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玉米授粉受精过程是作物发育最重要的阶段之一。虽然成功的授粉受精很大程度上取决于环境条件,但有几个管理因素可以帮助优化过程。了解该过程中涉及的组件和因素是管理成功的第一步。
玉米花的解剖
玉米是雌雄同株的,这意味着它在每株植物上都含有雄花串 (tassel) 和雌花 (玉米条长丝或花丝)。然而,与许多其他雌雄同株的草和双子叶植物不同的是玉米植株上的雄性和雌性生殖结构是分开的,因此玉米异花授粉的原因是可以理解的。通常只有少过5%的玉米粒会被同一棵植物的花粉受精,显示这植物的自花授粉 (同株雌与雄花的授粉) 效率偏低。
玉米条 (玉米棒子)
通常只有最上面的玉米条能完全发育。根据特定玉米产品遗传学和生长条件,次或次玉米条可能会在下一个较低的节点发育。雌性小花包在成功受精后将变成有籽粒的胚珠,沿着玉米条表面成对排列。一个初生玉米条可发育多达1000个胚珠 (玉米粒),但每条通常能收获大约400 – 700个胚珠 (玉米粒)。来自环境条件或除草剂所形成的伤害压力会干扰玉米条的发育与成长。
长丝 (stigma) 从玉米条的每个卵巢表面发育和伸长。长丝首先从玉米条底部的卵巢开始生长,然后向玉米条尖部发展。通常花粉开始散发并落在雌花柱几天后,来自基部的长丝会最先在外层中出现。
雄花串由许多小穗组成,这些小穗位于花串的主穗和侧枝上。小穗有2朵小花,每朵小花都含有雄性生殖结构,称为雄蕊。花粉粒固定在花襄里,每朵小花有3个花襄,每个花襄产生数千粒花粉。因此,一株植物可能会产生数百万粒花粉。若面对严重的压力,特别是花串开始时的低温,可能会减少花串分枝和小穗的形成。
花粉一旦开始开展及散发,靠近花串主轴的小穗最先打开,露出带有花粉粒的花襄。花向上和向下开展,然后贯穿侧枝。花粉脱落可能持续长达2周,但通常只持续5至8天,在第三天达到高峰。开花通常发生在早晨,在下雨或湿度过大时可能会延迟。通常非常炎热及干燥的条件可能会降低花粉活力并缩短花粉脱落的时间。
大多数的长丝 (雌花柱) 有2 – 3天的开展期,但一些玉米条可能由于延迟出丝使到其尖端处出现授粉不良的状况。长丝每天可以长出1 – 1.5英寸,最大生长速度出现在第一丝后3或4天。长丝继续伸长到一定程度,直到成功授粉,否则将会枯萎。
在典型的生长条件下,长丝的寿命约为10天,但由于并非所有的长丝都同时开展,因此存活的长丝可能延展在14天左右。除了自然枯萎之外,天气炎热或水分不足将使到长丝过早干燥而影响受精过程,这情况一般出现在玉米条尖尾部的玉米粒无法正常形成。
正常情况下,通常在花粉开始散发后2-3天,玉米条才开始吐丝。这看来有点无关紧要,因为玉米条上几乎所有胚珠 (玉米粒) 都会因异花授粉而受精。除了田间作物变异之外,太过炎热或水分明显不足可能会延迟出丝并加速花粉脱落,导致长丝在有效授粉期间面对花粉不足情况进而造成受精不良的玉米条出现。未受精或受精不良的胚珠 (玉米粒) 主要发生在玉米条尖尾部。
受精过程
落在长丝上的花粉被细小的毛发捕获,这毛状体长于长丝表面。花粉粒之后立即发芽,产生一个沿着长丝长度生长的花粉管,使到胚珠 (玉米粒) 在12 – 28小时内受精。尽管许多花粉粒可能会沿着长丝的表面发芽,但只有一个花粉粒会长出花粉管从而受精。在接下来的一两天内,经授粉后的长丝会变干并逐渐变成棕色。
通常,授粉是一个连续的过程,随着长丝的出现及沿着玉米条逐渐受精。大量长着及绿色的长丝若仍出现即表示没有发生授粉。这可能是在大多数花粉脱落后长丝才出现的结果,或者由于长时间多雨及多云而延迟了花粉脱落。任何干扰授粉的因素都可能会减少受精和籽粒数量的形成。
玉米粒流产
成功的受精并不一定转化为可收获的玉米条。在受精后的几周里,多云条件、水分胁迫、炎热胁迫或任何降低光合作用率的因素所引起的光合产物减少都会导致受精胚珠 (玉米粒) 停止发育。这通常发生在位于玉米条最年轻的米粒中。流产玉米粒与未受精胚珠 (玉米粒) 的区别在于流产米粒中有淀粉的积累。
管理注意事项
授粉是玉米生产中最难控制的方面之一,因为其成功或失败主要受环境条件的影响。然而,采取措施以减少玉米生长阶段的可变性和随后的流动可变性可以增加花粉在适当时间脱落和吐丝。在尝试促进成功授粉和受精时要牢记的其他管理注意事项包括:
灌溉:授粉期间对玉米的用水要求最高。在可行和必要的情况下,灌溉可以缓解授粉问题并增强米粒灌浆。
生育能力:授粉和灌浆过程中氮和磷的吸收较快;因此,适当的肥力对于优化米粒及减少茎秆中养分流动是必要的措施。
资料来源:
Kruger Seeds
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