CN103901171B - 一种玉米品种耐涝性评价方法 - Google Patents

Abstract

一种玉米品种耐涝性评价方法，包括步骤一、盆栽淹水后，选择叶色、叶形态、茎色和根形态4个指标进行评价，初步确定耐涝等级；步骤二、对步骤一初筛后的15个形状进行二样本成对统计分析法，依据受渍涝影响程度将：株高、净光合速率、绿叶面积、根系生物量、根系生长速率、叶绿素a含量、叶绿素总量和SPAD值作为耐涝程度评价指标；步骤三、将步骤二所得鉴定指标，进行聚类分析，根据各性状聚类的遗传距离在27附近，将耐渍涝性不同的品种分为：耐渍涝型杂交种和不耐渍涝型杂交种。本发明基于地上部叶和茎的形态变化以及植株的生理和形态表现，建立了玉米苗期快速、简便的耐涝性评价指标和方法，为以后易涝区的玉米品种的正确筛选提供依据。

Description

一种玉米品种耐涝性评价方法

技术领域

本发明涉及植物培育与育种技术领域，特别涉及一种玉米品种耐涝性评价方法。

背景技术

随着全球气候变化，土壤渍涝危害造成农作物产量损失已是全球性的问题。据统计，全球水分过多的土壤约占l2％，约10%的耕地遭受湿涝灾害，导致作物减产20%，约50%的水浇地受到排水不良的影响。渍涝在我国农业自然灾害中已成为第二大灾害，占24.2%左右，且有增长的趋势（刘玲，2003；王春乙，2007），在某些地区或某个时期，渍涝的危害比干旱对农业生产的威胁更大。据统计，1949-1991年,我国洪涝灾害平均每年受灾面积73×10⁶hm²，成灾面积43×10⁶hm²。20世纪90年代以来,洪涝灾害范围有逐年扩大、发生频率不断提高的趋势，1998年我国共有28个省级区遭受洪涝灾害,农作物受灾面积达2544万hm²，成灾面积达1599万hm²，受灾人口2.4亿人,直接经济损失2642亿元。2003年淮河流域又出现了大洪水，据江苏、安徽、河南三省不完全统计，受灾农作物520多万hm²，绝收120万hm²。而玉米是中国重要的粮食作物之一，也是我国第一大粮食作物，其生产与我国粮食安全及社会的可持续发展问题有着密切关系。但近些年来在我国玉米主产区由于降雨的分配不均给农作物生产和产量造成了严重影响，尤其是在我国的黄淮海南部和东北局部区域，7-9月份的集中降雨给玉米的生长和产量形成造成了严重影响，轻则造成玉米减产幅度15-30%，严重年份可高达40%以上，甚至部分区域绝收，渍涝害已经成为严重影响玉米稳产和丰产性重要因素之一。

玉米虽然需水较多，但不耐涝，水分过多容易导致玉米涝害。降雨过多，土壤固、液、气三相失调，形成缺氧环境，导致玉米根系呼吸困难，水分和营养物质吸收受阻（王琦，2010），因此选育和推广耐涝的品种是目前减轻渍涝灾害重要的措施之一，但因不同作物品种、生育时期、土壤类型和年份而异，如玉米4叶期是渍涝的敏感期（杨京平，1998），并可以用受渍天数因子(SEW)或受渍抑制天数指数(SDI)作为渍害大小的指标,来判断渍水状况对产量减产幅度的影响（杨京平，2001）；玉米7叶以前土壤湿度超过90％以上时，玉米就发育不良（李少昆等，2010），尤其是在玉米幼苗期间，持续3天以上就会出现涝害症状，在黄淮海玉米产区，夏播玉米在雨季早的年份极易出现芽涝现象。淹水1d对玉米产量影响甚微，淹水3d以上减产率40%以上，拔节期淹水5-7d，抽雄期淹水7d夏玉米基本绝收（李香颜，2011）。玉米淹水15d后，增生大量不定根，根区细胞解体成通气组织，严重影响根的生长，叶片中的细胞器—液泡和叶绿体膜结构破坏，最终导致叶片细胞死亡和影响干物质积累(魏和平等，2000)。且玉米在苗期、穗期和花粒期对淹水的敏感程度不同，其中苗期最为敏感，产量降幅可到19-27%，其次是穗期，降幅为14.1-19.1%，花粒期最小，降幅为9.5-11.6%（僧珊珊，2012）。且不同品种对淹水的响应亦不尽相同，但目前对玉米品种抗渍涝性的评价指标和方法体系尚未建立。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的是提供一种玉米品种耐涝性评价方法，针对易涝区玉米品种的科学正确选择问题，以实现易涝区玉米的高产稳产和降低病虫害发生及产量损失为目标，为我国易涝区域实现玉米大面积丰产稳产提供有效途径。

为达到上述目的，本发明的技术方案为：

一种玉米品种耐涝性评价方法，包括如下步骤：

步骤一、采用盆栽淹水鉴定，在玉米3叶期，淹水处理6天，保持水面过土不小于5cm，选择叶色、叶形态、茎色和根形态4个指标进行评价：

各指标的具体标准为：

玉米耐涝性的评价指标及得分标准：

选择叶色、叶形态、茎色和根形态4个指标进行评价：

（a）、叶片形态：

（b）、叶片颜色：

（c）、茎颜色：

（d）、根形态：

玉米耐涝等级的确定：

Ⅰ级：为高度耐涝品种，无涝害症状得分在≥26分；

Ⅱ级：为耐涝品种，耐涝害症状得分在20～26分；

Ⅲ级：为中度耐涝品种，耐涝害症状得分在13～19分；

Ⅳ级：为不耐涝品种，耐涝害症状得分在6～12分；

Ⅴ级：为极不耐涝品种，耐涝害症状得分在≤5分；

步骤二：经步骤一初筛的品种，将其株高、净光合速率、绿叶叶面积、根系生物量、根系生长速率、叶绿素a含量、叶绿素总量、SPAD值、叶绿素b含量、地上部生物量、地上部生长速率、根冠比、叶绿素a/b值、茎粗、类胡萝卜素含量，15个性状指标进行二样本成对统计分析，依据受渍涝影响程度将：株高、净光合速率、绿叶面积、根系生物量、根系生长速率、叶绿素a含量、叶绿素总量和SPAD值作为耐涝程度评价指标；

步骤三、将步骤二所得鉴定指标，进行聚类分析，根据各性状聚类的遗传距离在27附近，将耐渍涝性不同的品种分为：耐渍涝型杂交种和不耐渍涝型杂交种。

相对于现有技术，本发明的有益效果为：本发明能够根据苗期的性状指标特征，判断出品种的耐涝性，为易涝区域或者季节性渍涝地区在玉米品种的选择上提供了科学依据。虽然有些学者曾用植株的存活率作为耐涝的鉴定指标，但在许多情况下，尤其是遭受短期涝害时，尚不足以使植株致死，且存活的不同基因型的植株受害程度也有差异。因此本发明基于地上部叶和茎的形态变化以及植株的生理和形态表现，建立了玉米苗期快速、简便的耐涝性评价指标和方法，这将为以后易涝区的玉米品种的正确筛选提供依据，有利于减轻灾害损失，提供玉米产量，取得显著的经济效益。

附图说明

图1为实施例中采用本发明玉米品种耐涝性评价方法所得玉米品种耐渍性聚类图。

具体实施方式

下面结合具体附图及具体实施例对本发明方案做进一步详细说明：

一种玉米品种耐涝性评价方法，采用盆栽淹水鉴定，在玉米3叶期，淹水处理6天，保持水面过土不小于5cm，选择叶色、叶形态、茎色和根形态4个指标进行评价：

各指标的具体标准为：

玉米耐涝性的评价指标及得分标准：

选择叶色、叶形态、茎色和根形态4个指标进行评价：

（a）、叶片形态：

（b）、叶片颜色：

（c）、茎颜色：

（d）、根形态：

玉米耐涝等级的确定：

Ⅰ级：为高度耐涝品种，无涝害症状得分在≥26分；

Ⅱ级：为耐涝品种，耐涝害症状得分在20～25分；

Ⅲ级：为中度耐涝品种，耐涝害症状得分在13～19分；

Ⅳ级：为不耐涝品种，耐涝害症状得分在6～12分；

Ⅴ级：为极不耐涝品种，耐涝害症状得分在≤5分。

步骤二：经步骤一初筛的品种，将其株高、净光合速率、绿叶叶面积、根系生物量、根系生长速率、叶绿素a含量、叶绿素总量、SPAD值、叶绿素b含量、地上部生物量、地上部生长速率、根冠比、叶绿素a/b值、茎粗、类胡萝卜素含量，15个性状指标进行二样本成对统计分析，依据受渍涝影响程度将：株高、净光合速率、绿叶面积、根系生物量、根系生长速率、叶绿素a含量、叶绿素总量和SPAD值作为耐涝程度评价指标；

步骤三、将步骤二所得鉴定指标，进行聚类分析，根据各性状聚类的遗传距离在27附近，将耐渍涝性不同的品种分为：耐渍涝型杂交种和不耐渍涝型杂交种。

实施例1

采用本发明方法于2010年在河南农业大学科教园区进行了多年的试验，采用盆栽模拟试验，人工模拟自然的淹水状况，采用生产上的主导品种和当年新审定的35个品种（吉祥1号、鼎新9号、浚单20、农大108、先单158、登海662、新单33、焦单6号、豫单2002、郑单958、滑玉14、农乐988、阳光98、浚原单1号、博农118、圣瑞568、喜玉12、超玉1号、洛玉1号、浚单22、郑韩358、百玉1号、北青210、商单08-6、浚6840、隆玉58、平玉8号、济研118、金裕968、豫单2670、郑单6006、中科11、先玉335、漯7005、洛0302）为研究对象，上述所有品种的种子均来自各自品种的育种单位，保持淹水水面5cm，渍水水分过饱和状态，6天后利用本发明方法对相关性状进行调查，根据各性状的打分，得出35个品种的评定指标分值及等级，如表1所示

表135个品种的评定指标分值及等级

在前期初筛的基础上，对淹水6天后上述玉米品种进行株高、净光合速率、绿叶叶面积、根系生物量、根系生长速率、叶绿素a含量、叶绿素总量、SPAD值、叶绿素b含量、地上部生物量、地上部生长速率、根冠比、叶绿素a/b值、茎粗、类胡萝卜素含量，15项形态指标和生理指标测定，其中株高、茎粗、绿叶面积采用测量法，地上部生物量、根系生物量采用烘干称重法，地上部生长速率、根系生长速率和根冠比采用计算法，SPAD值用日本产的SPAD-502叶绿素仪测定，叶绿素a、叶绿素b、叶绿素总量、叶绿素a/b、类胡萝卜素采用分光光度计法，净光合速率采用LI-COR公司生产的LI-6400型光合测定系统测定。对上述数据通过二样本成对统计分析法（即设计实验成对如比照和处理，获得每个指标的成对数据，配对后进行统计分析的方法）。结果如表2所示，结果表明，株高、净光合速率、绿叶面积、根系生物量、根系生长速率、叶绿素a含量和SPAD值这7个性状可以作为品种耐渍涝的主要指标，上述指标在淹水前后变幅越大，该品种的耐渍涝能力越差。

表2渍涝后玉米各性状变化分析

根据所调查各性状在淹水后的变化大小，对筛选出株高、净光合速率、绿叶面积、根系生长速率、叶绿素a含量、SPAD值、生物量淹水后降低的百分率7个鉴定指标，进行聚类分析，根据各性状聚类的遗传距离在27附近，可将耐渍涝性不同的品种科学分为两大类，结果如图1所示，第Ⅰ类为耐渍涝型杂交种，典型品种包括漯7005、浚单20、浚单22、济研118等4个杂交种；第Ⅱ类为不耐渍涝型杂交种，包括商单08-6、登海662、农大108、滑玉14等4个杂交种，与初步筛选的结果相吻合。

实施例2

采用本发明的方法2011年在漯河农科院对20个品种（郑单958、浚单22、农大108、登海662、商单08-6、先玉335、驻玉309、滑玉14、浚单18、鲁单981、蠡玉16、洛玉4号、张玉9号、新单23、安玉12、金裕6号、京单968、滑丰9号、中科11、郑农7278、栗玉2号、京单28）进行苗期自然筛选鉴定，所有品种均来源于各自的育种单位，淹水3天后利用本发明对相关性状进行调查和打分，初步筛选出耐渍涝的品种有，浚单22，京单968，鲁单981，不耐渍涝的品种有：登海662、农大108、滑玉14。比较淹水前后15个形状指标表明，株高、净光合速率、绿叶面积、根系生长速率、叶绿素a含量、SPAD值、生物量淹水后降低的百分率较高，且用本发明的方法比较后，株高、净光合速率、绿叶面积、根系生长速率、叶绿素a含量、SPAD值、生物量7个性状指标可作为耐涝性的形态和生理指标。经聚类分析，可将20个玉米杂交种分为两类：第Ⅰ类为耐渍涝型杂交种，典型品种包括浚单22，京单968，鲁单981等4个杂交种；第Ⅱ类为不耐渍涝型杂交种，包括登海662、农大108、滑玉14等4个杂交种，与初步筛选的结果一致。

同时根据本发明选出的两个不同耐涝性的品种（浚单20和登海662）进行了大田对比验证试验，结果表明，淹水6天后，浚单20和登海662的绿叶面积分别比对照降低3.5%和6.5%，叶干重分别比对照降低4.2%和18.3%，产量玉米籽粒产量分别比CK降低27.2%和13.8%。由此进一步验证本发明筛选鉴定的科学性和可靠性。

综上，本发明能够根据苗期的性状指标特征，判断出品种的耐涝性，为易涝区域或者季节性渍涝地区在玉米品种的选择上提供了科学依据。虽然有些学者曾用植株的存活率作为耐涝的鉴定指标，但在许多情况下，尤其是遭受短期涝害时，尚不足以使植株致死，且存活的不同基因型的植株受害程度也有差异。因此本发明基于地上部叶和茎的形态变化以及植株的生理和形态表现，建立了玉米苗期快速、简便的耐涝性评价指标和方法，且通过实施案例，证明该评价体系可获得比较可靠的结果。这将为以后易涝区的玉米品种的正确筛选提供依据，有利于减轻灾害损失，提供玉米产量，取得显著的经济效益。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种玉米品种耐涝性评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、采用盆栽淹水鉴定，在玉米3叶期，淹水处理6天，保持水面过土不小于5cm，选择叶色、叶形态、茎色和根形态4个指标进行评价：

各指标的具体标准为：

（1）、玉米耐涝性的评价指标及得分标准：

选择叶色、叶形态、茎色和根形态4个指标进行评价：

（a）、叶片形态：

（b）、叶片颜色：

（c）、茎颜色：

（d）、根形态：

玉米耐涝等级的确定：

Ⅰ级：为高度耐涝品种，无涝害症状得分在≥26分；

Ⅱ级：为耐涝品种，耐涝害症状得分在20～26分；

Ⅲ级：为中度耐涝品种，耐涝害症状得分在13～19分；

Ⅳ级：为不耐涝品种，耐涝害症状得分在6～12分；

Ⅴ级：为极不耐涝品种，耐涝害症状得分在≤5分；

步骤二：经步骤一初筛的品种，将其株高、净光合速率、绿叶叶面积、根系生物量、根系生长速率、叶绿素a含量、叶绿素总量、SPAD值、叶绿素b含量、地上部生物量、地上部生长速率、根冠比、叶绿素a/b值、茎粗、类胡萝卜素含量，15个性状指标进行二样本成对统计分析，依据受渍涝影响程度将：株高、净光合速率、绿叶面积、根系生物量、根系生长速率、叶绿素a含量、叶绿素总量和SPAD值作为耐涝程度评价指标；

步骤三、将步骤二所得鉴定指标，进行聚类分析，根据各性状聚类的遗传距离在27附近，将耐渍涝性不同的品种分为：耐渍涝型杂交种和不耐渍涝型杂交种。