GPIT那氏大穗玉米在太原娄烦试点的示范试验

GPIT那氏大穗玉米在太原娄烦试点的示范试验
王纶;王星玉;杨红军;那郅烨;元改香;王树红;元慕田
【摘要】GPIT那氏大穗玉米品系是继Q28大穗大粒小麦以后,再次以GPIT生物技术手段育种成功的范例,通过2015年在太原娄烦试点进行示范试验国.结果表明,该品系在GPIT生物技术育种手段和生育期间辅以GPIT生物制剂叶面喷施配套技术的双重作用下,能更大幅度提高光能利用率,表现出穗大、粒多、微秃尖、双穗率高等特点,使穗的数量性状和质量性状进一步提高,增产效果更加显著.
【期刊名称】《山西农业科学》
【年(卷),期】2016(044)004
【总页数】5页(P444-448)
【关键词】GPIT;大穗;玉米;示范;试验
【作者】王纶;王星玉;杨红军;那郅烨;元改香;王树红;元慕田
【作者单位】山西省农业科学院农作物品种资源研究所,农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室,山西太原030031;山西省农业科学院农作物品种资源研究所,农业部黄土高原作物基因资源与种质创制重点实验室,山西太原030031;云南省生态农业研究所,云南昆明650106;云南省生态农业研究所,云南昆明650106;山西省奥圣农业开发有限公司,山西太原030001;山西省奥圣农业开发有限公司,山西太原030001;山西省奥圣农业开发有限公司,山西太原030001
【正文语种】中文
【中图分类】S513
GPIT生物技术在21世纪问世以来，以大幅度提高作物光能利用率的机理，在各
种农作物上广泛应用，取得了明显的成效[1]。

而利用GPIT生物技术作为农作物的一种新型育种手段也取得了新的突破。

继Q28大穗大粒小麦成功育成并在各地大
面积推广[2]后，云南省生态农业研究所的那中元教授又相继以GPIT生物技术手段，连续多代诱导变异中单系列玉米品种，系选育成GPIT那氏大穗玉米品系，并于2015年在黑龙江的大庆、绥化、北安，河南省的郑州、漯河、南阳以及山西的太原等地进行不同生态区的多点大面积示范试验。

山西省太原市的试点设在太原市娄烦县米峪镇兴旺庄村，当地海拔1 304 m，年
平均气温7.1～8.1℃，无霜期120 d，年降雨量428 mm，年日照时数2 872 h，≥10℃积温2 840℃。

5月10日播种，10月15日收获前，由山西省农业科学院、山西农业大学、山西省农村财政研究会、山西奥圣农业开发有限公司、太原市娄烦县扶贫办等单位的专家教授，现场实地验收和调查取样，随后又在室内对与穗相关的数量性状和质量性状进行了调查考种。

1.1 试验材料
1.1.1 试验地基本情况试验地比较平整，共有20 hm2土地连成片，配套有机井灌溉设施。

土壤为沙性土壤，透气性好，但保水性差。

土壤有机质含量为1%左右。

前茬作物为马铃薯。

1.1.2 供试材料GPIT那氏大穗玉米品系（简称大穗玉米），由云南省生态农业研
究所杨红军、那郅烨先生提供；对照龙生2号由忻州市种子公司提供，该品种适
于平整的水浇地种植，适应性和丰产性良好。

1.2 试验设计
试验共用土地4.01 hm2，其中，大穗玉米种植1.67 hm2，对照品种分别种植
1.67，0.67 hm2。

由于大穗玉米在生育期间需要叶面喷施GPIT生物制剂（第1
次喷施时间为8叶期，喷施浓度为200倍稀释液；第2次喷施时间为16叶期，
喷施浓度为300倍稀释液）[3]。

对照龙生2号分为2种情况，一种是和试验种一样同步喷施GPIT生物制剂2次，以“处理CK”表示；另一种不做任何处理，以“CK”表示。

处理CK种植1.67 hm2，CK种植0.67 hm2。

采用宽垄窄行的种植方法，经实地测量垄距80 cm，窄行距40 cm，株距50 cm，通风透光条件良好。

播种前每公顷底施氮磷钾复合肥料1 125 kg，生育期间浇水2次，每次随水每公顷追施尿素150 kg，生育前期锄草2次。

1.3 测定项目及方法
1.3.1 田间调查取样收获前各处理排除周边3行边行优势的植株，调查中间有代表性的200 m2玉米株数、主穗数、次穗数（2次重复取平均值），折算出667 hm2玉米的株数、主穗数、次穗数和双穗率（双穗率的统计方法是选择有代表性的667 m2大田面积，实测主穗和次穗共存的株数除以667 m2的实际株数，2次重复，结果取平均值）。

1.3.2 田间产量验收调查取样完成后，以机械进行现场收获、脱粒一次完成。

方法是各收获667 m2土地上的粒籽称质量，以种子水分测定仪测出籽粒含水量，计算出籽粒含水量为12%的实际产量。

2次重复，结果取平均值。

1.3.3 室内考种各处理随机采摘20穗主穗和次穗，分别调查穗的相关数量性状和质量性状，结果取平均值。

穗的相关质量性状，籽粒含水量以烘干至12%为准。

大穗玉米和处理CK和CK在娄烦试点的试验结果，归纳为穗的数量性状和质量性状、株数及产量结果来分析。

穗的数量性状包括穗长、穗粗、穗轴直径、籽粒长、秃尖长、穗行数、单行粒数、单穗粒数、双穗率等；穗的质量性状包括百粒质量、穗粒质量和单株粒质量等。

2.1 大穗玉米品系和对照在娄烦试点穗的数量性状结果分析
2.1.1 穗长从表1可以看出，大穗玉米的主穗长比处理CK的主穗长长5.3 cm，比CK的主穗长长7.8 cm；大穗玉米的次穗长比处理CK长5.4 cm，比CK长7.4
cm。

大穗玉米无论是主穗还是次穗，穗的长度均大于处理CK和CK，其中大于CK的长度高于处理CK的长度。

穗长是玉米的一个主要产量性状，穗长度的增加就会为单行粒数的增加奠定基础[4]。

由此可见，大穗玉米在穗长的产量性状上比处理CK和CK均具有明显优势。

2.1.2 穗粗由表1可知，大穗玉米主穗和次穗的穗粗均比处理CK粗0.7 cm，比CK粗0.9 cm。

大穗玉米无论是主穗还是次穗，穗粗均大于处理CK和CK。

其中大于CK的粗度高于处理CK的粗度。

穗粗是玉米的主要产量性状。

穗粗的增加可以导致穗籽粒行数的增加[5]。

由此可见，大穗玉米在穗粗的产量性状上比处理CK 和CK均具有优势。

2.1.3 穗轴直径从表1可以看出，大穗玉米主穗的穗轴直径比处理CK粗1.1 cm，比CK粗1.2 cm；大穗玉米次穗的穗轴直径比处理CK粗1.2 cm，比CK粗1.3 cm。

大穗玉米的主穗和次穗的穗轴直径均粗于处理CK和CK，处理CK和CK的穗轴直径差距很小。

穗轴直径较细是对照龙生2号固有的比较稳定的性状。

穗轴的粗细不能作为玉米品种主要的产量性状，但是较细穗轴的性状却是玉米品种的一个优良性状[6]。

从这一点来看，大穗玉米穗轴直径粗于处理CK和CK，其在穗粗上并不占优势，但是穗轴直径较粗的大穗玉米，并未因为穗轴直径较粗而影响到其他主要产量性状比处理CK和CK高的优势。

2.1.4 籽粒长从表1可以看出，大穗玉米主穗籽粒长比处理CK短0.2 cm，比CK 短0.1 cm；大穗玉米次穗籽粒长比处理CK短0.1cm，比CK短0.1cm。

无论是主穗还是次穗，大穗玉米的籽粒均短于处理CK和CK，其中对处理CK主穗的籽粒短的程度稍大，说明GPIT生物制剂对CK生育期间的处理，对CK主穗的籽粒长度产生了一定影响，但影响微小，对次穗籽粒未造成影响。

玉米籽粒长度对一个品种来说，是一个相对比较稳定的数量性状，如果籽粒的宽和长同时匹配的话，就会对提高百粒质量奠定基础，如果只是单一的籽粒长度增长，宽度不匹配的话，对
籽粒百粒质量的增加影响不大，但对穗轴直径的粗细却有一定的影响[7]。

一般来说，籽粒长的玉米品种穗轴直径较细；籽粒宽短的玉米品种穗轴直径较粗。

因此，籽粒长也作为一个比较优良的数量性状，由于对产量影响不大，也不作为重要的产量性状来对待，这样尽管大穗玉米的主穗和次穗的籽粒长均短于处理CK和CK，未处于优势地位，但并未因此而削弱大穗玉米主要产量性状比处理CK和CK强的优势。

2.1.5 秃尖长表1结果表明，大穗玉米的主穗秃尖比处理CK短1.3 cm，比CK短2.6 cm；大穗玉米的次穗秃尖比处理CK短0.9 cm，比CK短2.7 cm。

大穗玉米的主穗和次穗秃尖长均小于处理CK和CK，其中小于CK秃尖长的长度更大，说明生育期间经GPIT生物制剂处理的CK，对CK秃尖长的缩短也起到了明显的作用。

秃尖长短虽然未作为影响玉米产量的主要产量性状，但却影响行粒数和穗粒数的多少，而行粒数和穗粒数却是玉米品种重要的产量性状。

由此看来，秃尖的长短对玉米品种产量间接的影响也不容忽视[8]。

大穗玉米无论主穗还是次穗的秃尖长均很短，处理CK主穗和次穗的秃尖长直观地看也不明显，唯有CK的主穗和次穗的秃尖长均很明显，说明应用GPIT生物技术，无论是作为育种手段还是生育期间进行叶面喷施，均对玉米穗顶端秃尖长的缩短会起到明显的效果。

2.1.6 穗行数从表1可以看出，大穗玉米的主穗比处理CK多1.8行，比CK多
3.6行；大穗玉米的次穗比处理CK多1.4行，比CK多3.2行。

大穗玉米主穗、次穗的穗行数均多于处理CK和CK，尤以对CK的穗行数多得明显，说明GPIT生物制剂在生育期间对CK的处理，对CK穗行数的增加也发挥了明显的作用。

穗行数是玉米主要的产量性状，穗行数的多少直接影响到单穗粒数的多少。

大穗玉米不论主穗和次穗，穗行数均多于处理CK和CK，说明大穗玉米在穗行数这一产量性状上具有明显优势，为单穗粒数的增加奠定了基础。

2.1.7 行粒数从表1可以看出，大穗玉米主穗的行粒数比处理CK多7.0粒，比CK
多12.7粒；大穗玉米次穗的行粒数比处理CK多8.5粒，比CK多12.4粒。

大穗
玉米主穗和次穗的行粒数均多于处理CK和CK。

行粒数是玉米主要的产量性状，
行粒数的多少直接影响到穗粒数的多少，因此，行粒数的增加为穗粒数的增加创造了条件[9]。

2.1.8 穗粒数从表1可以看出，大穗玉米主穗的穗粒数比处理CK多210.0粒，比CK多347.1粒；大穗玉米次穗的穗粒数比处理CK多190.9粒，比CK多296.2粒。

大穗玉米主穗和次穗的穗粒数均多于处理CK和CK，其中多于CK的粒数要
超过多于处理CK的粒数。

大穗玉米的穗粒数多于处理CK和CK绝非偶然，在穗长、穗粗、穗行数和行粒数等产量性状上，大穗玉米比处理CK和CK占有优势，甚至包括大穗玉米秃尖微小所占的优势，已经为大穗玉米穗粒数多于处理CK和
CK奠定了基础。

而穗粒数多的优势又为大穗玉米穗粒质量的增加打下了基础[10]。

2.1.9 双穗率双穗率调查结果表明，大穗玉米的双穗率比处理CK高6.6百分点，
比CK高21.2百分点，比CK高出的百分率远大于处理CK的百分率（表1），说明GPIT生物制剂对CK生育期间的叶面喷施处理，对CK双穗率提高的效果不可
小觑。

大穗玉米的主穗和次穗在穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数、双穗率等产量性状上占有明显优势，为高产打下了坚实基础[11]。

2.2 大穗玉米品系和对照在娄烦试点的穗质量性状、株数和产量结果分析
2.2.1 百粒质量从表2可以看出，大穗玉米主穗的百粒质量比处理CK多0.5 g，
比CK多1.4 g；大穗玉米次穗的百粒质量比处理CK多1.2 g，比CK多1.4 g。

大穗玉米主穗和次穗的百粒质量均高于处理CK和CK，而且多于CK主穗的百粒
质量大于处理CK主穗的百粒质量。

百粒质量在玉米的产量构成中占有举足轻重的地位，是最基础的产量因子。

大穗玉米百粒质量的优势，又使得大穗玉米在单穗粒质量的质量性状上得到提高。

2.2.2 穗粒质量穗粒质量是衡量玉米产量高低的一个重要指标[12]。

表2结果表明，
大穗玉米主穗的穗粒质量比处理CK多91.8 g，比CK多117.9 g；大穗玉米次穗的穗粒质量比处理CK多56.0 g，比CK多84.9 g。

大穗玉米主穗和次穗的穗粒质量均高于处理CK和CK，其中高于CK的穗粒质量大于处理CK的穗粒质量，可见GPIT生物制剂在生育期间对CK的处理，可使处理CK的穗粒质量不论主穗还是
次穗都比CK得到了提高。

大穗玉米穗粒质量高于处理CK和CK，决定了大穗玉
米单株粒质量比处理CK和CK高的优势，也为大穗玉米最终单位面积产量的提高，提供了先决条件。

2.2.3 单株粒质量单株粒质量是指1株玉米主穗和次穗单穗粒质量之和，但次穗不是每1株玉米都有，根据大穗玉米和处理CK和CK的双穗率调查结果，均以次穗的单穗粒质量乘以各自的双穗率，得出次穗在单株粒质量中的实际单穗粒质量，再加上各自的主穗单穗粒质量，即单株粒质量。

表2结果表明，大穗玉米的单株粒
质量比处理CK多137.4 g，比CK多208.7 g，大穗玉米的单株粒质量与处理CK 和CK相比占有绝对的优势。

只要种植密度相差不悬殊的话，大穗玉米单位面积产量高于处理CK和CK的结果基本形成定局。

2.2.4 产量由表2可知，大穗玉米每667 m2土地株数比处理CK和CK分别少90，108株，但产量却比处理CK和CK分别高280.2，448.2 kg。

折合成公顷产量后，大穗玉米每公顷的产量分别比处理CK，CK高4 203，6 723 kg。

高于CK的产量要远大于高于处理CK的产量。

增产率分别为38.33%，79.61%。

处理CK比CK
的增产率为29.83%。

大穗玉米品系在太原娄烦试点的示范试验结果表明，在与产量相关的穗的数量性状，包括穗长、穗粗、穗行数、行粒数、穗粒数等以及秃尖长等，大穗玉米均比处理CK和CK占有优势；由于与产量相关的穗的数量性状的优势，也导致大穗玉米穗
的质量性状（百粒质量、穗粒质量和单株粒质量等）比处理CK和CK也占优势。

在与产量相关的穗的数量性状和穗的质量性状均比处理CK和CK强的双重优势下，
出现了大穗玉米尽管在每667 m2土地株数少于处理CK和CK 90～108株的情况下，仍然获得15 168 kg/hm2的高产记录，比处理CK和CK分别增产38.33%，79.61%。

大穗玉米之所以比处理CK和CK有如此大幅度的增产，主要取决于2个方面，一是以GPIT生物技术手段率先在Q28大穗大粒小麦育种成功后，在不断总结经验
教训的基础上，大穗玉米是又一个以GPIT生物技术手段育成种的成功范例。

种性突出的表现是，在光能利用率大幅提高的前提下，表现出穗大、粒多、微秃尖、双穗率高的特点；二是大穗玉米在栽培技术上仍然采取生育期间叶面喷施GPIT生物制剂的配套技术，提高了光能利用率，促进了穗的数量性状和质量性状的提高。

在GPIT生物技术育种手段，和生育期间GPIT生物制剂叶面喷施配套技术的双重作
用下，使大穗玉米的增产潜力得到充分挖掘并凸显出来[13]。

大穗玉米生育期间使用GPIT生物制剂叶面喷施的配套技术，对大穗玉米的增产作用是不可忽视的。

试验结果表明，大穗玉米比CK增产76.91%，但比处理CK只
增产38.33%，说明GPIT生物制剂对处理CK生育期2次的叶面喷施，对其产量
的提高起到了明显的作用。

说明大穗玉米比处理CK的增产幅度，是以大穗玉米本身种性的优势作用为主。

而处理CK比CK增产29.83%的幅度，却是以GPIT生
物制剂生育期间2次叶面喷施的作用为主的。

设置处理CK和CK的初衷目的，就是要体现大穗玉米的增产机理是由GPIT育种手段和生育期间GPIT生物制剂配套
技术的双重作用下形成的。

而且配套技术的作用，对大穗玉米的种植是必不可少的环节[14]。

大穗玉米品系在太原娄烦试点的示范试验效果表明，大穗玉米利用GPIT生物技术的育种手段，较过去的各种常规育种手段，以及钴源、等离子辐射等比较先进的育种手段[15]，更具有创新性和突破性。

它的核心仍然能大幅度提高新品种的光能利用率。

在此前提下再结合生育期间叶面喷施GPIT生物制剂的配套技术，更加促进
了大穗玉米对光能的吸收利用，经济产量和生物产量得以大幅度提高。

生物产量的提高对经济效益的提高也会起到不可忽视的作用，因为大穗玉米在高光效的作用下，秸秆中又含有大量未经转化的可溶性糖，不仅提高了其营养品质，而且进一步改善了秸秆的适口性，为奶牛优良的冬贮青饲料提供了原料。

在同等的试验条件下，大穗玉米比对照品种龙生2号增产79.61%的结果，在当地引起了轰动。

但由于示范试验点生态环境因子的局限，如海拔较高、积温较低、无霜期短等不利因素，还不能充分满足大穗玉米全生育期，在高光效作用下对环境因子的需求。

其次在栽培技术上虽然按试验要求，采取宽垄、窄行、密植的技术，但不够规范，宽垄的垄距不够，窄行栽植的株距过大，致使栽植株数短缺了很多，使每667 m2土地要求4 000株的株数只保留了2 325株，使群体优势的发挥大大
打了折扣，导致最终高产的优势未能充分表达出来。

再就是大穗玉米的高产特性是在高光效的潜能下，建立在高肥、大水的基础上发挥的，而且对肥料的要求也比较严格，必须以优质的有机肥料作底肥，保证每公顷的土地上60 t以上的水平。

而
娄烦试点施肥质量和数量也远远不能达标。

尽管如此，仍然创造了在娄烦县历史上从未出现过的玉米高产记录。

大穗玉米品系的育成将成为21世纪我国农作物高光效育种的典范，在产量、品质和抗性上都将会出现一个新的突破。

【相关文献】
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