高油玉米的特性与栽培研究综述

王伟东　王璞

1 高油玉米的特点及其研究概况

玉米作为我国第三大栽培作物，在国民经济中具有举足轻重的地位。普通玉米虽然高产但品质差，随着国民经济的发展和人民生活水平的提高，普通玉米的品质问题越来越突出，已经不能满足人们对玉米多用途的要求。作为特用玉米一种的高油玉米的出现正适应了这一时代的需求。高油玉米具有以下特点：产量略低于普通玉米或与普通玉米产量持平；子粒中的含油率比普通玉米高一倍以上，玉米油中人体必须脂肪酸亚油酸的含量可达总油量的60%以上，玉米油的品质高，具有很好的保健和医疗效果；高油玉米在高油的同时，带动了高的蛋白质和氨基酸含量，整株及子粒的总能量也高；高油玉米品种一般活棵成熟，收获后茎秆青绿多汁，蛋白质、维生素、总糖及总能量都比普通玉米的茎秆含量高，而粗纤维含量却低于普通玉米茎秆，可作为优质的青贮饲料，解决了秸秆焚烧的环境污染问题。我国玉米种植面积常年稳定在2000万hm²以上，年产8000万t以上，如果以高油玉米取代普通玉米，每年可增产玉米油30亿~40亿kg，蛋白质12亿~16亿kg，赖氨酸2.5亿~3亿kg。因此，加强高油玉米的研究和推广工作，有利于我国玉米生产由过去单一追求数量向高产优质高效并举转变，对于我国种植业结构调整，对于畜牧业、农产品加工业及食品工业发展，都具有重要意义。

高油玉米育种已有100多年的历史，但其栽培研究与其育种成绩和普通玉米相比却相当落后。可以说，高油玉米栽培研究的落后限制了其高产和高油潜力的进一步发展。一般的观点认为，玉米子粒的含油率与子粒产量负相关，因为油产量的提高导致子粒淀粉含量下降。但现在经过人们的研究，发现在高产栽培条件下，子粒含油率保持在8%~10%，而产量不降低是完全有可能的。高油玉米的育种研究工作最早于1896年始于美国，但由于材料性状不适合农业生产，所以早期关于高油玉米栽培方面的研究很少，多以高油自交系为材料，只是进行了一些高油玉米形态、生理及遗传特点方面的研究工作。70年代后期到80年代初，由于国内外育种专家的努力，先后培育出一批含油率较高的高油玉米品种，高油玉米栽培研究才逐渐引起人们的重视，相继开展了一些工作，但与普通玉米的栽培研究相比，其栽培研究还相当落后。90年代以来，人们又加紧了利用三种遗传效应（杂种优势增产效应、细胞质雄性不育的增产效应和花粉直感对含油量的增加效应），把高油玉米与普通玉米生产相结合，从而提高玉米子粒产量和油产量的研究。目前，中国农业大学、中国农科院、吉林农科院等一批科研单位相继培育出了一批高产优质的高油玉米杂交种，其中，中国农业大学培育出的高油玉米298于1998年列入农业部科技跨越计划项目，高油玉米产业化环节中的栽培研究是其中一部分重要内容。中国即将加入WTO，国际国内农业形势的变化，必将使高油玉米的发展进入一个快速发展的新阶段。高油玉米的栽培研究必须紧跟这一变化，为种植业结构调整发挥重要作用。

2  高油玉米的油分形成、分布规律及特点

关于植物种子中脂肪酸的生物合成，有很多研究报导。加拿大的J.D.Bewley认为，种子内储存的大多为中性脂肪酸，它们是脂类化合物，由甘油和长链单羧酸形成甘油三酯或三酰甘油。甘油三酯中有饱和及不饱和的脂肪酸，饱和脂肪酸都含偶数碳原子。甘油三酯储藏物多以离散的亚细胞器形式—油体存在。D.E.Alexander等人认为，脂肪酸的生物合成途径是：月桂酸（12∶0）→豆蔻酸（14∶0）→软脂酸（16∶0）→硬脂酸（18∶0）→油酸（18∶1）→亚油酸（18∶2）。高油玉米的特点是胚大、发育早而快，因而有一个较大的胚面。胚/粒比大；胚含油量高，玉米油绝大部分（85%）集中在胚中。因此，刘治先建议可用此性状作为高油玉米育种的一个指标。玉米果穗不同部位子粒的脂肪酸含量、组成亦不相同。R.J.Lambat研究发现，果穗中部子粒含油量高，然后依次为底部和顶部。Jellum进一步研究了果穗不同部位的子粒脂肪酸组成的差异，指出果穗顶部的子粒棕榈酸和亚油酸的含量高于底部，而油酸含量低于底部。在含油量与植株其他性状关系方面，D.E.Alexander指出，高油玉米子粒的含油量与子粒产量、蛋白质含量及抗病性无相关关系；而一些学者得出与此相反的结论，如R.Raman等研究认为，含油量与产量、株高、穗位高、穗长、穗粗呈正相关，因此，这方面的研究尚待进一步深入。还有人研究发现子粒含油量与子粒含水量有关。Sung发现，含油7%的品种收获时子粒含水量显著高于同期达到生理成熟时标油（4.5%）品种。Miesvic等采用子粒含油率分别为5%、7%、9%的3个水平的9个杂交种，研究了它们的子粒脱水速率后指出，含油率高的品种成熟后子粒的脱水速率慢，收获时子粒含水率高，子粒含油率与收获时子粒含水率呈正相关。关于玉米的油分形成，L.A.Appelqvist总结多种作物后，指出油分积累可分三个阶段：第一个阶段，子粒含水率高，且大量积累碳水化合物，为脂肪的形成和积累作物质准备；第二阶段，油分快速积累；第三阶段，油分只有少量增加，水分损失。E.R.Leng等研究了高油玉米授粉后含油率的变化趋势，结论为：胚及子粒内的含油量最大值出现于子粒干物质停止积累时，即玉米达到生理成熟时，而子粒含油率的最大值出现在授粉后45~48d，胚的含油率最大值在授粉后25~28d，此后含油量的提高主要是胚持续增大的缘故。P.E.Curits等得出了与之相似的结论，认为玉米在子粒发育的早期，油分多集中在胚乳中，在授粉20d后，油分主要集中于胚中。刘治先研究了高油玉米Alexho子粒生长期间含油量及脂肪酸的变化，指出授粉后7d前，Alexho油分积累很少，以后随子粒的生长，含油量迅速增加，进入线性增长阶段，35d后增长缓慢，成熟时含油量略有下降。郑飞也认为高油1号玉米子粒发育过程中，其含油量随子粒的发育不断提高，于授粉后35d达最大值，而后开始下降。总之，多数学者认为子粒油分的积累呈“S”型曲线，但韩守良研究了高油1号和高油6号后发现，在授粉后0~7d和成熟前一周之后，高油玉米子粒含油量有两次下降过程。

3  栽培措施对于高油玉米产量和子粒含油率的影响

关于不同播期对玉米含油量的影响，韩守良认为，子粒和胚的含油率、胚油分占子粒油分的百分比均随播期的推迟而提高；早播子粒中油酸及饱和脂肪酸含量高，晚播则亚油酸和不饱和脂肪酸含量高；不同播期条件下，油酸和亚油酸百分含量呈极显著负相关。但播期的适宜尺度需进一步研究。密度对子粒的产量和含油量影响方面，郑飞指出，高油1号玉米在不同密度条件下子粒含油量有显著差异，这种差异是由于在不同密度条件下子粒的发育不同引起的，低密度有利于子粒的发育，从而导致含油量高，高密度则相反。不同密度对高油1号玉米子粒的油酸、亚油酸含量影响较大，低密度有利于亚油酸含量的提高，高密度则有利于油酸含量的提高。通过适宜的栽培密度可以显著提高高油玉米子粒的含油率和油产量，提出“以产量为主，兼顾含油率”的高油玉米生产指导思想。陈立萍研究了春、夏播不同密度条件下高油115玉米子粒脂肪酸变化规律之后得出与之相同的结论。王璞等（2000）认为密度对高油玉米的影响是，随密度增加，单株叶面积、干物质、穗粒数、千粒重及单株产量降低，但在一定范围内子粒总产量随密度的增加而提高，超过一定的范围后减产，子粒的含油率随密度的增加而降低。在不同施肥期对玉米子粒产量和含油量影响方面，秋菊认为，底肥处理由于前期营养条件好，干物质积累多，后期粒重与胚重高，成熟时胚/粒比最大，子粒含油量最高，油品质最好，子粒发育初期是决定子粒含油量高低的关键时期；穗肥形成的粒大、粒重，从而产量最高，但子粒含油量低于底肥处理；拔节肥产量不如穗肥，含油量不如底肥，且易倒伏。建议在生产上采用底肥和穗肥合理施用，可提高高油玉米的品质和产量。关于营养元素对于高油玉米产量和品质的影响，Lang等指出，玉米子粒含油率随土壤中N素水平的提高而增加。Welth研究了营养元素对于油产量和油百分含量的影响，认为分别施N、P、K提高含油量8%、3%和2%，油产量提高43%、54%和11%。蒋钟怀等研究了营养元素对高油1号玉米生长发育及品质的影响，结论为NPK配合施用好，可以提高子粒产量、油产量和含油率次，加强高油玉米的高产栽培综合配套技术研究。再次，加强高油玉米综合利用的研究。

转自：《作物杂志》