收获期对秋播糯玉米不同品种产量与淀粉糊化(RVA)特性的影响.pdf

中国农业科学 2008,41(12):4048-4054 Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2008.12.014 收稿日期：2007-12-19；接受日期：2008-04-10 基金项目：国家自然科学基金项目（30270831） ；北京市自然科学基金项目（YZPT02-06） 作者简介：陆大雷（1980） ，男，江苏沭阳人，博士研究生，研究方向为玉米品质。TelE-mail：lu.dalei 。通讯作者 陆卫平（1958） ，男，江苏江阴人，教授，研究方向为玉米栽培生理和遗传育种。TelE-mail：wplu 收获期对秋播糯玉米不同品种产量 与淀粉糊化（RVA）特性的影响 陆大雷 1，王德成1，赵久然2，王凤格2，陆卫平1 （1扬州大学农学院/江苏省作物遗传生理重点实验室/农业部长江中下游作物生理生态与栽培重点开放实验室，江苏扬州 225009； 2北京市农林科学院玉米研究中心，北京 100097） 摘要： 【目的】 根据收获期对糯玉米籽粒产量和淀粉糊化特性的影响， 确定不同糯玉米品种的适宜收获期。 【方 法】采用二因素裂区设计（8 个品种为主区、4 个收获期为副区） ，研究了不同品种籽粒产量、淀粉含量和 RVA 特 征值在不同收获期（花后 30、35、40 和 45 d）下的变化。 【结果】随着收获期延迟，籽粒产量逐渐增加，增加速 率以花后 3540 d 最快，日增重达 5.2%，花后 40 d 增加缓慢。淀粉含量先升后降，在花后 3540 d 达到峰值， 后期略有下降。收获期对糊化温度没有影响，而峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度和峰值时间均随着收获 期的延迟呈先升后降趋势，这几项指标在花后 40 d 最高，回复值此时最低。RVA 谱特征值中，糊化温度和峰值时 间受收获期的影响较小，而峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度和回复值受收获期的影响较大。 【结论】综合 考虑产量、淀粉含量和 RVA 特征值在不同收获期间的变化趋势，可认为花后 40 d 收获在保证产量的同时有利于改 良糯玉米淀粉的品质。 关键词：糯玉米；收获期；产量；淀粉；RVA 特性 Yield and Starch Pasting Characteristics (RVA) of Autumn-Sown Waxy Maize Under Different Harvesting Dates LLU Da-lei1, WANG De-cheng1, ZHAO Jiu-ran2, WANG Feng-ge2, LU Wei-ping1 (1College of Agronomy, Yangzhou University/ Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province/Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology and Cultivation in Middle and Lower Reaches of Yangtse River of Ministry of Agriculture, Yangzhou 225009, Jiangsu; 2Maize Research Center, Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences, Beijing 100097) Abstract: 【Objective】The optimum harvesting date of waxy maize (Zea mays L. Ceratina Kulesh) was determined by understanding the changing trend of grain yield and starch pasting properties under different harvesting dates. 【Method】 The changing trend of grain yield, starch content and starch pasting properties under different harvesting dates were identified in a split design with 8 varieties as main plot and 4 harvesting dates as subplots. 【Result】 The grain yield increased gradually when the harvesting date was postponed and the increasing rate was highest at 35-40 days after pollination (DAP), which reached 5.2% per day, and the increasing rate was slow after 40 DAP. The starch content rose first and fell later and it reached a peak at 35-40 DAP. Pasting temperature was stable among different harvesting dates. Peak viscosity, trough viscosity, breakdown, final viscosity and peak time rose first and fell later with the postponed harvesting date, these five pasting characteristics reached a peak at 40 DAP, and setback was the lowest at this time. The effects of harvesting date on peak time and pasting temperature were lower, while those were larger on peak viscosity, trough viscosity, breakdown, final viscosity and setback. 【Conclusion】 Considering the changing trend of grain yield, starch content and RVA characteristics, 40 DAP might be the optimum harvesting time as the grain yield was relative high, the starch content was the highest and the RVA characteristics was ideal at this time in this experiment. Key words: Waxy maize; Harvesting date; Yield; Starch; RVA property 12 期 陆大雷等：收获期对秋播糯玉米不同品种产量与淀粉糊化（RVA）特性的影响 4049 0 引言 【研究意义】糯玉米是受 wx 隐性基因控制，其 籽粒淀粉几乎为 100%支链淀粉的特用玉米1， 且淀粉 产量接近普通玉米。相对于普通玉米，糯玉米淀粉容 易糊化、粘滞性强、透明度和溶解度高、冻融稳定性 好2，在食品工业上得到了广泛应用，因而其生产受 到广泛关注，呈现出良好的发展趋势。对糯玉米籽粒 产量、淀粉含量和 RVA 特征值在不同收获期下变化 规律的认识有助于确定糯玉米适宜收获期，这对糯玉 米淀粉品质改良具有一定的指导意义。【前人研究进 展】作物的产量和品质性状既受遗传因素控制，又受 到收获期等农艺措施的影响3-4。董树亭等4研究证 实，与在完熟期收获相比，在蜡熟期收获对玉米籽粒 品质没有不利的影响。 Tolera 等5研究表明， 玉米产量、 千粒重等受收获期影响较小，但随收获期延迟，蛋白 质含量有所下降。吴建宇等6研究表明，玉米粒重前 期增加较快，后期增加缓慢，随着收获期延迟，籽粒 蛋白含量逐渐下降，脂肪和碘值逐渐升高，适时收获 可以提高产量，改善品质。【本研究切入点】以往的 研究多集中于收获期对玉米产量以及籽粒营养品质的 影响3-6， 而收获期对玉米淀粉糊化特性的影响尚无相 关报道。【拟解决的关键问题】本研究以中国近年来 育成的 8 个糯玉米品种为材料，探讨收获期对籽粒产 量、淀粉含量和糊化特性的影响，旨在确定秋播糯玉 米品种的适宜收获期，以期为糯玉米的优质高产提供 理论依据。 1 材料与方法 1.1 供试材料 L3-1、YA30142、川玉糯 4 号、景科糯 1 号、苏 糯 528、 渝糯 408、 云白糯 3 号和郑彩糯 1 号 8 个品种， 均为我国近年来所育成的品种（表 1）。 1.2 试验设计 表 1 供试品种名称、育成年限和育种单位 Table 1 The variety name, breeding year and breeding company 品种名称 Variety name 育成年限 Breeding year 育种单位 Breeding company L3-1 2005 北京市联科种业有限公司、浙江金华市农业科学研究院 Beijing Lianke Seed Limited Company and Zhejiang Jinhua Academy of Agricultural Science YA30142 2005 四川雅玉科技开发有限公司 Sichuan Yayu Technology Development Limited Company 川玉糯 4 号 CYN 4 2006 四川川丰种业有限公司 Sichuan Chuanfeng Seed Limited Company 景科糯 1 号 JKN1 2006 天津景坡园艺科技有限公司 Tianjing Jingpo Horticulture Science and Technology Limited Company 苏糯 528 SN528 2006 江苏沿江地区农业科学研究所 Riparian Agricultural Institute of Jiangsu 渝糯 408 YN408 2006 重庆市农业科学研究所 Chongqing Agricultural Research Institute 云白糯 3 号 YBN3 2006 云南省农业科学院旱粮作物研究所 Upland Crops Institute, Yunnan Academy of Agricultural Science 郑彩糯 1 号 ZCN1 2005 河南省农业科学院粮食作物研究所 Food Crops Institute, Henan Academy of Agricultural Science 试验于 2007 年在扬州大学农学院实验田进行。 前 茬玉米，土质为砂壤土，地力中等，土壤全氮含量为 0.92 gkg-1，速效氮 57.2 mgkg-1， 速效磷 32.1 mgkg-1， 速效钾 92.3 mgkg-1。试验采用裂区设计，以 8 个供试 品种为主处理；以不同收获期为副处理，设花后 30 d （30DAP）、35 d（35DAP）、40 d（40DAP）和 45 天（45DAP）4 个收获时期。试验采用盘育乳苗移栽 方法，7 月 20 日播种，7 月 25 日移栽，32 个处理，2 次重复，小区面积 16 m2，密度为 52 500 株/ha。基肥 施纯 N 75、P2O5 65、K2O 70 kgha-1，移栽前深施，拔 节期追施纯 N 150 kgha-1，其他管理措施统一按常规 要求实施。灌浆结实期气候条件为：9 月上旬，温度 24.0，降水 18.2 mm，日照 64.9 h；9 月中旬，温度 23.8，降水 94.0 mm，日照 64.5 h；9 月下旬，温度 23.5，降水 13.0 mm，日照 31.5 h；10 月上旬，温 度 22.4，降水 20.1 mm，日照 61.2 h；10 月中旬， 温度 16.0，降水 6.3 mm，日照 65.4h；10 月下旬， 温度 15.9，降水 31.2 mm，日照 23.5 h。和常年气 候条件相比，9 月份气温比常年高 1，降雨量偏多 38 成， 日照时数偏少 1340 h； 10 月气温比常年高 1，降雨量偏少 14 成，日照时数偏少 1424 h。 1.3 测定方法 1.3.1 产量和淀粉含量测定 在不同收获期进行收 获，参照玉米高产、超高产田间测产验收方法和标 4050 中 国 农 业 科 学 41 卷 准进行理论测产，略作修改，具体如下：每小区连 续收获 20 株玉米果穗，计算株有效穗数、双穗率、穗 行数、行粒数、穗总粒数和实粒数，千粒重按实测出 （随机数取 1 000 粒籽粒，烘干后按含水率 13.5%折 算成籽粒重量，重复 3 次），按下列公式进行测产： 理论产量（kgha-1）=穗数穗粒数粒重0.90 粗淀粉含量采用蒽酮比色法进行测定。 1.3.2 淀粉的分离 在不同收获时期及时收获，脱 粒晒干，贮存 1 个月后，参照陆芳芳等7的方法分离 淀粉，略加改进，具体如下：称取 100 g 籽粒，经纯 净水洗净后放入 500 ml 的广口瓶内，加入 500 ml 纯 净水，浸泡 48 h，中间换水 1 次，然后用磨浆机粉碎 后过 100 目筛，浆液倒入 500 ml 广口瓶中静置 2 h， 然后将沉淀部分转入 50 ml 离心管中，3 000 r/min 离 心10 min后用称样勺去除上部蛋白等杂质， 重复3次， 得到粗淀粉；然后加入过量无水乙醇，振荡 5 min 后 3 000 r/min 离心 10 min，重复 3 次；脱水淀粉加入过 量无水乙醚，振荡 5 min 后 3 000 r/min 离心 10 min， 去除淀粉中的脂肪，重复 3 次，即得纯淀粉。淀粉于 40烘箱烘干后用于淀粉糊化特性分析。 1.3.3 糊化特性测定 采用澳大利亚 Newport Scientific 公司生产的 RVA （rapid visco analyzer， Model 3D）测定糊化特性，并用 TCW（thermal cycle for Windows） 配套软件分析。 称取 1.96 g 淀粉， 加入 26.04 g 超纯水，配制成总重为 28 g，浓度为 7%的淀粉糊。 测定参照 Chang 等8的方法进行。黏度值用“RVU （rapid visco units）”表示。RVA 谱特征参数包括峰 值黏度 （peak viscosity） 、 谷值黏度 （trough viscosity） 、 崩解值（breakdown）、终值黏度（final viscosity）、 回复值（setback）、峰值时间（peak time）和糊化温 度（pasting temperature）。 1.4 数据分析 数据采用 SAS 9.12 和 DPS 3.0 软件进行统计及相 关分析，采用 Excel 2000 进行数据作图，以 RVA 自 动生成的数据进行平均后采用 Origin 6.0 作 RVA 谱。 2 结果与分析 2.1 不同收获期各品种糯玉米籽粒产量 从图 1 可见，随着收获期的延迟，各品种糯玉米 的产量均逐渐增加。不同收获期比较，花后 35 d 收获 比花后 30 d 收获增产 10.5%， 花后 3540 d 之间产量 增加最快，日增重达 5.2%，后期增加缓慢，花后 40 45 d 日增重为 1.5%。由此可见，产量提高的主要时间 是花后 3540 d。从图 1 同样可以看出，不同品种糯 玉米的产量存在显著差异，在 8 个品种中，以 L3-1 在不同收获期的平均产量最低，仅为 4214.9 kgha-1， 而景科糯 1 号在不同收获期的平均产量最高，达 6344.0 kgha-1。 图 1 不同收获时期各品种糯玉米的籽粒产量 Fig. 1 Grain yield of different waxy maize varieties among different harvesting dates 2.2 不同收获期糯玉米品种淀粉含量 从图 2 可见，随着收获期的延迟，各品种的淀粉 含量均呈先增后减趋势。 各品种均在花后 3540 d 达 到峰值，后期略有降低，花后 40 d 的淀粉含量比花后 45 d 后收获高 2.49%。因此，适期收获有利于提高糯 玉米的淀粉含量。但各品种达峰值的时间存在差异， 这可能与不同品种的籽粒灌浆充实特性有关。在 8 个 品种中， 以 L3-1 不同收获期的平均淀粉含量最低， 为 68.7%，景科糯 1 号不同收获期的平均淀粉含量最高， 达 70.8%。 12 期 陆大雷等：收获期对秋播糯玉米不同品种产量与淀粉糊化（RVA）特性的影响 4051 图 2 不同收获时期各品种糯玉米的淀粉含量 Fig. 2 Starch content of different waxy maize varieties among different harvesting dates 2.3 不同收获期糯玉米品种的 RVA 谱 图 3 为 8 个品种在不同收获期下的 RVA 谱。淀 粉的黏度随着温度的变化均呈有规律的上升（达峰值 黏度）、下降（达谷值黏度）、再略微上升（达终值 黏度）的过程，构成了典型的糯性淀粉的 RVA 谱。 从图 3 和表 2 可以看出，糊化温度在不同收获期间无 显著差异，峰值黏度、谷值黏度、终值黏度、崩解值 和峰值时间 5 项 RVA 特征值随收获期的延迟呈先升 后降趋势。峰值黏度、谷值黏度、终值黏度、崩解值 和峰值时间在花后40 d达到最高， 且此时回复值最低， 说明花后 40 d 收获有利于改良淀粉的糊化特性。 从图 3、表 3 可以看出，不同品种的 RVA 谱存在 表 2 不同收获期下淀粉的 RVA 特征值 Table 2 Starch RVA characteristics among different harvesting dates 处理 Treatment 峰值黏度 Peak viscosity (RVU) 谷值黏度 Trough viscosity (RVU) 崩解值 Breakdown (RVU) 终值黏度 Final viscosity (RVU) 回复值 Setback (RVU) 峰值时间 Peak time (min) 糊化温度 Pasting temperature () 30 DAP 100.4 d 18.9 d 81.5 b 24.6 d 1.5 d 3.73 b 75.3 a 35 DAP 130.8 b 41.0 b 89.8 a 46.8 b 7.5 b 3.77 a 75.1 a 40 DAP 134.2 a 44.9 a 89.2 a 50.5 a 6.8 c 3.81 a 75.0 a 45 DAP 111.7 c 30.0 c 81.7 b 35.2 c 9.3 a 3.73 b 75.3 a 变异系数 CV 13.41 34.72 5.36 30.01 53.28 1.05 0.22 表中数据为 8 个品种的平均值；字母相同表示无显著差异，字母不同表达差异达 0.05 显著水平 Data in the table are means of 8 varieties. Figures followed by the same letters are not significantly different and that followed by different letters are significantly different at 5% probability levels 表 3 不同糯玉米品种的 RVA 谱特征值 Table 3 RVA profiles characteristics of different waxy maize varieties 品种 Varieties 峰值黏度 Peak viscosity (RVU) 谷值黏度 Trough viscosity (RVU) 崩解值 Breakdown (RVU) 终值黏度 Final viscosity (RVU) 回复值 Setback (RVU) 峰值时间 Peak time (min) 糊化温度 Pasting temperature () L3-1 112.3 cd 33.7 c 78.6 d 40.0 c 6.2 ab 3.78 abc 76.1 a YA30142 135.2 a 46.9 a 88.3 b 53.1 a 6.2 ab 3.82 a 76.0 ab 川玉糯 4 号 CYN4 116.4 b 34.2 c 82.3 c 40.8 c 6.6 a 3.79 ab 75.4 bc 景科糯 1 号 JKN1 112.3 cd 26.0 e 86.3 b 30.7 e 4.7 d 3.68 d 74.8 cd 苏糯 528 SN528 113.6 c 32.6 d 81.0 cd 38.1 d 5.5 bc 3.81 a 75.8 ab 渝糯 408 YN408 118.8 b 31.9 d 86.9 b 37.2 d 5.3 cd 3.73 bcd 74.5 de 云白糯 3 号 YBN3 109.9 d 22.4 f 87.5 b 26.3 f 3.9 e 3.75 abcd 74.9 cd 郑彩糯 1 号 ZCN1 135.6 a 41.9 b 93.7 a 47.8 b 5.9 abc 3.72 cd 73.9 e 变异系数 CV 8.65 23.32 5.58 21.87 16.47 1.27 1.03 表中数据为 4 个收获时期的平均值；字母相同表示无显著差异，字母不同表达差异达 0.05 显著水平 Data in the table are means of 4 harvesting dates. Figures followed by the same letters are not significantly different and that followed by different letters are significantly different at 5% probability levels 4052 中 国 农 业 科 学 41 卷 图 3 不同收获期下糯玉米品种的 RVA 谱 Fig. 3 RVA profiles of different waxy maize varieties among different harvesting dates 12 期 陆大雷等：收获期对秋播糯玉米不同品种产量与淀粉糊化（RVA）特性的影响 4053 显著的基因型差异。从图 3 可以看出，L3-1、景科糯 1 号、 渝糯 408 和云白糯 3 号在花后 40 d RVA 谱曲线 最高，而 YA30142、川玉糯 4 号、苏糯 528 和郑彩糯 1 号在花后 35 d RVA 谱曲线最高，YA30142、川玉糯 4 号和郑彩糯 1 号受收获期影响较小，而其余 5 个品 种受收获期影响较大。从表 2、表 3 还可以看出，峰 值时间和糊化温度在不同品种间和不同收获期下的变 异系数较小，峰值黏度、谷值黏度、终值黏度、崩解 值和回复值在不同品种间和不同收获期条件下的变异 系数较大，且收获期对峰值黏度、谷值黏度、终值黏 度和回复值的影响显著大于品种间的基因型差异所带 来的影响。 3 讨论 本研究结果发现，糯玉米籽粒产量随着收获期的 延迟而不断增加，在不同收获期条件下，花后 3540 d 籽粒产量增加最快，而 40 d 后增加缓慢。其原因是 糯玉米品种的活跃生长期已经结束9，且此时平均气 温较低（约 16），玉米基本停止灌浆4。淀粉含量 随收获期的推迟则呈先增后降趋势，在花后 3540 d 达到峰值，40 d 后有所下降。董树亭等4研究也表明， 糯质型和普通型总淀粉含量亦呈现单峰曲线，在 40 d 时积累淀粉最多，后期含量降低。RVA 谱特征值中， 糊化温度在不同收获期下无显著差异，而其在品种间 存在显著差异，说明淀粉的糊化温度主要受基因型影 响。而峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度和回 复值均随着收获期的延迟呈先升后降趋势，且不同品 种这几项指标在花后 40 d 最高，且此时回复值最低， 淀粉不易回生10， 说明花后 40 d 采收有利于改良淀粉 的糊化特性。结合产量和淀粉含量在不同收获期间的 变化趋势， 可认为花后 40 d 收获在保证产量的同时有 利于提高糯玉米淀粉的品质。 本研究结果表明，糊化温度和峰值时间在不同品 种和不同收获期间差异较小，峰值黏度、谷值黏度、 终值黏度、崩解值和回复值在不同品种和收获期间的 变异较大， 陆芳芳等7研究糯玉米淀粉 RVA 黏度特性 的杂种优势时亦发现这 5 项指标在自交系和杂交种间 变异较大。由此可见，这 5 项指标具有很大的改良潜 力。由本研究可以看出，除崩解值的变异在品种间和 收获期间的变异相仿外，峰值黏度、谷值黏度、终值 黏度和回复值在品种间和收获期间的变异均较大，且 后者大于前者。因此，在今后的糯玉米生产中，在选 择适宜品种的基础上，适期收获有利于在保证产量的 前提下实现淀粉的优质。 4 结论 随着收获期延迟，籽粒产量逐渐增加，增加速率 以花后 3540 d 最快，后期增加缓慢，籽粒淀粉含量 在花后 3540 d 最高。 峰值黏度、 谷值黏度、 崩解值、 终值黏度和峰值时间均随着收获期的延迟呈先升后降 趋势，在花后 40 d 最高，且此时回复值最低。RVA 谱特征值中，糊化温度和峰值时间受收获期的影响较 小，而峰值黏度、谷值黏度、崩解值、终值黏度和回 复值受收获期的影响较大。综合考虑产量、淀粉含量 和 RVA 特征值在不同收获期间的变化趋势， 花后 40 d 收获，在保证产量的同时有利获得具有优良糊化特性 的淀粉。 References 1 Martin C, Smith A M. Starch biosynthesis. The Plant Cell, 1995, 7: 971-985. 2 洪 雁, 顾正彪, 李兆丰. 蜡质玉米淀粉的性质及其在食品加工中 的应用. 中国粮油学报, 2005, 20(3): 30-34. Hong Y, Gu Z B, Li Z F. Property investigation and application of waxy corn starch for food process. Journal of the Chinese Cereals and Oil Association, 2005, 20(3): 30-34. (in Chinese) 3 Reddy B V S, Reddy P S, Bidinger F, Blmmel M. Crop management factors influencing yield and quality of crop residues. Field Crops Research, 2003, 84: 57-77. 4 董树亭. 玉米生态生理与产量品质形成. 北京: 高等教育出版社, 2006: 149-152, 234-254, 347-379. Dong S T. Eco-Physiology and Formation of Yield and Quality in Maize. Bejing: Higher Education Press, 2006: 149-152, 234-254, 347-379. (in Chinese) 5 Tolera1 A, Sundstl F, Said A N. The effect of stage of maturity on yield and quality of maize grain and stover. Animal Feed Science and