CN104885837B - 一种北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，该鉴定方法步骤为：a、预处理待筛选的直播水稻资源：将待鉴定的直播稻品种/家系种子放入培养皿中，灭菌冲洗后浸泡催芽待用；b、分别进行试管内幼苗耐淹试验、土壤介质幼苗耐淹试验和水稻直播成苗试验三种室内耐淹试验；c、根据步骤b的室内耐淹试验从抗寒力、避淹机制和耐淹机制三方面确定北方地区直播稻品种/家系的耐淹性。本发明通过对品种资源进行种质萌发耐淹性筛选，筛选出耐淹性强、耐淹机制适宜北方地区的种质资源作为育种亲本，给直播稻品种选育工作带来极大的便利；并为选育优秀直播水稻品种提供重要的理论参考，并有助于揭示不同水稻资源萌发耐淹性的生化分子机制的差异。

Description

一种北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法

技术领域

本发明涉及农业科学技术领域，具体地说是一种鉴定环境模拟性好、结果可靠性高且淹涝适应机制分明的北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法。

背景技术

水稻直播技术具有轻型、高效、节水、省工的优点，正逐渐成为现代化农业中水稻轻简高效栽培的理想方式，为欧美等许多发达国家和地区广泛采用。伴随着我国经济的持续快速发展和农村人口城市化的持续进行，务农劳动力持续流失，从而省工省力的水稻直播栽培面积呈逐年上升的趋势。

直播稻的顺利成苗是水稻直播栽培技术成功的首要问题和影响直播稻高产稳产的首要难关。直播稻萌发时拮抗田间各种不良生态环境的胁迫顺利成苗是直播稻品种选育的重要目标，而直播稻播种期间淹涝造成田间积水、种子处于水淹环境又是直播稻成苗中最常遇见而影响最严重的因素。水淹环境有利于控制杂草却不利于直播稻成苗，因此选育具有良好的萌发耐淹性的直播稻品种对淮北及周边地区的水稻产业安全具有极其重要的意义。

水稻是唯一能在无氧环境下萌发的谷类作物。研究发现，当水稻种子萌发处于缺氧状态时，根和叶生长受到抑制，而胚芽鞘则快速伸长以尽早重获氧气。另有研究发现水稻缺氧状态胚芽鞘快速伸长的原因是低氧萌发时诱导了CIPK15表达，CIPK15进一步激活胁迫感受因子SnRK1，进而引起一系列下游级联反应，包括诱导转录因子MYBS1表达，进而增强淀粉水解酶基因的表达和诱导乙醇脱氢酶的合成，加速水稻无氧呼吸和物质的代谢，从而促进了胚芽鞘的快速伸长。除了无氧呼吸代谢之外，研究发现缺氧萌发还涉及到活性氧、亚硝酸盐、亚铁离子、一氧化氮、焦磷酸盐、血红素、膨胀素、脂质过氧化、酸化等一系列的生理生化反应，目前机理仍旧未知。研究发现，水稻缺氧萌发时胚芽鞘长度在不同品种之间存在广泛变异，是典型的数量性状。国内外学者利用籼粳、粳粳、籼籼交RIL、BIL等群体定位到多个耐淹性QTL，有待进一步图位克隆和机理研究。

水稻在长期进化过程中，对淹涝胁迫演化出了一定的适应机制，一般可分为两种：耐淹机制和避淹机制。耐淹机制是指水稻品种遭受淹涝时，淹涝胁迫不会刺激水稻加速生长和体内碳水化合物过多消耗，从而使其遭受短期淹涝后，植株依旧保持活力，重新恢复生长；避淹机制是指水稻品种遭受淹涝胁迫时，植株生长速度和体内物质代谢速度明显加快，生长增速明显，使植株尽快伸出水面以达到摆脱淹涝胁迫之目的，然而对水稻生长和体内代谢的刺激也带来了一系列有害代谢产物，产生生理损伤。

直播水稻发生淹涝灾害后，田间大量积水。除了给种子萌发造成缺氧胁迫外，必然带来直播稻萌发其他影响因子的改变，而目前的研究忽略了这一点，而我们研究发现，水淹后土壤介质下产生了显著的低温环境，从而抑制了直播稻芽鞘伸长，因此拮抗低温胁迫是水稻直播成苗的一个重要因素。

为对地方气候和水淹特点更有针对性、更好的服务于北方地区直播稻育种，我们设计了一种北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，对水稻品种资源进行种质萌发耐淹性筛选，筛选出耐淹性强、耐淹机制更针对地方特点的种质资源作为育种亲本，给直播稻品种选育工作带来了极大的便利。本发明除了可以应用于直播稻育种耐淹亲本筛选之外，还可以应用于水稻耐淹资源的发掘鉴定、耐淹基因定位和耐淹性生化分子机制差异遗传规律研究等众多领域。

发明内容

本发明的目的是针对现有直播稻筛选鉴定方法大田环境模拟性差、鉴定结果可靠性低等缺点，提供一种鉴定环境模拟性好、结果可靠性高且淹涝适应机制分明的北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法。

本发明的目的是通过以下技术方案解决的：

一种北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，其特征在于：所述鉴定方法的步骤为：

a、预处理待筛选的直播水稻资源：将待鉴定的直播稻品种/家系种子放入培养皿中，灭菌冲洗后浸泡催芽待用；

b、室内耐淹试验：

b1试管内幼苗耐淹试验：将浸泡催芽后的种子置于大试管内，每个大试管内放入预处理后一个品种/家系的种子，大试管内注入超纯水淹没种子，液面距离种子高度为10-20cm，将大试管置于人工气候箱中暗培养5-7天，以萌发的胚芽鞘长度作为试管内幼苗耐淹试验的评价指标；

b2土壤介质幼苗耐淹试验：将作物昆虫共育箱内的培养盘分割为固定大小的方格，在方格内铺上土壤层，然后每个方格播一个预处理后的水稻品种/家系，播种后均匀覆土，注水使得土层维持一定深度的水淹状态，培养5-7天后然后统计发芽数并测量正常出芽的芽鞘长度，以萌发的胚芽鞘长度作为土壤介质幼苗耐淹试验的评价指标；

b3水稻直播成苗试验：该试验的培养环境与步骤b2土壤介质幼苗耐淹试验的培养环境相同，在水淹环境下培养后测量生长13-17天后的芽鞘长度，且以芽鞘位于水面上标记为成苗，统计成苗种所占的比例，即水稻直播成苗率，以直播成苗率作为水稻直播成苗试验的评价指标；

c、根据步骤b的室内耐淹试验从抗寒力、避淹机制和耐淹机制三方面确定该北方地区直播稻品种/家系的耐淹性：

c1抗寒力：抗寒力由低温芽鞘降低百分比反向表征，品种/家系低温芽鞘降低百分比≤25%，品种/家系低温芽鞘降低百分比=（试管内幼苗耐淹试验芽鞘长-土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长）÷试管内幼苗耐淹试验芽鞘长；

c2 避淹机制：避淹机制由试管内幼苗耐淹试验结果和土壤介质幼苗耐淹试验结果分别表征，试管内幼苗耐淹试验芽鞘长≥4.8 cm、土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长≥3.0cm；

c3 耐淹机制：耐淹机制由水稻直播成苗试验结果表征，水稻直播成苗试验成苗率≥30%。

所述步骤a中的灭菌冲洗后浸泡催芽的详细过程为，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌15-20min，灭菌后用超纯水冲洗3-5次，然后在25℃的超纯水中浸泡催芽48-72h，吸足水分后待用。

所述步骤b1中的每个大试管内放入一个品种/家系10-20粒预处理后的种子。

所述步骤b1中的人工气候箱内温度保持25℃。

所述步骤b2、b3中的培养盘处理情况为：塑料培养盘底部均匀布有直径为0.4cm密集分布的通水孔；塑料培养盘上铺上一层报纸，报纸上铺上3-5cm厚的土壤层，浸水打湿，用抹板平整均匀；用条状塑料板将塑料培养盘分割成大小均匀一致的方槽，方槽的长、宽、深分别为4cm、4cm、6cm，用做好的方槽将湿土分割成固定大小的方格。

所述步骤b2、b3中的播种情况为每个方格播一个水稻品种/家系15-20粒预处理后的种子。

所述步骤b2、b3中的作物昆虫共育箱内的培养条件控制为光周期14小时/暗10小时、光照强度为2.7-3.3×10⁴lux、湿度为70%-85%、室内气温为24-26度。

所述步骤b2、b3中的作物昆虫共育箱内需要每天补水2-3次使得土层维持一定深度的水淹状态。

本发明相比现有技术有如下优点：

本发明的通过对品种资源进行种质萌发耐淹性筛选，筛选出耐淹性强、耐淹机制适宜北方地区的种质资源作为育种亲本，给直播稻品种选育工作带来极大的便利；同时研究水稻种子萌发耐淹性的遗传基础，可为选育优秀直播水稻品种提供重要的理论参考，通过揭示不同耐淹机制的筛选方法，将有助于揭示不同水稻资源的萌发耐淹性的生化和分子机制的差异。

附图说明

附图1为本发明的耐淹试验中试管内水淹环境下不同萌发介质对10个淮北及周边地区代表性水稻品种/家系芽鞘伸长的影响结果示意图；

附图2为本发明的耐淹试验中不同生态型水稻品种/家系直播成苗率统计图；

附图3为本发明的土壤介质幼苗耐淹试验中水淹7天后的芽鞘长度与水稻直播成苗试验中直播15天后的直播成苗率的相关性示意图。

具体实施方式

一种北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，该鉴定方法的步骤为：

a、预处理待筛选的直播水稻资源：将待鉴定的直播稻品种/家系种子放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌15-20min，灭菌后用超纯水冲洗3-5次，然后在25℃的超纯水中浸泡催芽48-72h，吸足水分后待用；

b、室内耐淹试验：

b1试管内幼苗耐淹试验：将吸足水分后的种子置于大试管内，每个大试管内放入预处理后一个品种/家系的种子10-20粒，大试管内注入超纯水淹没种子，液面距离种子高度为10-20cm，将大试管置于人工气候箱中25℃条件下暗培养5-7天，以萌发的胚芽鞘长度作为试管内幼苗耐淹试验的评价指标；

b2土壤介质幼苗耐淹试验：作物昆虫共育箱内的塑料培养盘底部均匀布有直径为0.4cm密集分布的通水孔，塑料培养盘上铺上一层报纸，报纸上铺上3-5cm厚的土壤层，浸水打湿，用抹板平整均匀，用条状塑料板将塑料培养盘分割成大小均匀一致的方槽，方槽的长、宽、深分别为4cm、4cm、6cm，用做好的方槽将湿土分割成固定大小的方格，在每个方格播一个预处理后的水稻品种/家系种子15-20粒，播种后均匀覆土，注水使得土层维持一定深度的水淹状态，作物昆虫共育箱内的培养条件控制为光周期14小时/暗10小时、光照强度为2.7-3.3×10⁴lux、湿度为70%-85%、室内气温为24-26度且作物昆虫共育箱内需要每天补水2-3次使得土层维持一定深度的水淹状态，培养5-7天后然后统计发芽数并测量正常出芽的芽鞘长度，以萌发的胚芽鞘长度作为土壤介质幼苗耐淹试验的评价指标；

b3水稻直播成苗试验：该试验的培养环境与步骤b2土壤介质幼苗耐淹试验的培养环境相同，在水淹环境下培养后测量生长13-17天后的芽鞘长度，且以芽鞘位于水面上标记为成苗，统计成苗种所占的比例，即水稻直播成苗率，以直播成苗率作为水稻直播成苗试验的评价指标；

c、根据步骤b的室内耐淹试验从抗寒力、避淹机制和耐淹机制三方面确定该北方地区直播稻品种/家系的耐淹性：

c1抗寒力：抗寒力由低温芽鞘降低百分比反向表征，品种/家系低温芽鞘降低百分比≤25%，品种/家系低温芽鞘降低百分比=（试管内幼苗耐淹试验芽鞘长-土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长）÷试管内幼苗耐淹试验芽鞘长，低温芽鞘降低百分比小的水稻品种/家系直播稻抗寒力强，低温芽鞘降低百分比大的水稻品种/家系直播稻抗寒力弱，上述数值是根据多年育种经验由北方地区直播稻育种用耐淹亲本抗寒力应满足的条件得出的；

c2 避淹机制：避淹机制由试管内幼苗耐淹试验结果和土壤介质幼苗耐淹试验结果分别表征，试管内幼苗耐淹试验芽鞘长≥4.8cm、土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长≥3.0cm，其中试管内幼苗耐淹试验芽鞘长大的品种/家系反映的是在适宜培养温度下避淹机制强，土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长大的品种/家系反映的是水淹低温下避淹机制强，上述数值是根据多年育种经验由北方地区直播稻育种用避淹机制亲本应满足的条件得出的；

c3 耐淹机制：耐淹机制由水稻直播成苗试验结果表征，水稻直播成苗试验成苗率≥30%，在水稻直播成苗试验直播成苗率大的品种/家系反映的是水淹低温下耐淹机制强，上述数值是根据多年育种经验由北方地区直播稻育种用耐淹机制亲本应满足的条件得出的。

下面结合具体实施例和相应的图表对本发明的北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法作进一步的说明。

实施例

一、试验材料及鉴定方法

2013年4月，选择淮北及周边地区36个水稻品种资源作为试验材料，其中生态型I为早熟中粳，生态型Ⅱ为中熟中粳，生态型Ⅲ为迟熟中粳，生态型Ⅳ为早熟晚粳，生态型V为中熟晚粳，采用本发明的鉴定体系作为试验方法进行筛选，具体步骤如下：

a、预处理待筛选的直播水稻资源：将待鉴定的直播稻品种/家系种子放入培养皿中，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌15min，灭菌后用超纯水冲洗3次，然后在25℃的超纯水中浸泡催芽48h，吸足水分后待用；

b、室内耐淹试验：

b1试管内幼苗耐淹试验：将吸足水分后的种子置于大试管内，每个大试管内放入预处理后一个品种/家系的种子10-20粒，大试管内注入超纯水淹没种子，液面距离种子高度为10-20cm，将大试管置于人工气候箱中25℃条件下暗培养5-7天，以萌发的胚芽鞘长度作为试管内幼苗耐淹试验的评价指标；

b2土壤介质幼苗耐淹试验：作物昆虫共育箱内的塑料培养盘底部均匀布有直径为0.4cm密集分布的通水孔，塑料培养盘上铺上一层报纸，报纸上铺上5cm厚的土壤层，浸水打湿，用抹板平整均匀，用条状塑料板将塑料培养盘分割成大小均匀一致的方槽，方槽的长、宽、深分别为4cm、4cm、6cm，用做好的方槽将湿土分割成固定大小的方格，在每个方格播一个预处理后的水稻品种/家系种子16粒，播种后均匀覆土1cm，然后将塑料培养盘放入室内放置的作物昆虫共育箱内，直尺测量土层上部5cm处标记刻度，通水到达该水位，静置2小时后，补足水位至刻度线，以后每天补水2次，维持土层5cm水淹状态，作物昆虫共育箱内的培养条件控制为光周期14小时/暗10小时、光照强度为2.7-3.3×10⁴lux、湿度为70%-85%、室内气温为24-26度，培养5-7天（该培养时间与步骤b1中的暗培养时间相同）后然后统计发芽数并测量正常出芽的芽鞘长度，以萌发的胚芽鞘长度作为土壤介质幼苗耐淹试验的评价指标；

b3水稻直播成苗试验：该试验的培养环境与步骤b2土壤介质幼苗耐淹试验的培养环境相同，室内作物昆虫共育箱中培养盘内土层距离水面5cm水淹状态，水淹处理后测量距离土壤层水淹5cm、种子覆土1cm深的水淹环境下生长13-17天后的芽鞘长度（精确到0.1mm），由于土层水淹5cm、种子覆土1cm，因此种子距离水面6cm，以芽鞘长>6cm的种子标记为成苗，统计成苗种所占的比例，即水稻直播成苗率，以直播成苗率作为水稻直播成苗试验的评价指标；

c、根据步骤b的室内耐淹试验从抗寒力、避淹机制和耐淹机制三方面确定该北方地区直播稻品种/家系的耐淹性：

c1抗寒力：抗寒力由低温芽鞘降低百分比反向表征，品种/家系低温芽鞘降低百分比≤25%，品种/家系低温芽鞘降低百分比=（试管内幼苗耐淹试验芽鞘长-土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长）÷试管内幼苗耐淹试验芽鞘长，低温芽鞘降低百分比小的水稻品种/家系直播稻抗寒力强，低温芽鞘降低百分比大的水稻品种/家系直播稻抗寒力弱；

c2 避淹机制：避淹机制由试管内幼苗耐淹试验结果和土壤介质幼苗耐淹试验结果分别表征，试管内幼苗耐淹试验芽鞘长≥4.8cm、土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长≥3.0cm，其中试管内幼苗耐淹试验芽鞘长大的品种/家系反映的是在适宜培养温度下避淹机制强，土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长大的品种/家系反映的是水淹低温下避淹机制强；

c3 耐淹机制：耐淹机制由水稻直播成苗试验结果表征，水稻直播成苗试验成苗率≥30%，在水稻直播成苗试验直播成苗率大的品种/家系反映的是水淹低温下耐淹机制强。

本实施例的鉴定结果如表1所示：

二、鉴定结果分析

2.1 土壤介质内幼苗耐淹试验与试管内幼苗耐淹试验相比芽鞘伸长显著降低

试管内幼苗耐淹试验中36个淮北及周边地区水稻品种的芽鞘长测定均值为4.09，土壤介质内幼苗耐淹试验中该36个品种芽鞘长测定均值为2.64，土壤介质内幼苗耐淹试验芽鞘长测定均值降低了1.45cm，差异极显著。试管内幼苗耐淹试验与土壤介质幼苗耐淹试验调查的都是培养7d的芽鞘长度，两种水淹方式下芽鞘伸长量的极大差异表明两种水淹方式下稻种的芽鞘伸长速度差异巨大。

2.2 土壤介质内幼苗耐淹试验中芽鞘伸长显著抑制的原因分析

2.2.1 两种水淹方式的环境因素的比较

为寻找两种水淹方式下稻种萌发状态差异显著的原因，我们将两种水淹方式的环境因素进行了测量比较，结果如表2所示。比较发现，土壤介质内幼苗耐淹试验中，虽然培养室气温维持于25度左右，但是塑料培养盘内土壤介质内稻种的萌发环境温度仅有18.2℃，比室内气温低了7.9℃，说明水淹后土壤介质下产生了显著的低温环境。

Frantz等研究发现用5cm深静止的水即可保持缺氧条件，而水中微量的溶解性氧对研究缺氧发芽没有影响。由于水稻种子的营养器官贮藏有大量营养，无需光合作用提供营养，并且发芽过程植物还没有叶绿素，不会进行光合作用，所以光照对水稻种子萌发并无显著性影响。另外土壤介质内种子萌发亦需要破土压力，可能给种子的萌发带来压力。综合比较两种水淹方式下环境因素的差异，萌发温度和萌发压力是可能导致芽鞘伸长显著差异的原因。

2.2.2 萌发介质对芽鞘伸长影响的检验

为检验水淹环境下不同出芽介质对水稻萌发压力的影响水平，从参与试管内幼苗耐淹试验的36个淮北及周边地区水稻品种中挑选10个有代表性的水稻品种（每个生态型选择2个品种），设计了试管内土壤介质幼苗耐淹试验，与试管内幼苗耐淹试验（纯水介质））进行对照，结果如图1所示。

试管内土壤介质幼苗耐淹试验方法：将吸足水分的种子置于一个大试管内，每个试管内放16粒种子，然后在稻种表面覆盖1cm高度的土层，注入纯化水，种子距水面20 cm。其它条件同试管内幼苗耐淹试验。

试管内幼苗耐淹试验中萌发环境全为纯水介质下，10品种的平均芽鞘长度为4.21cm；而在土壤介质幼苗耐淹试验中，该10品种的平均芽鞘长度为2.66cm，平均芽鞘长降低了1.55cm。试管内幼苗耐淹试验中种子萌发增加了1cm土壤介质压力下，10品种平均芽鞘长度为4.09±0.51cm，平均芽鞘长降低了0.13cm，芽鞘长度降低量仅占土壤介质幼苗耐淹试验中芽鞘长度降低量的8.4%。

试管内土壤介质幼苗耐淹试验的结果证明，萌发介质对芽鞘伸长影响的水平很低。因此，土壤介质幼苗耐淹试验中芽鞘伸长的显著抑制主要是由水淹后土壤介质下产生的显著低温环境对种子萌发低温胁迫造成的。因此，通过对比试管内幼苗耐盐试验与土壤介质幼苗耐淹试验间芽鞘长度的差异可以有效地调查出品种/家系的直播稻抗寒力的差异。

2.3 低温胁迫亦显著影响水稻直播成苗

对36个淮北及周边地区水稻品种资源进行水稻直播成苗试验，按照生态型的不同对水稻直播成苗率进行统计，统计结果如附图2所示。

生态型I～V的水稻直播平均成苗率分别为12.0%、8.5%、6.9%、4.0%和1.2%，呈现很明显的梯度递减关系。由于不同生态型是以生育期差异进行划分的，生态型I～V反映的是品种最适栽培区域由北向南的梯度分布，而中国南部气候温润，北部气候寒冷，北部地区水稻育种倾向性的选育生育期较短、稻种萌发耐低温的水稻品种，因此，北部地区品种在水稻直播成苗试验中具有更好的表现，且水稻直播成苗率统计分析亦表明拮抗低温胁迫是水稻直播成苗的一个重要因素。

2.4 直播稻耐淹机制的分析

土壤介质幼苗耐淹试验与水稻直播成苗试验试验方法、试验条件完全相同，相较于前人试验室内在培养皿、周转箱、发芽盒内采用水、江砂、蛭石等作为稻种萌发环境，本试验能更直观的模拟大田直播环境。两个试验的差别仅为土壤介质幼苗耐淹试验测量水淹7天后的芽鞘长度，而水稻直播成苗试验测量水淹15天后的芽鞘长度，并将芽鞘长度大于水淹深度的种子标记为直播成苗，进一步计算直播成苗率。

将土壤介质幼苗耐淹试验和水稻直播成苗试验总群体测定数据进行相关性分析发现，总群体在土壤介质幼苗耐淹试验与水稻直播成苗试验平均相关指数R为0.4137，从总群体表现看，水淹7天后芽鞘的伸长量与水淹15天水稻直播成苗率呈现一定程度的正相关，表明水淹后短期的芽鞘快速伸长有利于直播成苗，与前人的研究结论相似。土壤介质幼苗耐淹试验中水淹7天后的芽鞘长度与水稻直播成苗试验中直播15天后的直播成苗率的相关性示意图如附图3所示。

然而较低的相关指数和试验品种个体前期生长速度表现和后期成苗率表现出巨大差异。采用土壤介质幼苗耐淹试验可以优选短期水淹条件下迅速生长的水稻品种/家系，然而，根据表1选取的土壤介质幼苗耐淹试验排名前十的试验品种的所得出的水稻直播成苗率可知，在长期水淹条件下，短期水淹条件下表现良好的许多品种/品系表现较差，表明了耐淹机制与避淹机制的相互独立性（如表3所示），土壤介质幼苗耐淹试验优选避淹机制，而采用水稻直播成苗试验可以优选长期水淹条件下生命力持久的避淹机制水稻品种/家系。

综合分析群体相关指数和个体差异性，土壤介质幼苗耐淹试验中，7天水淹处理芽鞘伸长量高的品种主要显现为避淹机制，即遭受淹涝胁迫时，植株生长速度和物质代谢加快，胚芽鞘加速伸长，若水淹深度较浅，则避淹机制强的品种率先伸出水面，从而最先摆脱淹涝胁迫成功成苗。然而，若水淹加深，避淹机制强的品种无氧呼吸的加速带来有害代谢产物积累，造成代谢紊乱和生理损害，最终导致水稻死亡。我们在统计水淹处理15天直播稻芽鞘长度时亦发现许多水稻品种的胚芽鞘出现了腐烂现象。另外，一些耐淹机制强的水稻品种遭遇水淹胁迫时，不会刺激水稻过快生长和体内碳水化合物过多消耗，无氧呼吸缓慢进行，种子萌发活力更加持久，胚芽鞘持续生长，最终伸出水面成功成苗。

土壤介质幼苗耐淹试验和水稻直播成苗试验相关性分析结果表明，水稻品种资源的耐淹能力是耐淹机制和避淹机制综合作用的结果。避淹机制对短期水淹环境下芽鞘伸长的促进表现显著，在长时间水淹环境下，芽鞘活力持久、持续生长的耐淹机制对直播稻活力维持更重要，因此，直播稻耐淹育种要根据当地水淹常态，针对性地优选耐淹机制或避淹机制，培育出适合地方水淹特点的直播稻品种。

2.5 对于室内耐淹试验中三种试验方式的比较分析

我们利用淮北及周边地区品种资源设计了试管内幼苗耐淹试验、土壤介质幼苗耐淹试验和水稻直播成苗试验，并且进行了三种直播稻筛选方法的比较和耐淹机制分析。

试管内幼苗耐淹试验反映的是种子在适宜温度（25℃）短时期（7d）水淹环境下芽鞘的伸长量，主要体现品种避淹机制作用；土壤介质幼苗耐淹试验和水稻直播成苗试验更接近水淹后大田直播环境，尤其突出了缺氧环境下水淹低温对水稻芽鞘伸长的影响，通过试管内幼苗耐淹试验和土壤介质幼苗耐淹试验的对比可以筛选出缺氧环境下耐低温的水稻品种资源；土壤介质幼苗耐淹试验反映的是水淹环境下短时期（7d）芽鞘的伸长量，主要体现品种避淹机制作用，而水稻直播成苗试验反映是同样环境下较长时期（15d）的芽鞘的伸长量，主要体现品种耐淹机制作用。

中国北方地区直播稻播种时期遭遇水淹后伴随着水下低温，拮抗低温胁迫是中国北方地区直播稻育种需要重点考虑的问题。避淹机制对短期水淹环境下芽鞘伸长的促进表现显著，在长时间水淹环境下，芽鞘活力持久、持续生长的耐淹机制对直播稻活力维持更重要。因此，直播稻耐淹育种要根据当地水淹常态，针对性地优选耐低温、耐淹机制或避淹机制，培育出适合地方水淹特点的直播稻品种。

淮北地区属于中国北方地区，直播稻水淹季节易遭遇水下低温，且直播稻大田易遭遇10天以上的水淹环境，因此，我们优选水稻抗寒力和耐淹机制均强的水稻资源作为本地直播稻育种亲本，综合表1和表3的实验结果，我们选择南粳45（水稻抗寒力：低温芽鞘降低值为22%；耐淹机制：直播稻成苗率为38%）作为直播稻耐淹育种亲本，与本地核心育种亲本杂交，2015年获得杂交F2，获得了耐淹性显著改良、农艺性状良好的直播稻品系4个，进入后续生产比较试验。

本发明的通过对品种资源进行种质萌发耐淹性筛选，筛选出耐淹性强、耐淹机制适宜北方地区的种质资源作为育种亲本，给直播稻品种选育工作带来极大的便利；同时研究水稻种子萌发耐淹性的遗传基础，可为选育优秀直播水稻品种提供重要的理论参考，通过揭示不同耐淹机制的筛选方法，将有助于揭示不同水稻资源的萌发耐淹性的生化和分子机制的差异。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (8)

1.一种北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，其特征在于：所述鉴定方法的步骤为：

a、预处理待筛选的直播水稻资源：将待鉴定的直播稻品种/家系种子放入培养皿中，灭菌冲洗后浸泡催芽待用；

b、室内耐淹试验：

b1试管内幼苗耐淹试验：将浸泡催芽后的种子置于大试管内，每个大试管内放入预处理后一个品种/家系的种子，大试管内注入超纯水淹没种子，液面距离种子高度为10-20cm，将大试管置于人工气候箱中暗培养5-7天，以萌发的胚芽鞘长度作为试管内幼苗耐淹试验的评价指标；

b2土壤介质幼苗耐淹试验：将作物昆虫共育箱内的培养盘分割为固定大小的方格，在方格内铺上土壤层，然后每个方格播一个预处理后的水稻品种/家系，播种后均匀覆土，注水使得土层维持一定深度的水淹状态，培养5-7天后然后统计发芽数并测量正常出芽的芽鞘长度，以萌发的胚芽鞘长度作为土壤介质幼苗耐淹试验的评价指标；

b3水稻直播成苗试验：该试验的培养环境与步骤b2土壤介质幼苗耐淹试验的培养环境相同，在水淹环境下培养后测量生长13-17天后的芽鞘长度，且以芽鞘位于水面上标记为成苗，统计成苗种所占的比例，即水稻直播成苗率，以直播成苗率作为水稻直播成苗试验的评价指标；

c、根据步骤b的室内耐淹试验从抗寒力、避淹机制和耐淹机制三方面确定该北方地区直播稻品种/家系的耐淹性：

c1抗寒力：抗寒力由低温芽鞘降低百分比反向表征，品种/家系低温芽鞘降低百分比≤25%，品种/家系低温芽鞘降低百分比=（试管内幼苗耐淹试验芽鞘长-土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长）÷试管内幼苗耐淹试验芽鞘长；

c2 避淹机制：避淹机制由试管内幼苗耐淹试验结果和土壤介质幼苗耐淹试验结果分别表征，试管内幼苗耐淹试验芽鞘长≥4.8 cm、土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长≥3.0cm；

c3 耐淹机制：耐淹机制由水稻直播成苗试验结果表征，水稻直播成苗试验成苗率≥30%。

2.根据权利要求1所述的北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，其特征在于：所述步骤a中的灭菌冲洗后浸泡催芽的详细过程为，在培养皿中加入0.6%次氯酸钠溶液，灭菌15-20min，灭菌后用超纯水冲洗3-5次，然后在25℃的超纯水中浸泡催芽48-72h，吸足水分后待用。

3.根据权利要求1所述的北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，其特征在于：所述步骤b1中的每个大试管内放入一个品种/家系10-20粒预处理后的种子。

4.根据权利要求1所述的北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，其特征在于：所述步骤b1中的人工气候箱内温度保持25℃。

5.根据权利要求1所述的北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，其特征在于：所述步骤b2、b3中的培养盘处理情况为：塑料培养盘底部均匀布有直径为0.4cm密集分布的通水孔；塑料培养盘上铺上一层报纸，报纸上铺上3-5cm厚的土壤层，浸水打湿，用抹板平整均匀；用条状塑料板将塑料培养盘分割成大小均匀一致的方槽，方槽的长、宽、深分别为4cm、4cm、6cm，用做好的方槽将湿土分割成固定大小的方格。

6.根据权利要求1或5所述的北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，其特征在于：所述步骤b2、b3中的播种情况为每个方格播一个水稻品种/家系15-20粒预处理后的种子。

7.根据权利要求1或5所述的北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，其特征在于：所述步骤b2、b3中的作物昆虫共育箱内的培养条件控制为光周期14小时/暗10小时、光照强度为2.7-3.3×10⁴lux、湿度为70%-85%、室内气温为24-26度。

8.根据权利要求1或5所述的北方地区直播稻耐淹性室内鉴定方法，其特征在于：所述步骤b2、b3中的作物昆虫共育箱内需要每天补水2-3次使得土层维持一定深度的水淹状态。