CN108077002B - 一种水稻扎根能力的新鉴定方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水稻扎根能力的新鉴定方法，包含以下步骤：准备带半蜡的篮子、浸种催芽、移栽和数根；采用半篮法进行扎根能力的新鉴定方法，以蜡层作为障碍层阻碍水稻扎根，通过计算同一株上有蜡一侧和无蜡一侧的扎根数比值作为该株植物扎根能力的指标，解决现有技术中水稻扎根能力鉴定操作繁琐，重复性较差，无法大规模实施等问题，实现大规模、快速准确地进行水稻扎根能力鉴定。

Description

一种水稻扎根能力的新鉴定方法

技术领域

本发明属于农作物种植技术领域，具体涉及一种水稻扎根能力的新鉴定方法，有效提高水稻扎根能力鉴定的效率和准确性。

背景技术

水稻是我国主要粮食作物，而我国又是淡水资源较为缺乏的国家，每年由于干旱造成水稻产量的减少占各种非生物胁迫因素之首。根深才能叶茂，根系是植物吸收水分和营养的主要器官，因此发达根系尤其是较深根系是水稻抵抗表面缺水的主要手段。在包含我国在内的东南亚地区有很多依靠天然降水灌溉的雨育田，这些雨育田大部分都有一层坚实的犁底层，由于犁底层土壤硬度很高，一般比耕作层要高一倍，所以会严重的限制植物根系向下生长，阻碍植物吸收较深土壤中的水分和营养。为了提高水稻抗旱和抗营养缺乏的能力，有必要筛选和培养一些具有较强扎根能力的品种，以抵抗犁底层的限制。但是现有的水稻扎根能力鉴定方法难以满足大规模实验的需要，并且结果重复性和准确性较差，导致开展水稻扎根能力研究近30年来都未有重要的突破。

目前，水稻扎根能力的鉴定方法主要有两种：重压法和蜡层法。重压法，最早是Materechera在1991年发明的，装置如附图1所示，原理是利用重物的压迫，形成一层紧实的沙柱，来模拟犁底层，但该方法的主要缺点有：1)沙柱从上到下压力一致，这和实际的土壤情况相差甚远；2)装置的安装比较困难，同一个沙柱内不同区块之间的压力，不同沙柱之间的压力，很难保持一致；3)种子本身的生活力会对结果影响非常大。蜡层法，由Yu等在1995年发明的一种用蜡层模拟犁底层进行扎根能力鉴定方法，装置如附图2所示，相比重压法有所改进，Ray等在1996年和Zheng等在2000年用该方法还进行了一些研究，定位了一些控制扎根能力的数量性状基因位点，但是在2005年以后就很少有相关报导，在国内更少见诸报导。主要可能是该方法存在较多缺陷，如：1)该方法计算的是穿过蜡层的根数和总根数之间的比值，因此同一个体不同根的长度差异，不同个体之间的总根数差异，都会对结果影响非常巨大；2)蜡层和罐体之间的密封很困难，连接区域的阻碍最为薄弱，又由于罐体对根侧向生长的限制，所以很多的根就会从罐体和蜡层之间的连接处穿出，从而影响结果的准确性；3)筛选装置安装不容易，沙子容易塌陷，从而影响到蜡层的平稳。

发明内容

为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种水稻扎根能力的新鉴定方法。

发明人在吸取前人经验的基础上，开发一种采用半篮法进行扎根能力的新鉴定方法，解决现有技术中水稻扎根能力鉴定操作繁琐，重复性较差，无法大规模实施等问题，可以大规模、快速准确地进行水稻扎根能力的鉴定。

另一方面，传统方法中需要有特殊装置，且工序繁琐；本发明比较的是同一株材料两半的根，只需要一个带半蜡的篮子。由于有一半篮子是有正常孔洞的，所以篮内的土壤可以与环境有充分的水分和营养交流，植物生长状态与普通田间或者营养液栽培无异，与以往方法相比，所以无论是生长环境还是生理过程上都趋于一致、稳定，结果更接近真实自然状态。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

一种水稻扎根能力的新鉴定方法，采用半篮法，以蜡层作为阻碍水稻扎根的障碍层，同一株水稻在有蜡一侧和无蜡一侧的扎根数比值作为所述水稻扎根能力指标，包含以下步骤：

S1、准备带半蜡的篮子：

将石蜡和凡士林按照比例混合后加热融化成蜡液，将事先准备好的篮子一半浸入上述蜡液中并快速取出，冷却后修理蜡层至厚薄均匀并固定重量；

S2、浸种催芽：

将水稻种子在28℃的水中浸泡2天后，放入恒温气候箱内发芽，待长到2叶1心后开始播种，得水稻小苗；

S3、移栽：

将步骤S1中所述带半蜡的篮子装上泥土埋入水田中或装上栽培基质浸入营养液中，用打孔器在所述带半蜡的篮子中心打孔做好标记，再将步骤S2中的水稻小苗移栽至上述标记孔的位置，置于适宜环境中生长、扎根；

S4、数根：

先将所述带半蜡的篮子轻轻拔出所述水田中或营养液中，分别数穿出所述带半蜡的篮子中有蜡一侧和无蜡一侧的出根数目，并计算两者比值作为水稻扎根能力的指标。

优选的，步骤S1中，所述的带半蜡的篮子蜡层厚度为2～5mm。

优选的，步骤S1中，所述的凡士林占凡士林和石蜡混合物的质量比为20％～80％，加热熔融温度为58～68℃。需要说明的是，在本发明的技术方案中，不同水稻品种的扎根能力会有较大差异，例如扎根能力特别强的水稻品种，选用凡士林浓度较低配比的带半蜡篮子；扎根能力特别弱的水稻品种，选择凡士林浓度较高配比的带半蜡篮子，熔融温度根据凡士林比例有所改变，凡士林比例越大，温度越低。

优选的，步骤S2中，所述的恒温气候箱内昼夜温度分别为30℃和25℃，发芽时间为12～18天。

本发明中的一个优选实施例中，步骤S3中，所述的泥土或栽培基质要求大小均匀且无石块，装入所述带半蜡的篮子后表面与篮子上边沿齐平，埋入水田时篮子上边沿与篮子周围土壤齐平，浸入营养液时所述营养液浸没篮子上边沿3cm。本发明的技术方案中，上述条件不完全必要条件，需要保证的是所述带半蜡的篮子有蜡一侧和无蜡一侧的生长环境完全一致或趋于一致。

优选的，步骤S3中，所述生长的温度为20～35℃，生长周期为40～60天。

优选的，步骤S4中，所述的每组水稻数根时重复数至少3个所述带半蜡的篮子的出根数目，以每次比值的平均值作为水稻扎根能力的指标。

本发明中的一个优选实施例中，步骤S1中，以附图3所示材质和尺寸的篮子来进行试验，所述带半蜡的篮子材质为塑料，上沿内径为17cm，下沿内径为10cm，深度为6.5cm，孔隙内径为2mm；浸入蜡液前的重量为30g，浸入蜡液后的重量为75g，本发明的技术方案中，其它尺寸、形状和材质的带孔装置也可应用，但需要保证有蜡一侧和无蜡一侧均匀对称，例如：尺寸更大或者更小，或者不锈钢带孔材质等，不限于上述优选条件的限制。

本发明中的一个优选实施例中，步骤S3中，以附图5所示材质和尺寸的打孔器是针对附图3特定的篮子设计的，所述的圆心打孔器为不锈钢材质，卡口内径为19.8cm，圆孔深度为2cm。打孔的目的是在篮子圆心做一个标记，以保证小苗种在篮子正中间，种植深度要求种子落在土表面以下2cm处，在本发明的技术方案中，其它尺寸、材质和形状的打孔器也可以应用，不限于上述优选条件的限制。

本发明中的一个优选实施例中，步骤S4中的数根采用正常的田间管理手段进行施肥、打药和浇水，由于蜡层的硬度受温度影响很大，所以不同篮子之间的生长温度必须保持一致，且最高温度不能超过35℃，温度太高时导致蜡层融解，影响蜡层的硬度和厚度。

在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件可以任意组合即得本发明各较佳实例；另外本发明所用的原料和试剂除有特殊说明外，均市售可得或为常规选择。

本发明的设计原理在于：

以蜡层作为障碍层阻碍水稻扎根，通过计算同一株上有蜡一半和无蜡一半的扎根数比值作为该株植物扎根能力的指标。本发明的新鉴定方法可行的前提在于，带半蜡的篮子中有蜡一侧和无蜡一侧面积相同，将某个植株种在篮子正中心时，从篮子外表面的任意两半穿出的根数量相同，正常篮子两侧的根数比值应该为1；当植物的扎根能力越强，有蜡一侧穿出的根数和无蜡一侧的根数就越接近，比值就越接近1；当植物的扎根能力越弱时，有蜡一侧穿出的根数目就越少，两者的比值就越接近于0。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

(1)本发明中比较的是同一株材料两半的根，与以往在不同植株之间的比较或者蜡层上下根数的比较，两半根无论是生长状态还是生理过程上都更趋于一致、稳定，所以结果更准确。

(2)现有技术的鉴定方法中需要有特殊的装置，包括制备一个底部以蜡层密封的圆柱并灌上均匀的沙土等，工序繁琐且无法大规模栽培；本发明中的材料准备简单，操作容易，适合大规模的栽培观察。

(3)现有技术的鉴定方法中罐子中的水分营养与外界环境交流不畅，不利于植株的正常生长。本发明的半篮法中，有一半篮子是有孔洞的，篮内的土壤可以与环境有充分的水分和营养交流，植物生长状态与普通田间或者营养液栽培无异，水稻苗非常健康茁壮，结果更接近真实自然状态。

(4)本发明克服传统方法中因蜡层与罐子的密封处阻力较小，根系容易从接触处穿出，影响结果准确性的问题。

附图说明

图1为现有技术中重压法鉴定水稻扎根能力的原理示意图；

图2为现有技术中蜡层法鉴定水稻扎根能力的原理示意图；

图3为本发明中带半蜡的篮子的结构示意图；

图4为本发明中催芽后在底下96孔的PCR板上生长的水稻小苗；

图5为本发明中圆心打孔器的结构示意图；

图6为本发明中带半蜡的篮子中有蜡一侧和无蜡一侧出根数量的对比图。

具体实施方式

下述实施例进一步描述本发明，但所述实施例仅用于说明本发明而不是限制本发明。在不背离本发明精神和实质的情况下，对本发明方法、步骤或条件所作的修改或替换，均属于本发明的范围。

下述实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，例如水稻的田间管理参照常规的栽培生产方式进行。

一种水稻扎根能力的新鉴定方法，包含以下步骤：

第一步、准备半蜡的篮子

按照质量比分别为35％、50％和65％混合凡士林和石蜡，在65℃的水浴锅中加热融化成液体，融化后保持液体温度在65℃。然后将篮子的一半浸入蜡液中并快速取出。冷却后，修理蜡层至厚薄均匀且固定重量。其中，所用的塑料篮子重量为30克，上沿内径为17cm，下沿内径为10cm，深度为6.5cm，孔隙内径为2mm。浸润蜡层后带半蜡的篮子的蜡层厚度为3mm，重量为75克，如附图3所示。

第二步、浸种催芽

采用当年收的旱稻IRAT109水稻种子，挑选饱满的颗粒，在28℃的水中浸泡催芽2天。再挑选露白萌发的种子装在露底的96孔PCR板上，置于恒温气候箱内生长，待长到2叶1心后可开始播种，如附图4所示。其中，恒温光照气候箱的温度为夜/昼＝25/30℃，生长时间为14天。

第三步、移栽

将准备好的半蜡篮子装上泥土埋入水田中，用圆心打孔器在篮子上表面圆心打孔做好标记，再将小苗移栽至标记孔的位置。篮内要求装的是均匀无石块的泥土，装土之后表面与篮子上边沿齐平，埋入泥土后要求篮子上边沿与篮子周围土壤齐平。其中，打孔器是针对特定的篮子设计的，卡口内径19.8cm，圆孔深度2cm，如附图5所示，打孔的目的是在篮子圆心做一个标记，以保证小苗种在篮子正中间，种植的深度要求种子落在土表面以下2cm处。挑取均匀强壮的小苗进行移栽，每个浓度的篮子重复3个。

第四步、数根

在正常的水稻苗栽培管理条件下生长50天后，先将篮子轻轻拔出来，分别数穿出篮子有蜡和没蜡两侧的根数目，计算两者的比值作为这个材料扎根能力的指标，如附图6所示。生长温度为20～35℃，采用正常的田间管理手段进行施肥打药浇水。其中，蜡层的硬度受温度影响很大，不同篮子之间的生长温度必须非常均匀一致，最高温度不能超过35℃，温度太高会导致蜡层的融解，影响蜡层的硬度和厚度。数根时，分别数穿出篮子孔隙上有蜡半侧和无蜡半侧的根，最后计算两者之间的比值。每个浓度的篮子重复移栽3次水稻小苗，以三次比值的平均值作为水稻扎根能力的最终指标，如表1所示。

表1水稻扎根指数

从表1可知，对IRAT109这个水稻品种，在凡士林质量比为35％的篮子中检测扎根指数均值约为35％，在凡士林质量比为50％的篮子中检测扎根数均值约为50％，在凡士林质量比为65％的篮子中检测扎根数均值约为65％，由此可见，该水稻品种在凡士林质量比为50％的篮子中三个扎根数上下变动空间最大，对应的蜡浓度最适合进行本发明的鉴定。需要说明的是，不同水稻品种的扎根能力会有较大差异，例如扎根能力特别强的水稻品种，选用凡士林浓度较低配比的带半蜡篮子；扎根能力特别弱的水稻品种，选择凡士林浓度较高配比的带半蜡篮子，熔融温度根据凡士林比例有所改变，凡士林比例越大，温度越低。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为详细，只要本领域的技术人员在查看到本发明的实施例后，不脱离本发明构思的前提下，所做的改变都属于本发明的保护范围。但本文所述的实施例不能理解为对本发明的保护范围限制。

Claims (5)

1.一种水稻扎根能力的新鉴定方法，其特征在于，包含以下步骤：

S1、准备带半蜡的篮子：将石蜡和凡士林按比例混合后加热融化成蜡液，将篮子分为左右两半，其中一半浸入上述蜡液中并快速取出，冷却后修理蜡层直至厚薄均匀；

S2、浸种催芽：将水稻种子在28℃的水中浸泡2天后，放入恒温气候箱内发芽，得到2叶1心的水稻小苗；

S3、移栽：将步骤S1准备好的带半蜡的篮子装上泥土埋入水田中，用圆心打孔器在篮子上表面圆心打孔做好标记，再将步骤S2所述水稻小苗移栽至标记孔的位置，置于适宜环境中生长、扎根；其中篮内装均匀无石块的泥土，装土后表面与篮子上边沿齐平，埋入泥土后篮子上边沿与篮子周围土壤齐平；

S4、数根：在正常的水稻苗栽培管理条件下生长50天后，将带半蜡的篮子轻轻拔出来，分别数穿出篮子孔隙上有蜡半侧和无蜡半侧的根，计算两者之间的比值作为水稻扎根能力的指标。

2.如权利要求1所述水稻扎根能力的新鉴定方法，其特征在于，步骤S1中，所述带半蜡的篮子的蜡层厚度为2～5mm。

3.如权利要求1所述水稻扎根能力的新鉴定方法，其特征在于，步骤S1中，凡士林占凡士林和石蜡混合物总质量的20%～80%，加热熔融温度为58～68℃。

4.如权利要求1所述水稻扎根能力的新鉴定方法，其特征在于，步骤S2中，恒温气候箱内昼夜温度分别为30℃和25℃，发芽时间为12～18天。

5.如权利要求1所述水稻扎根能力的新鉴定方法，其特征在于，步骤S3中，生长温度为20～35℃。

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