甜玉米籽粒中碳水化合物的组成和含量是决定其品质的重要因素，其中可溶性糖含量的高低决定甜玉米的食用品质，其主要组分为蔗糖^{[1, 2]}。蔗糖是光合作用的产物，是碳水化合物在作物体内贮藏和积累的主要形式^[2]。因此，提高甜玉米光合功能是改善其品质和产量的重要手段。胺鲜酯(diethyl aminoethyl hexanoate,DTA-6)，属叔胺类化合物，化学名称为己酸二乙氨基乙醇酯，化学式为C₁₂H₂₅NO₂，相对分子质量为215.33(结构式见 Scheme 1)，易溶于水，具有高生物活性以及提高作物产量、改善品质等特点^[3]。已有研究表明，DTA-6可显著提高玉米、大豆等作物叶片光合作用，促进干物质积累^{[4, 5]}，还能显著提高菠菜叶片维生素C和可溶性糖含量^[6]，提高甜菊糖苷含量和质量^{[7, 8]}。张明才等^[9]研究发现，DTA-6处理显著提高了甜豌豆主要营养物质如可溶性糖、可溶性蛋白和游离氨基酸的含量。但有关DTA-6对甜玉米含糖量和产量影响的研究尚未见报道。因此，本研究探讨了DTA-6处理对甜玉米光合特征、籽粒蔗糖代谢等的调节作用，以期明确DTA-6对甜玉米产量和品质改善的作用及机理，为甜玉米高产栽培提供新的技术手段。

图 5

Fig. 5

Scheme 1

供试甜玉米品种为金玉甜1号，由温州市农业科学研究院提供。

98%胺鲜酯可湿性粉剂(DTA-6)(河南郑州化工集团)；蒽酮(分析纯，上海迈瑞尔化学技术有限公司)；38%盐酸和蔗糖均为分析纯(国药集团化学试剂有限公司)；淀粉(分析纯，北京华威锐科化工有限公司)；99%甘油、90%聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、碳酸氢钠、三羟甲基氨基甲烷(Tris)、乙二醇、焦磷酸钠、 氯化镁、 乙二胺四乙酸(EDTA)和β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸二钠盐(NADH)均为分析纯(百灵威科技有限公司)；β-巯基乙醇、苹果酸脱氢酶(MDH)、3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAP-GDH)均为分析纯(成都贝斯特试剂有限公司)；磷酸烯醇丙酮酸三(环己基铵)盐(PEP)和 二硫代苏糖醇(DTT)均为分析纯，(上海迈瑞尔化学技术有限公司)；三磷酸腺苷(ATP)和腺苷二磷酸葡萄糖钠盐(ADPG)均为分析纯(北京中生瑞泰科技有限公司)；3-磷酸甘油酸激酶(PGK，分析纯，上海倍卓生物科技有限公司)； 尿苷-5′-二磷酸酯(UDP，分析纯，武汉易泰科技有限公司上海分公司)。

SPDA-502叶绿素测定仪(Konica Minolta Sensing，Inc.日本)；LI-6400便携式光合系统测定仪(LI-COR Lincoln公司)；Varian100分光光度计(美国Varian公司)；ZY-100型粉碎机(江阴市振亚粉体机械制造有限公司)。

试验于2014年春季在温州市农业科学研究院藤桥试验基地进行，试验田块纬度28°09′ N，经度 120°52′ E，海拔 9 m，年均温度17 ℃，年降水量1 800 mm，土壤为粉质黏土，pH值5.67，有机质34.7 g/kg,总氮2.18 g/kg，有效磷38.0 mg/kg，有效钾79 mg/kg。采用宽垄垄上双行种植，垄长×垄宽×沟宽=7 m×1 m×0.2 m。每小区5垄，面积为42 m²。于4月10日直播于地膜覆盖的垄上,种植密度4.8万株/hm²，株距×行距=0.35 m×0.60 m。试验地一次性施入过磷酸钙300 kg/hm²、氯化钾225 kg/hm²和尿素225 kg/hm²作为基肥，其他管理措施按常规要求。

于玉米吐丝后5 d，参照顾万荣等^[5]的方法，于叶面喷施20 mg/L胺鲜酯(DTA-6)，每小区喷药液量为1.5 L，小区面积为42 m²。以清水为对照。处理与对照药液中均加入质量分数为0.02%的Tween-20。药液均匀喷施在“棒三叶”(穗位叶、穗位上一叶和穗位下一叶)部位，以在叶片上呈欲滴未滴时的量为准。每处理重复4次。

于处理后第3～12天内每隔3 d取样和进行生理测定：随机取5株玉米上的穗位叶叶片中部，除去叶脉，用锡箔纸封好，立即放入液氮中于-20 ℃条件下贮存，备用；随机取4个玉米穗的中部籽粒并混匀，取100粒，用排酒精法^[10]测定籽粒体积，称量籽粒鲜重，重复4次。同时测定千粒重，重复3次。于处理后第15天测定鲜穗产量，每个处理取2垄共80穗，重复4次。

按叶绿素测定仪说明书操作流程，测定叶绿素含量。

按LI-6400便携式光合系统测定仪说明书操作流程，测定玉米穗位叶的净光合速率，每个处理(DTA-6和对照)重复10次。测定条件：内置光强为1 000 μmol/(m²·s)，温度30 ℃，CO\-2 浓度450 μmol/L。

采用蒽酮比色法^[11]测定可溶性糖和淀粉含量。取玉米籽粒，利用ZY-100型粉碎机粉碎，取0.1 g干粉末样品，放入10 mL离心管中，加7 mL蒸馏水，在沸水浴中煮沸20 min，冷却，于3 500 r/min条件下离心10 min，收集上清液，用蒸馏水定容至50 mL。取待测液0.1 mL，加水到1 mL，加蒽酮4.0 mL，在40 ℃水浴中显色10～15 min。测定620 nm处吸光度值OD，计算可溶性糖含量。

向测糖所剩残渣中加入7 mL 3 mol/L的盐酸，在沸水浴中煮沸45 min，冷却，于4 000 r/min条件下离心15 min，取上清液于50 mL容量瓶中，加入7 mL 3 mol/L的NaOH，用蒸馏水定容至50 mL。取待测液0.1 mL，加水到1 mL，加蒽酮4.0 mL，在40 ℃水浴中显色10～15 min。测定620 nm处吸光度OD值，计算淀粉含量。

采用间苯二酚法^[12]测定蔗糖含量。取玉米籽粒干粉末样品0.5 g，放入10 mL离心管中，加入80%乙醇4 mL，于80 ℃水浴中搅拌40 min，于4 000 r/min条件下离心，收集上清液。在上清液中加入10 mg活性炭，于80 ℃下脱色30 min，用80%乙醇定容至10 mL，过滤后取滤液待测。取0.5 mL 待测液，加入 2 mol/L NaOH 200 μL，100 ℃煮沸5 min，冷却，加入9.45 mol/L HCl 2.8 mL和0.1%间苯二酚0.8 mL，摇匀，于80 ℃水浴中反应10 min，冷却后在480 nm处测定吸光度OD值，计算蔗糖含量。

酶的提取按Sayre等的方法^[13]进行。取叶片鲜样0.5 g，加少量石英砂和3 mL预冷的提取液进行研磨提取。提取液中包含100 mmo/L的Tris-HCl(pH 7.8)，10 mmol/L的MgCl₂，1 mmol/L的EDTA，20 mmol/L的β-巯基乙醇，10％(m/V)glycerin 和1%的PVP。过滤，滤液在4 ℃、15 000× g条件下离心10 min，取上清液待测定。

反应体系为1 mL，反应混合液包含50 mmol/L的Tris-HCl(pH 7.8)、10 mmol/L的MgCl₂、0.25 mmol/L的EDTA、5.0 mmol/L 的NaHCO₃、2.0 mmol/L的DTT、0.1 mmol/L的NADH、4 U的MDH和2.0 mmol/L的PEP各0.1 mL，加0.2 mL酶液启动反应，测定340 nm处吸光度OD值，测定时间为3 min。

反应体系为3.1 mL，包含100 mmol/L的Tris-HCl 缓冲液 (pH 8.0)、100 mmol/L的MgCl₂、50 mmol/L的ATP、50 mmol/L的DTT、2.0 mmol/L的NADH和1.0 mmol/L的EDTA-Na 各0.3 mL，200 μmol/L的NaHCO₃ 0.1 mL，蒸馏水1.0 mL，3-磷酸甘油酸激酶(PGK)/3-磷酸甘油醛脱氢酶(GAP-GDH)(15U/15U)0.1 mL，酶提取液0.1 mL。在30 ℃水浴中保温10 min，于340 nm处测定吸光度OD值，最后加入9.0 mmol/L的1，5-二磷酸核酮糖(RuBP)0.1 mL 启动反应，每隔10～15 s测定吸光度OD值，测定时间为3 min。

蔗糖磷酸化酶(SPS)和蔗糖合成酶(SS)活性的测定参照Doehlert等^[16]和Wardlaw^[17]的方法。

称取约0.5 g的鲜玉米籽粒，加入5 mL提取液(含50 mmol/L Hepes-1、2 mmol/L MgCl_2.6H₂O、3%乙二醇、1 mmol/L DTT、1 mmol/L EDTANa₂和1 mol/L NaCl)，冰浴研磨，于4 ℃下15 000×g离心10 min，上清液即为粗酶液。反应体系中加入50 mmol/L Hepes-NaOH (pH7.2)50 μL、10 mmol/L UDP 100 μL、10 mmol/L MgCl₂ 100 μL、100 mmol/L蔗糖150 μL和粗酶液100 μL。将酶液换成水作为对照。于30 ℃水浴中反应30 min，100 ℃终止5 min，加入1 mL DNS(3,5-二硝基水杨酸)，于100 ℃条件下反应2 min，再加入蒸馏水4.5 mL稀释，于540 nm处比色，测定SS酶活性。

SPS粗酶液提取方法和SS粗酶液一样。反应体系中加入50 mmol/L的Hepes(pH 7.2)150 μL、15 mmol/L的DTT 150 μL、10 mmol/L的MgCl₂ 75 μL、32 mmol/L的ADPG 20 μL、40 mmol/L的焦磷酸钠155 μL和粗酶液300 μL。于30 ℃条件下保温20 min，于100 ℃条件下反应1 min，终止反应。以提前杀死酶活性的相同处理作为空白对照。对照反应体系中加入50 mmol/L的Hepes(pH 7.2)1 200 μL、6 mmol/L的NADPNa₂ 100 μL和蒸馏水65 μL，1 U的变位酶和1U的脱氢酶各50 μL，在340 nm处比色，测定SPS活性。

试验结果以平均值表示，数据的统计分析采用SAS软件(V 9.0,SAS Institute Inc.,Cary,USA)中的ANOVA分析方法处理。

由表 1可知：DTA-6处理可显著提高甜玉米鲜穗产量、穗粒数和千粒重，与对照比较分别增加了15.8%、9.6%和11.9%。同时，DTA-6处理显著降低了玉米秃尖长度，但对果穗长度和穗粗影响较小。研究表明，DTA-6在甜玉米吐丝期处理后，可通过提高穗粒数和粒重、减少秃尖长度实现产量增加。

表 1 (Table 1)

表 1 DTA-6对甜玉米果穗性状与鲜穗产量的影响 Table 1 Effect of DTA-6 on ear characters and the fresh ear yield of sweet corn 处理 Treatments 穗长 Ear length/ cm 穗粗 Ear diameter/ cm 秃尖长 Barren tip length/cm 穗粒数 Kernel numbers 千粒重1 000 kernel fresh weight/g 产量Yield /(kg/hm2) 清水(对照)Water(CK) 18.2±1.2 a 4.51±0.14 a 1.11±0.23 a 498±23 b 159±8.5 b 12 752±235 b DTA-6 19.1±1.6 a 4.56±0.23 a 0.54±0.31 b 546±34 a 178±4.6 a 14 767±356 a 注：同列不同字母表示在0.05水平上差异显著。 Note: Different letters in the same column indicated significant difference at 0.05 level.

表 1 DTA-6对甜玉米果穗性状与鲜穗产量的影响 Table 1 Effect of DTA-6 on ear characters and the fresh ear yield of sweet corn

结果(图 1)表明：DTA-6处理显著提高了甜玉米籽粒的灌浆物质积累；显著提高了处理后9和12 d的籽粒体积，同时显著促进了处理后6、9和12 d的物质积累量。

图 1

Fig. 1

注：不同字母表示不同时间内处理与对照间在0.05 水平上差异显著。 Note: Different letters in the different column indicated significant difference at 0.05 level. 图 1 DTA-6处理对甜玉米籽粒灌浆的影响 Fig. 1 Effect of DTA-6 on the grain filling of sweet corn

DTA-6显著提高了处理后6、9和12 d甜玉米籽粒中的可溶性糖和蔗糖含量，同时也显著提高了处理后12 d的淀粉含量(图 2)。

图 2

Fig. 2

注：不同字母表示不同时间内处理与对照间 在0.05水平上差异显著。 Note:Different letters in the different column indicated significant difference at 0.05 level. 图 2 DTA-6处理对甜玉米籽粒可溶性糖、 蔗糖和淀粉含量的影响 Fig. 2 Effect of DTA-6 on soluble sugar,sucrose and starch contents of sweet corn grain

DTA-6处理提高了穗位叶叶绿素含量和光合速率，其中在处理后6～12 d内均高于对照；此外，还显著提高了穗位叶光合作用关键酶PEPCase和RuBPCase的活性(图 3)。研究表明，DTA-6处理通过增加叶绿素积累，改善光合作用关键酶的活性，提高光合速率，从而促进了同化产物的积累。

图 3

Fig. 3

注：不同字母表示不同时间内处理与对照间 在0.05水平上差异显著。 Note: Different letters in the different column indicated significant difference at 0.05 level. 图 3 DTA-6处理对甜玉米穗位叶叶绿素含量、光合速率和光合作用关键酶活性的影响 Fig. 3 Effect of DTA-6 on photosynthetic rate,chlorophyll content and photosynthetic key enzyme activities of sweet corn ear leaf

DTA-6显著提高了处理后6、9和12 d的蔗糖磷酸化酶活性，使蔗糖合成酶合成方向活性显著高于对照，而在处理后9和12 d其分解方向活性显著高于对照(图 4)。

图 4

Fig. 4

图 4 DTA-6处理对甜玉米籽粒蔗糖磷酸化酶 和蔗糖合成酶活性的影响 Fig. 4 Effect of DTA-6 on activities of sucrose phosphorylase and sucrose synthase of sweet corn grain

玉米干物质积累量的95%左右来源于光合作用，因此改善光合性能是提高玉米产量的生理基础。本研究结果表明，DTA-6处理显著提高了甜玉米穗位叶叶绿素含量和光合速率，增强了光合作用关键酶PEPC羧化酶和RuBP羧化酶活性，从而促进了甜玉米光合同化产物的积累。这一研究结果与在普通玉米、大豆等作物上的效果基本一致^{[4, 5]}，适宜浓度的2-(3,4-二氯苯氧基)-乙基-二乙胺(DCPTA)和DTA-6处理能够显著提高玉米苗期叶片光合速率、PEPC羧化酶和RuBP羧化酶的活性，同时增加植株的生物量^[5]。

鲜食甜玉米籽粒中碳水化合物组成和含量是决定其品质的重要因素，其中可溶性糖和蔗糖含量对甜玉米的食用品质具有决定作用^{[1, 2]}。DTA-6处理显著提高了甜玉米籽粒形成过程中可溶性糖和蔗糖含量，提高了处理后期淀粉的积累量，这表明DTA-6在吐丝期处理可以改善甜玉米籽粒品质，提高产量。已有研究报道，DTA-6处理可以显著增加甜豌豆、甜叶菊等作物产量，提高其含糖量^{[7, 9]}。Keithly等^[18]报道，DCPTA(DTA-6类似物)通过促进番茄幼果中光合产物向淀粉方向积累，从而增强了库的储存和再生能力，改善了果实品质。蔗糖是重要的光合产物又是碳水化合物积累和贮藏的主要形式，而SPS是蔗糖合成途径中的限速酶，其活性反映蔗糖合成能力^[12]。本研究发现，DTA-6处理后显著提高了甜玉米籽粒中SPS活性，同时显著提高了SS合成酶活性。SS存在于细胞质中，可调节胞内蔗糖合成，其催化反应是可逆的，即SS分解活性大于合成活性时，蔗糖被分解，而小于合成活性时，则有利于蔗糖的形成^{[2, 12]}。DTA-6处理后玉米籽粒中SS合成活性显著高于其分解活性，有利于蔗糖积累，改善品质。因此，DTA-6处理显著改善了叶片光合功能，促进了同化产物向籽粒的供给量，加速了籽粒灌浆进程。籽粒中同化产物积累量增加可能会加速同化产物代谢，从而激活了SPS和SS酶活性，提高了籽粒可溶性糖和蔗糖的积累量，改善了甜玉米的可食性。至于DTA-6是直接还是间接调节SPS和SS酶活性还有待进一步研究。

从产量构成因素分析，DTA-6处理增加了单穗粒数和千粒重，从而增加了鲜穗产量。粒重增加主要是由于DTA-6加速了甜玉米籽粒灌浆速率和体积增大速率。张明才等^{[9, 19]}研究发现，DTA-6显著增加了花生和甜豌豆单株生产能力，提高了产量。顾万荣等^[5]研究报道，DTA-6 可以显著增加玉米苗期干物质积累量。本研究结果表明，DTA-6通过改善甜玉米光合功能，调节籽粒中蔗糖代谢，加速籽粒灌浆速率，从而提高产量及改善品质。