玉米为单性花雌雄同株的异花授粉作物，具有明显的遗传变异性，由于其杂交技术简便，果穗大、籽粒多而且性状显著，便于遗传分析。经过多年来的研究，人们对它的遗传规律已有较清楚的了解，因此，目前玉米已经被普遍应用于遗传学实验研究。

一、实验目的

通过本实验，要求掌握玉米的有性杂交技术及其在育种实践上的应用，进一步验证与加深理解三个基本遗传规律。

二、实验用具及材料

硫酸纸制套袋（小袋20cm×13cm，大袋26cm×16cm）、回形针、大头针、小刀、镊子、铅笔、标签。

材料选用不同类型的玉米品系，包括各种相对性状如：黄粒与白粒，甜粒与非甜粒，糯粒与非糯粒，马齿粒与硬粒，凹陷粒与非凹陷粒。

同时应选择一块地力均匀、利用空间隔离或时间隔离的试验田。

三、实验内容与方法

（一）人工杂交  玉米雄花穗聚集成圆锥形花序，雌花为肉穗花序。玉米的开花，通常是以雄穗散粉和雌穗吐丝为标志的。开花时雄穗先抽出，抽穗后2～3d开始开花，主轴中上部的花先开，然后向顶端和下方延伸，侧枝开花的顺序是自上面下的，全过程约需7～8d，又因品种和气候条件而不同。通常以开花后的第二天至第四天散粉最多，每天散粉时间为上午5～11时前后，而以8～10时为最盛。花粉的生活力与当时的气候条件密切相关，在25℃、相对湿度在80%左右时，则能保持24h，而在高温干燥条件下，花粉会很快失去生活力。雌蕊花丝（花柱）伸出苞叶后，称为吐丝；通常在果穗基部以上1/3处的花丝最先伸出，然后上下部花丝陆续外伸，顶部的最后伸出，一般约2～5d可全部抽齐。花丝一经抽出，其各部位都有受粉能力，这种能力可以保持10d以上，但以第一至第三天内受粉结实力最强。未受精前的花丝可以不断伸长（可达40cm），色泽新鲜，受精后则变为褐色而枯萎。

根据玉米的开花习性可知，雄蕊在始花后的第二至第四天散粉最多，而上午8～10时的花粉生活力较强，所以这时采集花粉最好。雌蕊在吐丝的第二天至第四天时生活力也较强，这时授粉结实率最高。这种情况，可供人工杂交实践参考。

进行玉米人工杂交的步骤如下：

1.选择亲本  发验证三个基本遗传规律，需要选择表现在籽粒上的相对性状明显的纯系（自交系）作为亲本，如黄粒与白粒，甜粒与非甜粒，糯粒与非糯粒，马齿粒与硬粒，凹陷粒与非凹陷粒。如果材料不纯，须经自交提纯后方可应用。

2.隔离  在种植上要注意时间与空间的隔离，此外，还需要在雌、雄穗上加套透光防水的硫酸纸袋，以防外来花粉的污染，从而保证实验的准确性。套袋时，母本的雌穗应在苞叶露出而花丝尚未伸出之前，也可先剪去顶端一段苞叶后用小袋套之。同时套袋下口折好，用大头针或回形针把套袋与苞叶别在一起，以防脱落。授粉的前一天下午，选好父本的雄穗，先轻轻抖动除去外来花粉，然后迅速用大袋套住并将袋口折齐别好。

3.授粉  当雌穗花丝伸出苞叶3cm左右时，为授粉的最适时机，一般在上午9～10时，先将父本雄穗轻轻弯曲，振击雄穗，使花粉落于袋内，然后取下套袋，将花粉集中在袋内一角，接着将母本的套袋取下（或打开上口），迅速将花粉均匀地撒在雌花柱上，随即用原袋套住果穗上端，用大头针或回形针连同苞叶一并别好，最后系上小挂牌（注明：杂交亲本、授粉日期、工作者等）。

4.由于同一果穗不同部位的雌花并不处在同一发育阶段，所以需要进行2～3次人工授粉以确保受粉完全，授粉2～3d后即可去掉套袋。这里需要注意的是授粉时切勿混入其他植株上的花粉，雄穗的套袋不可连续使用，以免混杂。

（二）杂交组合  玉米中作为主要遗传分析对象的是籽粒（颖果）的性状，它包括籽粒的结构、成分、色泽等多方面的差异，例如，属于淀粉层的性状有糯与非糯粒、甜与非甜粒、凹陷与非凹陷等，以及属于果皮性状的马齿与硬粒等，主要受1对基因的控制。而籽粒颜色的遗传则较为复杂，如属于淀粉层的黄色或白色，则由1对基因控制，属于果皮的红色与花斑（白底红条纹）、棕色与白色等主要为2对基因控制的，而属于糊粉层的紫、红、白色等，主要为7对基因所控制。鉴别籽粒颜色属于何层时，可先将籽粒加水浸泡后，用镊子或小刀进行分层剖析即可查知。

当用黄粒玉米做父本，白粒玉米做母本进行杂交时，母本植株当代就结出黄色的籽粒，我们把这处黄色在当代就能表现出来的现象叫做当代显性（胚乳直感），造成当代显性的原因主要是由于花粉直接作用于胚乳的结果。进行玉米杂交可选用下列组合方式，以分别验证三个基本遗传规律。

验证分离规律的杂交组合：

黄色×白色及其F₁×F₁；

糯性×非糯性及其F₁×F₁；

甜×非甜及其F₁×F₁；

凹陷×非凹陷及其F₁×F₁；

（或其他）。

在第二个组合里，对F₁花粉的类型或以在显微镜下用碘液染色直接观察，在两种着色不同的花粉，试以数字统计，其比例如何。

验证自由组合规律的杂交组合：

黄色非糯×白色糯性及其F₁×F₁；

黄色非甜×白色甜及其F₁×F₁；

（或其他）。

验证连锁交换规律的杂交组合：

白凹×黄非凹；

（或其他）。

上述各组合，可同时用双隐性亲本类型进行测交验证。

（三）杂交结果的分析  将上述各杂交组合所收获的果穗进行观察、鉴别，计算与分析，并用图解表示之。

四、教学建议

1.将杂交亲本与F₁同时种植，这样可以在同一时间内观察两世代的遗传表现。

2.学生可以分成若干小组，对上述内容选做1～2个组合，实验完毕写出报告，然后举行一次实验报告会，相互交流，加深对遗传规律的理解。

3.各组合可用测交方法测定F₁配子类型。

4.教师可根据实际情况准备一些杂种果穗，供学生分析。

5.结果计算最好进行适合性测验。