蛋白質(zhì)含量與賴氨酸含量呈顯著或極顯著正相關(guān)。而容重與粗淀粉、粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、賴氨酸含量間，以及粗蛋白質(zhì)含量與粗脂肪含量間、粗脂肪含量與賴氨酸含量間的相關(guān)性受年份、生態(tài)類型區(qū)的影響較大，相關(guān)性不明顯。

3 討論

3.1 不同年份粒用玉米籽粒品質(zhì)變化特征

對(duì)2002—2021年內(nèi)蒙古自治區(qū)審（認(rèn)）定粒用玉米品種籽粒品質(zhì)變化分析表明，容重呈顯著上升趨勢(shì)，粗淀粉含量呈極顯著上升趨勢(shì)，與眾多研究結(jié)果一致[3-13]；粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、賴氨酸含量呈極顯著下降趨勢(shì)，與眾多研究結(jié)果基本一致[3-13，34-35]。容重的提高表明粒用玉米籽粒商品品質(zhì)提升，而粗淀粉含量的提高將更加適應(yīng)粒用玉米淀粉加工、深加工的需求。淀粉作為玉米籽粒胚乳中最主要的貯藏物質(zhì)，含量提高可能會(huì)造成蛋白質(zhì)、脂肪、賴氨酸含量下降，表現(xiàn)為籽粒中粗淀粉的快速積累對(duì)粗蛋白質(zhì)、粗脂肪等其他組分積累的“碳稀釋效應(yīng)”[9，36-37]。

3.2 不同類型粒用玉米品種的變化趨勢(shì)

對(duì)內(nèi)蒙古自治區(qū)審（認(rèn)）定粒用玉米品種的類型進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析表明，高淀粉玉米品種達(dá)到35.25%的比例，高的年份達(dá)到50%以上，而且呈逐年快速增加趨勢(shì)，這與近年來美系、歐洲硬粒資源的廣泛應(yīng)用密切相關(guān)。淀粉的快速積累能夠有效降低籽粒含水量[9]，從而適應(yīng)機(jī)械化籽粒直收，是玉米生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)，提高玉米籽粒品質(zhì)的關(guān)鍵是提高容重和適度提高淀粉含量。高油、高蛋白質(zhì)、高賴氨酸玉米品種只占2.07%，而且這些類型品種在生產(chǎn)中由于產(chǎn)量和抗病性、抗倒伏性存在不足[36-37]，種植面積十分有限，目前在商業(yè)育種中已很少刻意選育這些類型品種。

3.3 粒用玉米籽粒品質(zhì)性狀間關(guān)系

對(duì)粒用玉米年均籽粒品質(zhì)性狀間相關(guān)性分析表明，容重與粗淀粉含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，與粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、賴氨酸含量間相關(guān)性不顯著，該結(jié)果與多數(shù)研究結(jié)果基本一致[14-25]，但通過對(duì)不同審（認(rèn)）定年份、不同熟期組品種的分析，容重與粗淀粉含量間的相關(guān)性受品質(zhì)測(cè)定年份、生態(tài)類型區(qū)的影響較大，提高容重與提高籽粒營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)性狀并無直接關(guān)系。生態(tài)環(huán)境的改變與玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)密切相關(guān)，但環(huán)境與品質(zhì)的關(guān)系因試驗(yàn)?zāi)攴荨⒌攸c(diǎn)、選用品種的不同會(huì)出現(xiàn)不同的研究結(jié)果[14-25]。國(guó)內(nèi)外對(duì)提高粒用玉米品質(zhì)進(jìn)行了大量研究，但研究的重點(diǎn)不同，歐美發(fā)達(dá)國(guó)家注重的是產(chǎn)量、容重、水分，而我國(guó)注重的是營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)，把高淀粉、高蛋白質(zhì)、高油、高賴氨酸等作為特殊類型品種，降低產(chǎn)量指標(biāo)，與生產(chǎn)者的需求不大相符[38-41]。

4 結(jié)論

2002—2021年內(nèi)蒙古自治區(qū)審（認(rèn)）定粒用玉米品種的容重呈顯著上升趨勢(shì)，籽粒商品品質(zhì)明顯提升；粗淀粉含量呈極顯著上升趨勢(shì)，而粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、賴氨酸含量呈極顯著下降趨勢(shì)；粗淀粉含量的提高和粗蛋白質(zhì)、粗脂肪、賴氨酸含量的降低與碳稀釋效應(yīng)有關(guān)。

籽粒容重和品質(zhì)及其相互關(guān)系受測(cè)定年份、生態(tài)類型區(qū)的影響很大，高蛋白質(zhì)、高油、高淀粉、高賴氨酸玉米品種要作為特殊用途品種，在審定時(shí)不但要多點(diǎn)采集樣品，而且應(yīng)有2年或2年以上的品質(zhì)分析結(jié)果，方可體現(xiàn)粒用玉米品種在品質(zhì)指標(biāo)上的特殊性。

過度注重營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)實(shí)質(zhì)上是對(duì)產(chǎn)量指標(biāo)的弱化，應(yīng)將高產(chǎn)、抗病、抗倒伏和提高容重、降低籽粒含水率作為育種目標(biāo)和品種審定關(guān)鍵指標(biāo)，逐步提高我國(guó)玉米品種的商品品質(zhì)。