玉米的雌雄穗开花间隔对产量的影响及其潜在原因研究

摘
要 ! 以 !# 个 /01123 选育的耐旱品系及其与津巴布韦耐旱玉米种质组配的不同世代的种质为材料 " 采用
充足灌水与水分胁迫相对照的方法对玉米的雌雄穗开花间隔 -4+0* 与产量的关系进行了研究 # 结果表明 ! 在水分胁迫 条件下 4+0 与产量呈显著的负相关 # 并对影响 4+0 的一些因素及其影响产量的潜在原因进行了探讨 # 关键词 ! 玉米 $ 雌雄穗开花间隔 -4+0* $ 干旱胁迫 $ 产量 中图分类号 ! +#!,5"! 文献标识码 ! 4
D9G
#$% 从 & ) 延长至 !* ) 时 ! 产量降低高达 *!L" 可把
选择短的 #$% 作为一项提高玉米种质耐旱的策略 "
表’
编号
!"( !%$"&
$%& 影响产量的潜在原因
植株内及植株间的竞争
不同种质在充足灌水和胁迫条件下的产量与 $%&
水分胁迫条件 种 质 充足灌水
Y).JB)JKP"5G 在玉米雄穗开花后 9 ) 进行的田间
!
材料与方法
收稿日期 ! ("",$!"$(, 基金项目 ! 河北省自然科学基金资助 ’,"((%!W 作者简介! 郭 江 ’!%.^$W " 男 " 河 北 万 全 县 人 " 硕 士 " 从 事 作 物 栽 培 生 理 研 究 # 3GH !",!( $.#(&,,&
_ $M;:H !<‘XDM:aM;:H5
%%
玉
米
科
学
’% 卷
时间变动在 !"# $ #"% & ! 对一组现代杂交种而言 "落 粉可有 ’! & 的区间 " 其中 #() 的花粉集中在 ’( & 的区间内 ! 当落粉密度低于 ’(( 粒 * +,-% # &. 时 " 胚珠 受精率下降 ! /0112334 认为 " 当 56789: & 或 ;: & 时 " 胚珠受精将会受花粉供应的影响 ! 进一步的损失会 因花丝暴露超过 ! & 而衰老造成 !
条件下的试验表明 ! 当玉米密度由 9 株 , .! 上升到
#$% Q)R :’3 &’5 !’3 :’& 3’5 *’5 "’& 9’5 9’3 8&’5 5’5 "’5 5’3 "’5 5’5 5’9
产量
Q+ , -.!R &’3( "’9( "’*( &’!( &’(2 "’55 "’39 "’5& &’(5 "’:" "’&: "’25 "’39 "’!5 "’!& "’!&
较 小 ! 平 均 为 &’( ) ! 子 粒 产 量 为 *’! + , -. ! 其 中 以
/01"234/01!"( 种质 #$% 较大 " 有 5 个种质雌穗
先于雄穗开花 "对 #$% 与产量进行相关分析表明 !二 者呈微弱的负相关 !678&’"95 : " 在水分胁迫条件下 ! 各种质的 #$% 均有不同程 度的延长 "#$% 平均由充足灌水下的 &’( ) 延长至胁 迫条件下的 5’9 )! 子粒产量亦由充足灌水下的 *’! + 降 至 胁 迫 条 件 下 的 "’! + " 进 一 步 对 胁 迫 条 件 下 的
!"!"!
矿质营养
X 缺乏会导致开花延迟和吐丝延缓 P"&G" 在非 X
胁迫条件下 ! 产量与 #$% 的相关性并不显著 " 在热带 低海拔地区玉米产量受 X 不足减产 9:L 时 ! 雄穗开 花延迟 &’( ) !#$% 增加了 "’( )P""G" 玉米穗期缺 V$\ $
U 会使幼穗分化发育不良 ! 抽丝延迟 !#$% 增大 " 其
1d; # 试区土壤水势在$!5& 1d; 时 " 植株萎蔫 # 各大
区除水分管理外 "其它大田管理措施均一致 # 主要的观测项目有 ! 记载各小区的 #"e 植株雄 穗 开 花 期 -4[W 和 #"e 植 株 雌 穗 吐 丝 期 -+[W " 则 雌 雄 穗开花间隔 4+0f+[$4[ # 收获时将各小区玉米子粒 取样 " 在 ^"g 温箱干燥 , Q " 记载干重并求得小区产 量#
/01123 选育的耐旱品系及其与津巴布韦耐旱玉米
种质组配的不同世代的种质为材料 # 试验分正常管 理和开花期水分胁迫 ( 个独立的试验区 # 试验小区 为 ) 行区 " 长 #5(# M " 按 .# PMc(" PM 的行株距种 植 # 采用随机区组设计 " 重复 , 次 # 充足灌水处理要保证玉米在各个生长阶段的水 分需求 $ 水分胁迫处理 ! 在雄穗开花期之前 (" Q 停 止 灌 水 " 保 持 试 验 区 土 壤 的 水 势 ! 在 $"5# b $!5#
AGR;D5GQD5P<
专刊
郭
江等 % 玉米的雌雄穗开花间隔对产量的影响及其潜在原因研究
!"
!
!"#
结果分析与讨论
不同水分条件下 $%& 与产量的关系 由表 " 可见 ! 在充足灌水条件下 ! 各种质的 #$%
!
# 以 &’: ) , 株 .! 的速度增加P3G" V6%XY1P*G进行的田间 疏苗研究认为 ! 种植密度对 #$% 影响的关键时期在 吐丝前后各 "& )" 其发现 ! 单株 #$%Z: ) 的子粒产量 比[: ) 的可高 !!L 以上 " 人们常用开花期人工遮荫 来模拟密植的影响 " 在开花期遮荫会增加 #$%! 并可 用此来区分耐密和不耐密杂交种P2G"
#$% Q)R "’5 8"’5 &’5 &’5 "’5 5’3 &’5 "’5 &’& 8&’5 "’5 &’& &’& 8&’3 "’& &’(
产量
"9 株 , .! 时 ! 果穗生长速率与主茎生长速率之比快
速下降 ! 而雄穗稍有增加 " 这主要是由于果穗叶片在 高密下接受的光辐射减少所致 " 水分亏缺会直接影 响光合同化物的分配 " 尽管开花期不同的胁迫看来 似乎对雄穗的不断生长是建立在雌穗的延缓基础之 上的 ! 潜在的原因可能不同 "
在构成玉米产量的三因素中 " 穗粒数与产量的 关系要比粒重更为密切 " 尤其在植株处于胁迫条件 下 " 这种趋势更为明显 # 在开花期处于胁迫下 " 雌
\!]
试验于 !%%% b (""" 年在国际玉米小麦改良中 心-/01123W 的试验站 3H;HL:Y;S;< 进行 # 该试验站冬 季 无 降 水 " 玉 米 的 需 水 通 过 灌 溉 满 足 # 以 !# 个
!"! !"!"#
影响 $%& 的其它因素 密度与遮荫 高密造成的吐丝延迟最早可见 $+;@MNO@JI) 的报
P(G
!%$%!
花粉供应
‘BIIP"3E 认为 ! 对晚出现的花丝而言 ! 花粉供应不
足是空株的主要原因 " 对不同品种的单株而言 ! 落粉
道 " 在关于密度与产量的报道中 !随密度的增加 !#$%
!"#$%&’ () "*& +,,&-" (, .)"*&’%’/’%01%)2 3)"&4560 () 7%&08 6)8 3"’ 9)8&40:%)2 ;&<’()’ %) =<%>&
678 9:;<=> +?0 @AB<=$CD;<> @?4E6 FG<=$HD> +7E 6DB$IG: -!"#$%&’(&#)’ *+$,-#.$(/ 01 2-3-$4 5607$+" ".!""!> /A:<;* .?’"4<-"J F:KLGG< M;LGN:;HO :<PHDQ:<= /01123 RNGQ QNBD=AL LBHGN;<L =GNMSH;OM ;<Q PNBOOGO BK /01123 M;LGT N:;H ;<Q @:MR;RIG;< QNBD=AL LBHGN;<L =GNMSH;OM IGNG DOGQ5 3AG NGH;L:B<OA:S RGLIGG< ;<LAGO:O $O:HU:<= :<LGNV;H ’4+0W ;<Q X:GHQ I;O OLDQ:GQ RX DO:<= IGHH I;LGNGQ ;<Q I;LGN OLNGOO:<= MGLABQO5 3AG NGODHLO OABIGQ LA;LJ LAGNG :O ; O:=<:K:P;<L <G=;L:VG PBNNGH;L:B< RGLIGG< 4+0 ;<Q X:GHQ5 3AG D<QGNHX:<= NG;OB<O BK LAG GKKGPL BK 4+0 B< X:GHQ IGNG ;HOB Q:OPDOOGQ :< LA:O S;SGN5 @&: A(48’J 1;:YGZ 4<LAGO:O$O:HU:<= :<LGNV;H ’4+0WZ [NBD=AL OLNGOOZ 2:GHQ
^;_NBM P":E 在 高 密 $ 干 旱 和 低 氮 条 件 下 观 察 到 去
雄可增产 " 模拟试验和去雄研究认为 !雄穗在上部叶 片上造成的遮荫是去雄增产的重要因素 P"9E" 雄性不 育 $ 小的雄穗对同化物需求减少同样导致了在高密 下产量的上升 P"(E" 竞争可存在于果穗与茎或根系之 间 " 在常规密度下 !美国玉米带的杂交种主茎的生长 速度在开花后前 9 ) 比果穗生长速度快 9 倍 " 降低 根部对同化物的需求 ! 可增加对果穗生长的供应 "
穗和雄穗的开花间隔将增大 " 此间隔可简单称之为 雌雄穗开花间隔 ’4+0W # 4+0 在有些资料亦称为吐丝 延迟 % 同步性丧失或雄性先熟 # 在正常条件下 " 生产 上常用的玉米品种 4+0 很小 " 亦即雌雄穗开花的同 步性较强 #但在胁迫条件下 "4+0 显著增加 # 由于 4+0 为易于观测的形态指标 " 可把其作为产量及空株率 的指示性状 # 本研究采用充足灌水与水分胁迫相结 合的方法 "研究了 4+0 与产量的关系 "并对其潜在原 因进行了探讨 #
它 元 素 如 TM 和 ]J 的 缺 乏 同 样 延 迟 雄 穗 开 花 和 增Baidu Nhomakorabea大 #$%P"!G"
#$% 与子粒产量进行相关分析表明 ! 二者呈显著的
负 相 关 !;78&’9&" 5< " 拟 合 直 线 方 程 !=78&’&2*>?
"’9*2 ! 其中 = 为子粒产量 !> 为 #$% 值 "
玉 米 科 学 ("")>!( & 专刊 ’!("b((
文章编号 ! !""#$"%"&’("")*+($""("$",
9BDN<;H BK 1;:YG +P:G<PGO
玉米的雌雄穗开花间隔对产量的 影响及其潜在原因研究
郭 江 !石中泉 !张凤路 !孙国伟
- 河北农业大学农学院 " 河北 保定 ".!""!*
水分缺乏是较为常见的非生物胁迫 " 在开花期 干旱 ! 会导致吐丝延迟 " 6@ABC+ 注 意 到 #$% 和 #F
D!E
!"!"$
适应性和光周期反应 若玉米种植在其适应 的 热 量 环 境 之 外 !#$% 也
将增加 " 适应于墨西哥高原冷凉气候的品种被种植 在热带低海拔地区时 !#$% 会从 "’2 ) 增至 3’5 ) ! 产 量则由 ( + , -.! 降至 " + , -.! 以下 " 玉米为短日照作 物 ! 人工延长光周期会导致 #$% 的显著增加P"!G" 在自 然光照时间为 "5 - 的亚热带地区 ! 采用人工延长光 照时间的方法使光期长度延长为 "3 - 时 ! 不同种质 雄穗开花期延迟 55 ) !#$% 从 "’( ) 增至 ":’2 ) "
的关系在重组自交系内并不显著 ! 而 #$% 与 $F 及 花丝延迟的相关为 ;7&’(5<< " 干旱对玉米生长发育 的不利影响早已为人们所认识 D5G" 玉米对干旱敏感 期在吐丝前几天至吐丝后 !& ) 之间 D:G! 此时的水分 胁迫能明显降低单株粒数 " 最早建立 #$% 与产量关 系的是 FCHIJKK@K 等人 ! 其报道在干旱胁迫条件下 !
Q+ , -.!R 2’25 2’!3 *’(& *’2( 3’99 *’5! (’*" *’": 3’5& *’5( 3’*2 (’"! *’&* "&’33 3’5: *’!&
" ! 5 : 9 ( 3 * 2 "& "" "! "5 ": "9
平均
053S4T0(&3 053S4T0(&3U /01!&(4FVW! /01!&(4V:5/2 /01"234W$(/ /01"234/01!"( U$"2$! U$"2$!4/01!"( W$(/" U$"2$!U W$(/! 1V$/: 1V$/54/01!9: /015524/015:: /01!9:4/01!:3