CN102187774A - 苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系，包括幼苗培养；移苗和水培；胁迫处理；害情调查与分级；评价体系建立等步骤，实现了用苗期鉴定结果替代传统大田鉴定结果，大幅度地缩短了鉴定周期、节省土地和试验成本，能有效避免外部环境对鉴定结果的影响，提供了适于苹果属植物抗性鉴定和评价的技术体系，为规范我国苹果种质资源鉴定评价体系，保证鉴定评价结果的准确性和资源利用的有效性提供重要的理论依据。该方法在筛选抗性强的苹果种质资源，培育抗性苹果和研究苹果属植物的抗性机理方面应用潜力较大。
Description
技术领域
本发明属于农业技术领域，具体涉及苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系。
背景技术
苹果是我国主要栽培果树树种之一，其面积和产量均居首位，发展苹果产业，增加苹果的经济效益，对增加农民收入、调整产业结构具有重要的意义。但目前苹果在生长发育过程中经常受到干旱、高温、盐渍、强光及低氧等逆境胁迫，严重影响苹果的正常生长发育和果实品质。随着全球气候的变化，逆境胁迫对果树生产的影响越来越大。苹果已被农业部列为今后重点发展的优势农产品之一，且今后发展的重点区域是西北黄土高原苹果产区。我国西北地区果树生产存在着干旱、盐碱、高温、低温及强光等多种逆境胁迫并存的状况，严重影响了果树的生产发展。
我国是苹果属植物起源中心之一，拥有大量的抗性种质资源。国家果树种质资源圃保存的1000余份苹果资源中，只有500余份进行了鉴定评价，占保存量的50％，且只注重果实经济性状方面的评价，对抗性方面的评价数量只占保存总量10％左右。苹果植物的抗性评价是苹果育种、引种和筛选的基础。因此继续加强对已保存苹果资源的抗性鉴定与评价，发掘筛选抗性苹果种质，对充分利用苹果资源、提供砧木区域化有重要意义。
目前，国内外对苹果属植物抗性指标和方法研究很多，分为直接鉴定和间接鉴定，我国过去主要采用大田试验鉴定，近几年来，利用植物生长和生理生化指标进行间接鉴定的研究有很多报道，利用盆栽和水培鉴定和评价植物的抗性显得尤为重要。但是，目前还没有统一的抗性鉴定和评价体系。
发明内容
针对上述存在的问题与缺陷，本发明的目的是提供苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系，规范我国苹果种质资源鉴定评价体系，保证鉴定评价结果的准确性和资源利用的有效性，筛选出抗性强的苹果种质，为培育抗性苹果新种资和研究苹果属植物的抗性机理提供重要的理论依据。
实现上述发明目的技术方案是：苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系具体包括如下步骤：
1.幼苗培养
将层积好的种子播入营养钵(高12cm×直径12cm)中，砂基培养，每钵2株，待幼苗长2片真叶时，开始喷洒1/2Hoagland营养液，每4d喷施一次，其间用清水补充。
2.移苗及水培
幼苗长至8片真叶时，选均匀一致的幼苗移至1/2Hoagland营养液的水培盆(长42cm，宽37cm，高15cm)中，每种材料6盆，每盆植50株，随机排列。气泵正常通气(20min/h)，营养液pH调至6.5±0.1，每5d更换一次营养液。培养条件为：14h光照/d，光照强度140～160μmol·m-2·s-1，昼温20～25℃/夜温15～20℃。
3.胁迫处理
培养10d后分进行逆境处理，根据研究需要可进行干旱、高温、低温、盐渍、强光、低氧等处理。
4.受害调查与分级
处理后3d开始调查受害情况，以后每隔3d调查一次受害情况，记录受害指数及受害率。确立受害等级，依照分级标准对鉴定品种进行分级。受害分级标准：0级-无受害症状；1级-轻度受害，有少部分(1/3)叶片的叶尖、叶缘或叶脉变黄；2级-中度受害，有约1/2的叶尖、叶缘焦枯；3级-重度受害，大部分(2/3)叶尖、叶缘焦枯或落叶；4级-植株枯死。
5.建立评价体系
采用多种评价方法，建立一套适合苹果幼苗抗性的体系，综合评价鉴定种或品种的抗性。
1)抗逆系数评价法
求各单项指标的抗逆系数，然后对各单项指标的抗逆系数间进行简单相关系数的计算，根据抗逆系数的大小判定苹果属植物的抗性。
抗逆系数＝胁迫指标性状值/对照指标性状值。
2)受害指数评价法
根据每次观察的受害情况和分级标准确定受害指数。
受害指数＝(0×S0+1×S1+2×S2+3×S3)/总株数。式中，S为相应湿害级的株数。
3)隶属函数值评价法
应用模糊数学中的隶属函数值法，以正常生长和胁迫条件下的生长和生理等指标进行综合评价。通过比较鉴定苹果品种的隶属函数值的大小，确定其抗性强弱。
隶属函数值计算公式：R(Xi)＝(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)如果为负相关，则用反隶属函数进行转换，计算公式为：R(Xi)＝1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)式中Xi为指标测定值，Xmin，Xmax所有参试材料某一指标的最小值和最大值。
4)聚类分析
采用生物统计软件的欧氏距离、类平均数法进行聚类分析，将聚类的样品视为多维空间的点，然后定义距离，用欧氏距离作为度量样品之间的聚类统计量，把距离较近的点归为同一类，而把距离较远的点归为同类。
综合多种评价方法，确立抗性评价标准，分为高抗、中抗、不抗、敏感型四类。
本发明率先提出苹果属植物幼苗抗性鉴定与评价体系，实现了用苗期鉴定结果替代传统大田鉴定结果，在较小的面积上鉴定大量材料，一年可多次鉴定，能有效避免外部环境对鉴定结果的影响，大幅度地缩短了鉴定周期和育种年限，从移苗到处理结束可在一个月内完成，占地面积小，在几十平米的面积上一次可同时可以鉴定万株幼苗，具有重复性好，结果可靠等特点，有利于年度间和不同实验室间的结果重现和比较。鉴定和评价结果与其他人多年评价结果一致，该发明可满足不同抗性条件的研究需要，在筛选抗性苹果种质和苹果抗性育种方面具有较强的优势。
具体实施方式
下面结合实例对本发明做详细说明：
苹果属植物根际低氧耐性鉴定与评价：
1.材料与方法
1.1 供试材料
表1 供试材料及来源
1.2 育苗培养
将层积好的种子播入营养钵(高12cm×直径12cm)中，砂基培养，每钵2株，待幼苗长2片真叶时，开始喷洒1/2Hoagland营养液，每4d喷施一次，其间用清水补充。
1.3 胁迫处理
1.3.1 低氧胁迫处理
幼苗长至8片真叶时，选均匀一致的幼苗移至1/2Hoagland营养液的水培盆(20L)中，每种材料6盆，每盆植50株，随机排列。气泵正常通气，营养液pH调至6.5±0.1，每5d更换一次营养液。培养条件为：14h光照/d，光照强度140～160μmol·m-2·s-1，昼温20～25℃/夜温15～20℃。预培养10d后分两部分进行处理，低氧胁迫(HS)：将N2充入营养液中驱赶O2，用溶氧调节仪(上海苏泊公司生产，FC-680型)调控溶氧浓度(DO)为1.5～2.0mg.L-1；对照(CK)：气泵正常通气，DO值维持在8.0～8.5mg.L-1。
1.3.2 淹水处理
幼苗长至12片真叶时，将营养钵放装有1/2Hoagland营养液的塑料盆(长42cm，宽37cm，高15cm)中进行淹水，淹水超过水洗沙2～3cm，每个种类30株，对照正常管理。
1.4 指标测定
低氧处理15d时，每处理随机取10株，测定株高、根长、最长新根，统计新叶数，擦干水分后测定地上和地下部鲜重，然后在105℃下杀青15min，75℃下烘干至恒重，用万分之一天平测定干重。
1.5 受害调查与分级
处理后3d开始调查受害情况，以后每隔3d调查一次受害情况，记录受害指数及受害率。确立受害等级，依照分级标准对鉴定品种进行分级。受害分级标准：0级-无受害症状；1级-轻度受害，有少部分(1/3)叶片的叶尖、叶缘或叶脉变黄；2级-中度受害，有约1/2的叶尖、叶缘焦枯；3级-重度受害，大部分(2/3)叶尖、叶缘焦枯或落叶；4级-植株枯死。
1.6建立评价体系
建立一套适合苹果幼苗抗性的体系，综合评价鉴定品种的抗性。
1)抗逆系数评价法
求各单项指标的抗逆系数，然后对各单项指标的抗逆系数间进行简单相关系数的计算，根据抗逆系数的大小判定苹果属植物的抗性。
抗逆系数＝胁迫指标性状值/对照指标性状值。
2)受害指数评价法
根据每次观察的受害情况和分级标准确定受害指数。
受害指数＝(0×S0+1×S1+2×S2+3×S3)/总株数。式中，S为相应湿害级的株数。
3)隶属函数评价法
应用模糊数学中的隶属函数值法，以正常生长和胁迫条件下的生长和生理等指标进行综合评价。通过比较鉴定苹果品种的隶属函数值的大小，确定其抗性强弱。
隶属函数值计算公式：R(Xi)＝(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)如果为负相关，则用反隶属函数进行转换，计算公式为：R(Xi)＝1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)式中Xi为指标测定值，Xmin，Xmax所有参试材料某一指标的最小值和最大值。
4)聚类分析
采用生物统计软件的欧氏距离、类平均数法进行聚类分析，将聚类的样品视为多维空间的点，然后定义距离，用欧氏距离作为度量样品之间的聚类统计量，把距离较近的点归为同一类，而把距离较远的点归为同类。
综合多种评价方法，确立抗性评价标准，分为高抗、中抗、不抗、敏感型四类。
2 鉴定结果
表2 不同苹果砧木生长抗逆系数及其根低氧耐性鉴定与评价
HT：高耐；MT：中耐；LT：低耐；NT：不耐同列不同字母表示差异显著(P＜0.05)
表3 低氧胁迫下不同苹果砧木的隶属函数值及耐性评价
由表2可以看出，不同苹果砧木的平均抗逆系数存在较大差异，平邑甜茶、平顶海棠和卢氏红果平均抗逆系数分达到0.91、0.89和0.88，且三种砧木间无显著差异，表明生长受低氧胁迫抑制较小，表现出较强的根际低氧耐性。新疆野苹果和变叶海棠和大果红三叶海棠的平均抗逆系数在0.67以下。低氧耐性强的砧木新叶数的抗逆系数在0.85以上，而新疆野苹果和变叶海棠新叶数的抗逆系数仅为0.55和0.54，其余砧木间差异不明显，属中等耐低氧型。
表3应用模糊数学中的隶属函数值法，对低氧胁迫下不同苹果属砧木资源的生长指标进行了隶属函数值计算，通过比较隶属函数值的大小对12个砧木资源幼苗的耐低氧性强弱进行了评价。评价结果见表3，这一结果也基本符合基于生长抗逆系数的耐低氧性评价。
表4 不同苹果砧木的湿害指数及耐湿性评价
从表4可以看出，随着淹水时间的延长，各砧木的湿害指数呈增加趋势。淹水处理20d时，多数砧木的叶片无受害症状。淹水处理30d时，大部分种类的苹果砧木开始表现出受害症状，受害最严重的是新疆野苹果和变叶海棠，湿害指数高达3.0，其次是红三叶海棠和大果红三叶海棠，湿害指数依次为2.5和2.4。淹水处理35d时，除平邑甜茶外，其余砧木的叶片均有不同程度的受害症状，平邑甜茶在处理第35d时还未表现出受害症状，说明其有极强的耐湿性。新疆野苹果和变叶海棠受害最重，多数叶片(2/3)已干枯脱落，死亡率分别为37％和40％，表明新疆野苹果和变叶海棠耐湿性最差。
抗逆性相关性状对苹果砧木的耐性聚类分析(图1)，采用DPS软件的欧氏距离、类平均数聚类法，以6个生长抗逆系数为指标对12个种类砧木进行聚类分析，可将其大致分为三大类：耐低氧砧木平邑甜茶、平顶海棠和卢氏红果聚为一类，中等耐低氧砧木毛山荆子、楸子、西府海棠、八棱海棠、红三叶海棠和东北黄海棠聚为一类，低氧敏感砧木新疆野苹果、变叶海棠和大果红三叶海棠聚为一类。
3.综合评价
生长及形态指标仍然是抗性鉴定最常用的方法。考虑到植物在低氧胁迫下，体内细胞在结构及生理生化上发生一系列适应性改变，最终要在植株的生长状况和形态特征上有所表现，因此，本试验用6个生长形态指标为主要鉴定依据。ARC反映了不同品种对逆境胁迫的敏感性和相对抗逆能力，本研究以ARC作为砧木间抗逆性的评定依据，并结合聚类分析，得到了较为客观的结果。由于不同苹果砧木抗性机制不同，使得不同对某一具体指标的低氧反应也不一定相同，因此，用单一指标难以全面准确地反映砧木低氧耐性强弱，须用多个指标进行综合评价。本研究又用12种苹果砧木的隶属函数和湿害指数进行了评价分析，这样既考虑了各指标间的相互关系，又考虑到各指标的重要性，使得评价结果较为可靠。
综合分析不同苹果砧木在低氧胁迫和淹水过程中形态和生长指标的变化及聚类分析，认为可将材料分4类：耐低氧砧木(平邑甜茶、平顶海棠和卢氏红果)，中等耐低氧砧木(毛山荆子、楸子、西府海棠、八棱海棠和东北黄海棠)，不耐砧木(红三叶海棠和大果红三叶海棠)，低氧敏感砧木(新疆野苹果和变叶海棠)。
Claims (9)
1.一种苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系，其特征在于，包括如下步骤：
1)幼苗培养
将层积好的种子播入营养钵中，砂基培养，每钵2株，待幼苗长2片真叶时，开始喷洒1/2Hoagland营养液，每4d喷施一次，其间用清水补充；
2)移苗及水培
幼苗长至8片真叶时，选均匀一致的幼苗移至1/2Hoagland营养液的水培盆中，每种材料6盆，每盆植50株，随机排列；气泵正常通气，营养液的pH调至6.5±0.1，每5d更换一次营养液；培养条件为：14h光照/d，光照强度140～160μmol·m-2·s-1，昼温20～25℃/夜温15～20℃；
3)逆境胁迫处理
培养10d后进行胁迫处理，根据研究需要进行相应逆境胁迫处理；
4)受害调查与分级
逆境胁迫处理3d后开始调查受害情况，以后每隔3d调查一次受害情况，记录受害指数及受害率，确立受害等级，依照分级标准对鉴定品种进行分级；
5)建立评价体系
建立一套适合苹果幼苗抗性的评价体系，综合鉴定和评价品种的抗性。
2.根据权利要求1所述的苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系，其特征在于：所述步骤2)中是用H3PO4或NaOH将营养液的pH调至6.5±0.1。
3.根据权利要求2所述苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系，其特征在于：所述气泵正常通气是每小时通气20min。
4.根据权利要求1或2或3所述苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系，其特征在于，所术建立评价体系包括：
1)抗逆系数评价法
求各单项指标的抗逆系数，然后对各单项指标的抗逆系数进行计算，根据抗逆系数的大小判定苹果属植物的抗性，其中，抗逆系数＝胁迫指标性状值/对照指标性状值；
2)受害指数评价法
根据每次观察的受害情况和分级标准确定受害指数：
受害指数＝(0×S0+1×S1+2×S2+3×S3)/总株数，S为相应湿害级的株数；
3)隶属函数评价法
应用模糊数学中的隶属函数值法，以正常生长和胁迫条件下的生长和生理指标进行综合评价，通过比较鉴定苹果资源隶属函数值的大小，确定其抗性强弱；隶属函数值计算公式：R(Xi)＝(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，如果为负相关，则用反隶属函数进行转换，计算公式为：R(Xi)＝1-(Xi-Xmin)/(Xmax-Xmin)，式中Xi为指标测定值，Xmin，Xmax为所有参试材料某一指标的最小值和最大值；
4)聚类分析法
采用生物统计软件的欧氏距离、类平均数法进行聚类分析，将聚类的样品视为多维空间的点，然后定义距离，用欧氏距离作为度量样品之间的聚类统计量，把距离较近的点归为同一类，而把距离较远的点归为同一类。
5.根据权利要求4所述的苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系，其特征在于：所述抗性分为高抗、中抗、不抗和敏感型四类。
6.根据权利要求5所述的苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系，其特征在于：所述受害分级标准为：0级-无受害症状；1级-轻度受害，有少部分叶片的叶尖、叶缘或叶脉变黄；2级-中度受害，有约1/2的叶片的叶尖、叶缘焦枯；3级-重度受害，大部分叶片的叶尖、叶缘焦枯或落叶；4级-植株枯死。
7.根据权利要求5所述的苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系，其特征在于：所述少部分是指占总数的1/3以下，大部分是指总数的2/3以上。
8.根据权利要求7所述的苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系，其特征在于：所述逆境胁迫处理是指进行干旱、高温、低温、盐渍、强光或低氧处理。
9.根据权利要求8所述的苹果属植物苗期抗性鉴定与评价体系，其特征在于：所述抗性鉴定是指进行干旱、高温、低温、盐渍、强光或低氧鉴定。
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| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20110921 |