玉米盛花期不同时间授粉对果穗结实性状的影响

2019-11-04 02:36
长江大学学报(自科版) 2019年10期
关键词:盛花期结实自交系

张迎新,方正武长江大学农学院,湖北荆州434025 主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心(长江大学),湖北荆州434025

张有富 (河西学院农业与生态工程学院,甘肃 张掖 734000)

吴中华 (湖北荃银高科种业有限公司,湖北 荆州 434025)

王书平 (长江大学农学院,湖北荆州 434025 主要粮食作物产业化湖北省协同创新中心(长江大学),湖北荆州 434025)

甘肃张掖是我国最大的杂交玉米种子生产基地,该地气候干燥、光照充足、土壤肥沃、灌溉条件便利,非常适合玉米制种产业的发展,所生产的种子子粒饱满、纯度高、商品性好[1]。由于制种产业发展过快,片面追求产量和效益,各种问题逐渐暴露出来,如玉米制种生产中,玉米果穗的结实率仅60%~70%,甚至更低,直接影响到玉米的结实率,严重制约着产量的提高和农户的收入[2]。

花粉是玉米的雄性配子体,通过有性繁殖能够传递亲本的遗传信息。花粉生活力是花粉所具有的生长、萌发及发育性能,是玉米正常受精结实的关键因素之一[3]。玉米制种的产量取决于父本花粉量的大小、花粉活力的强弱,同时又受温度、湿度、光照、营养、土壤、水分、密度、病虫害等因素的影响[4]。温度是玉米花粉生活力维持时间长短的重要影响因素之一。温度相对较低时花粉寿命会较长;温度较高时,花粉呼吸强度增大,致使营养成分枯竭耗尽,花粉失活[5]。玉米开花期对高温最为敏感,此时花粉最易受到高温热害产生不育,致使结实率下降,产量降低[4]。降志兵等[6]采用离体花粉高温处理模拟自然条件下高温对花粉活力的危害,发现32、35℃处理下花粉生活力可持续较长时间,38℃对花粉生活力危害较大。近年来,随着气候变暖,我国局部地区气候反常,气温超过30℃以上的天气明显增多,对玉米的正常结实造成严重影响,极大地降低了玉米的结实率。2011年张掖市因高温导致雄花败育,使许多地方玉米减产[7]。

为找出制种玉米种子生产过程中的最佳授粉时间,提高玉米的结实率。本研究选择2个典型的杂交种亲本郑58和PH4CV,于2018年7月进行授粉时间对玉米果穗结实性状影响的田间试验。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验所用自交系为郑58(郑单958父本)、PH4CV(先玉335父本),均由甘肃省德光种业有限公司提供。

1.2 试验方法

试验在河西学院农业与生物技术学院科技示范园进行,播种时间为4月25日,株距15cm,行距50cm,2个自交系各种植3行,每行50株,土壤肥力均匀一致,田间管理同制种玉米。

花粉从玉米自交系雄穗上定时采集,每次选择3株作为1个处理。授粉设13个时间点,分别是7:00、8:00、9:00、10:00、11:00、12:00、13:00、14:00、15:00、16:00、17:00、18:00、19:00。盛花期观察玉米植株的散粉情况,及时挂牌注明套袋时间,并做好雌雄穗的套袋管理。7月18日、7月20日天气晴朗正值盛花期,分别对郑58和PH4CV自交系植株进行授粉,在羊皮纸袋上标明授粉时间,以方便授粉后果穗的考种。试验从6:00开始,将雄穗套袋去除后,摇动植株,尽量去除雄穗花粉,套上新纸袋,7:00摇动植株,使花粉落入羊皮纸袋内。同时取下雌穗花丝的纸袋,将花丝用剪刀剪齐后,将花粉均匀洒在花丝上,重新套上羊皮纸袋,防止窜粉。3次重复,并依次做好下一时间的采粉和授粉工作。

1.3 收获与考种

10月9日收获果穗并进行室内考种。考种内容包括玉米果穗的秃尖长度、穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、百粒重。

1.4 统计分析

试验数据均采取 Excel 2010 进行数据整理,用DPS 7.05统计软件进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同时间授粉对果穗秃尖长度的影响

从图1可以看出,郑58在上午9:00~11:00和下午16:00~18:00授粉,果穗秃尖长度短,PH4CV在9:00~13:00和15:00~18:00授粉果穗秃尖长度短,且上午授粉秃尖长度短于下午授粉。

图1 不同授粉时间下的玉米自交系果穗秃尖长度

2.2 不同时间授粉对穗长和穗粗的影响

从图2可以看出,郑58在早晨8:00~9:00和下午15:00~17:00,PH4CV在早晨9:00~10:00和下午16:00~18:00授粉,果穗较长;从图3可以看出,郑58在早晨9:00~10:00和下午16:00~18:00,PH4CV在早晨9:00~11:00授粉,果穗较粗。

图2 不同授粉时间下的玉米自交系穗长

图3 不同授粉时间下的玉米自交系穗粗

2.3 不同时间授粉对穗行数和行粒数的影响

从图4可以看出,郑58在上午9:00~10:00和下午16:00~18:00,PH4CV在上午10:00~11:00穗行数最多;从图5可以看出,郑58在上午9:00~10:00,PH4CV在上午10:00~11:00行粒数最多。

图4 不同授粉时间下的玉米自交系穗行数

2.4 不同时间授粉对穗粒数的影响

从图6可以看出,郑58在上午9:00~11:00,下午16:00~8:00授粉种子穗粒数多,PH4CV在上午9:00~12:00,下午16:00~17:00授粉穗粒数多,且上午授粉穗粒数多于下午。

2.5 不同时间授粉对百粒重的影响

从图7可以看出,郑58在上午8:00~12:00,下午15:00~18:00授粉,百粒重较大;PH4CV在9:00~13:00和15:00~18:00授粉,百粒重较小。

图5 不同授粉时间下的玉米自交系行粒数

图6 不同授粉时间下的玉米自交系穗粒数

图7 不同授粉时间下的玉米自交系百粒重

3 讨论与结论

玉米喜温暖不耐低温,全生育期要求比较高的温度。过早播种则出苗期长、出苗率低、苗弱、生理病害严重,播种过晚则影响玉米后期灌浆导致成熟过晚[8],在河西走廊制种区,一般在4月15至5月5日播种为宜,不同自交系生育期差异可略微调整[9]。本研究于4月25日对2个玉米自交系进行播种,玉米植株能够在适宜的温度环境条件下生长。

种植密度过大,会推迟花期,也会导致群体内光照变弱,植株发育后期枯黄叶增多,叶片早衰,影响光合产物的增加,从而影响玉米产量的形成[10]。本研究采用株距15cm、行距50cm的种植密度,以减少密度对授粉的影响。

花粉发育期间对外界条件敏感,如遇到高温、干旱条件,严重影响花粉的发育,导致花粉败育,或易形成畸形花粉粒,花粉生活力减弱,影响受精;受精后因环境条件影响,子房在中途停止发育,不能结实;灌浆过程中环境变化可能导致胚乳生长停止,形成瘪粒[11]。

盛花期是玉米植株雄穗散粉最佳的时期。已有研究表明,玉米植株开始散粉后第3d进入盛期,第5d达到高峰,7d后盛花期株数明显减少,10d后开花极少。盛花期1d内玉米雄穗均能开花散粉。玉米单株雄穗开始散粉后2~5d散粉量最大,单株散粉期一般持续5~10d,自交系在不同年份间散粉期变幅不大[9]。本研究结果显示,郑58和PH4CV在这一时期的不同时间对玉米雌穗授粉,果穗结实差异明显。

本研究结果表明,2个自交系在一天中不同时间授粉均可结实,但结实性状存在一定差异。郑58在上午9:00~11:00和下午16:00~18:00授粉果穗秃尖长度较短;PH4CV在9:00~13:00和15:00~18:00授粉果穗秃尖长度较短,且上午授粉秃尖短于下午。郑58在上午8:00~9:00和下午15:00~16:00授粉、PH4CV在上午9:00~10:00和下午16:00~18:00授粉果穗穗长较长;郑58在上午9:00~10:00和下午16:00~18:00授粉、PH4CV在上午9:00~11:00授粉果穗的穗粗较大。郑58在上午9:00~10:00和下午16:00~18:00授粉、PH4CV在上午10:00~11:00授粉穗行数最多;郑58在上午9:00~10:00、PH4CV在上午10:00~11:00授粉行粒数最多。郑58在上午9:00~11:00和下午16:00~8:00授粉穗粒数最多;PH4CV在上午9:00~12:00和下午16:00~17:00授粉穗粒数多,且上午授粉穗粒数多于下午。郑58在上午8:00~12:00和下午15:00~18:00授粉百粒重较大,PH4CV在上午9:00~13:00和下午15:00~18:00授粉百粒重较小。

综合2个玉米自交系的室内考种结果,盛花期郑58在9:00~11:00和16:00~18:00授粉果穗的秃尖长度较短、穗长和穗粗值较大、穗粒数较多;PH4CV在9:00~13:00和15:00~18:00授粉果穗的秃尖长度较短,且上午授粉果穗的秃尖长度短于下午,穗长和穗粗值大,穗粒数较多。2个自交系均在9:00~11:00和16:00~18:00授粉果穗的结实性状较好。不同时间授粉对PH4CV自交系结实性状的影响较大,而对郑58自交系影响则相对较小。

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