不同活力种子对玉米产量与淀粉品质的影响.pdf

2023年8 月第38 卷第8 期中国粮油学报Journal of the Chinese Cereals and Oils AssociationVol.38,No.8Aug.2023不同活力种子对玉米产量与淀粉品质的影响陈志英，房浩，余梦奇，李文阳（安徽科技学院农学院,滁州2 3310 0）摘要：以玉米杂交种安科98 5和隆平2 0 6 为材料，分析不同种子活力水平（相对发芽率10 0%、8 0%和60%）间玉米籽粒产量、淀粉粒度分布和黏度特性的差异。随着种子活力的降低,2 个玉米品种穗长、百粒重、穗粒重、产量都呈降低的变化趋势，玉米胚乳大型淀粉粒组体积分布与数量分布的百分比显著减小（P0.05），而淀粉粒表面积百分比显著增大（P 16 m）的表面积分布百分比与淀粉稀懈值和峰值黏度呈显著负相关（P 16 m)was signifi-cantly negatively correlated with breakdown and peak viscosity(P 0.05).It was indicated that low vigor seedscould reduce the proportion of large starch granules,and then decrease the peak and the final viscosity in maizekernel.Key words:corn;seed vigor;yield;starch quality玉米（Zea maysL.）是禾本科一年生草本植物，是世界主要粮食作物之一，分布广泛，栽培历史悠久。玉米种子质量对产品的品质和产量至关基金项目：国家自然科学基金项目（3150 12 7 1），安徽高校自然科学研究重大项目（KJ2020ZD010），安徽省财政农业科技成果转化资金项目(2022ZH015)收稿日期：2 0 2 2-0 7-17第一作者：陈志英，女，1996 年出生，硕士，作物高产栽培生理生态，zhiying_通信作者：李文阳，男，198 1年出生，教授，作物种子品质生理与栽培，文献标识码：AEffects of Different Seed Vigor on Maize Yield and Starch QualityChen Zhiying,Fang Hao,Yu Mengqi,Li Wenyang文章编号：10 0 3-0 17 4(2 0 2 3)0 8-0 10 3-0 7重要，是农作物获得丰收的前提 。淀粉是玉米籽粒的主要组成部分，约占籽粒总干质量的2/3，以淀粉颗粒形式存在于籽粒胚乳104中2.3。淀粉质量是影响玉米产量和品质的重要因素之一4-6 。淀粉粒粒度分布也影响淀粉品质7 ,且对淀粉黏度参数理化特性有显著影响，随着玉米淀粉粒粒径的减小,淀粉糊化温度和黏度下降18.9。玉米淀粉品质、产量除受种子遗传因素的影响外，也受温、光、水、肥和栽培等因素的影响,导致干物质累积少，百粒重下降等，进而大幅度降低玉米的品质和产量【10.1,前人对小麦、玉米等作物在不同氮磷肥、温度等处理下淀粉粒度分布与淀粉理化特性的研究较多-13,但关于不同活力对玉米淀粉粒分布和黏度参数的研究,报道较少。本研究以玉米杂交种安科98 5和隆平2 0 6 为材料，设置不同活力种子，分析不同活力水平对成熟期玉米产量和淀粉品质的影响，及淀粉粒分布特征与黏度参数的关系。以期为玉米的优质高效生产提供参考。1材料与方法1.1实实验设计与材料玉米：“安科98 5”“隆平2 0 6”，初始发芽率为10 0%，由安徽科技学院玉米研究中心实验室提供。将同等数量的玉米种子用铝箔袋密封包装14,同时采用老化箱进行人工老化处理（温度为45、湿度为9 0%），分别得到相对发芽率为8 0%和6 0%的种子。田间实验采用完全随机区组设计，不同活力处理重复3次。2 0 2 0 年6 月2 2 日在安徽科技学院西区种植园种植，同年9月30 日收获，田间管理同一般高产田。1.2测定项目及方法1.2.1田间调查及测产在玉米出苗期调查各处理的田间出苗率，在玉米成熟期调查每行穗数，在成熟期取样调查粒质量，玉米成熟后测产，用每公进行产量换算。1.2.2籽粒品质性状测定选用DA7200近红外品质分析仪测定玉米籽粒的蛋白质含量、脂肪含量和淀粉含量。1.2.3淀粉粒提取参照Peng等15 的方法并稍作改进提取籽粒淀粉粒。用蒸馏水浸泡玉米籽粒（10 粒)48 h,用研钵研磨,研磨匀浆过2 0 0 目筛,3 0 0 0 r/min离心10min，去除上清液，后加人2 mol/LNaCl溶液5mL,混匀后,放摇床震荡2 d,每天换溶液，期间多次用棉签中国粮油学报擦拭试管内壁脏污。后依次用0.2%氢氧化钠、2%十二烷基硫酸钠和蒸馏水2 次清洗，洗至淀粉为白色。最后丙酮清洗3次，风干后储存于-2 0 环境备用。1.2.4淀粉粒度分布测定使用BT-9300SE激光粒度分析仪进行粒径分析。点击计算机自动测试，检测光路正常，根据提示在分析仪中加人玉米淀粉，当样品遮光率达8%以上即可进行淀粉粒分析。1.2.5淀粉黏度参数的测定各处理玉米籽粒用310 0 型粉碎磨仪器磨粉。根据AACC19956102的操作步骤中的标准程序1进行淀粉糊化特性的测定。准确称3g玉米粉，放人铝盒中,再加蒸馏水2 5mL,用Starchmaster-2型黏度分析仪进行糊化温度和峰值黏度等7 个黏度参数的测定。1.3数据处理与分析数据统计处理和制表采用Excel2010进行，用DPS7.05软件进行实验数据分析，作图采用BT-9300SE激光粒度分析仪自带软件。2丝结果与分析2.1产量与产量构成因素活力与品种对玉米产量性状有显著影响（表1）。各活力下安科9 8 5和隆平2 0 6，在穗长、百粒重、穗粒质量、产量都随着活力的下降总体上呈降低的变化趋势。经方差分析可知，隆平2 0 6 产量、百粒重及穗粒重均显著（P0.05）高于安科98 5，分别高9.62%、5.44%和7.6 7%。其中，安科9 8 5在SV100活力下产量高于SV60活力，隆平2 0 6 在SV60活力下产量显著低于其他活力；安科9 8 5在SV60活力下百粒重显著低于其他活力，且安科98 5在SV100活力下百粒重最大。不同活力显著影响玉米穗粒重、表1活力对玉米籽粒产量及产量构成要素的影响穗长百粒重品种处理/cm安科 SV100 17.26 1.50a34.30 2.01a148.19 15.01a9325.20 30.10a985SV8017.02 0.62a34.05 1.37a 136.69 11.71a8 272.90 23.60aSV6012.73 1.87c26.18 1.69b 75.03 8.41b 1 824.80 45.90b隆平 SV100 15.74 1.83ab 35.67 0.98a136.24 29.96a8 785.4056.50a206SV80 14.68 1.84b 34.68 1.20a124.32 1.78*8 179.10 34.90aSV6014.87 1.26b31.43 2.3ab 118.93 21.02ab4 326.30 30.60b注：SV100、SV 8 0 和SV60表示相对发芽率为10 0%、8 0%和6 0%。同列数据后的不同字母表示处理间差异显著（P0.05）。下表同。2023年第8 期穗粒重产量/g/g/kg/hm第38 卷第8 期穗长,其中SV100活力玉米穗粒重显著高于SV60活力。SV60活力下玉米穗长显著低于其他活力处理，且SV100活力下玉米穗长较SV60活力高19.57%。可见，品种间比较，隆平2 0 6 子粒形成较安科98 5受活力影响小，不同活力水平间处理比较，SV60活力较SV100活力对玉米穗部性状影响更大。2.2籽粒品质性状由表2 可知，玉米籽粒蛋白质含量和淀粉相对质量分数受活力与品种的影响显著，对脂肪含量没有显著影响。从品种上看,隆平2 0 6 在蛋白质相对质量分数上高出安科98 543.7 6%，且淀粉相对质量分数上后者高于前者2.7 2%。从活力角度来看，在蛋白质相对质量分数上安科98 5SV100与SV60相比，高出9.57%，而隆平2 0 6 在蛋白质相对质量分数上各处理均无明显变化；在淀粉相对质量分数两品种SV100与SV60相比，分别高出2.97%和3.95%，且SV100处理在淀粉相对质量分数明显高出SV80和SV60处理,两品种表现一致。3个籽粒品质性状中，活力对籽粒淀粉含量的影响最大,蛋白质含量次之,脂肪含量相对较小。表2 不同活力条件下品质性状的比较品种处理w(蛋白质）/%。w(脂肪)/%安科98 5SV1007.10 0.38bSV806.53 0.37cSV606.48 0.45d隆平2 0 6SV1009.64 0.27aSV809.67 0.16 aSV609.60 0.48 a2.3月胚乳淀粉粒分布不同处理玉米淀粉粒度分布基本一致。淀粉粒粒径在0.1 40.5m区间分布,淀粉粒体积和表面积呈双峰曲线分布，体积和表面积峰值分别在1.41.6 m、16 m 和 1.2 1.4 m 和 11 12.5 m,而 3m为曲线的低谷值。淀粉粒数目呈单峰曲线分布，峰值区间在0.5 0.6 m范围内。研究以低谷值3m和峰值16 m作为界限,将玉米淀粉粒分为3组，16 m为大型淀粉粒组。2.3.1玉米淀粉粒度体积分布活力与品种对淀粉粒体积分布有显著影响（表3）。各活力下安科98 5和隆平2 0 6，在小型淀粉粒组（16 m)都随着活力的下降总体上呈降低的趋势。两品种在淀粉粒体积分布上小型淀粉粒组（3陈志英等不同活力种子对玉米产量与淀粉品质的影响粉粒淀粉体积百分比显著增加。表3玉米淀粉粒体积分布玉米淀粉粒的体积分布/%品种处理0.1 3 m安科 SV-1007.72 0.09c53.26 0.15ab45.872.25a15.28 0.31a985SV-805.63 0.18d50.32 0.48bc41.96 0.52b 14.62 0.06bSV-605.19 0.23隆平 SV-1008.16 0.03a206SV 808.06 0.17ab 50.39 0.27abc 41.76 0.26b 14.47 0.04bSV-60 7.85 0.07be49.81 1.78 38.10 3.49 14.15 0.68b2.3.2玉米淀粉粒度表面积分布活力与品种对淀粉粒表面积分布有显著影响（表4）。各活力下安科98 5和隆平2 0 6，在小型淀粉粒组（16 m)都随着活力的下降总体上呈降低w(淀粉)/%的趋势。两品种在淀粉粒表面积分布上小型淀粉粒3.81 0.10a72.27 1.37a3.38 0.47a71.13 1.54ab3.58 0.15a70.12 1.41 b3.36 0.48a70.08 1.86b3.55 0.57a68.53 2.39c3.72 0.43a67.31 1.85d105m）、中型淀粉粒组（3 16 m）和大型淀粉粒组（16 m）分别约占总体积6.18%、57.0 2%、36.76%和8.0 2%、51.2 9%、40.6 9%，说明中型淀粉粒组(3 16 m)对体积贡献最大,其次为大型淀粉粒组（16 m）,贡献最小的为小型淀粉粒组（16 m48.94 2.02 41.11 0.33bc 14.54 0.08b53.68 3.60a 42.06 1.49b 14.65 0.46ab组（16 m）分别约占总表面积的44.56%、37.63%、17.8 1%和51.0 0%、34.9 7%、14.0 3%，说明小型淀粉粒组（16 m）。随着活力水平的增加，玉米胚乳3m淀粉粒淀粉表面积百分比显著增加。表4玉米淀粉粒表面积分布玉米淀粉粒的表面积分布/%品种处理0.1 3 um安科98 5SV-10049.43 1.32cSV-8043.08 0.72dSV-6041.17 0.08隆平2 0 6SV-10051.73 0.87aSV-8050.96 0.30 abSV-6050.30 0.59bc2.3.3玉米淀粉粒度数目分布由表5可知，小型淀粉粒组淀粉粒数目占总淀粉粒总量最大，高达98%，其次是中淀粉粒组，贡献最小的是大型淀粉粒组，分别占淀粉粒数目的0.91%和0.0 9%，说明成熟玉米籽粒主要由小型淀粉粒组（16 m39.51 0.18a220.87 1.36a37.96 1.42b17.41 0.54b35.42 0.81 cd1.15.14 0.55c36.59 0.86bcc14.65 0.16c34.39 0.24d14.32 0.07 d33.94 0.84d13.03 0.89d106淀粉粒组（16m)淀粉粒数目百分比呈显著变化趋势。随着活力水平的增加,玉米胚乳16 um0.96 0.14a0.11 0.0140.90 0.14 ab0.08 0.01b0.88 0.00ab0.07 0.01c0.97 0.10a0.06 0.00 d0.82 0.02 ab0.06 0.01d0.80 0.01b0.06 0.01d淀粉粒粒径3 16 m0.58-1.00*-0.43-0.78-0.94-0.86糊化温/峰值黏度/cP78.02 0.22a1 347.00 39.04c77.35 0.24a1 414.33 20.01 abe 1 062.67 18.23477.55 0.06a1 515.00 58.39a77.99 0.64 a1 348.67 69.83c77.59 1.38a1 383.33 58.77bc75.49 3.35a1 470.00 83.54ab2023年第8 期大豆、玉米、小麦等13种作物的统计资料表明，高活力种子可以增产2 0%40%16 。玉米种子发育阶段，子粒中淀粉含量和蔗糖含量有显著负相关，随着蔗糖含量的下降，子粒中淀粉含量呈现升高变化，淀粉含量的增多，有利于提高种子活力。玉米淀粉有直链淀粉和支链淀粉两类，淀粉质量受两类淀粉的比重和数目影响，有研究显示,2 类淀粉含量和总淀粉数目在种子发育期均呈升高趋势17.18 。淀粉占玉米籽粒质量分数7 0%以上，是衡量玉米品质的重要指标；玉米种子的活力与淀粉数目、种类及生理生化特性相关联19。本研究表明,活力对籽粒淀粉含量的影响最大，蛋白质含量次之，脂肪含量相对较小。随着活力的降低，籽粒淀粉含量显著降低。不同种子活力处理比较，安科98 5和隆平2 0 6 穗长、百粒重、穗粒重和产量都随着活力的下降总体上呈降低的变化趋势。淀粉含量与淀粉粒分布决定玉米品质的重要因素4-6 ,夏澳运等 在研究不同钾肥含量对玉米籽粒淀粉粒度的分布特征影响中，将玉米籽粒分为小型淀粉粒组（18 m)3类。本研究表明,玉米籽粒淀粉粒粒径在0.1 40.5m区间分布，参照淀粉16 m粒的分级方法19-2 1,以淀粉粒体积分布曲线取低谷0.77值3m和峰值16 m为分界点,将淀粉粒划分为玉-0.97*米小型淀粉粒组（16 m）。本研究中不同活-0.60力处理胚乳玉米籽粒淀粉粒体积、表面积及数目的-1.00*-0.69表6 玉米淀粉粒糊化特性低谷黏度/cP1 099.67 21.01a3 971.00 61.22 ab3 903.33 39.70b1 116.00 16.52a4 136.67 85.23 a911.00 26.06c3 200.00 68.61d974.67 21.94b3457.00 122.75c941.33 70.87bc 3 435.33 143.44c分布特征与前人研究基本一致8,13。最终黏度/cP稀邂值/cP247.33 18.15d351.67 22.19c399.00 42.93 bc437.67 67.93 b408.67 54.79bc528.67 16.29a回生值/cP2 871.33 40.27b2 840.67 26.63b3 020.67 69.21a2 322.33 91.36d2 482.67 113.95c2 494.00 84.15c第38 卷第8 期玉米淀粉粒度分布受遗传特性和环境条件影响，且环境条件对玉米淀粉粒分布影响大于种子本身的遗传特性2 0-2 8 。实验以玉米组合安科98 5和隆平2 0 6 为材料，分析不同活力水平下胚乳淀粉粒分布特征，结果表明，峰值黏度、低谷黏度和最终黏度中、小型淀粉粒的体积百分比有显著负相关，与大型淀粉粒的体积百分比有显著正相关13。相关分析表明,玉米淀粉稀懈值与小型淀粉粒（16 m）表面积比例之间呈极显著负相关；峰值黏度与中型（3 16 m）淀粉粒表面积比例之间呈极显著负相关,与大型（16 m)淀粉粒组呈显著负相关。表明玉米种子活力降低，玉米收获期籽粒淀粉糊化峰值黏度、稀值、最终黏度等糊化参数升高。可见随着种子活力的降低，中小型淀粉粒比例增大，大型淀粉粒比例减小，进而影响淀粉糊化峰值黏度、稀解值、最终黏度等参数。4结论随着种子活力的下降，玉米穗长、百粒重、穗粒重、产量、淀粉含量呈降低趋势。活力对玉米籽粒淀粉含量的影响最大，蛋白质含量次之,脂肪含量相对较小。低活力种子通过影响胚乳淀粉粒度分布，即减小大型淀粉粒比例，进而降低玉米淀粉最终黏度、峰值黏度等糊化参数。因此玉米播种前尽可能要对低活力种子进行活力修复。参考文献1杨文钰，屠乃美作物栽培学各论M北京：中国农业出版社,2 0 0 3:117-12 0YANG W Y,TU N M.Monographs on crop cultivationM.Beijing:China Agricultural Press,2003:117-1202阴卫军，王庆成，孙庆泉，等高淀粉玉米胚乳淀粉粒度分布特征及其对水分胁迫的响应J山东农业科学，2013,45(1):54-59YIN W J,WANG Q C,SUN Q Q,et al.Characteristics ofstarch particle size distribution in high starch corn endospermand its response to water stress J.Shandong AgriculturalSciences,2013,45(1):54-593崔丽娜，张红，董树亭，等.不同胚乳类型玉米籽粒淀粉粒的粒度分布特征J.作物报，2 0 12,38（9）：17 2 3-17 2 7CUI L N,ZHANG H,DONG S T,et 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