试验三 玉米的人工自交及杂交技术
一、目的要求
1.了解玉米开花的生物学特性；
2.掌握玉米有性杂交和自交技术。
二、材料和用具
1.实验材料：供杂交和自交用的早熟玉米自交系若干个，最好选用白色籽粒和黄
色籽粒两类玉米自交系。
2.实验用具：大羊皮纸袋、小羊皮纸袋、回形针、纸牌、 70%酒精棉球、剪刀、
大头针、铅笔。
三、内容和方法
（一）内容说明
1.玉米花器构造 玉米为雌雄同株异花授粉植物，自然杂交结实率高达 95%
以上。
（ 1）雄穗： 雄穗着生于植株顶部，由主茎的生长锥分化而成，属于圆锥花序。
雄穗主轴上生有侧枝，在主轴和侧枝上着生 2 列或 2 列以上 成对 小穗。每对小穗
中，一个有柄，位于上方，先开花；另一个无柄，位于下方，后开花。每个小穗
有护颖两枚、小花两朵。每朵花有内、外颖各一枚，中间有雄蕊 3 枚，花药 2
室。每个花药具有花粉粒 2500-3500 粒，全穗有花粉粒 2000 万粒以上。
（ 2）雌穗： 雌穗由叶腋内的腋芽发育而成。每一植株除了最上部的 4-5 个叶
腋内不能长生腋芽外，其余各节 的叶腋中 均能产生腋芽。但是一般品种在通常的
栽培条件下，只有植株上部往下 6-7 节处的腋芽才能发育成 1-2 个果穗。其余各
节的腋芽在植株生长发育的早期阶段就自行停止生长而消失，只留下一个很小的
痕迹。雌穗属于肉穗花序，其上着生许多纵行排列的成对小穗。小穗无柄，基部
由护颖两枚、小花两朵，其中一朵可育、另一朵退化，可孕小花由内、外颖和雌
蕊组成。 由于雌小穗成对着生，因此玉米果穗上的穗行数都是偶 数排列。雌蕊由
子房、花柱和 柱头组成，抽出的花丝为柱头的延长物，各部分均可授粉。
2.玉米开花习性 在同一植株上，雄穗抽出时间一般比雌穗早 2-4d，具
有雄花先熟的特征。在正常情况下，抽穗后 2-5d开始散粉。雌穗吐丝一般要
比雄穗开花晚 3-5d，干旱情况下可延迟至 7-8d。因此，玉米是典型的异花授粉
作物。
雄穗一般是主轴上中部的花先开，然后向两端依次开放，侧枝的开花是
自上而下。开花盛期是在开花后 2-5d，其中 60%的花朵是集中在开花后的 3-4d，
此时是采集花粉的最佳时期。整个雄穗从开花开始到结束需 7-8d，但因品种
和环境的不同而有差异。玉米开花的最适温度为 25-32℃ ，相对湿度为
50%-70%。在一天内，玉米开花最盛的时间是上午 8―11 时，散粉最盛的时间
是 9-10时 ，这是授粉的最好时机。在田间条件下，花粉寿命一般可维持 5-6h，
如果将花粉放在温度为 3-10℃ 、 相对湿度为 50%~80%的条件下，花粉寿命可
维持 24h以上。
雄穗散粉后 3~5d，同株上的雌穗开始吐丝。吐丝从果穗中部偏下开始，
然后向上、向下依次进行，顶部的花丝抽出最晚。整个果穗从开始吐丝到结
束，一般需要 2~5d。花丝一经抽出，就有受粉能力，但以吐丝后 2~4d受粉能
力最强。如果花丝吐出后得不到花粉，可继续向前伸长达 40cm以上，一经授
粉， 雌蕊花丝很快就变软萎蔫。雌穗花丝的受粉能力一般可维持 10~14d，但
抽出花丝 7d以后授粉，结实率显著降低。
玉米花粉很小、很轻，靠风传播。在一般情况下，雄穗上的花粉成圆锥
体落于植株周围 6-8m的空间处，风大时可传至 500m以外。花粉落于柱头后
10min，便可伸出花粉管，花粉管刺入柱头，不断向前伸长，通过花柱进入子
房、再经株孔直达胚囊。受粉后 20-26h即可受精。
（二）方法步骤
1.自交技术
（ 1）雌穗套袋：选择需要自交的植株，在雌穗吐丝以前用羊皮袋套住， 以
免非本株花粉落至花丝。如果是双果穗或多果穗材料，应选择最上边的一个果
穗套袋。套袋后要用大头针或回形针将纸袋和果穗固定在一起，以免纸袋被风
吹掉。
（ 2） 雌穗剪苞叶与雄蕊套袋：对苞叶过长、吐丝困难或雌雄穗不太协调的
材料，可在授粉前 1-2d，对已套袋的雌穗剪去顶部吐出 (或未吐出 )的花丝及一
小段苞叶，以便促使花丝更快、更齐地抽出，便于充分授粉。在非隔离区内进
行套袋自交和自交早代系一般都不必剪苞叶，以减少串粉概率，但应根据苞叶
的长短和松紧以及雌、雄穗开花是否协调等性状加以选择。
授粉的前一天，用大羊皮纸袋将本株雄穗套住，袋口紧紧包住雄蕊基
部 (穗柄 )折叠好，并用回形针卡紧。
（ 3） 授粉：在上午纸袋上的露水干燥后，用左手轻轻弯下套袋的雄穗，右
手轻拍纸袋，使花粉落入袋内，然后取下纸袋紧闭袋口，切忌将手指伸入纸袋，
更不能触及袋内的花粉。再将袋口微微向下倾斜，轻拍纸袋，以使袋内花粉集
中于袋口中间。然后用草帽遮住套袋果穗的上方，轻轻将小纸袋取下，把大纸
袋内的花粉均匀地撒在花丝上，立即将小纸袋套回，用大头针固定。授粉时动
作务必轻、快，切忌触动周围植物，以免串粉混杂。自交授粉后，立即在自交
果穗上 面的节间上拴牌。重要材料还要在记录表上登记，以防牌子丢失发生差
错或漏收。牌上用铅笔注明材料名称 (或行号 )、授粉方式、授粉日期、工作者
姓名。一株授粉结束后，必须用 70%的酒精棉球擦手，以杀死附着在手上的花
粉，再进行第二株的授粉工作。
（ 4） 授粉后的管理：授粉后一周左右，随着果穗的生长增大，要及时向上
松动所套的纸袋，以免妨碍果穗的发育或果穗冲破纸袋露出花丝而串粉混杂。
（ 5）收获、保存：自交果穗成熟后，要及时收获，讲果穗与纸牌拴在一起，
晒干后分别脱粒装袋保存。除把纸牌装入袋内，袋外还必须写明材料名称和自
己符号。
2.杂交技术
关于玉米人工杂交工作中的套袋、授粉和管理工作等与自交技术基本相同，
只是所套的雄穗是作为杂交父本的另一个自交系，而不是同株套袋授粉。授粉
后的纸牌上应注明杂交组合名称，或母本、父本的行号（ ♀×♂）。收获后先将
同一组合的果穗及纸牌装袋收获，经查对无误后，再将同一组合的果穗混合脱
粒，晒干保存。
一个杂交组合授粉结束后，须用 70%的酒精棉球擦手，以杀死附着在手上
的花粉，然后进行另一个杂交组合的授粉工作。
四、作业
（ 1）每个同学在了解玉米花器构造和开花习性的基础上，在指定的材料内做自
交果穗授粉和杂交果穗授粉各 3 个。成熟后检查自交、杂交效果，晒干后每个人
至少各交合格的杂交和自交果穗各 1 个。
表 3-1 玉米自交和杂交结果统计表
穗数 结实数（粒 /穗） 自交或杂交时间（月 /日） 操作者姓名
自交
杂交
（ 2） 简述玉米的天然异交率在 95%以上，主要是什么原因造成的？
（ 3）简述要保证自交和杂交工作质量应该注意什么问题？
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