CN107873435B - 利用叶片复绿比快速鉴定小麦抗旱性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用叶片复绿比快速鉴定小麦抗旱性的方法，在小麦三叶期内经过干旱胁迫处理，复水后检测叶片的干枯和复绿的时间以及复绿比率，通过对比和评级后即可快速鉴定小麦的抗旱性，抗旱鉴定结果与抗旱指标鉴定方法的结果一致性较好，该技术具有快速、高效和低成本等显著特点；操作简便，在生产上可以指导生产者田间水分管理，在科研上配合其它抗旱性鉴定方法，可以快速在一批材料中筛选出优异的抗旱种质资源。

Description

利用叶片复绿比快速鉴定小麦抗旱性的方法

技术领域

本发明涉及小麦抗旱性鉴定领域，具体涉及一种利用叶片复绿比快速鉴定小麦抗旱性的方法。

背景技术

小麦是重要的粮食作物，在我国北方，小麦的一生中大部分处于干旱胁迫条件之下，因此小麦抗旱鉴定的研究对保证国家粮食安全、促进农业可持续发展具有重要意义。在科研与实践当中，抗旱小麦品种选育是重点研究方向。植物适应干旱的机理可以分为三类：避旱，御旱和耐旱，其中御旱和耐旱统称抗旱。关于小麦的抗旱能力的鉴定结果，在学术上和实际栽培过程中有所不同。植物通过减少失水或者耐干化而提高抗旱性，但是以牺牲产量为代价的，因此一些抗旱能力强的资源在实际栽培中产量并不高。而在实际生产中，人们更关心的是干旱胁迫下小麦的产量。根据小麦抗旱性鉴定评价技术规范(GB/T 21127-2007)，目前小麦的抗旱鉴定通常有以下几种方式：高渗溶液法(聚乙二醇模拟干旱胁迫条件下的发芽率或者胚芽鞘长度)、反复干旱法和抗旱指数法，相应的，根据鉴定结果将抗旱性分为极强、强、中等、弱和极弱等5种级别。除此之外，检测生理生化指标以及综合观察植株形态等也是常用的抗旱鉴定方法。

但是，用单一的生理生化指标进行鉴定较难反映品种的真实抗旱性；高渗溶液法虽然速度快，但与田间干旱胁迫的情况不一样，因此结果说服力不强；抗旱指数因其既能反映品种的抗旱性能，又能体现品种在旱地条件下产量水平，在抗旱鉴定中收到良好的效果，但因周期太长、投入大，不适于对大批量材料的筛选。在实际应用中，通过观测植株的外部形态特征可能是最简便的抗旱性鉴定指标，因此在众多的小麦抗旱鉴定技术中，反复干旱法是公认的能用于大规模鉴定的简单快速且经济有效的方法。但是该方法是测试小麦在极度干旱条件下的抗旱能力，而小麦在农业生产中主要受到轻度或中度干旱胁迫，原因主要是由于农业灌溉措施，降低了重度干旱胁迫的发生率。此外该方法需要反复干旱2-3次，一个鉴定周期约20天，对于大批量抗旱鉴定工作而言，时间依然较长。

由于干旱胁迫前后植物生理生化会有变化，会对干旱胁迫有一定的适应性反应。对于抗旱小麦品种而言，在干旱初期，小麦会主动调节自身的生理生化状态以抵御或者适应干旱，当继续胁迫时，超出自身的调节范围，则会从老叶到嫩叶、从叶尖到叶根顺序发生衰亡现象。当解除干旱胁迫后，也就是复水后植物生理状况会逐渐向原来状态恢复，但这是一个逐渐的过程，所以恢复的快慢也是评价植物抗旱性的一个指标。

发明内容

鉴于上述技术背景，本发明通过叶片复绿比率，以反复干旱法为基础，创造性的将状态恢复时间作为抗旱性鉴定的一个因素，从而提供了一种新的快速小麦抗旱性鉴定技术。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

利用叶片复绿比快速鉴定小麦抗旱性的方法，包括如下步骤：

S1.在适宜的温度下(18-25℃)催芽，萌芽1-2天后，挑出萌芽一致的小麦种子30-50粒，转移至培养基内，所述培养基的基质厚度为15-20cm，可采用沙子、壤土和蛭石，优选推荐壤土和蛭石混合物作为基质；培养基质不施底肥；培植在土层表面下4-6cm；

S2、每天喷施稀释3-5倍的Haogland营养液或自来水，保持土壤的田间相对湿度在70％-80％(实际含水量在16-20％)，空气相对湿度30％-50％，期间保持通风，避免阳光直晒；

S3、待小麦三叶期时，即第三片叶即将伸出时，根据培养基质含水量情况，减少营养液喷施次数，田间相对湿度维持在60-70％，直至第三片叶完全长出，停止喷施营养液或供水，待田间相对湿度降至50％时，开始观察和计时；

此时的第三片叶全长计为L₁，从叶片全绿到叶片全部萎蔫的时间计为T₁；计时截点为叶片面积的95％左右变为黄色或枯萎，即距离叶片根部5mm左右肉眼仍可见绿色时；

S4、复水观察

将营养液稀释1-3倍后或直接复水，观察叶片恢复情况，当叶片从枯黄恢复至绿色并且稳定时的时间计为T₂，此时的长度计为L₂；由于T₂计时操作误差很大，实际操作中可将T₂设定为48-72小时，计时时间为第4片叶开始恢复生长，即长度开始增加时为止；

S5、通过以下公式计算抗旱鉴定结果：

D＝RT，其中，D为抗旱性，R为叶片复绿比(L₂/L₁)，T为时间比(T₁/T₂)。

S6、鉴定品种的抗旱性；

将结果统计后，按平均值从大到小排列，按照五级抗旱性标准进行评级，排名中的每20％的品种为一级，从强抗旱性到弱抗旱性分别为极强(HR)、强(R)、中等(MR)、弱(S)、极弱(HS)。

S7、最终抗旱性定级；

在所有评比品种不设对照时，可按照平均值从大到小直接赋予五级标准，该情况适用于大规模材料抗旱性筛选工作；在设有对照品种时，可在对照品种的数值基础上上浮或下浮10-20％定为一级，确定上浮或下浮的比例是基于该对照品种的抗旱指数。

本发明采取在较轻水分胁迫下，经过浇水使萎蔫的叶片恢复，从而测定复绿的部分与整个叶片的比值，抗旱鉴定结果与抗旱指标鉴定方法的结果一致性较好，该技术具有快速、高效和低成本等显著特点；操作简便，在生产上可以指导生产者田间水分管理，在科研上配合其它抗旱性鉴定方法，可以快速在一批材料中筛选出优异的抗旱种质资源。具体具有以下有益效果：

1)本发明通过催芽处理可以很好的避免苗期统计时出现因为长势的原因造成的误差；采用壤土加蛭石为混合培养基，摒弃聚乙二醇为培养基，且全程处于通风和相对干燥状态可以更好的模拟田间土壤干旱状态。

2)在反复干旱鉴定方法基础上，创新的将干旱时间和恢复时间与叶片复绿比率结合在一起；抗旱性鉴定结果可灵活运用，即可用于大规模抗旱性材料的筛选，又可以用于新材料的抗旱性鉴定；

3)在抗旱鉴定处于中度干旱胁迫状态时，将完全枯黄界定为距离叶片根部5mm左右肉眼仍可见绿色，与反复干旱法中的界定显著不同。

4)该抗旱鉴定技术借鉴了反复干旱法和抗旱指数法，并在此基础上进行创新，技术简单、操作方便，适合大部分人操作；鉴定时间短，可缩短至1周；一次可鉴定大批量材料。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：鉴定12个山西省地区小麦品种的抗旱性

供试材料为山西农科院谷子所提供的12份不同抗旱指数的小麦种质，于河北省农林科学院遗传所温室中进行，以西峰20为对照品种，是当地抗旱性较好的一个品种。

壤土和蛭石按2∶1比例均匀混合后置入瓦盆中，土壤深度15cm。之后将挑选好的30粒萌发整齐的种子均匀种植在培养基里，深度为4cm，之后喷洒Haogland营养液调整土壤的田间相对持水量为75％。空间保持通风，空气相对湿度为50％。以后每天喷洒稀释3倍的Haogland营养液3-6次，保持土壤的田间相对持水量75％左右。当叶龄在2.0时，开始逐渐控制土壤的田间相对持水量到60％左右，目的是让麦苗逐渐适应干旱胁迫，以避免因为突然失水造成“抽条”现象。当第四片叶刚冒尖时，开始控水，加大通风量，空气相对湿度在30％左右，当土壤的田间相对持水量降低至50％时，测量第三叶的长度并且开始计时。每天观察叶片枯萎的状况，当距离叶片绿色停留在距离根部5mm时停止计时，计为T₁.之后复水将土壤的田间相对持水量一次性调整到80％，并开始计时，48小时(T₂)后测量绿色叶片部分的长度。最后根据叶片复绿比(R)和时间比计算抗旱值(D)，对抗旱值进行排序后可确定各品种的抗旱性。在整个实验过程中，土壤的含水量变化是通过测定土壤重量的变化来确定。评级标准以西峰20的抗旱指数为基准，标记为“强”，根据抗旱值(D)每浮动20％为一抗旱级别，由抗旱值评定的结果与抗旱指数较为一致，相关系数为0.77。评级结果见下表：

实施例2：鉴定23个河北省地区小麦品种的抗旱性

供试材料为河北省农科院旱作所提供的23份不同抗旱指数的小麦品种，于河北省农科院防雨棚中(室外)进行，不设对照品种。

壤土和蛭石按2∶1比例均匀混合后置入瓦盆中，土壤深度20cm。之后将挑选好的30粒萌发整齐的种子均匀种植在培养基里，深度为4cm，之后利用Haogland营养液调整土壤的田间相对持水量为75％。以后每天喷洒自来水4-6次，保持土壤的田间相对持水量80％左右。当叶龄在2.2时，开始逐渐控制土壤的田间相对持水量到60％左右。当第四片叶刚冒尖时，停止浇水，当土壤的田间相对持水量降低至50％时，测量第三叶的长度并且开始计时。每天观察叶片枯萎的状况，当距离叶片绿色停留在距离根部5mm时停止计时，计为T₁.之后复水将土壤的田间相对持水量一次性调整到80％，并开始计时，72小时(T₂)后测量绿色叶片部分的长度。最后根据叶片复绿比(R)和时间比计算抗旱值(D)，对抗旱值进行排序后可确定各品种的抗旱性。在整个实验过程中，土壤的含水量变化是通过测定土壤重量的变化来确定。评级采用五级标准法，每浮动20％为一抗旱级别，结果见下表中的“鉴定结果1”；如果以“石4185”为参照品种，由于其抗旱指数为1.0，因此抗旱等级标记为“强”，评级结果则参照下表中的“鉴定结果2”，详细情况见下表：

品种	T<sub>1</sub>(h)	T<sub>2</sub>(h)	R(％)	D＝RT<sub>1</sub>/T<sub>2</sub>	排序	鉴定结果1	鉴定结果2
								莱州3279	17.2	72	82.2	19.6	1	极强(HR)	极强(HR)
中44	15.2	72	78.3	16.5	2	极强(HR)	极强(HR)
								冀6203	19.1	72	59.5	15.8	3	极强(HR)	极强(HR)
冀96-5022	16.2	72	69	15.5	4	极强(HR)	极强(HR)
								邯4564	16.5	72	61.6	14.1	5	强(R)	强(R)
95观26	15.3	72	66.2	14.1	6	强(R)	强(R)
								农大3214	14.2	72	70.7	13.9	7	强(R)	强(R)
石94-5300	17.2	72	57.3	13.7	8	强(R)	强(R)
								预展1号	13.4	72	73.4	13.7	9	强(R)	强(R)
H5026	13.1	72	74	13.5	10	中等(MR)	强(R)
								石4185	12.2	72	74.9	12.7	11	中等(MR)	强(R)
邯3475	13.1	72	68.2	12.4	12	中等(MR)	中等(MR)
								邯5316	13.4	72	66.6	12.4	13	中等(MR)	中等(MR)
漯麦4	14.1	72	62.9	12.3	14	中等(MR)	中等(MR)
								百农64	12.3	72	69.2	11.8	15	弱(S)	中等(MR)
冀麦36	13.2	72	61.9	11.3	16	弱(S)	中等(MR)
								临丰518	12.3	72	65.2	11.1	17	弱(S)	中等(MR)
农大3330	12.3	72	64.3	11.0	18	弱(S)	中等(MR)
								农大3291	12.6	72	54.7	9.6	19	弱(S)	弱(S)
鲁麦21	11.2	72	56	8.7	20	极弱(HS)	弱(S)
								温麦6号	11.6	72	51.7	8.3	21	极弱(HS)	弱(S)
冀麦6	12.3	72	44.2	7.6	22	极弱(HS)	弱(S)
								冀麦26	11.9	72	45	7.4	23	极弱(HS)	极弱(HS)

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.利用叶片复绿比快速鉴定小麦抗旱性的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1.在适宜的温度下催芽，萌芽1-2天后，挑出萌芽一致的小麦种子30-50粒，转移至培养基内，培植在土层表面下4-6cm；

S2、每天喷施稀释3-5倍的Haogland营养液或自来水，保持土壤的田间相对湿度在70％-80％，空气相对湿度30％-50％，期间保持通风，避免阳光直晒；

S3、待小麦三叶期时，即第三片叶即将伸出时，根据培养基质含水量情况，减少营养液喷施次数，田间相对湿度维持在60-70％，直至第三片叶完全长出，停止喷施营养液或供水，待田间相对湿度降至50％时，开始观察和计时；

此时的第三片叶全长计为L₁，从叶片全绿到叶片全部萎蔫的时间计为T₁；计时截点为叶片面积的95％左右变为黄色或枯萎，即距离叶片根部5mm左右肉眼仍可见绿色时；

S4、复水观察

将营养液稀释1-3倍后或直接复水，观察叶片恢复情况，当叶片从枯黄恢复至绿色并且稳定时的时间计为T₂，此时的长度计为L₂；将T₂设定为48-72小时，计时时间为第4片叶开始恢复生长，即长度开始增加时为止；

S5、通过以下公式计算抗旱鉴定结果：

D＝RT，其中，D为抗旱性，R为叶片复绿比(L₂/L₁)，T为时间比(T₁/T₂)；

S6、鉴定品种的抗旱性；

将结果统计后，按平均值从大到小排列，按照五级抗旱性标准进行评级，排名中的每20％的品种为一级，从强抗旱性到弱抗旱性分别为极强(HR)、强(R)、中等(MR)、弱(S)、极弱(HS)；

S7、最终抗旱性定级；

在所有评比品种不设对照时，可按照平均值从大到小直接赋予五级标准，该情况适用于大规模材料抗旱性筛选工作；在设有对照品种时，可在对照品种的数值基础上上浮或下浮10-20％定为一级，确定上浮或下浮的比例是基于该对照品种的抗旱指数。

2.如权利要求1所述的利用叶片复绿比快速鉴定小麦抗旱性的方法，其特征在于，所述培养基的基质厚度为15-20cm，采用壤土和蛭石混合物作为基质；培养基质不施底肥。

3.如权利要求2所述的利用叶片复绿比快速鉴定小麦抗旱性的方法，其特征在于，所述基质中壤土和蛭石的质量比为2∶1。