CN107535213A - 一种快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及番茄抗性鉴定生物技术领域，尤其是一种快速准确且非破坏性地鉴定番茄苗期耐热性的方法，将需要鉴定的番茄种子播于装有基质的穴盘中，在外界温度不高于30℃且光照、水分和湿度等适宜的条件下培育。播种22天后，将幼苗移栽至含有相同基质的营养钵中，每天早上浇日本园试配方营养液。播种25天后，将幼苗移至人工气候箱。适应3天后，开始高温处理。首先在黑暗条件下对幼苗进行28℃预处理10h，然后在光照条件下对幼苗进行40℃高温处理12h，接着使用叶室夹夹住每个植株的第1、2和3片完全展开叶，暗适应20min，使用Handy PEA测定Fv/Fm，计算获得每个植株的平均Fv/Fm。
Description
技术领域
本发明涉及番茄抗性鉴定生物技术领域，具体领域为一种鉴定番茄苗期耐热性的方法。
背景技术
番茄(Solanum lycopersicum L.)原产南美洲安第斯山脉，广泛用于露地和设施栽培，是全球性重要蔬菜作物之一。在过去的100年里，全球平均气温上升了0.5℃；至2100年，预期全球平均气温将上升1℃–3.4℃。随着全球变暖，高温胁迫成为全球农业面临的严重问题，对番茄生产的影响日趋严重。在番茄的越夏栽培中，高温也常常发生。高温胁迫会对番茄的生长发育造成可逆的或不可逆的破坏。当环境温度超过35℃，番茄种子的发芽、植株的营养生长和生殖生长(包括开花坐果和果实成熟)均会受到不利影响。值得注意的是，不同番茄基因型对高温的敏感程度不同。然而，目前缺乏一种快速有效且无损地鉴定番茄苗期耐热性的方法。
叶绿体是光合作用中起重要作用的细胞器，也是高温胁迫下最为敏感的细胞器之一。高温胁迫会通过引起光合器官的不良变化来降低光合作用。在光合器官中，光系统II对高温胁迫最为敏感。当植物处于高温胁迫时，光系统II最先受到影响。因此，检测光系统II的变化可以判断植株受到高温胁迫的初始反应。叶绿素荧光能够反映植物叶片光系统II的生理状态，检测植物在不同生长环境下叶片光系统II的性能。叶绿素荧光技术广泛用于植物非生物胁迫响应的研究，能够有效地检测植物在非生物胁迫下的耐受性。Fv/Fm是重要的叶绿素荧光参数之一，指的是光系统II反应中心处于完全开放时的最大光化学量子效率，能够反映光系统II反应中心的最大光能转化效率。因此，本发明将利用Fv/Fm判断番茄是否受到高温胁迫伤害及伤害的程度，为番茄苗期耐热性的快速鉴定和表型分型奠定基础。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速准确且非破坏性地鉴定番茄苗期耐热性的方法，以解决现有技术中缺乏一种快速有效且无损地鉴定番茄苗期耐热性方法的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，包括以下步骤：
(1)将基质均匀装入穴盘中，浇透水；将需要鉴定的番茄种子播于穴盘中，每个孔播1-2粒种子，播种后覆盖一层基质；
(2)播种22天后，将幼苗移栽至含有相同基质的营养钵中，将营养钵置于铁盘中；高温处理前，每天早上向铁盘中倒入600mL日本园试配方营养液；
(3)播种25天后，将幼苗移至人工气候箱，适应3天；
(4)在黑暗条件下对幼苗进行28℃预处理10h，然后在光照条件下对幼苗进行40℃高温处理12h；
(5)使用叶室夹夹住每个植株的第1、2和3片完全展开叶，暗适应20min，使用Handy PEA测定Fv/Fm。
本发明所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其中，步骤(1)中所述的基质由草炭、蛭石和珍珠岩以1:1:1的重量比混合而成。
本发明所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其中，步骤(2)中所述的营养钵的高度为9cm，直径为11cm。
本发明所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其中，步骤(2)中高温处理前幼苗生长的外界温度不高于30℃且光照、水分和湿度适宜。
本发明所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其中，步骤(2)中所述的铁盘的长度为50cm，宽度为50cm，高度为2cm，每个铁盘放置15株幼苗。
本发明所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其中，步骤(3)中所述的人工气候箱型号为RDN-560E-4，来自宁波东南仪器有限公司，共4层，每层可放置2个铁盘。
本发明所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其中，步骤(3)中，适应期间人工气候箱内的温度设置为26/18℃，白天/黑夜为14/10h，相对湿度为60％，光照强度为300μmol m–2s–1。
本发明所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其中，步骤(4)中，高温处理期间，与适应期相比仅改变人工气候箱内的温度设置。
本发明所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其中，步骤(5)中所述的Handy PEA来自于英国汉莎仪器有限公司。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在每个人工气候箱中，利用Handy PEA一次可非破坏性地鉴定120株幼苗的耐热性，因此，本发明可快速准确非破坏性地鉴定比较番茄苗期的耐热性，为作物的耐热性评价和耐热材料的筛选提供有效方法，有利于作物抗逆育种。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
一种快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法：
(1)将基质均匀装入穴盘中，浇透水；将番茄种子播于装有基质的穴盘中，每个孔播1-2粒种子，播种后覆盖一层基质。所述的基质由草炭、蛭石和珍珠岩以1:1:1的重量比混合而成。在外界温度不高于30℃且光照、水分和湿度等适宜的条件下培育。
(2)播种22天后，将幼苗移栽至含有相同基质的营养钵中，将营养钵放置铁盘内，每天向铁盘中倒入600mL日本园试配方营养液。营养钵的高度为9cm，直径为11cm。铁盘的长度为50cm，宽度为50cm，高度为2cm，每个铁盘放置15株幼苗。
(3)播种25天后，将幼苗移至人工气候箱，人工气候箱共4层，每层可放置2个铁盘，每个铁盘可放置15个幼苗(一次可鉴定4*2*15＝120株番茄幼苗)，人工气候箱的温度设置为26/18℃(14/10h，白天/黑夜)，相对湿度为60％，光照强度为300μmol m–2s–1。人工气候箱型号为RDN-560E-4，来自宁波东南仪器有限公司，共4层，每层可放置2个铁盘。
(4)适应3天后，在人工气候箱内开始高温处理，除温度外其它参数设定不变。在黑暗条件下对幼苗进行28℃预处理10h，在光照条件下对幼苗进行40℃高温处理12h。
(5)使用叶室夹夹住每个植株的第1、2和3片完全展开叶，暗适应20min。
(6)打开Handy PEA的开关，将探头插入叶室夹，拔开叶室夹的开关，手动开始测定Fv/Fm，每次测定结束后从叶片上取下叶室夹，再开始下一个叶片的测定。下次测定前需关闭叶室夹的开关，防止无效的暗适应影响测定结果的准确性。Handy PEA来自于英国汉莎仪器有限公司。
(7)计算获得每个植株的平均Fv/Fm，每个品种可种植3-6株用于Fv/Fm的测定，并求平均值用于该品种的耐热性评价。
(8)当进行多个番茄品种耐热性的鉴定比较时，高温处理后番茄品种幼苗叶片Fv/Fm值越大，则耐热性越强。当进行某个番茄品种耐热性的评价时，高温处理后幼苗叶片Fv/Fm小于0.8，且显著低于高温处理前，则该品种对高温敏感。
实施例2
采用实施例1的方法，对野生醋栗番茄(LA1994)和常规番茄品种(帝皇黄樱桃)的苗期耐热性进行鉴定比较。利用Handy PEA，每个品种测定4个植株。高温处理前野生醋栗番茄和常规番茄品种的平均Fv/Fm分别为0.816和0.818，高温处理后野生醋栗番茄和常规番茄品种的平均Fv/Fm分别为0.806和0.742。高温处理后野生醋栗番茄叶片的Fv/Fm显著高于常规番茄品种，且大于0.8；高温处理后常规番茄品种叶片的Fv/Fm小于0.8且显著低于高温处理前。因此，野生醋栗番茄具有耐热性，而常规番茄品种对高温敏感。
为突出本发明的有益效果，还进行了以下对比例试验。
对比例1
采用以往常规的方法，通过肉眼观察叶片和植株的表型来鉴定番茄苗期的耐热性，对实施例2的番茄品种进行鉴定，具体步骤为：
(1)材料的准备同实施例1，在人工气候箱进行36/28℃(14/10h，白天/黑夜)或40/28℃ (14/10h，白天/黑夜)高温处理；
(2)36/28℃处理7天或40/28℃处理4天后对野生醋栗番茄和常规番茄品种的叶片和植株进行肉眼观察。
鉴定结果为：36/28℃处理7天或40/28℃处理4天后，野生醋栗番茄的叶片和植株整体没有明显变化；常规番茄品种的上部叶片出现多处黄色斑点，下部叶片出现大面积黄化。因此，野生醋栗番茄的耐热性高于常规番茄品种。
对比例2
采用实施例1的方法对实施例2的番茄品种进行鉴定。其中，将步骤(4)的高温处理参数调整为：36/28℃(14/10h，白天/黑夜)处理4天或7天后，其余步骤不变。
36/28℃处理4天后，野生醋栗番茄和常规番茄品种的平均Fv/Fm分别为0.809和0.808。 36/28℃处理7天后，野生醋栗番茄和常规番茄品种的平均Fv/Fm分别为0.806和0.803。因此，36/28℃的高温可能过于缓和，需进一步提高温度至40℃处理。
实施例2和对比例1-2的结果对比可知：
(1)同常规鉴定方法相比，本发明的可快速准确非破坏性地鉴定比较番茄苗期的耐热性，为作物的耐热性评价和耐热材料的筛选提供有效方法。
(2)本发明的高温处理的参数经过实验比较进行优化，满足快速准确鉴定比较番茄苗期耐热性的需求。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (9)
1.一种快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将基质均匀装入穴盘中，浇透水；将需要鉴定的番茄种子播于穴盘中，每个孔播1-2粒种子，播种后覆盖一层基质；
(2)播种22天后，将幼苗移栽至含有相同基质的营养钵中，将营养钵置于铁盘；高温处理前，每天早上向铁盘中倒入600mL日本园试配方营养液；
(3)播种25天后，将幼苗移至人工气候箱适应3天；
(4)在黑暗条件下对幼苗进行28℃预处理10h，然后在光照条件下对幼苗进行40℃高温处理12h；
(5)使用叶室夹夹住每个植株的第1、2和3片完全展开叶，暗适应20min，使用Handy PEA测定Fv/Fm。
2.根据权利要求1所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其特征在于：步骤(1)中所述的基质由草炭、蛭石和珍珠岩以1:1:1的重量比混合而成。
3.根据权利要求1所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的营养钵的高度为9cm，直径为11cm。
4.根据权利要求1所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其特征在于：步骤(2)中高温处理前幼苗生长的外界温度不高于30℃且光照、水分和湿度适宜。
5.根据权利要求1所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其特征在于：步骤(2)中所述的铁盘的长度为50cm，宽度为50cm，高度为2cm，每个铁盘放置15株幼苗。
6.根据权利要求1所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其特征在于：步骤(3)中所述的人工气候箱型号为RDN-560E-4，来自于宁波东南仪器有限公司，共4层，每层可放置2个铁盘。
7.根据权利要求1所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其特征在于：步骤(3)中，适应期间人工气候箱内的温度设置为26/18℃，白天/黑夜为14/10h，相对湿度为60％，光照强度为300μmol m–2s–1。
8.根据权利要求1所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其特征在于：步骤(4)中，高温处理期间，与适应期相比仅改变人工气候箱内的温度设置。
9.根据权利要求1所述的快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法，其特征在于：步骤(5)中所述的Handy PEA来自于英国汉莎仪器有限公司。
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