玉米自交系成熟期籽粒含水量分析

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(河北农业大学农学院/国家玉米改良中心河北分中心， 河北 保定 071001)

玉米是我国种植面积最大、总产量最高的粮食作物[1]。随着畜牧业和玉米深加工业的发展，玉米作为粮经饲兼用作物需求量日趋增加[2]。但是我国农村土地流转和农业合作社等农业经营主体的出现以及农村劳动力不断转向二三产业的发展趋势，农村劳动力变得越来越少，玉米生产成本随之增加[3-5]。同时收获后的果穗籽粒含水量过高，给贮存、运输等带来困难,出现穗萌或籽粒霉烂等现象，严重影响玉米产量及籽粒商品性[6]，为提高玉米生产效率，降低生产成本，促进玉米生产技术体系的发展和完善，玉米籽粒机械化收获已成为今后发展的主要方向。

玉米生理成熟期籽粒含水量和后期脱水速率是影响玉米机械化收获的重要因素，影响着玉米储藏、运输及再加工等环节。前人研究结果表明，不同玉米品种成熟期籽粒含水量差异较大，同时成熟期籽粒含水量受品种性状和气候条件的影响[7-9]，籽粒脱水速率大小与生理成熟早晚无明显相关，受生理成熟时含水量影响较大[10]。

每年国家或各省审定大量玉米新品种，但能够适宜机械化籽粒收获的品种较少，其原因是玉米种质资源缺乏，创制和拓宽新的玉米种质资源，以满足选育机收品种的需要，成为当前育种者亟待解决的问题。本试验以69份来自不同杂种优势群的玉米自交系为材料，以探针水分仪测定法和烘箱法测定成熟期籽粒含水量，旨在探索快速测定自交系籽粒含水量的方法，筛选出成熟期籽粒含水量低的自交系，为选育适合机收籽粒的玉米新品种提供新的种质资源。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本试验材料由国家玉米改良中心河北分中心提供，选用河北农业大学玉米育种研究室选育及常用的来自不同杂种优势群的69份玉米自交系(见表1)。

1.2 田间设计

分别于2016年、2017年种植于国家玉米改良中心河北分中心试验田；采用完全随机试验设计，行长4 m，行距55 cm，株距18 cm，田间管理同大田管理水平。

1.3 测定方法和数据处理

1.3.1 玉米籽粒含水量测定方法

本试验采用2种方法：电子水分仪测定法和烘干法。生理成熟期取样，09:00时以后，每自交系取整齐一致的3个果穗，剥开苞叶，将水分测定仪(厂家型号：Protimeter BLD 5604)的探针垂直插入籽粒间隙，测量果穗上、中、下3个部位的籽粒含水量，求均值，并设3次重复。测完后迅速将果穗装袋、编号并带入实验室，手工脱粒后称取籽粒鲜重，迅速将材料转移至烘箱，80 ℃下烘干，直至籽粒干重烘至恒重时称重，计算籽粒含水量。

籽粒含水量(%)=(籽粒鲜重-籽粒干重)/籽粒鲜重×100%

表1 自交系名称及所属类群

类群自交系类群自交系NSSHM1二环系农系5339PH6982农系5340农系1343农系5341SSPH6WC农系5323农系5980农系5343国内瑞德农系461农系534447-12农系5347H58农系4596廊系1-1农系4597农系608农系4598农系523农系4599农系525农系4600农系597农系4601农系465农系4602农系485农系4618农系882农系4603农系1571农系4604农系495农系4631农系1335农系4634农系8568农系4633农系606农系4639农系1339农系5380农系6415农系5393塘四平头S121农5395系农系972农系5403农系J72农系5406京2416农系5365C413-1zh14AP72农系1341二环系农系5336农系1351农系5350农系1345农系5322农系1347农系5324农系1334农系5325农系1355农系5326

1.3.2 数据处理

试验图表采用Excel软件进行计算和作图，使用SPSS软件对成熟期籽粒含水量进行方差分析。

2 结果分析

2.1 电子水分仪测定法和烘干法的相关性分析

本试验采用2种方法测定籽粒含水量，利用2种方法2年1点的数据建立真实的水分读数标准曲线。从图1可以看出，2种方法呈线性相关，标准曲线y=0.749x+10.56，R2=0.568，相关性较小。采用传统的烘干法测定的籽粒含水量，数据较精确，电子水分仪测定的含水量存在一定误差。

图1 电子水分仪法和烘干法测定含水量的相关性曲线

2.2 成熟期籽粒含水量年份间差异分析

2.2.1 电子水分仪测定法2年试验数据分析

从表2可以看出：在成熟期玉米自交系籽粒含水量差异性显著，各自交系在不同年份间籽粒含水量差异性极显著。不同年份、不同自交系之间差异极显著，研究结果表明，由于气候因素影响，玉米籽粒成熟期含水量差异较大。

表2 电子水分仪测定籽粒含水量的方差分析

来源自由度均方F显著性年份1268.01257.7140重复226.2615.6550.004自交系68127.71727.5030重复×自交系1364.3110.9280.664年份×自交系6876.02416.3710

2.2.2 烘干法2年试验数据分析

由表3可以看出:不同年份间自交系成熟期籽粒含水量差异性显著，不同自交系同年度重复间成熟期籽粒含水量差异不显著。结果表明，由于2年间气候因素的影响，玉米成熟期籽粒含水量差异较大。

表3 烘干法测定籽粒含水量的方差分析

来源自由度均方F显著性年份11.6386.9290.009重复26.5012.750.048自交系682.2030.9320.614重复×自交系1362.3010.9730.562年份×自交系682.1490.9090.662

2.3 不同自交系成熟期籽粒含水量差异分析

烘干法测定结果显示，塘四平头类群中有5个自交系的含水量在26%～42%之间，平均含水量在35%左右，只有农单156父本农系972的含水量为26%，符合夏玉米籽粒含水量≤28%的标准。国内瑞德类群中有18个自交系的含水量在20%～43%，平均含水量为33%左右，其中农系485和农系6415的含水量在28%以下，含水量分别是27.32%、27.88%。美国杂交种二环系类群中39个自交系的含水量在23%～40%，平均含水量为31%，其中农系5350、农系5341、农系4596、农系4597、农系4598、农系4600、农系4601、农系4602、农系4603、农系4604、农系4631、zh 14、农系1341的含水量为30%以下，含水量分别是29.45%、29.32%、27.02%、23.77%、23.43%、28.35%、24.14%、29.27%、23.09%、25.54%、22.42%、28.26%、21.08%。

由表4可以看出，有23个自交系2年内含水量差值低于5%，其中国内瑞德群连续2年进行成熟期含水量测定的18个自交系中，有5个自交系的含水量差值低于5%，成熟期含水量稳定自交系占总的27.78%；塘四平头连续2年进行成熟期含水量测定的共有6个自交系，有2个自交系的含水量连续2年的差值低于5%，成熟期含水量稳定自交系占总的33.33%；杂交种二环系连续2年进行成熟期含水量测定的共有40个自交系，有14个自交系的含水量连续2年的差值低于5%，成熟期含水量稳定自交系占总的35%。

表4 2年份籽粒含水量差值≤5%的自交系

类群自交系差值二环系农系45961.03农系46003.59农系46023.25农系46032.32农系46344.41农系53804.98农系53933.29农系54034.17农系53651.95zh144.64农系13411.96农系13513.33农系13343.48农系13550.55NSS农系13433.81SS154母本3.41农系4611.14廊系1-12.44国内瑞德农系6084.46农系13391.33农系64150.11塘四平头农系9721.39农系J724.30

2.4 不同杂种优势群自交系籽粒含水量差异分析

基于烘干法对不同杂种优势群间自交系成熟期籽粒含水量进行方差分析(表5)，结果表明，塘四平头群方差最大，水分间离散程度大；NSS和国内瑞德方差相对较小；SS和二环系方差最小，离散程度低，成熟期含水量差异较小。对不同杂种优势群进行多重比较表明，NSS，国内瑞德分别与其他4个类群间存在显著性差异；塘四平头、SS与二环系之间差异不显著，与其他2个类群间存在显著性差异。

表5 不同杂种优势群间的显著性分析

类群样本容量方差差异性NSS351.80161.0054aSS215.382195.7159b国内瑞德1842.8828817.9769c塘四平头6103.19542.9004b二环系4023.82341.4464b

注：表中不同小写字母表示处理间差异显著(p<0.05)。

3 讨论与结论

3.1 玉米自交系成熟期籽粒含水量的测定方法

种子含水量的测定有很多方法，生产实际中往往根据测定的目的、要求和种子自身的特性来选择合适的测定方法。向葵[11]对探针水分测定仪与传统的烘干法进行了比较，对整个果穗苞叶、籽粒及穗轴的含水量进行了定期测量，结果发现，使用探针水分测定仪测定时，苞叶含水量对籽粒含水量的测量影响不显著，而当籽粒含水量介于20%至60%之间时,穗轴对籽粒含水量的影响相对偏大。本试验采用电子水分测定仪和烘干法2种方法进行了含水量测定，结果表明，使用水分测定仪直接测量，简单方便又不破坏籽粒，但受环境因素影响较大，存在一定误差，烘干法测定结果比较准确稳定，但耗时费力。

本研究认为：水分测定仪测定法适用于田间大批量试验样本的检测，采用多重复，同穗多部位测定可减小试验误差，不失为育种者选育低含水量自交系的快速方法。

3.2 玉米自交系成熟期籽粒含水量研究

玉米籽粒含水量的研究主要集中在遗传规律、配合力分析、籽粒脱水特性、QTL定位等方面，而对种质资源自交系的研究较少[12]。本试验在2年1点对69份玉米自交系的生理成熟期籽粒含水量进行测定，采用多次重复试验，以缩小试验误差，结果显示不同年份间成熟期籽粒含水量差异较大，说明气候因素对籽粒成熟期含水量影响较大。

本研究对不同杂种优势群间自交系成熟期含水量差异分析结果得出：NSS，国内瑞德分别与其他4个类群间存在显著性差异；塘四平头、SS与二环系之间差异不显著，与其他2个类群间存在显著性差异。研究认为不同杂种优势群间自交系成熟期含水量差异较大。本研究所选用的二环系多数是基于SS和NSS间杂交种选育的二环系，由于在选育过程中偏向一个类群，致使本研究结果中SS与二环系之间差异不显著。

3.3 优异自交系的筛选

本研究筛选出连续2年成熟期含水量低于25%，且年份间成熟期含水量稳定的5份自交系：HM 1、PH 6982、PH 6 WC、农系4596、农系4603，可用于进行易机收品种选育的种质资源创制及育种应用。