普通玉米高油化对籽粒脂肪酸组分积累的影响

董 浩 毕 军 夏光利 朱国梁 董树亭

（泰安市农业科学研究院1，泰安 271000）

（作物生物学国家重点实验室山东农业大学农学院2，泰安 271000）

玉米是重要的粮食、饲料和工业原料，高油玉米更是一种高附加值的玉米新类型［1］。它不仅含油量高，而且全面改善了玉米的籽粒品质。玉米油又被称为“健康营养油”，是一种具有软化血管和降低胆固醇的优质保健食用油［2］。“普通玉米高油化”生产模式，将高油玉米的优质与普通玉米的高产有机结合起来，从而实现优质高产［3］。前人对这一模式的研究颇多［4－6］，并对不同玉米类型成熟籽粒的脂肪酸的差异做过报道［7－9］，但关于授粉后籽粒形成过程中脂肪酸含量的动态变化的研究较少。因此，本研究选用3种高油玉米分别给2种普通玉米授粉，研究了高油玉米自交、普通玉米自交和授高油玉米花粉的普通玉米籽粒形成过程中脂肪酸含量的变化情况，以期为提高玉米品质、发展高产优质栽培技术及籽粒的有效加工利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2005～2006年在山东农业大学教学基地玉米科技园进行，供试品种选用近年推广面积较大的2个普通玉米品种和由中国农业大学培育的3个高油玉米品种，其有关性状和籽粒品质如表1所示。

1.2 试验方法

1.2.1 田间处理

采用随机区组设计，3次重复，小区面积60 m2，行距60 cm，种植密度均为60 000株／hm2。采取一致的水肥管理，条件与一般高产田相同。

选取生长状态及开花期一致的植株，在开花期用高油玉米的花粉为普通玉米进行一次性饱和授粉，产生6个杂交组合；同时普通玉米和高油玉米分别自交，产生5个自交组合。各处理授粉后每10 d取3个果穗的中部籽粒混匀后在80℃下烘干48 h，粉碎后过60目筛，用于含油量及脂肪酸组分的测定。。

1.2.2 籽粒中含油量及脂肪酸组分的分析

含油量的测定：采用索氏提取法。

脂肪酸组分分析：采用脂肪酸甲酯的气相色谱法。称取样品1.0 g于10 mL磨口玻璃试管中，加石油醚∶乙醚（4∶3）萃取剂2 mL，摇动使样品淹没，加塞密闭，浸泡过夜。加入2 mL 0.4 mol／L氢氧化钾甲醇溶液，震摇5 min左右，再加水使有机相升至试管上部，静止分层，吸取上部清液做气相色谱分析。

测定仪器使用带氢火焰离子检测器的岛津GC－2010型气相色谱仪。使用毛细管柱（30 m×0.25 m×0.25μm），检测器及进样口温度为250℃；程序升温，柱温在200℃下7 min，然后升到230℃下5 min；柱流量为12 mL／min；载气为99.99%氮气。

脂肪酸组分含量：在色谱图的基础上经标准脂肪酸检验后按峰面积归一化法由计算机完成脂肪酸组分含量计算，各脂肪酸组分含量用该脂肪酸在所有脂肪酸组分中的百分含量表示。

1.3 数据处理和分析

试验数据采用Excel 2003和Spss12.0进行数据的整理和统计分析。文中的线形图采用Sigmaplot 11.0制作。

2 结果与分析

2.1 籽粒发育过程中含油量的变化

由图1可以看出，玉米籽粒发育过程中，不同处理的籽粒中含油量的变化总趋势比较相似。在授粉后前10 d油份积累很少，以后随籽粒的生长，含油量迅速增加。在授粉30 d后增长减慢，在30～40 d间，分别达到最大的含油量，成熟时含油量略有下降。整个油份变化动态形成一个单峰曲线。授高油玉米花粉的普通玉米籽粒中含油量从授粉后10 d就已经高于相应的普通玉米自交，随着籽粒的发育差别逐步增大，在籽粒成熟时达到显著水平（表2）。

图1 不同处理籽粒形成过程中含油量的积累动态

表2 不同处理成熟籽粒含油量的变化

2.2 籽粒形成过程中棕榈酸含量的变化

从图2可以看出，玉米籽粒在发育过程中，不同处理的棕榈酸含量的变化趋势总体来看比较一致。各处理的棕榈酸含量在籽粒形成初期较高，随着籽粒的发育，棕榈酸含量不断下降，在授粉40 d前，以接近直线的速度降低，40 d后，下降的速度变慢，在籽粒接近成熟时，棕榈酸的含量基本不再变化。比较不同处理间棕榈酸含量的差异，可以看出，杂交处理的棕榈酸含量随授粉品种的变化而变化，呈现一定的父本效应。其他处理间棕榈酸的含量虽然有所差异，但并没有一定的规律。

图2 不同处理籽粒形成过程中棕榈酸含量的变化

2.3 籽粒形成过程中硬脂酸含量的变化

从图3中可以看出，不同处理的籽粒硬脂酸含量在籽粒的发育过程中的积累变化存在相似的趋势。在授粉30 d（部分处理在授粉20 d）中籽粒中的硬脂酸含量下降迅速，平均降幅57.08%，最大降幅达到了63.49%，随后含量有所增加，但增加的幅度很小，只有18.11%，在籽粒成熟时又有所降低。比较不同处理间的硬脂酸含量差异，在授粉30 d内，自交和杂交处理间并没有明显的差别，随后杂交处理籽粒中硬脂酸含量增加的幅度要明显的小于相应普通玉米自交处理，在籽粒成熟时，授高油玉米花粉的普通玉米籽粒中的硬脂酸含量低于普通玉米自交。

图3 不同处理籽粒形成过程中硬脂酸含量的变化

2.4 籽粒形成过程中油酸含量的变化

从图4可以看出，不同处理籽粒中油酸含量变化的整体趋势比较相似。在籽粒形成初期各处理的油酸含量均较低，随着籽粒的发育，油酸含量不断升高。在授粉20 d内油酸含量呈直线增加，增加幅度超过41.37%，授粉20 d后增加速度变缓。不同处理间油酸含量的变化比较明显，高油玉米自交籽粒中油酸含量在整个生育期都明显的高于普通玉米自交，差别均达到显著水平，在籽粒成熟时高油玉米自交籽粒中油酸含量平均比普通玉米自交高11.99%。杂交处理与普通玉米自交相比油酸含量也有明显的增加，增幅的多少因花粉的来源不同从4.44%到11.70%不等。

图4 籽粒形成过程中油酸含量的变化

2.5 籽粒形成过程中亚油酸含量的变化

由图5可以看出，籽粒中的亚油酸积累变化情况比较复杂，但处理间的变化趋势相似。在整个生育期中，亚油酸含量呈“倒S”曲线波浪状变化。授粉20 d内亚油酸含量迅速降低，平均降幅为5.59%，随后亚油酸含量缓慢升高，在授粉40 d左右（部分处理在授粉30 d）达到最大值，随后亚油酸含量再次降低。与其他处理相比，高油玉米自交在授粉20 d后，籽粒中亚油酸的含量会一直升高，并没有明显的下降趋势。处理间的差异比较明显，普通玉米自交的籽粒亚油酸含量明显的高于高油玉米自交，差别最大时高出10.02%。杂交处理籽粒中亚油酸的积累情况由于父本的不同而有所差异，但普通玉米与高油玉米的杂交处理的籽粒在整个生育期内均低于普通玉米自交籽粒的亚油酸含量。

图5 籽粒形成过程中亚油酸含量的变化

2.6 籽粒形成过程中亚麻酸含量的变化

由图6可以看出，不同处理间亚麻酸含量的变化趋势一致。籽粒发育初期亚麻酸含量最高，在授粉20 d内，亚麻酸含量下降较快，下降幅度平均达到54.30%，随后下降速度变慢，在籽粒接近成熟时含量基本不再变化。不同处理间的差别也比较明显。高油玉米自交籽粒亚麻酸的含量明显低于普通玉米自交。授高油玉米花粉的普通玉米籽粒中亚麻酸含量也低于相应的普通玉米自交，而且两者之间的差距随时间的延续而逐渐加大，在籽粒成熟时，杂交处理的亚麻酸含量更接近与高油玉米籽粒中的含量，表现出明显的偏父本效应。籽粒成熟时，杂交处理与普通玉米自交相比，亚麻酸含量的减小幅度从10.40%到21.16%之间不等，平均降幅达到17.60%。

图6 籽粒形成过程中亚麻酸含量的变化

2.7 籽粒形成过程中总不饱和脂肪酸含量的变化

从图7可以看出，在玉米籽粒中总不饱和脂肪酸（油酸、亚油酸、亚麻酸）的含量很高，在籽粒成熟时平均达到了85.89%，最大的有86.72%。在总不饱和脂肪酸的积累变化趋势上，不同处理间的变化并不大，授粉30 d内呈直线增加，随后增加速度变缓直到籽粒成熟。普通玉米和高油玉米杂交的处理籽粒总不饱和脂肪酸含量与普通玉米自交相比，在籽粒发育前期差别不大，从授粉30 d开始高于相应的普通玉米自交，随籽粒发育过程两者之间的差别越来越大，在籽粒成熟时，授高油玉米花粉的普通玉米籽粒中总不饱和脂肪酸的含量平均比相应的普通玉米自交增加了1.30%。

图7 籽粒形成过程中总不饱和脂肪酸含量的变化

3 讨论与结论

本试验结果表明高油玉米自交，普通玉米自交和普通玉米与高油玉米杂交籽粒的油分积累过程较一致，均在授粉后30～40 d达到最大值，随后降低，呈抛物线型变化趋势，这与前人研究结果相似［10］。关于外源花粉对玉米籽粒含油量的影响，Curtis［11］发现杂交籽粒含油量受花粉影响较大，Alexander等［12］报道高油玉米的花粉直感效应使普通玉米的含油量增加72%，王永宏等［13］得出相似结论。本研究结果表明，高油玉米与普通玉米杂交处理的籽粒含油量在籽粒的整个生育期中均高于相应的普通玉米自交，籽粒成熟时杂交籽粒比普通玉米自交籽粒的含油量平均增加了35.41%，说明高油玉米的花粉直感效应极大的提高了普通玉米籽粒的油分含量，改善了普通玉米的籽粒品质。

许多学者的研究表明，不饱和脂肪酸是由饱和脂肪酸脱饱和形成的。随着籽粒的发育，饱和脂肪酸含量减少，不饱和脂肪酸的含量增加，或是不饱和脂肪酸中低度不饱和脂肪酸减少，高度不饱和脂肪酸增加［14］，玉米籽粒发育成熟过程中棕榈酸含量的降低正是由于它在体内被转变为油酸和亚油酸的缘故。本试验中的棕榈酸、硬脂酸、亚麻酸和油酸含量的变化情况支持这一结论。

关于高油玉米、普通玉米和它们的杂交种之间脂肪酸组分含量变化的研究还未见报道。本试验选用3种高油玉米分别给2种普通玉米授粉，研究了高油玉米自交、普通玉米自交和授高油玉米花粉的普通玉米籽粒之间脂肪酸组分含量的变化，试验结果表明，高油玉米与普通玉米杂交处理的当代籽粒与相应的普通玉米自交相比，油酸含量显著升高，硬脂酸、亚油酸和棕榈酸含量有所降低；在籽粒成熟时，杂交种的总不饱和脂肪酸含量高于普通玉米自交的籽粒含量。可见，花粉来源的不同对籽粒中脂肪酸组分含量的改变具有重要的影响。

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