CN1144453A - 通过使玉米作物在收割前落叶得到的种子活力 - Google Patents

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Abstract

玉米种子质量的提高，特别涉及提高的种子活力，是通过在传粉之后一段特定阶段内使玉米作物落叶来实现的。然后获得以提高的种子活力为特征的玉米种子集合体。

Description

通过使玉米作物在收割前落叶得到的种子活力
1.本发明领域
本发明涉及一种用于提高玉米种子质量的新的方法。尤其，本发明涉及通过在传粉之后使玉米作物落叶提高玉米种子活力的方法，本发明还涉及以被提高的种子活力为特征的玉米种子集合物，增强的种子活力能用本文公开的方法获得。
2.发明背景
种子质量是全世界农业的主要关注焦点。在大多数发达国家，种子质量是受到立法控制和鉴定体制支配的，Forbes等，农业作物(PLANTSIN AGRICULTURE)剑桥大学出版社(1992)。在口粮农业系统中，尤其在发展中国家，拙劣的种子质量是对产量的主要限制，参见同上。
在决定玉米种子质量的时候，一个重要的因素是在收获季节种子的成熟。通常，在种子达到最满意的成熟期之前收获玉米种子。在成熟之前收获的原因包括冰冻危险，生产植物的能力，和用于将种子从南半球生产的地方转移到北半球种植的地点对时间的需要。另外，各种玉米的近交系统在整个田地中不能以相同的方式成熟，造成收获的种子有拙劣质量种子。
种子质量一般由标准的发芽测验进行测定，Delouche等，Proc.Assoc.Off.Seed Anal.50：124(1960)，Woodstock，Seed World97：6(1965)。虽然当土壤条件适合快速萌芽时，标准发芽测试的结果可以用田间出苗很好地校正，但当土壤和环境条件对发芽的种子施加压力时，测试不可能预测田地性能，正如常常与早期种植一起发生的Tekrony等，Crop Sci.17：573(1971)。
“种子活力”的概念已引伸出补偿在环境压力条件下预测田地性能的标准发芽试验的不足。Adegbuyi等，J.Agron&Crop Sci.161：171(1988)。种子活力是那些决定作物快速，均匀地发苗的潜力和在广阔范围的田地条件下进行正常种苗的性质的反映。1983，SEEO VIGORTESTING NANDBOOK(Assoc.Offcial Seed Analysts)。种子活力被认为不仅反映出苗和出苗速率，也反映作物高度、茎直径、芽干重、叶长度和叶宽度。Adegbuyi等，J.Agronomy & Crop Science 161：171(1988)。
在作物生长在它的天气耐受范围的限度附近或播种在不利的土壤条件的地方，种子活力质量尤其重要。在北美玉米带和欧洲，玉米常常在早春种植到土壤中，这样的地壤对最佳发芽太冷太湿，或可以变成对最佳发芽太冷太湿。于是需要提高按照通过种子活力来计算的玉米质量的方法。
对于作物落叶对产量和种子质量的影响作了广泛的研究。例如参见玉米：Hicks等，Agronomy J.69：387(1977)，Tollenaar等，Can.J.Plant.Sci 58：207(1978)，Crookston等，Crop Sci.18：485(1978)，Johnsoh，Agronomy J.70：995(1978)，Hunter等，CropSci.31：1309(1991)；向日葵：Prokof’ev等，Prik.Biokimiya Mikrobiol8：402(1972)；大豆：Mesa等，Crop Sci.24：847(1984)，Vieira等，Crop Sci.32：471(1992)；高梁：Onofre等，Agrociencia65：253(1987)；利马豆：Coggin等，J.Econ.Entomol 73：609(1980)。也可以参见Saleh等的1974年的年鉴，印尼农业中心研究所(稻、玉米、高粱、花生和大豆)。此文献主体的整个宗旨是去叶，它虽然在某种上文中描述的是不可避免的并会是有害的，但实际上可以有利的效果，例如，Prokof’ev等发现关于向日葵种子的被增加的油含量/产量，如上述。
而且，Crookston等，如上述，报告说落叶能增加在短季玉米杂交种的产量。Crookston等发现，虽然去叶在长须时始终会导致最大产量的降低，但是早于开花期的在很早的生长阶段的落叶可以增加产量。可是要预测是否在开花期之前的落叶能够提高被增加的种子活力是不可能的，因为在玉米中产量和种子活力的相关关系不清楚。Adegbuyi等，J.Abronomy and Crop Scienece162：10(1989)。
本发明概要
因此，本发明的目的是通过在关键阶段使作物落叶提高在作物中被收获的种子的整体活力。
本发明的进一步的目的是在一群玉米作物中生产更均匀成熟的种子以增加被收获种子的种子活力。
根据本发明的实施例，通过提供处理一片玉米作物的方法实现这些和别的目标、该方法包括步骤(A)减少在基本所有作物中功能性叶面积，其中减少功能性叶面积在作物传粉之后约600至约950GOOS之间实施，然后(B)收获一片作物，即从一片作物中收获种子集合体，该片生长的作物以相对于从没有功能性叶面积降低的一片对照的玉米植物中收获的种子集合体的种子活力水平提高的种子活力水平为特征。
根据本发明另一实施例，玉米种子集合群被提供，它是以被增加的种子活力为特征的。优选实施例的详细说明
在文献中关于与种子活力有关的落叶效果描述几乎没有。在对种子活力的偶而的研究中，Vieira等，如上述，发现大豆的落叶导致以降低的种子发芽与活力为特征的未成熟的种子。
与Vieira等的负发现明显矛盾，本发明人得到了惊人的发现，通过合适的平衡种子催熟和较小的种子大小，落叶能用作一种获得增加玉米种子活力的方法。但是，发明人发现落叶一定要在玉米作物成熟的关键阶段完成，如这里所描述的。
按照本发明，一片玉米作物在差不多所有植物中要被处理以降低功能性叶面积。一“片”生长的植物(stand)指成活的玉米作物集合体。通过测定在一块面积中玉米作物的总干重能定量地测定一片生长的作物。作物的“功能性叶面积”在本说明书中指能够截断日光的叶子总面积。通过消除作物所有的叶，或通过消除包括穗叶的在穗之上的所有叶子，可降低功能性的叶面积。
“差不多所有作物”在本说明书中指在一片生长的作物中至少99％的玉米作物。
在本文中“种子集合体”意味着从一片玉米作物中收获的种子的集合。
本发明的方法能被用来生产，以增加的种子活力为特征的种子收获，正如由种子活力测试决定的。“种子活力”指决定快速均匀的作物出苗潜力和在田地条件的广大范围下正常的种苗生长的性质的集合。由给定的种子集合体所具有的种子活力度能由各种技术测定。1983SEED VIGOR TESTING HANDBOOK，如前述，例如，种子活力能由观察早期生长的作物合计数或由观察作物生长数测定，作物生长由在种苗阶段的萌后的种子生产，如在这里的实施例2所描述的。
或者，种子活力能应用体外发芽测试来估计。例如，Pioneer ColdTest能用来预测在冷湿环境中玉米种子的表现。参见Martin等，CropSci.28：801-805(1988)，和下面的实施例1。
浸渍试验是可选择的体外发芽试验，它能用作识别较少的耐冷近交系。Martin等，如上述简短的说，完成浸渍试验要通过在去离子水中浸泡种子，然后在两片重量发芽纸之间滚动种子。被滚动的种子在27℃培养5天，计数发芽的种子。
本发明人发现如果落叶在传粉之后一段特殊的阶段完成，则玉米作物落叶能增加种子活力，在关键阶段之后落叶将不产生种子活力的增加，同时在关键阶段之前落叶将导致种子大小不可接受的降低。这个关键的阶段由测量“生长程度天数”(GDDS)测定。GDD系统是针对玉米成熟率系统中的标准。例如，参见Eckert等，1986NATIONALCORN HANOBOOK1017页。GDD的重要性在于对所给的近交或杂交种需要一定GDDs数来达到的。
如在这里使用的，GDDs由Barger方法计算，其中24小时阶段的热单位使用下式计算：
GDD＝(最大值°F+最小值°F)/2-50Barger，Weekly Weather Crop Bulletin 56：10(1969.5.5)。
根据本发明，落叶必须从传粉后约600GDDS至传粉后850GDDS完成。通常，种子活力增加程度与在落叶阶段的传粉后GDDs数呈反比关系。因此，通过在传粉后600GDDs落叶，能获得种子活力方面最大的增加，该传粉后600GDDs是600至850GDD时间带中最早的时候。可是由如此早的落叶引起增加种子活力的代价是在种子大小方面潜在的下降。在玉米种子收获中种子大小是重要的商业考虑因素，因为较大的种子尺寸在商场中是优选的。因此，所选择的精确的落叶时间将反映在种子活力所希望的增加和所希望的种子大小之间的平衡。
既然基因型决定玉米种子成熟率和种子大小增加率，落叶时间必须针对每一个特殊的玉米杂交种决定。通常，较早开花的杂交种趋向于拥有在尺寸和成熟方面快速增加的种子。表1提供了选择落叶时间的一般指标。典型地，去叶作物提供玉米种子的收成，在增加的种子活力和约10％的种子大小的损失为特征，如由核干重计算的。
                         表1
                  选择落叶时间的指标
       距离开花的GDD               落叶时间
                                (传粉后的GDD)
           1100                       600
           1200                       650
           1300                       700
           1400                       750
           1500及之后                 800
根据本发明，落叶能由各种方法完成。例如，落叶能由机械方法完成。一种这样的落叶方法是手工落叶，如在下面实施例1和2所描述的。
或者，落叶能使用化学品完成，如除草剂制剂，在本发明的实践中任何除草剂能用作除草剂制剂。优选的除草剂包括这样的除草剂(1)以低残量毒性为特征；(2)不会转移至穗；(3)在各种环境条件中做为落叶剂是有效的。
适合于除草制剂的除草剂实施例包括百草枯1，1′-二甲基-4，4′-联吡啶基鎓(ICN Biochemicals，Inc.)；Roudup，N-(膦酰甲基)甘氨酸的单(异丙胺)盐(MonSanto Chemical Company)；Ignite，2-氨基-4[(羟基)甲基氧膦基]丁酸单铵盐(Hoechst.Roussel Agri-Vet Company)和敌草快，1，1′-2撑-2，2′-联吡啶鎓(ValeutU.S.A.Corporation)。优选的除草剂包括百草枯，Ignite和敌草快。
本发明的实践中，按照制造商的介绍用除草剂处理作物。除草剂施用的典型方式如下面实施例2和3所描述的。
除草剂制剂也能含有一种表面活性剂以提高除草剂被玉米作物的吸收。阴离子表面活性剂的例子包括十二烷基苯磺酸的钙和铵盐和双异乙基硫代琥珀酸钠。阳离子表面活性剂的例子包括脂族单、双或多胺的乙酸酯或油酸酯。
非离子表面活性剂是优选的，非离子表面活性剂的例子包括脂肪酸酯、脂肪醇、脂肪酸酰胺或脂肪胺与乙烯和/或丙烯氧化物、烷基、烯基的缩合产物，或多芳基取代的苯酚与乙烯和/或丙烯氧化物的缩合产物，以及多元醇醚的脂肪族脂，如脱水山梨糖醇的脂肪酸酯，这样的酯与环氧乙烷的缩合产物包括聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯，环氧乙烷和环氧丙烷的嵌段共聚物，乙氧化的羊毛脂醇或乙氧基化的羊毛脂酸。
代表性的非离子表面活性剂包括PG26-2，仲丁基(((苯氧基(聚丙烯)氧)聚乙烯)氧)乙醇(The Dow Chemical company)Silwet L-77非离子的聚硅氧烷1，2-乙二醇共聚物(Union CarbideCorporation)；以及Triton(Ortho)X-77，烷基芳基聚氧乙烯1，2-乙二醇(Chevron Chemical Company)，X-77是尤其优选的表面活性剂。合适的表面活性剂的选择在现有技术的容量范围内是公知的。
在浓缩的除草剂组合物中存在的表面活性剂的量将通常在从约0％至约5％的范围内，优选从0％至0.5％，按最终的除草剂制剂重量计。
本发明，通常这样被描述，通过下面的实施例的参考将更快地被理解，用描述的方式提供了下面的实施例，但并非是要作为本发明的限制。
实施例1
在传粉后600GDD手工去叶对种子活力的效果
在这些研究中，15个近交种种植在明尼苏达的Willmar，的被隔离的土地上。近交种包括R19、W03、W63、K76、W80、G50、J40、P02、M63、K74、W86、W10、G47和W06。在实验群中，通过手工从作物中剥去所有的叶子，去落叶在传粉后600GDD完成。对照组不被落叶。
落叶对种子成熟的效果即可使用乳线方法也可通过种子黑层的出现的观察来评估。测定种子成熟的乳线方法以在种子顶点开始到种子底部结束的乳液胚乳的渐进的固化为基础。例如，乳线在75％乳线阶段出现在约离顶点向下四分之一处，而在50％的乳线阶段乳线出现在种子中点。种子乳液的消失与种子干重增加的消失与生理成熟同时发生。估算种子成熟的黑层方法以在种子的胎座合点区域中黑层的发展为基础。黑层的出现指示种子成熟的完成。
为评估落叶对种子活力的效果，种子从传粉后600GDD至传粉后1000GDD以100GDD的间隔被收获。使用Pioneer Cold Test方法检查程质量。Martin等，Crop Sci.28：801＝805(1988)。简短地说，进行Cold Test方法要通过均匀地将一薄层沙质肥土分配在湿的发芽纸上，然后在10℃花24小时冷却土壤和发芽纸。用灯芯布使土壤和发芽纸保湿，灯芯布从纸一直延伸到蓄水池。四个重复的试验种子胚端朝下放置在土壤之上。种子在10℃培养七天。然后，种子转移至27℃，85％相对湿度生长三天。通过计算发芽种子的百分数测定种子活力。
这些实验的结果证明在600GDD落叶提高种子成熟率。无摘叶对照的近交种在传粉后760GDD达到75％乳液线阶段，而被落叶的近交种在传粉后700GDD达到75％乳线阶段。对照近交种在传粉后840GDD达到50％乳线阶段，而被落叶的近交种在传粉后770GDD达到相同阶段。相似地，未落叶的对照近交种在传粉后960GDD达到黑层阶段，而落叶近交种在传粉后890GDD达到黑层阶段。这样，落叶提高了种子活力成熟率约70GDD，在此研究条件下70GDD相当于6至8天。
另外，与未落叶的对照植物收获的种子相比较，Cold Test的结果显示了从落叶作物收获的种子的提高的活力。参见表2，于是，传粉后于600GDD的落叶提供了增强的种子活力以及在种子成熟率方面的提高。
                    表2
           由PIONEER COLD TEST计算
           的传粉后700-1000GDDs的种子活力近交种：    处理          Cold Test结果(发芽％)
                   700      800     900     1000
                   GDD      GDD     GDD     GDDR19：       对照       59       65      92      87
        落叶       63       82      94      95W63：       对照       60       77      79      73
        落叶       51       76      91      90K76：       对照       20       41      86      82
        落叶       25       74      93      88W80：       对照       38       87      92      83
        落叶       59       93      95      95
实施例2
传粉后750或850GDD手工和化学品去叶对种子活力的影响。
在这些研究中，20个近交种做为雌种在夏威夷的Kekaha的两个隔离的田地中应用。一块田地包含W52雄种和下面的雌种M49、G29、W30、RO3、MJ8、V78、BW6、N46、W78和AB6。另一块地包含P03雄种和下面的雌种：W52、K29、W61、T10、P85、R41、J01、K35、AB5和HR1雌种。两块隔离的田地在11月19日种植，所有的纯品到1月17日长须。传粉后GDDS在1月20日开始计算。
对照组没有落叶。在实验群中，作物在传粉后约750和约850GDD摘叶。通过手工或化学品处理来剥去叶子完成摘叶。手工摘叶通过从叶的中脉至稳节折断顶叶来完成。化学品落叶处理包括：24盎司百草枯(2CN Biochemcals，Inc.)/英亩，或15盎司Roundup(MonsantoChemical Co.)加1品脱X-77Chevron Chemical Company)/英亩，化学品应用是使用John Deere 6000Hi循环喷雾器，该种喷雾器带28英寸长的二个喷雾出口，一个喷嘴在横杆之上，以3.5mph喷雾速度的30psi11004平扇。每0.264英亩使用20加仑水。
为试验落叶对种子活力的影响，种子收获既可在种子成熟之时也可在种子成熟之前。在成熟之时收获一群玉米种子，种子成熟由观察黑层生成来确定。在这些研究中，黑层阶段发生在传粉后1120-1200GDD。在此成熟阶段，20-28％的胚乳是固体，如由GACII湿度计(Dickey-John)所测定的。
在早期收获的玉米群中，在50％乳液线阶段收获穗。这些研究中，50％乳液线阶段发生在传粉后906-1050GDD，在成熟的这种阶段，35％-40％的胚乳是固体，如GACII湿度表(Dickey-John)测定的。
使用田地出苗试验测试种子质量。在这些研究中，种子在阿衣华的Johnston苗圃于4月5日种植，对50个种子进行三个重复试验。在出苗之前，平均每天高温是15.5℃，每天低温是5℃，第一个出苗在4月30日记录，它是在种植之后190GDD。
V3阶段记录早期生长的植物数和种苗活力，V3阶段种苗出现三个完全展开的叶子。早期生长的植物数以成活的作物数计算。种苗活力由使用在作物一般含有大约五片叶子的种苗阶段的出苗之后的作物生长的一至九个数量的目测级别来确定。较高的比分表明较好的活力。种苗活力级别以出苗作物高度、绿叶组织质量的均匀性的判断为基础。
种子干重通过在炉中于104℃72小时干燥种子来计算。重量记录来自20个种子的两次重复测定。
这些研究结果证明早期生长的作物数量通过早期收获明显地降低。如在表3和4所示的，对于黑层收割的整个早期生长的作物数是75％而在50％乳线阶段的早期收获的是60％，另外，早期收割降低了种子活力，从4.9(黑层收割)降低至4.5(二分之一乳线收割)。可是，对早期生长的作物总数量的早期收获的恶化效果将通过在850GDD手工或化学品落叶克服，如表4所示。从被摘叶的作物收获的种子的干重只比无落叶的作物的种子的干重少4％，表明摘叶对种子大小的影响是最小的。
                        表31
                在黑层期间收获的种子分析落叶方法          摘叶时间     早期生长的     种苗    干重
               (GDD)        作物数量      活力    (gm)对照                …                        75          4.9     5.4手工                750           73          4.9     4.4
                850           78          5.1     4.9百草枯              750           71          4.6     4.7
                850           78          5.0     5.0Roundup          750           74          4.8     4.8
                850           77          5.1     5.2
1落叶时间从传粉期计算(全长须)。早期生长的作物质量(ESTCNT)，种苗活力(SDGVGR)和种子干重(DRYWT)，如由在正文中描述过的确定。
                       表41
            在50％乳线阶段收获的种子分析落叶方法         摘叶时间     早期生长的      种苗    干重
               (GDD)      作物数量(％)    活力    (gm)对照                …                        60          4.5     5.1手工                750           71          4.6     4.4
                850           71          4.8     4.9百草枯              750           63          4.5     4.6
                850           67          4.6     4.9Roundup          750           68          4.6     4.7
                850           67          4.8     4.9
1落叶时间从传粉期(全长须)计算。早期生长的作物质量(ESTCNT)，种苗活力(SDGVGR)和种子干重(DRYWT)，如在正文中描述的确定。
这些结果表明在850GDD通过手工或用除草剂处理，玉米在收获前落叶期明显地提高了在黑层阶段之前收获的玉米田地的出苗效果，而只引起种子大小的最小降低。
实施例3
在732或755GDD通过Ignite或敌草快落叶引起的对种子活力的影响
在此研究中，近交品因地设置在衣阿华的Johnston。纯品K76，在5月4日种植，而近交品T47在4月30日种植，使用0.38lb活性组分敌草快(Valent U.S.A.Corporation)/英亩或0.42lb活性组分Ignite(Hoechst-Roussel AgriVet Company)/英亩完成落叶。化学品的应用要使用高脚柜喷雾器，该喷雾器带有在50英尺长的狭长片中带有两个喷雾出口，每个狭长片覆盖两个横杆。每英亩使用35加仑水。
K76田地于九月11日在传粉后732GDD喷雾，七天之后天传粉后956GDD收割。T47庄稼在于9月3日传粉后755GDD喷雾，13天之后在传粉之后992GDD收割。
这些研究中，化学品摘叶对K76种子的质量有最大的影向，Ignite如敌草快分别提高K76种子的Cold Test发芽作用的21％和19％。对于T47种子的Cold Test发芽值，通过Ignite处理提高8％，通过敌草快处理提高4％。这样，通过使用Ignite或敌草快在收割之前落叶提高了种子质量。
虽然前面参考了特别优选的实施例，但它将被理解为本发明不受如此限制。本领域普通技术人员能对已公开的实例进行各种改变，并且这样的改变是在本发明的范围内，本发明范围在下面权利要求中进行了定义。
在本说明书述及的所有公开出版物和专利申请表示了与本发明相关的本领域熟练技术人员的水平。这里的所有公开出版物和专利申请同等程度地一起作为参考，如所指明每一出版物或专利申请特别地各个地被表明全文作为参考。

Claims (8)

1.一种处理一片玉米作物的方法，包括步骤(A)减少基本上所有的所说作物的功能性叶子面积，其中所说的减少是在所说作物传粉后约600和约850GDDs之间完成的，然后(B)收获所说的作物，以从所说作物获得种子集合体。所说种子集合体以相对于从未经功能性叶子面积减少的对照的一片玉米作物收获的种子集合体的种子活力水平增加的种子活力水平为特征。
2.权利要求1的方法，其中功能性叶子面积由机械方式减少。
3.权利要求1的方法，其中功能性叶子面积由化学品方式减少。
4.权利要求3所述的方法，其中所述的化学品方式包括除草剂制剂。
5.权利要求4的方法，其中所述的除草剂制剂包含选自百草枯、Ignite、敌草快和Roundup的除草剂。
6.权利要求5的方法，其中所述的除草剂制剂包含Ignite。
7.如权利要求4所述的方法，其中所述的除草剂制剂还包含表面活性剂。
8.具有提高的种子活力的玉米种子集合体，其中所说的种子集合体由权利要求1的方法获得。
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