江杰 刘盼盼 周毅 王荣海等

摘要 [目的]探讨玉米自交系的花粉养分含量作为组配良种的依据的可行性。[方法]在大田试验中，采集60份花期接近的玉米自交系的花粉，测定其氮和磷含量，通过频数分析明确其氮、磷含量的集中性和变异性的特征。[结果]花粉含氮量的变异系数（9.05%）明显低于含磷量（17.66%）。郑单958和凤糯2146的父本自交系的花粉的含氮量与含磷量均相对高于其母本自交系，但其中只有花粉含氮量间的差异达极显著水平（P<0.01）。[结论]花粉大量元素养分含量的变异主要来自于其含磷量；可利用花粉的氮、磷含量作为选育新品种的父、母本材料的指标。

关键词 玉米自交系；花粉；氮；磷；含量

中图分类号 S513；S311 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2015）05-054-02

Differences in Pollen Nitrogen and Phosphorus Content of Maize （Zea mays L.） Inbred lines

JIANG Jie1，2， LIU Panpan1，2， ZHOU Yi1，3* et al

（1. College of Urban Construction and Environment， Anhui Science and Technology University， Fengyang， Anhui 233100； 2. College of Resource and Environmental Science， Nanjing Agricultural University， Nanjing， Jiangsu 210095； 3. Maize Breeding in Anhui Province Engineering Technology Research Institute， Fengyang， Anhui 233100）

Abstract [Objective] The aim of study was to discuss if difference in pollen nutrients content of maize （Zea mays L.） inbred lines can be used as quality breeding criteria. [Method] Pollen nitrogen content and phosphorus content of 60 maize inbred lines were investigated using chemical measurement and frequency distribution analyses. [Result] The result showed that coefficient of variation （CV） of nitrogen content （9.05%） was obviously lower than that of phosphorus content （17.66%）. Both of nitrogen content （P<0.01） and phosphorus content of male parent inbred lines of hybrid cultivars Zhengdan 958 and Fengnuo 2146 were higher that of female parent inbred lines. [Conclusion] Diverse in pollen nutrient content of maize inbred lines was mainly due to the difference in the phosphorus content. Furthermore， we could conclude that great attention should be paid to pollen nitrogen content and phosphorus content in the selection of maize inbred lines.

Key words Maize inbred lines； Pollen； Nitrogen； Phosphorus； Content

基金項目 国家自然科学基金项目（31101598）；安徽省优秀青年科技基金项目（10040606Y02）。

作者简介 江杰（1991- ），男，安徽六安人，硕士研究生，研究方向：逆境植物营养生理与调控。

*通讯作者，副教授，博士，从事植物光合与水分氮生理调控研究。

收稿日期 20141223

花粉是植物组织中含氮量最高的器官。据估计，雄性不育可使玉米节约10～30 kg/hm2的氮素[1]，因此，包括散粉和授粉的过程可能也是养分传递的途径之一。研究表明，植物的花粉粒大小、形状、外壁的雕纹特征及数量和分布等具有明显的基因型特征，即使同一植物的不同品系间也存在差异，故而是鉴定植物种属的依据之一[2]。前人研究了花粉数量、花粉活力对种子产量的影响[3-4]，提出了以花粉量预测作物产量的方法[5]，然而依据花粉的数量性状特征进行新品种选育的相关研究却鲜见报道，笔者通过比较分析不同玉米自交系的花粉含氮量和含磷量的集中性与变异性特征，以及已育成的品种的花粉养分含量特性，以期为玉米的品种选育提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料 2012年在安徽科技学院玉米育种安徽省工程技术研究中心海南南繁基地（108°52′ E、18°27′ N），采集花期接近的60份玉米自交系的花粉。

1.2 试验方法 采用大田试验方法。土壤类型为滨海砂土。供试土壤中含有机质4.14 mg/kg、速效磷15.63 mg/kg、速效钾26.15 mg/kg，碱解氮5.58 mg/kg，pH为6.0。施肥等农艺措施按照当地常规田管理。每个品种种植2～5行，株行距分别为25和60 cm，花粉分行采集，行内采集的花粉混匀制样。

1.3 测定项目

1.3.1

土壤基本农化性质。土壤有机质含量采用重铬酸钾-硫酸外加热法，碱解氮含量采用碱解扩散法测定；速效磷含量采用盐酸-硫酸浸提，钼锑抗比色法测定；速效钾含量采用1 mol/L中性的乙酸-乙酸铵浸提，火焰光度计法测定；pH采用酸度计以土水比1∶2.5测定。

1.3.2 花粉全氮和全磷含量。样品70～80 ℃烘干至恒重后，采用H2SO4H2O2法消煮，待测液中的含氮量采用流动分析仪（AA3，德国BRAN+LUEBBE公司）测定；含磷量采用钼锑抗比色法测定。

1.4 数据分析 采用SPSS（19.0）进行频数分析与制图。

2 结果与分析

2.1 玉米自交系花粉养分含量的频数分布特征 从图1可以看出，在该试验条件下，60份玉米自交系花粉的含氮量和含磷量的频数分布曲线表现为偏正态分布的特点，且以含氮量的频数分布曲线的偏度相对较低，而其含氮量的变异系数也明显低于其含磷量的变异系数（表1），表明花粉的大量元素养分含量的变异可能主要来自其含磷量。

2.2 玉米父母本自交组合花粉养分含量差异 在60份花粉材料中，进一步分析已经培育出的具有优良性状的郑单958和凤糯2146这2个品种的父、母本自交系的花粉的含氮量与含磷量。由图2可见，2个品种的父本自交系的花粉含氮量和含磷量均相对高于其母本自交系，但其中只有花粉含氮量间的差异达极显著水平（P<0.01）。

注：不同大（小）写字母表示同一自交系组合养分含量的差异达极显著（显著）水平。

图2 玉米父母亲本自交组合花粉含氮量（a）和含磷量（b）的差异

3 结论与讨论

测量组织器官的形状及数量参数是玉米育种、栽培、新品种测试及品质评估[6]等相关研究与实践的基础，具有直观和简单快速等优点。雄穗是玉米的生殖器官，其穗性状与分枝数等是与产量形成密切相关的重要农艺性状。长期的自然选择常使玉米具有比较发达的雄穗，为个体的繁衍提供了稳定的条件及竞争能力[7]。但雄穗开花时代谢水平高，因此，雄穗过大会增加营养物质的消耗与竞争，反而不利于产量的形成[8-9]。已有研究证实，玉米单株雄穗可产花粉1 500万～3 000万粒，达实际授粉量的百倍以上，大大超过了授粉的需要[7]。因此，岳玉兰等分析认为注意选育具有适度较小雄穗的杂交种是玉米育种实践中的趋势之一[7-8]。但迄今为止，有关雄穗发育程度与花粉的活性及其内在物质成分之间的相关性分析的研究尚不多见。在该试验中，尽管不同自交系花粉的含氮量的变异系数并不高，但已通过组配培育出良种的自交系组合——郑58×昌72和糯系2214×糯6的花粉含氮量之间却存在极显著的差异。通过田间观察发现，作为父本的昌72和糯6均具有相对较发达的雄穗；而作为母本的郑58和糯系2214则具有相对发达的雌穗。一般认为，玉米为雌雄同株异花植物，长在植株顶端的雄穗具有天然的营养竞争优势[7]。生产上除了可采用机械去雄和化学去雄降低雄穗发育的物质消耗外，已有研究提出，利用雄穗分枝有较高的遗传力的特点，可以对基础材料进行早代选择，在能满足授粉的前提下，兼顾杂种优势的不利影响，尽量减少自交或回交的每一代的雄穗分枝，以获得雄穗分枝相对较少的杂交种[8]。目前，还不清楚亲本的雄穗发育性状与花粉素质及子代穗发育的影响，相关的研究尚不多见。

王亚敏等通过X射线能谱分析发现，松花粉的含钾量高于含磷量，且不同品种的花粉的无机元素含量存在明显的差别，证实了在同等培养条件下，花粉养分含量可能确实存在基因型差异[10]。该试验采用火焰光度计法测定花粉的钾含量，获得的结果数值偏低且自交系品种间无明显的差异，所以未计入结果分析。但有研究认为，在低氮环境下热带和温带作物中，玉米的遗传多样性比其他作物高[8]。在该试验中，种植玉米的土壤相对较贫瘠，这可能也是父、母本自交系花粉含氮量表现明显差异的原因之一。此外，玉米不同雄穗分枝数的基因型已被证实与氮肥间存在显著的交互效应[8]。因此，如何利用花粉的氮、磷养分数量特征，进行大范围的品种筛选，并通过协调雄穗发育与花粉养分、以及籽粒的粒重潜力三者之间的关系，提高杂交制种的质量和子代的成苗素质，将是需要继续深入研究的主要方向之一。

参考文献

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姜华，毕玉芬.紫花苜蓿花粉和胚珠与种子产量的关系[J].云南农业大学学报，2008，23（3）：334-338.

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[5] 单琨，刘布春，李茂松，等.基于花粉量的作物产量预测模型研究進展[J].中国农业气象，2010，31（2）：282-287.

[6] 连艳鲜，何金环.高产玉米杂交种产量构成因素和穗部性状研究[J].安徽农业科学，2007，35（24）：7430-7431.

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责任编辑 刘月娟 责任校对 李岩