授高油玉米花粉后普通玉米胚乳增重的機理.pdf

1、高油玉米“三利用”模式是將高油玉米作為授粉者,與雄性不育型普通玉米混合種植來生產(chǎn)商品高油玉米,授高油玉米花粉后普通玉米含油量因花粉直感效應(yīng)而提高,因雜種優(yōu)勢產(chǎn)量提高。本研究以生產(chǎn)上大面積種植的三個普通玉米品種,以及三個高油玉米品種為試驗材料,深入研究授高油玉米花粉后普通玉米產(chǎn)量的變化、籽粒灌漿特性、胚乳細(xì)胞的增殖和充實狀況、細(xì)胞程序性死亡狀況及籽粒發(fā)育過程中內(nèi)源激素含量的變化,探討其與粒重形成的關(guān)系,旨在探明授高油玉米花粉后普通玉米產(chǎn)量

2、變化的機制,為普通玉米高油化技術(shù)提供理論依據(jù)。 1、授高油玉米花粉后普通玉米產(chǎn)量的變化 授高油玉米花粉后,普通玉米雜交當(dāng)代的籽粒產(chǎn)量與普通玉米自交相比,9個雜交組合中產(chǎn)量提高的組合有2個,其中1個達(dá)顯著水平(ND108×HOC115);產(chǎn)量降低的組合7個,其中6個達(dá)極顯著水平(ND108×HOC4515、LY20×HOC115、LY20×HOC202、LY20×HOC4515、SCF03-62×HOC115和SCF03-

3、62×HOC4515)。其中增產(chǎn)組合(ND108×HOC115)與ND108自交相比產(chǎn)量提高,增產(chǎn)幅度高達(dá)12.81％,而減產(chǎn)組合(LY20×HOC115)與LY20自交相比產(chǎn)量降低18.10％,且差異均達(dá)到極顯著水平。 本試驗選取生長發(fā)育基本一致的植株進行一次性飽和授粉,可有效的避免因為穗行數(shù)和穗粒數(shù)的變化對粒重產(chǎn)生的影響。試驗表明產(chǎn)量變化的主要原因是粒重的增減,增產(chǎn)組合(ND108×HOC115)的粒重較ND108自交高,減

4、產(chǎn)組合(LY20×HOC115)與LY20自交相比粒重降低,且差異達(dá)極顯著水平,可見,粒重的變化是產(chǎn)量變化的主要原因。 花粉直感包括胚乳直感和胚直感,本試驗結(jié)果表明ND108×HOC115與ND108自交相比粒重提高的部分中胚乳的貢獻率為70.51％,LY20×HOC115與LY20自交相比粒重降低的部分中胚乳的貢獻率為-85.46％。表明普通玉米授高油玉米花粉后粒重增加或降低主要是胚乳重量的變化,胚乳直感是普通玉米高油化過程中

5、粒重變化的主要原因。 2、授高油玉米花粉后普通玉米籽粒品質(zhì)的變化 與普通玉米自交相比,授高油玉米花粉后普通玉米籽粒含油量顯著提高,蛋白質(zhì)含量有所升高,淀粉含量略有下降,但差異不顯著,籽粒品質(zhì)得到改善。雜交組合含油量平均增加了35.41％,幅度最大的達(dá)到50.41％。授高油玉米花粉后普通玉米籽粒胚體積增大,胚重增加是籽粒胚中含油量增加的主要原因。 3、授高油玉米花粉后普通玉米籽粒胚乳細(xì)胞的增殖與充實 普通玉

6、米授高油玉米花粉后,增產(chǎn)組合(ND108×HOC115)胚乳細(xì)胞增殖動態(tài)的Ro、Gmax、Wmax和Gaverage都高于ND108自交,D較ND108自交短。減產(chǎn)組合(LY20×HOC115)胚乳細(xì)胞增殖動態(tài)的Ro、Cmax、Wmax和Gaverage都低于LY20自交,D較LY20自交長。表現(xiàn)與增產(chǎn)組合相反的趨勢。 授高油玉米花粉后,普通玉米增產(chǎn)組合(ND108×HOC115)的胚乳細(xì)胞數(shù)目與自交相比增加,減產(chǎn)組合(LY20

7、×HOC115)表現(xiàn)相反的趨勢。本試驗結(jié)果表明：粒重增加的主要原因之一是籽粒中胚乳細(xì)胞分化總數(shù)的變化。增產(chǎn)組合(ND108×HOC115)與ND108自交相比胚乳細(xì)胞數(shù)量增加26.65％,但是ND108×HOC115的單細(xì)胞重低于ND108自交。減產(chǎn)組合(LY20×HOC115)的胚乳細(xì)胞數(shù)比LY20自交低20.96％,而單細(xì)胞重高于自交。因此,在普通玉米高油化過程中促進普通玉米早期籽粒胚乳細(xì)胞數(shù)的分化、擴大庫容是提高籽粒粒重的關(guān)鍵。

8、 4、授高油玉米花粉后普通玉米籽粒的灌漿速率 普通玉米授高油玉米花粉后,增產(chǎn)組合(ND108×HOC115)籽粒灌漿動態(tài)的Ro、Gmax、Wmax和Gaverage都高于ND108自交,D較ND108自交短。減產(chǎn)組合(LY20×HOC115)籽粒灌漿動態(tài)的Ro、Gmax、Wmax和Gaverage都低于LY20自交,D較LY20自交長。表現(xiàn)與增產(chǎn)組合相反的趨勢。 與普通玉米自交相比,授高油玉米花粉后普通玉米增產(chǎn)組合

9、(ND108×HOC115)的灌漿速率在14 d以前較ND108自交低,14 d以后高于自交,且最大灌漿速率比自交高15.68％。減產(chǎn)組合(LY20×HOC115)在整個灌漿時期幾乎一直低于其自交,且最大灌漿速率要比自交低17.04％。由此可見高油玉米花粉對籽粒灌漿速率的影響是粒重變化的又一原因。 5、授高油玉米花粉后普通玉米胚乳細(xì)胞的程序性死亡 與普通玉米自交相比,雜交優(yōu)勢組合(ND108×HOC115)的粒重較高,而

10、胚乳細(xì)胞核的凋亡進程快于ND108自交,在20 DAF時,雜交優(yōu)勢組合(ND108×HOC115)已經(jīng)有凋亡小體的出現(xiàn),有的已經(jīng)完全凋亡,細(xì)胞核已經(jīng)消失,只殘存細(xì)胞核的殘痕。ND108自交細(xì)胞核還沒有出現(xiàn)凋亡小體,其凋亡進程較慢。這可能與優(yōu)勢組合的籽粒胚乳有較高的灌漿速率有關(guān)。 6、授高油玉米花粉后普通玉米籽粒內(nèi)源激素含量的變化 普通玉米授高油玉米花粉后,與普通玉米自交相比,提高了增產(chǎn)組合(ND108×HOC115)籽粒