甜糯結(jié)合性玉米籽粒發(fā)育過程中品質(zhì)動(dòng)態(tài)變化

付忠軍，楊 華，王 娜，祁志云，周茂林，胡 偉，蔡成雄

（重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶 401329）

目前，我國鮮食玉米年種植面積已超133.33 萬公頃［1］，但是生產(chǎn)上品質(zhì)同質(zhì)化現(xiàn)象突出，缺少具有突出優(yōu)勢的大品種，其根本原因在于種質(zhì)資源狹窄、創(chuàng)新不足。鮮食玉米要有所突破和創(chuàng)新，關(guān)鍵在于新種質(zhì)的發(fā)現(xiàn)、擴(kuò)增、創(chuàng)新與利用。

2018 年，重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院楊華研究員通過兩類優(yōu)異甜糯材料雜交獲得F1，以后通過“春季重慶—秋季溫室大棚—冬季海南”連續(xù)2 年6 代自交及選擇，已獲得穩(wěn)定的同一籽粒既甜又糯的甜糯結(jié)合性優(yōu)異材料，命名為TW2018。

前人對甜糯玉米籽粒中的品質(zhì)變化研究多集中在雜交種上，對自交材料的研究較少。基于此，以2 個(gè)甜玉米材料為對照，對甜糯結(jié)合性材料TW2018 籽粒不同發(fā)育時(shí)期可溶性總糖含量、含水量、直鏈淀粉及支鏈淀粉含量性狀進(jìn)行研究，目的在于明確各品質(zhì)組分的變化規(guī)律，為甜糯結(jié)合性品種選育及適期采收提供理論依據(jù)［2-5］。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)及材料

2021 年，在重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院皇田試驗(yàn)基地進(jìn)行。種植TW2018 和2 份甜玉米自交系（CK1、CK2）。試驗(yàn)重復(fù)2 次，隨機(jī)排列，小區(qū)長3.0 m、寬0.8 m，5 行區(qū)，密度為62 500 株/公頃，生長期間進(jìn)行良好田間管理。

1.2 取樣方法

為保證2 類玉米不串粉及果穗的一致性，每個(gè)自交系挑選生育期一致的玉米單株掛牌標(biāo)記，在開花期進(jìn)行統(tǒng)一授粉。自授粉后第21 d 開始取樣，取樣間隔2 d，授粉后29 d 結(jié)束取樣，即取樣時(shí)間為授粉后第21 d、23 d、25 d、27 d 及29 d。每次取生長正常的果穗6 個(gè)，取每穗中部籽?；靹颍殖? 份，一份用于測定含水量，另一份用于測定可溶性糖、支鏈、直鏈淀粉的含量。

1.3 測定方法

1）水分含量測定。參照低恒溫烘干法測定，稱取一定質(zhì)量的樣品在已經(jīng)預(yù)熱的105 ℃恒溫箱中烘1 h 左右，再轉(zhuǎn)60 ℃的恒溫條件烘干至恒重后稱重［6］。

式（1）中，w為水分含量，%；m1為樣品烘干前重量，g；m2為樣品烘干后重量，g。

2）可溶性總糖測定。采用中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《水果、蔬菜可溶性糖測定法》（GB6194—1986）。

3）直鏈、支鏈淀粉含量測定。采用改良雙波長法［7］。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

采用DPS 統(tǒng)計(jì)程序?qū)υ囼?yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 籽粒不同發(fā)育時(shí)期的含水量

鮮食玉米籽粒中的水分含量將直接影響籽粒的外觀、甜味和果皮的柔嫩性。籽粒不同發(fā)育時(shí)期含水量變化趨勢如圖1 所示。授粉21 d，TW2018 與CK1、CK2 玉米籽粒中水分含量均較高且相近，分別達(dá)68.29%、71.96%、72.57%；隨著授粉天數(shù)增加，籽粒中水分含量開始下降，TW2018 比CK1、CK2 下降速度相對較快；在籽粒發(fā)育的各個(gè)時(shí)期，TW2018 含水量均低于CK1、CK2 且CK1、CK2 含水量相當(dāng)。

圖1 籽粒不同發(fā)育時(shí)期含水量變化趨勢

2.2 籽粒不同發(fā)育時(shí)期的可溶性糖含量

籽粒不同發(fā)育時(shí)期可溶性糖含量變化趨勢如圖2 所示。籽粒發(fā)育過程中，CK1 的可溶性總糖含量自授粉后開始增加，至授粉23 d，含量達(dá)到最高，隨后迅速下降；CK2 的可溶性總糖含量先降低后增加，再迅速降低；TW2018 隨著籽粒的發(fā)育，可溶性總糖含量先增加再降低后迅速升高，授粉后21～27 d，TW2018 的可溶性糖含量一直低于CK1、CK2，授粉后29 d 迅速增加，高于CK1、CK2。

圖2 籽粒不同發(fā)育時(shí)期的可溶性糖含量變化趨勢

2.3 籽粒不同發(fā)育時(shí)期的直鏈淀粉含量

籽粒不同發(fā)育時(shí)期直鏈淀粉含量變化趨勢如圖3所示。籽粒發(fā)育不同時(shí)期，甜質(zhì)型玉米CK1、CK2 中直鏈淀粉含量都很低，不足0.2%，而甜糯結(jié)合型材料TW2018 直鏈淀粉含量呈不斷增加趨勢，授粉29 d 達(dá)到最高0.96%。表明甜質(zhì)型玉米籽粒直鏈淀粉積累極少，而甜糯結(jié)合型材料直鏈淀粉積累相對較多，并且隨籽粒的發(fā)育，直鏈淀粉前期增加快，后期變化不大。

圖3 籽粒不同發(fā)育時(shí)期直鏈淀粉含量變化趨勢

2.4 籽粒不同發(fā)育時(shí)期的支鏈淀粉含量

籽粒不同發(fā)育時(shí)期支鏈淀粉含量變化趨勢如圖4所示。在籽粒發(fā)育的各階段，CK1、CK2 中支鏈淀粉含量變化不大，CK1 在12.21%～13.49%，CK2 在9.19%～13.04%；甜糯結(jié)合型材料TW2018 支鏈淀粉含量隨籽粒發(fā)育而不斷增加，由12.67%增加到22.46%，各時(shí)期CK1、CK2 中支鏈淀粉含量均小于TW2018。結(jié)果表明甜質(zhì)型玉米材料和甜糯結(jié)合性材料積累的淀粉都以支鏈淀粉為主，甜糯結(jié)合性材料支鏈淀粉含量明顯高于甜玉米材料。

圖4 籽粒不同發(fā)育時(shí)期支鏈淀粉含量變化趨勢

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明：籽粒發(fā)育過程中，甜糯結(jié)合性玉米材料含水量下降速度相對較快，各時(shí)期含水量均低于甜玉米材料；甜糯結(jié)合性玉米材料可溶性糖含量先增加再降低后迅速升高，前期低于甜玉米材料，后期高于甜玉米材料；甜糯結(jié)合性材料支鏈淀粉和直鏈淀粉含量均高于甜玉米材料。

目前，市場上甜糯玉米品種是采用部分糯粒被甜基因修飾的辦法，在同一果穗使甜粒和糯粒分別表達(dá)，培育甜與糯特性都同粒同時(shí)表達(dá)的品種是玉米科研人員不懈追求的目標(biāo)和夢想。

甜糯結(jié)合型材料支鏈淀粉和可溶性糖含量較高，利用潛力巨大，但其營養(yǎng)成分、蒸煮品質(zhì)及胚乳碳水化合物合成途徑中的生理機(jī)制還有待研究，為客觀評價(jià)材料及組合品質(zhì)、篩選優(yōu)良的甜糯玉米材料及品種提供依據(jù)，進(jìn)而選配出適應(yīng)生產(chǎn)和市場消費(fèi)升級轉(zhuǎn)型需求的甜糯玉米新品種。