玉米籽粒的结实能力及其与籽粒产量的相关性

玉米籽粒的结实能力及其与籽粒产量的相关性

玉米的授粉和精炼过程是玉米产量形成的重要环节。雌花和穗轴上的可溶性糖、淀粉、氨基酸和蛋白质对玉米的授粉和精炼过程起着一定作用。同时，氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、锰、铜、锌等因素对精炼和提取也有一定影响。因此,研究有机营养和矿质养分在花丝和穗轴中的变化规律具有重要理论和实践意义。本文主要就近年来有关方面的研究进行了综述。1有机营养1.1花粉管及其他器官的淀粉含量糖是合成其它一些物质的起始物质,而蔗糖是糖的主要物质运输形式。高聚林等(1993)研究发现,穗轴中蔗糖的含量呈现出单峰曲线变化趋势:散粉至乳熟末期蔗糖的含量逐渐增加,而后略有下降。而胡昌浩等(1982)认为:在大喇叭口期至成熟期穗轴中可溶糖含量呈现出单峰曲线变化,且峰值出现在盛花期左右,穗轴蔗糖含量占干物重的26.5%。研究发现,花粉管细胞质中含有大量的糖,花粉管生长时消耗本身的贮藏物质;而花丝花柱道和传递细胞可分泌用以新壁的形成和花粉管的生长的物质,而这种分泌物的主要成分也是糖蛋白、糖酯等。这说明,花粉管生长即依赖于本身的糖类物质,也依赖于花丝中的营养,花丝当中的营养物质为花粉管顺利到达子房完成受精提供条件。但花丝中的可溶性糖在整个生育过程中的动态变化、对花粉管产生的影响及其对受精结实的作用前人尚无报道,在胡昌浩等的研究中也只是测定了盛花期和灌浆期的糖含量,缺乏动态的研究。淀粉是玉米散粉后糖类物质的最终累积形式。淀粉含量在雌穗及其各器官(苞叶、穗轴、籽粒)中存在大幅度升降变化:从散粉到灌浆期呈现出递增趋势,其中穗轴中的递增幅度在10%~30%之间;苞叶及穗轴中的含量与籽粒之间存在着很大差异。有关研究证实,授粉后花丝中的淀粉含量增加。但淀粉作为多糖是否也同可溶性糖一样对花丝活力及果穗结实能力产生影响,目前尚无研究报道。1.2缺失血氨基酸的变化胡昌浩等(1993)证实,在不同生育时期,雌穗(或穗轴)中的氨基酸含量表现为前、中期高,后期低的变化趋势;从大喇叭口期至完熟期,穗轴中氨基酸含量以抽雄期最高。而氨基酸含量受糖的影响,糖含量增加时氨基酸含量也增加。研究发现:花丝组织在授粉后氨基酸含量增加。但这种增加趋势是否直接或间接影响花丝的受精结实,需要研究进一步证实;前人对花丝氨基酸的研究只对盛花期和灌浆期氨基酸含量进行了测定,但其动态变化如何对其产生影响仍为探讨的问题。对于蛋白质在此方面的研究迄今还未见报道。2矿质养分2.1授粉期和盛花期对含氮率的影响研究发现,在整个生育期内,雌穗(或穗轴)中的含氮率呈现出前高后低逐渐下降的趋势。王忠孝等(1989)及山东农业科学院研究认为:授粉期是整个生育期含氮率的转折点。但王庆成等(1993)认为:雌穗中的氮含量吐丝以前最高,授粉40d出现低谷,以后却又回升。胡昌浩等(1993)对盛花期和灌浆期花丝的含氮率进行了测定。氮具有调度碳水化合物的能力,其去向决定着碳水化合物的去向。在玉米植株当中,氮素水平的提高会降低碳水化合物的含量,而碳水化合物水平的降低可能会限制花粉管的生长,影响受精结实。2.2成虫、吐丝时宿主的确定王忠孝等(1989)研究表明,雌穗中磷的变化为前期逐渐升高,以后降低,并在授粉后15d内下降最明显。王庆成等(1993)却认为,雌穗磷含量吐丝前最高,授粉40d出现低谷,后又回升。张凤路等在研究败育时,对典型的秃尖果穗和正常果穗品种的穗轴中磷含量比较,得出了在穗轴中部和上部的磷质量浓度变化不显著并且品种间差异也不明显的结论。从整个生育期看,玉米雌穗各器官的磷素动态变化为前高后低的下降趋势。授粉后,花丝组织中的磷含量增加。磷可促进碳水化合物的运输,授粉期缺磷抽丝缓慢,影响授粉结实。2.3成的结论钾含量在果穗发育前期高于后期,总体上表现为逐渐下降的趋势。山东农业科学院(1989)的研究认为,穗轴在授粉后15d,钾素含量却提高。王庆成也得出了类似的结论。王忠孝等(1989)认为,雌穗中的钾含量前期逐渐升高,以后降低,在授粉后15d内含量下降最明显。王海生等(1994)认为,穗轴中含钾量保持相对稳定。张凤路等对穗轴上部及中部钾浓度的研究中也认为其浓度变化不显著。到目前为止,对于花丝中的钾研究,只限于果穗在盛花期和灌浆期的含量测定上,缺乏在整个生育(期)过程中的研究。而钾促进糖的转运及碳水化合物的合成与转化,缺钾引起果穗发育不良而影响受精结实。2.4克氏原螯虾植株对钙、镁的吸收与分配籽粒灌浆期,果穗中镁、硫含量较吐丝前提高,而钙基本上保持原水平。钙、硫的这种变化在正常和秃尖果穗穗轴中的浓度差异并不显著。但铁及不同形态的氮素却影响着植株体内钙、镁的吸收与分配。据研究,穗轴中钙、镁含量大于花丝中的含量。对钙、镁、硫含量研究提出:在花丝和穗轴中,钙含量吐丝以前变化比较剧烈并呈现上升趋势,吐丝以后含量略有下降,但变化相对平缓且维持在较高水平内,品种间差异不大。平展型品种的镁、硫含量在吐丝后15d达到最大值。王庆成等(1993)却认为玉米生殖器官中的钙含量低且保持稳定,镁在授粉后雌穗中的含量也没有什么变化。而三种元素都会对糖氮代谢产生影响,进而影响授粉结实。2.5铜、锰、锌的含量据前人研究,玉米各器官当中的铁、锰、铜、锌元素含量以雌穗为最少,且铁、锰、铜、锌四种元素含量呈现出下降趋势。穗轴中铜、锰的含量较其它器官(茎、叶、雄穗等)低,而锌则居中。就铁、锰、铜、锌而言,浓度在正常和畸形果穗穗轴间的差异并不显著。但张凤路等认为,秃尖果穗和正常果穗穗轴中铁浓度存在显著的差异。虽然这些元素在体内的含量较少,但大都是酶的组成部分或酶的活化剂,并会直接或间接的影响糖氮代谢而影响受精结实。3不同施量、施氮、磷、钾对玉米生化指标的影响肥料影响可溶性糖含量的变化。一般说来,施肥量可减少植株叶片生长后期可溶糖含量的下降;随着氮肥量的增加,穗轴糖含量增加。但不同的施肥处理之间,籽粒(或雌穗)淀粉含量下降幅度差异不明显。但在相同施肥条件下,不同玉米品种的淀粉含量下降程度不同。施氮也可影响籽粒氨基酸及蛋白质数量和质量。此外,施用氮、磷、钾肥促进植株氮、磷、钾的吸收,而且改变植株体内各元素的含量,但并不影响它们的动态变化。在玉米上使用铁、锰、铜、锌肥不但促进玉米对氮、磷、钾的吸收,改善体内的营养状况,而且基施、拌种施用铜、锌元素后,植株内的铜、锌含量也会增加。水对玉米的生理活动起着重要作用。在水分胁迫条件下,玉米雌穗的生理代谢紊乱,呼吸消耗加强,淀粉分解,