玉米花丝生长发育规律及花丝活力的相关研究

摘 要：穗数、穗粒数、粒重是影响玉米产量的三大因素。随着玉米产量水平的不断提高，穗粒数对产量的决定作用更加显著，而玉米花丝能否正常受精直接影响果穗的结实潜力。该文通过对玉米花丝及茸毛的生长发育规律，以及花丝活力的相关研究进行分析，以期为玉米基础研究及制种等相关工作提供理论参考。

关键词：玉米；花丝；生长规律；活力

中图分类号 S513 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2013）18-16-02

1 玉米花丝和茸毛生长发育规律

1.1 玉米花丝生长发育规律 玉米花丝在雄穗开花后第2天到第8天抽出苞叶[1]。由于各小花着生部位和花丝生长速率存在差异，花丝抽出苞叶的时间一般可相差2～5d[2]。玉米中下部花丝发生发育最早，且伸长速率最快。其次是下部和上部，顶部花丝最后出现，且伸长速率也较慢。李金才等根据花丝结构解剖结果，将花丝的生长发育划分为4个阶段。第一个阶段为花丝发育初期。此期玉米果穗中下部小花子房顶部出现0.1～0.2cm的突起，其他部位花丝并没有出现；第二个阶段是花丝发育中期。此期花丝长度约为0.3～16cm，是开始具备受精结实能力的最早时期，但结实能力比较低；第三个阶段是吐丝期。此期花丝刚刚抽出苞叶，长度达到20～30cm，为生长速率、花丝活力最旺盛的时期[3]；第四个阶段为花丝衰亡期。此期花丝长度达到45～50cm，颜色由浅变褐，花丝基部与穗轴连接处变细。

花丝因为衰老作用，其寿命是有限的。玉米花丝的衰老最先开始于玉米果穗的中下部，当花丝基部2～3cm处的组织开始出现萎缩的时候，就认定为花丝衰老[4]。一般情况下，果穗中下部的花丝先衰老，之后向上、向下推移，顶部花丝最后衰老。即早出现的花丝早衰老，晚出现的花丝晚衰老。

1.2 花丝茸毛生长发育规律 成熟玉米花丝的各部位都着生茸毛，茸毛的作用是接受并粘着花粉以完成雌穗受精结实[1]。相关研究表明，花丝顶部茸毛出现最早、个体最大、数量最多；其次是中部；再次是基部。花丝茸毛的发生是由花丝顶部向基部进行。

在花丝发育初期，穗中下部花丝长度为0.1～0.2cm时，茸毛并未出现；当花丝长度达到0.3～0.6cm时，花丝顶部开始出现茸毛，并且在切面凸端分布密集；当花丝长度达到1～2cm时，花丝中部开始出现茸毛；当花丝达到2～3cm时，花丝基部开始出现茸毛；当花丝继续生长，长度达到3～16cm时，茸毛不断伸长，且顶部茸毛发育最好；当花丝长度达到16～30cm时，即刚刚抽出苞叶时，茸毛生长速率达到最大；随着花丝伸长，达到30～42cm，茸毛生长速率开始逐渐减慢，茸毛开始皱缩，最后缩成一团，花丝丧失功能[5]。

2 花丝活力

玉米花丝的各部位均能接受花粉而受精。在花丝仅为幼穗长度1/2时，果穗基部小花即可完成授粉，但由于此时胚囊的发育没有完全成熟，故结实率只有13%～15%；当花丝长度与幼穗长度相等时，基部小花能全部授粉结实[6]。在适宜的条件下，花丝活力可达到20～25d。果穗不同部位的花丝活力存在较大差异，一般果穗中下部花丝活力最强，而基部花丝和顶部花丝活力相对较弱。

根据李金才等的研究结果：花丝活力持续期受果穗穗型影响很大。一般短粗型果穗品种花丝活力持续期较短；细长型果穗品种的花丝活力持续期相对较长[7]。并且玉米花丝在受精前可持续生长，但受精之后即停止伸长，活力降低，颜色变褐，之后衰亡。

3 不同长度花丝授粉后，果穗穗部性状的表现差异

刘正理等通过对4个时期（即在花丝刚抽出苞叶、长度为3.0～3.5cm、长度为6.0～6.6cm、长度为9.0～9.5cm）不同花丝长度分别进行授粉，观察成熟果穗穗部性状差异，得出结论：在一定范围内，授粉晚，穗长相对变长。在花丝刚抽出苞叶时扒叶进行授粉，对穗长生长的抑制作用较大，当花丝长度达到3.0～3.5cm以后再进行授粉，对果穗的穗长影响则不大；花丝长度达到6.0～6.5cm前进行授粉，对果穗穗行无影响，而当花丝长度达9.0～9.5cm后进行授粉，部分果穗的穗行数减少；花丝长在3.0～3.5cm时，果穗行粒数最多，秃尖也最短[8]。可见，花丝达到不同长度后授粉，会对果穗穗部性状产生一定的影响。

4 不同花丝活力条件下授粉，对玉米果穗结实率的影响

宋春英等以自交系178、黄C、综31、P138为试验材料，从花丝抽出苞叶的第1天开始，采集父本花粉分批进行授粉，连续授粉12d。得出结论：抽丝第1天至第12天进行授粉，玉米果穗结实率分别为：15.8%、43.8%、75.5%、100%、100%、100%、66.8%、23.4%、13.3%、13.3%、3.8%、0，即花丝抽出后的第1天到第3天授粉，果穗的结实率是逐渐上升的，第4天到第6天授粉，果穗的结实率最高，第7天至第11天授粉，果穗的结实率逐渐下降，第12天以后再授粉，果穗基本不能结实[9]。玉米果穗结实率与授粉时花丝活力息息相关。应尽量选择花丝活力较强的时期授粉，来提高果穗结实率，提高产量。

5 影响花丝活力的外界因素

花丝活力受温度、光周期、水势、pH值、矿质元素等影响较大。在吐丝期间，花丝的受精结实率与温度呈正相关。相关研究表明：花丝活力的持续时间受环境温度影响很大，在20.4～26.7℃条件下，花丝寿命达168h，在24.3～37.8℃条件下，花丝寿命只有72h[7]。光周期对玉米生长发育影响较大，尤其是散粉到乳熟初期，若光照不足，则导致花丝伸长延缓，未成熟小花和未受精小花数量增加。花丝的生长发育需要保持一定的水势，其中孕穗期水分胁迫对花丝的伤害最为严重。花丝本身的pH值对花丝活力大小也有影响。随着花丝的生长发育，其pH值逐渐升高，pH值高，花丝活力强。缺N导致玉米抽出延迟[10]，使顶部花丝接受不到新鲜花粉，影响植株受精结实。穗期缺P会导致穗部发育不良，推迟抽丝。抽丝期缺K，花丝不能正常受精结实。开花期缺B，导致雌穗不发育，小花过早枯萎。

参考文献

[1]赵可夫.玉米生理[M].济南：山东科学技术出版社，1980：331-359.

[2]李纯，龙正荣.合肥地区玉米开花习性[J].安徽农业科学，1986（1）：24-27.

[3]李金才，董海荣，王艳哲.夏玉米花丝解剖结构与受精结实能力的研究[J].玉米科学，2003，11（1）：57-59.

[4]李金才，崔彦宏，董海荣.夏玉米花丝生长发育动态的研究[J].玉米科学，2002，10（4）：45-49.

[5]汪茂华.玉米花粉、柱头生活力及其开花生物学的观察[J].农业学报，1959，1（2）：121-128.

[6]宋凤斌，戴俊英，张烈，等.水分胁迫对玉米花粉活力和花丝受精能力的影响[J].作物学报，1998，24（3）：368-373.

[7]李金才，崔彦宏，董海荣.玉米花丝茸毛形成与导管分化关系的研究[J].河北农业大学学报，2002，25（2）：13-16.

[8]刘正理，李素英，季志强.玉米自交系花丝不同长度授粉效果[J].天津农业科学，1993，3：28-29.

[9]宋春英，彭俊萍.玉米自交系花丝生命力的测定[J].种子科技，2001，6：350.

[10]Hout N M，Blackmer A M. Changes in nitrogen concentrations of corn leaves near silking time[J].Communications in Soil Science and Plant Analysis，1990，21（2）：169-178.

（责编：徐焕斗）