第四讲--玉米的一生与结实器官

同学们好!作物田间技术与生物学观察(一)韩守良第四讲玉米[corn(美)或maize(英)]的一生与结实器官一.玉米苗的基本形态二.玉米的一生三.玉米的结实器官一.玉米苗的基本形态1.胚根（种子根、初生根）：着生于根茎（地中茎）下端，由主胚根（初生胚根）1条和侧胚根（次生胚根）3～7条组成；2.次生根：着生于根茎上端的地面之下的茎节上，一般3～5层；第一层着生于胚芽鞘节上。3.气生根(支持根)：着生于地面之上的茎节上，一般2～3层。次生根和气生根，均可称为节根、不定根、永久根。4.根茎（地中茎）：一般认为玉米根茎由中胚轴伸长而成；据认为，单子叶植物的种子,由于外子叶退化，只有一片盾片（内子叶），其胚轴有上、中、下胚轴之分：①上胚轴：胚芽鞘节与胚芽之间的部分；②中胚轴：胚芽鞘节与盾片节之间的部分；③下胚轴：盾片节与胚根之间的部分；因此，玉米的种子根、种子、盾片等位于根茎之下，而胚芽鞘、次生根、气生根、各真叶等则位于位于根茎之上。5.盾片：着生于根茎下端，在种子萌发过程中和幼苗生长初期，将胚乳中的养分转运到胚中供其生长之需。6.胚芽鞘：着生于根茎上端，有保护叶片出土之功能。7.叶片：(1)中熟品种18～19片叶,第一真叶较钝，其余为剑形；(2)基部的1～5或6片叶,为光叶：叶面光滑，无茸毛；其他叶片为毛叶,叶面茸毛密生；8.可见叶、伸出叶、展开叶与叶龄指数：(1)可见叶：凡自然状态下可看到的叶片，均为可见叶，包括展开叶和伸出叶两部分。(2)展开叶：叶片完全伸出,叶环自邻下叶鞘露出,叶耳、叶舌可见的叶片。(3)伸出叶（心叶）：叶片未全部伸出的可见叶。植株已展开叶数(4)叶龄指数=×100该品种最终总叶片数胚芽鞘侧胚根主胚根次生根第一真叶根茎种子根玉米幼苗形态示意图玉米根系示意图玉米叶片形态示意图二.玉米的一生：(一)生育期：(二)生育时期：(三)生长阶段：(一)生育期：中熟品种春播100～120天；夏播85～95天；(二)生育时期：1.播种期：即播种的日期。2.出苗期：全田50%幼苗苗高2cm左右的日期。3.拔节期：全田50%植株基部节间开始伸长、雄穗生长锥开始伸长、叶龄指数约30左右的日期。4.小喇叭口期：可见叶13片左右,展开叶9片左右;植株上部叶片呈小喇叭口状；雄穗小花分化期、雌穗生长锥伸长期；5.大喇叭口期：棒三叶大部分伸出、但未全展开;心叶从生、上平中空、形似大喇叭口状；雄穗四分体形成期、雌穗小花分化期。多在抽雄前10天左右。6.抽雄期：全田50%植株雄穗主轴的顶端露出3－5cm的日期。7.开花期：全田50%植株雄穗主轴的小穗开花的日期。8.吐丝期：全田50%植株第一雌穗(最上雌穗)花丝伸出苞叶1－2cm的日期。9.成熟期：全田50%植株第一雌穗的籽粒，呈现本品种固有形状、颜色，种子尖冠处形成黑色层的日期。10.收获期：实际收获的日期。(三)生长阶段：玉米的一生一般分为三个生长发育阶段：1.苗期阶段(苗期、前期)：从播种期到拔节期，为营养生长阶段；2.穗期阶段(穗期、中期)：从拔节期到开花期，为营养生长与生殖生长并进阶段；3.花粒期阶段(花粒期、后期)：从开花期到成熟期，为生殖生长阶段；三.玉米的结实器官：(一)玉米雄穗的构造及其分化：(二)玉米雌穗的构造及其分化：(三)雄穗分化时期、雌穗分化时期与生育时期之间的相关性：(四)籽粒发育过程：(一)玉米雄穗的构造及其分化：1.玉米雄穗的构造：玉米雄穗为圆锥花序，着生于茎秆顶端，由穗柄、主轴、分枝、小穗组成。(1)穗柄：其上着生主轴；(2)主轴：较粗长，基部有15～25个分枝，中上部着生4～11行成对小穗；(3)分枝：每个分枝一般着生2行成对小穗；(4)成对小穗：①上位小穗：有柄；结构相同；②下位小穗：无柄；(5)小穗：每个小穗由2片护颖和2朵小花组成；①护颖：2片，有上下位之分，均为船形；②小花：每朵小花由内稃、外稃、3个雄蕊组成；a.内稃和外稃：均为膜状；b.雄蕊：由花药与花丝组成；玉米雄构造示意图2.玉米雄穗的分化过程：(1)生长锥未伸长期：①生长锥特征：a.生长锥圆形光滑，底径大于高度，或相近；为茎的生长点，亦可看作雄穗的前身；b.基部有叶原基；②外部特征：处于拔节期之前；(2)生长锥伸长期：①穗部特征：生长锥光滑，高度明显大于底径宽度；②外部特征：a.节间开始伸长，植株进入拔节期；b.中晚熟品种，可见叶9片左右，展开叶6片左右；叶龄指数30左右；玉米雄穗分化过程示意图1.生长锥未伸长期；2.生长锥伸长期(3)小穗分化期：①穗部特征：a.生长锥基部出现分枝原基；b.中部出现小穗裂片；(也有称其为小穗原基的。为了与成对小穗相区别，我们称其为小穗裂片，有可继续分裂小穗之意)；c.一个小穗裂片分裂成两个小穗突起(成对小穗原基)：1)一个较大，将来发育成有柄的上位小穗；2)一个较小，将来发育成无柄的下位小穗；d.每一个小穗在基部两侧各分化出一片护颖；e.基部的分枝原基逐渐成为雄穗分枝，并分化小穗裂片、再分化成对小穗；②外部特征：a.处于小喇叭口期之前；b.中晚熟品种可见叶11片左右,展开叶7片左右;叶龄指数37左右；玉米雄穗分化过程示意图3.小穗分化期(4)小花分化期：①穗部特征：a.每个小穗护颖内侧分化出两个小花原基：1)一个较大，发育较快，为上位花；2)一个较小，发育较慢，为下位花；b.每个小花原基在基部分化出内稃和外稃各一片；c.每个小花原基的内、外稃之间出现三个雄蕊原基和一个雌蕊原基。此时为两性花；②外部特征：a.处于小喇叭口期；b.中晚熟品种，可见叶13片左右，展开叶9片左右；叶龄指数约47；玉米雄穗分化过程示意图4.小花分化期(5)性器官分化形成期：包括两期：A.药隔形成期：①穗部特征：雄蕊原基由圆球状变成方柱状，并分隔形成4室的花药；②外部特征：处于大喇叭口期之前，伸出叶15片左右，展开叶11片左右，叶龄指数约55；B.四分体形成期：①穗部特征：a.花药内的胞原组织产生花粉母细胞；b.经减数分裂形成二分体，再形成四分体；②外部特征：a.处于大喇叭口期；b.中晚熟品种可见叶17片左右，展开叶12片左右；叶龄指数约61；玉米雄穗分化过程示意图5.性器官分化形成期(二)玉米雌穗的构造及其分化：1.玉米雌穗的构造：玉米雌穗为肉穗花序,着生于植株中部节位上,由穗柄、穗轴、小穗组成；雌穗受精结籽后称为果穗；(1)穗柄：雌穗下端是穗柄，由6～10节组成，每节着生一苞叶；(2)穗轴：着生于穗柄之上，其上着生多排成对小穗；(3)成对小穗：由两个并排的小穗组成,两小穗结构相同;(4)小穗：由两片护颖和两朵小花组成；①护颖：每个小穗基部有两片膜状护颖；②小花：护颖之内有两朵小花：a.上位花：较大，可受精结实，由内稃、外稃和雌蕊组成；1)内稃、外稃各一，膜状；2)雌蕊：由子房和柱头组成；ⅰ.子房桃圆形；ⅱ.柱头很长,茸毛密生，有粘液，顶端二叉状，常称为花丝；b.下位花：较小，结构与上位花相同，只是雌蕊退化不能结实；玉米雌穗构造示意图由果穗的结构可知，在小穗分化期所分化出的每对成对小穗，皆是由两个并排的小穗组成的，每个小穗均可分化出两朵小花，其中下位花退化而不结实，只有上位花结一粒种子。也就是说，每个小穗只能结一粒种子。因为成对小穗之中的两个小穗并排之故，每对成对小穗所结的两粒种子必然是并排的。因此，玉米果穗籽粒为偶数行。2.玉米雌穗的分化过程：(1)生长锥未伸长期：①生长锥特征：a.光滑半球形，底径宽度大于高度；b.基部有叶原基，可长成苞叶和穗柄；c.是雌穗的前身；②外部特征：处于小喇叭口期之前；(2)生长锥伸长期：①穗部特征：a.生长锥光滑，高度明显大于底径宽度；b.基部出现螺旋状的苞叶原基,表明分化穗轴；②外部特征：处于小喇叭口期,雄穗小花分化期；玉米雌穗分化过程示意图1.生长锥未伸长期；2.生长锥伸长期(3)小穗分化期：①穗部特征：a.从生长锥基部开始出现小穗裂片，呈向顶式分化；b.每个小穗裂片分化成两个并排的成对小穗，两小穗完全一样；c.每个小穗基部出现两片护颖原基；②外部特征：处于大喇叭口期之前，雄穗药隔形成期；玉米雌穗分化过程示意图3.小穗分化期就是小穗裂片(4)小花分化期：①穗部特征：每个小穗的生长点分化成两个小花原基：a.上位花：较大，发育快；先后分化出内稃和外稃各一、三个雄蕊和一个雌蕊;b.下位花：较小，发育慢；雌蕊、雄蕊分化之后又逐渐退化，最后只残留膜状的内外稃；c.此时为两性花。以后只有上位花的雌蕊发育，进一步受精结实；上位花的雄蕊和下位花的雌蕊、雄蕊均逐渐退化。②外部特征：处于大喇叭口期，雄穗四分体形成期；玉米雌穗分化过程示意图4.小花分化期(5)性器官分化形成期：①穗部特征：a.上位花的雌蕊之基部的子房膨大，胚珠分化形成大孢子母细胞,经减数分裂产生卵细胞；b.上位花的雌蕊之上部的柱头伸长，顶端中部内陷，形成顶端呈二裂状的花丝。花丝从苞叶中伸出，称为吐丝；②外部特征：处于雄穗开花期，雌穗叶丝期；玉米雌穗分化过程示意图5.性器官分化形成期花丝(柱头)子房内稃(三)雄穗分化时期、雌穗分化时期与生育时期之间的相关性：从时间上看，雄穗分化比雌穗分化早10天左右，但雄穗分化时期与雌穗分化时期的对应性很稳定。雄穗分化时期、雌穗分化时期与生育时期之间的相关关系大致如下：1.雄穗生长锥伸长期，雌穗尚未分化，植株进入拔节期；2.雄穗小穗分化期,雌穗生长锥未伸长期；3.雄穗小花分化期,雌穗生长锥伸长期，植株进入小口期；4.雄穗药隔形成期，雌穗小穗分化期；5.雄穗四分体形成期，雌穗小花分化期，植株进入大口期；6.雄穗抽雄期，雌穗增长花丝伸长；7.雄穗开花期，稍后雌穗进入吐丝期。(四)籽粒发育过程：玉米雄穗开花散粉，雌穗吐丝受精之后，即进入了籽粒发育阶段，一般划分为4个时期：1.形成期：(1)历时15～20天,期末胚芽和胚根已分化形成,标志着种子已形成；(2)种子体积和鲜重增加迅速,干物质增加不多;期末体积达到2/3；籽粒含水率80%以上，胚乳清浆状；2.乳熟期：(1)历时15～20天，干物质迅速增加，期末籽粒干物重达到70%～80%，体积达到最大值；(2)籽粒含水率由80%逐渐下降到50%，胚乳由清浆状变为浆糊状，果穗加粗并“离怀”；3.蜡熟期：(1)历时10～15天，干物质增速变慢，期末干物重达到最大；(2)籽粒含水率由50%下降到20%，胚乳由浆糊状变为蜡状，苞叶开始变黄；4.完熟期：籽粒脱水，干物质停止增加，尖冠处形成黑色层，玉米进入生理成熟期。此时即可收获。复习与思考：1.了解本讲所涉的概念与知识点。2.熟习玉米苗的基本形态及各器官的相对位置。3.玉米各生育时期有何标准？如何判断拔节期、小口期、大口期？4.了解雄穗与雌穗构造及各分化期的主要特征。5.雄穗分化过程、雌穗分化过程与生育时期之间有何关系？6.玉米籽粒发育分几个时期？各有什么特点？7.玉米果穗籽粒行数为何为偶数？