12.4 玉米的有性杂交
玉米（Zea mays L.）属禾本科、玉米属。它是高产粮食作物，也是著名的饲料作物。目前世界玉米种植面积和总产量仅次于小麦和水稻，居粮食作物的第三位，而单产则居列首位。我国玉米种植面积和总产量在世界各国中居第二位。主要种植于四川、河北、山东和东北等地。
一、玉米的植物学分类
玉米按其籽粒形状、胚乳性质与结构以及稃壳有无可分为9个类型或亚种。
(1)硬粒型（Zea mays L. indurata Sturt）
又称燧石种，我国玉米地方品种大多数属于这一类型。
(2)马齿型（Zea mays L. indentata Sturt）马齿型玉米在我国种植面积逐渐扩大，现在推广的中、晚熟杂交种很多是马齿型。
(3)半马齿型（Zea mays L. semindentata Kulesh）也称中间型，是介于硬粒型和马齿型的中间类型。我国有些地方品种属于半马齿型，现在推广的杂交种中，也有许多是这种类型。
(4)粉质型（Zea mays L. amylacea Sturt）我国很少栽培。
(5)糯质型（Zea mays L. ceratina Kulesh）原产我国，全国各地有零星种植，面积不大。
(6)甜质型（Zea mays L. saccharata Sturt）我国很少栽培。
(7)爆裂型（Zea mays L. everta Sturt）可分为米粒型和珍珠型两种，我国各地有零星栽培。
(8)甜粉型（Zea mays L. amyleo-saccharata Sturt）国内外都很罕见。
(9)有稃型（Zea mays L. tunicata Sturt）籽粒由稃壳包住，无栽培价值。
二、玉米花的特点
1.花的结构
玉米为单性花，雌雄同株。具顶生雄性圆锥花序和腋生雌性肉穗花序。雄性圆锥花序又称雄穗。具多数穗形总状分枝，每1分枝上着生若干雄小穗。雄小穗成对着生，1有柄，1近无柄。每1雄小穗具2枚颖片和2朵雄花。每朵雄花由1枚外稃、1枚内稃和3枚雄蕊组成。
雌性肉穗花序又称雌穗。为多数鞘状苞片所包藏。在花序上，雌小穗成对排列，共8～18（30）行。每1雌小穗具2枚颖片、1枚不育花和1枚能育雌花。不育花通常仅具1枚外稃，能育雌花由1枚外稃、1枚内稃和1枚雌蕊组成。雌蕊的柱头呈细长丝状，顶端成不等的二叉。
2.开花习性
(1)开花顺序。雄穗中轴中部和上部的花先开，然后是顶端部分开花，最后是下部的花开放；雄穗侧枝的开花顺序，则是从上而下开放。
雌穗开花标志是从苞片中抽出柱头。通常是雌穗基部以上三分之一处的雌花柱头先抽出来，然后是下部、上部花的柱头抽出，顶部花的柱头最后抽出。
(2)开花时间。1株玉米的雄穗从开始开花到结束，约需7～8天，一般在开花后3～4天开花最多，约占全部花的60％左右。1天内开花最盛时间是上午4～10时，中午和下午，一般开花很少。
雌花从开始开花到结束，一般约2～5天，有时可长达7天。其中第2～4天，大部分雌花已开放，柱头已基本抽齐。
(3)授粉方式。玉米雄穗通常比雌穗早抽出4～5天，雄穗抽出后2～5天开始开花。雌穗开花通常比雄穗开花要迟3～4天，如果遇到干旱，可延迟到7～8天。由于雌、雄穗生长在植株的不同部位，而且雌、雄花的花期相差几天，所以玉米为异花授粉作物，但通常仍有1～5％的自花授粉率（即同株异花间的授粉率）。
(4)花粉和柱头的生活力。玉米花粉的生活力与当时的气候状况有很大关系。当气温25～30℃、相对湿度60％时，生活力可保持10小时左右；当气温低、相对湿度80％时，生活力可保持24小时以上；当温度高于32℃、相对湿度低于30％时，花粉生活力很快会丧失。就一天来说，每天上午8～10时散出的花粉生活力最强，而此时也正是玉米散粉最多的时候。
柱头的生活力可保持10～15天，但通常在抽出的最初1～2天，生活力最强。这时授粉结实率较高。干旱风往往使柱头凋萎，丧失生活力。
三、玉米杂交的方法和步骤
玉米由于是单性花、异花授粉，因此在杂交时，不需要去雄，因而也不需要整穗。其杂交方法和步骤主要为调节开花期、选株、隔离、采粉、授粉和收获等。
1.调节开花期
玉米由于单性花，在调节开花期方面，必须使母本的雌穗和父本的雄穗的花期一致。可用分期播种的方法调节父、母本的花期。
2.选株
父、母本均应选择生长健壮、无病虫害和具有本品种典型性状的植株，作为杂交对象。
3.套袋隔离
当母本植株的雌穗已经露出而没有伸出柱头以前，用牛皮纸袋套好雌穗。当母本雌穗开始抽出柱头时，要在当天用牛皮纸袋套在父本植株的雄穗上，雌、雄穗的纸袋，要用细绳或回形针扎紧，以免脱落。
4.采粉
从上述玉米的开花习性中可以知道，其雄穗在始花后的第2～4天内开花最多，进入盛花期，一天中开花最多的时间是上午8～10时，而此时花粉的生活力也最强；雌穗在始花后的第2～4天，处于盛花期，柱头已基本抽齐。因此，采粉时间应选择父、母本的盛花期、并选择上午8～10时进行采粉。采集花粉时，将父本雄穗稍稍下弯，轻轻抖动，用人工辅助授粉器盛接花粉、采粉时要防止其它品种的花粉混入。
人工辅助授粉器是用光滑的厚纸制成1个圆锥形的纸筒，用厚纸作纸盖盖住下口，另外用细铁丝网做成1个筛子，平放于低筒内。采集的花粉可通过筛子均匀授到柱头上。
5.授粉
授粉时，先取下雌穗上的纸袋，立即用人工辅助授粉器的下口对准雌穗的柱头，轻轻抖动授粉器，使花粉落在柱头上。
授粉后，仍用原来的纸袋将雌穗套好，但应在袋顶和穗顶之间留出一定的距离，以防止因果穗伸长而顶破纸袋。纸袋套好后，应在雌穗基部拴上纸牌（或塑料牌），写明杂交组合、授粉日期和操作者姓名等项内容。
6.收获
母本果穗成熟后，应连同纸牌（或塑料牌）一起单独收获，并单独保存，供来年播种检验杂交是否成功。
四、隔离杂交
将父、母本按一定行比种植在隔离区内，并将母本雄穗全部拔去，使其自由授粉，这种人工杂交方式，称为隔离杂交。中学生可用隔离杂交法，进行玉米自交系之间的杂交，以观察杂种第一子代的杂种优势。隔离杂交的做法如下：
1.选择自交系
用来杂交的两个自交系，应该是经过测交，证实其第一子代的杂种优势明显，属于优良杂交组合。玉米自交系可向当地生产部门购买。
2.播种
父、母本在一块地里按2行母本1行父本的行比相间种植，其四周至少500米以内不种与父本不同的品种。形成隔离区。播种时应将亲本之一提前或延迟播种，以使父、母本花期相遇。这是隔离杂交法的成败的关键。
3.母本去雄
在母本雄穗抽出期间，每天早晨沿母本行仔细检查，发现有雄穗抽出时，立即拔除。拔除时应握住雄穗向上拔，并注意不能损伤茎秆和顶叶。去雄一定要彻底。同时，如果父本行中发现有其它品种植株，也应将其雄穗拔去。全部去雄时间，前后约需10～15天。每次拔下的雄穗，一定要带出隔离区以外，以防止花粉飞散而发生混杂。
4.授粉
去雄以后，任其父、母本之间进行自由授粉。为了提高结实率，可同时进行人工辅助授粉。特别在父、母本花期不协调，或因气候反常而造成花粉不足时，进行人工辅助授粉，增产效果就更为显著。
关于父本果穗，要在母本果穗收获后再进行收获，以防二者混杂。