CN108966729A - 一种玉米苗期耐盐性的鉴定评价方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于农作物种植技术领域，具体涉及一种玉米苗期耐盐性的鉴定评价方法。所述鉴定方法，采用以下步骤：(1)种子精选、消毒与育苗，幼苗培养至三叶一心期；(2)将长势一致的三叶一心期幼苗分成两份，一份为试验组，一份为对照组；试验组营养液中含有150‑200 mmol/LNaCl；(3)用吸水纸吸干植株水分，测定试验组与对照组的第三片叶子的叶绿素含量（C）；测定从根部到叶尖的最长长度，记为株高（PH）；测定最长根的长度，记为根长（RH)；记录根部以上的鲜重，记为叶鲜重（YF），及根部鲜重，记为根鲜重（GF）；后将叶部和根部于120℃处理20min，80℃处理48h，称量干重，分别记为叶干重（YD）及根干重（GD）；(4)将上述数值代入以下公式，计算各性状的耐盐系数：耐盐系数=试验组测定值/对照组测定值。该方法提高通量，实现准确测试，缩短试验周期，提高工作效率，有效处理数据，准确评价耐盐性。

Description

一种玉米苗期耐盐性的鉴定评价方法

技术领域

本发明属于农作物种植技术领域，具体涉及一种玉米苗期耐盐性的鉴定评价方法。

背景技术

玉米是我国第一大粮食作物，具有增产潜力大、多元化用途等特点。随着人们消费结构的变化，对肉、蛋、奶等畜禽产品的需求日益增加，市场对玉米的需求量持续增长。从播种面积上看，现有良田已被充分利用，靠与其它作物争地或提高复种指数来增加种植面积的潜力不大，充分开发和利用盐碱地以扩大种植面积是提高玉米产量的有效途径。我国盐碱地约1亿多公顷，仅环渤海地区的盐碱地区域及有1000多万亩盐碱荒地和4000多万亩受盐碱危害的中低产田。

育种家往往采用盐碱地对育种材料的耐盐性进行鉴定，但保持较大面积均匀一致的盐碱地块较为困难，同时因地力、病虫害、肥力等多种因素也会影响鉴定效果，导致最终结果不可靠。因此，室内苗期耐盐鉴定技术被广泛使用。

室内苗期耐盐鉴定分为砂培法和水培法。前者多使用石英砂或蛭石为介质，后者使用水或者营养液为介质，二者均可满足试验要求。尽管砂培鉴定法具有通透好、易保水等优点，但若用于大量材料的鉴定，则较难保证介质中盐浓度的一致性，而水培鉴定法可有效避免这一问题。水培法可通过混匀盐溶液对植株进行培养，使植株在均匀的盐胁迫压力下进行鉴定。

中国专利文献CN104012267A（申请号CN201410183121.4）公开了一种玉米耐盐性鉴定方法，通过比较不同材料在盐胁迫处理后地上部分鲜重、地上部分干重、K⁺/Na⁺离子含量比，评价材料的耐盐性。但该方法存在以下问题：1）测试周期偏长，通量小：据该方法的植株图片，植株应生长35-40天左右，较长的测试周期导致鉴定效率低、通量小，无法满足较多样本的鉴定需求；2）所需成本较高：该发明所用花盆较大，导致后期栽培基质、营养液、试验所需空间等各项成本翻倍增加，如需在人工气候室或气候培养箱等各因子稳定的条件下进行试验，或许根本无法开展工作。

中国专利文献CN102890151A（申请号201210387022.9）公开了一种鉴定植物苗期耐盐性的设备及方法，采用泥炭和粗砂的砂培鉴定方法结合鉴定植物苗期耐盐性的设备，实现其目的。但该方法中存在设备的组装较为繁琐，且存在砂培介质中盐浓度不一致的问题。

以上公开的鉴定方法，除上述提到的不足外，还存在数据处理过于粗放的问题。对实验数据进行科学、有效的分析可以更好地挖掘数据潜力，使结论更具说服力。本发明通过对实验参数、实验步骤、实验耗材及数据处理等多方面进行优化，构建了较高通量的玉米苗期耐盐性鉴定体系及相应的数据处理方法，可较好地用于逆境胁迫材料的筛选和鉴定。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种玉米苗期耐盐性的鉴定评价方法。

一种玉米苗期耐盐性的鉴定方法，采用以下步骤：

(1) 种子精选、消毒与育苗，幼苗培养至三叶一心期；

(2) 盐胁迫处理

将长势一致的三叶一心期幼苗分成两份，一份为试验组，一份为对照组；试验组将幼苗置于盛有1/2 浓度的Hoagland营养液的储存箱上，营养液中含有150-200 mmol/LNaCl；对照组幼苗置于盛有1/2浓度的Hoagland营养液的储存箱上，将试验组和对照组均放置于人工气候室培养6~8天得待检测植株；

(3) 参数测定

记录待检测植株的耐盐级别；用吸水纸吸干植株水分，测定试验组与对照组的第三片叶子的叶绿素含量（C）；测定从根部到叶尖的最长长度，记为株高（PH）；测定最长根的长度，记为根长（RH)；记录根部以上的鲜重，记为叶鲜重（YF），及根部鲜重，记为根鲜重（GF）；后将叶部和根部于120℃处理20min，80℃处理48h，称量干重，分别记为叶干重（YD）及根干重（GD）；

(4) 耐盐性评价

将上述数值代入以下公式，计算各性状的耐盐系数：

耐盐系数=试验组测定值/对照组测定值

其中，试验组测定值为测定得到的试验组C、PH、RH、YF、GF、YD、GD，对照组测定值为测定得到的对照组C、PH、RH、YF、GF、YD、GD；

通过方差极大正交旋转法对所测定指标进行公因子提取；根据各因子的得分系数矩阵获得每个材料的耐盐性综合评分，根据该评分对植株苗期的耐盐性进行评价：耐盐性综合评分≤0.5为高度敏感，0.5＜耐盐性综合评分≤1.0为敏感，1.0＜耐盐性综合评分≤1.5为中度耐盐，1.5＜耐盐性综合评分≤2.0为耐盐，耐盐性综合评分＞2.0为高度耐盐。

优选地，步骤（1）中种子采用10g/L的次氯酸钠消毒。

优选地，步骤（1）中种子育苗的步骤如下：将消毒后的种子均匀播种于铺有蛭石的塑料盘中，加水湿润，盖上保鲜膜，于28℃培养箱内暗培养，2~4天后，待玉米种子长出幼根，去除保鲜膜，移至人工气候室培养，6~8天后，玉米幼苗长到两片叶，取生长正常一致的幼苗，用海绵卷缠绕其茎部，插入PPR塑料板的小孔中，将PPR塑料板置于盛有1/2浓度的Hoagland营养液的储存箱上，用氧气泵供氧，供氧时间为6:00~20:00，每隔两天换一次营养液，2~4天后，待幼苗长至三叶一心期进行各指标的测定。

优选地，步骤（2）所述的人工气候室的环境条件为：35%恒湿，光照时间14h/天，光照强度4500~5500LX，光照时25℃恒温，无光照时10℃恒温。

优选地，步骤(2)所述人工气候室培养7天。

本发明利用培养皿及光照培养箱对玉米种子进行前期萌发，然后利用塑料储存箱及PPR塑料板进行盐胁迫处理的水培鉴定。最后测试株高、叶（根）鲜（干）重、苗情和叶绿素含量等指标，通过数据处理，对各材料的盐胁迫耐性进行综合评价。筛选获得的耐性材料及测定数据可为玉米逆境抗（耐）性育种及其机理研究奠定材料基础和数据支撑。

该方法实现了各材料在逆境测试阶段时培养条件的均匀一致。前人方法多是采用隔离培养孔或花盆等培育单株，通过浇灌营养液、盐溶液等实现盐胁迫环境，不可避免地存在不同培养孔或花盆之间盐胁迫浓度的差异。这种差异可能是导致耐盐鉴定结果重复性差、结果不准确的重要原因。本发明利用水培，可实现材料间培养条件较为一致，尽可能为真实的实验结果提供必要的实验条件。

在实验过程中，即使大小均匀一致的种子也很难保证生长一致的玉米幼苗，这将对后期鉴定结果也产生一定的影响。本发明在育成幼苗向水培阶段转移时，挑取大小一致的幼苗，以减小因幼苗大小差异对盐胁迫鉴定结果造成的影响。

利用方差极大正交旋转法对原始数据进行处理，不仅可以消除多个指标之间相关性对评判造成的影响，而且通过提取的几个公因子来解释绝大部分的指标变异，同时获得公因子与各指标的对应关系；通过最终获得的耐盐综合指标对材料的耐盐性进行准确评价。

有益效果：

1、提高通量，实现准确测试

本发明利用PPR塑料板上钻孔，增加了单位面积植株数目，提高了测试通量，降低了试验成本；同时，水培介质的均匀特性使不同单株受到相同的胁迫压力，人工气候室亦使测试条件一致，最大程度降低了环境因子导致的试验误差，提高了鉴定的准确度。

2、缩短试验周期，提高工作效率

本发明通过玉米对盐胁迫最敏感苗期（三叶一心期）进行鉴定，可对材料耐性准确评价，并且20天即可鉴定材料的耐盐性，与常规的田间或盆栽鉴定需用时30天以上相比，缩短了30%以上的试验周期，提高了工作效率。

3、有效处理数据，准确评价耐盐性

作物的耐盐性受很多因素的影响，对耐盐性评价也存在多种测试体系及评价方法，目前尚未有测试标准。本发明利用方差极大正交旋转法对原始数据进行处理，不仅可以消除多个指标之间相关性对评判造成的影响，而且通过提取的几个公因子来解释绝大部分的指标变异，同时获得公因子与各指标的对应关系；通过最终获得的耐盐综合指标对材料的耐盐性进行准确评价。

具体实施方式

实施例1

以39个玉米自交系为研究对象，鉴定它们苗期耐盐性。材料从类型上包括糯玉米、普通玉米，并分别源于热带地区、美国、黄淮海等不同地区。具体实施步骤为：

1) 种子精选

在每个自交系中挑选完整、饱满、整齐一致的适量玉米种子；

2) 种子消毒与育苗

经10g/L次氯酸钠消毒后，将种子均匀播种于铺有蛭石的塑料盘中，加水湿润，盖上保鲜膜，于28℃培养箱内暗培养；3天后，待玉米种子长出幼根，去除保鲜膜，移至人工气候室培养，培养条件为：35%恒湿，光照时间14h/天，光照5000LX，光照时温度25℃，无光照时温度10℃。测试材料清单见表1：

表1 测试的39个自交系清单

3) 幼苗处理

7天后，玉米幼苗长到两片叶，取每个自交系中生长正常一致的幼苗，去除胚乳，海绵卷缠绕其茎部，插入PPR塑料板的小孔中，每孔同时放入两根幼苗。将PPR塑料板置于盛有1/2浓度的Hoagland营养液的储存箱上，用氧气泵的小管接入营养液中，供应氧气，供氧时间为6:00~20:00，每隔两天换一次营养液。

4) 盐胁迫处理

3天后，待幼苗长至三叶一心期，将长势一致的各份材料幼苗分成两份，采用PPR塑料板，每孔同时放入两根幼苗，设置3组平行，共6株，一份为试验组，置于盛有含160 mmol/LNaCl的1/2浓度的Hoagland营养液的储存箱上，一份为对照组，置于盛有1/2浓度的Hoagland营养液的储存箱上，每隔两天换一次营养液，放置于人工气候室，35%恒湿，光照时间14h/天，光照5000LX，光照时温度25℃，无光照时温度10℃，用氧气泵供氧，培养7天得待检测植株，标记幼苗第三片叶子用于后期叶绿素含量的测定；

5) 参数测定

第8天目测各材料耐盐级别（表2）；

用吸水纸吸干植株水分，测定对照组与试验组标记叶片的叶绿素含量（C）；

测定从根部到叶尖的最长长度，记为株高（PH）；

测定最长根的长度，记为根长（RH）；

记录根部以上的鲜重，记为叶鲜重（YF），及根部鲜重，记为根鲜重（GF）；

将根部以上和根部于120℃处理20min，80℃处理48h，称量干重，分别记为叶干重（YD）及根干重（GD）。

表2 玉米苗期苗情目测耐盐等级

实施例2

根据上述39个自交系的耐盐参数，建立玉米苗期耐盐性的评价体系。

1) 各性状耐盐系数的计算

将上述数据代入下列公式求得除耐盐级别以外其它各指标的耐盐系数：

耐盐系数(%)=试验组测定值/对照组测定值×100%

其中，试验组测定值为测定得到的试验组C、PH、RH、YF、GF、YD、GD，对照组测定值为测定得到的对照组C、PH、RH、YF、GF、YD、GD；

结果见表3；

表3 测试材料的各性状耐盐系数

注：X1-X8分别表示目测耐盐级别、叶绿素含量系数、根长系数、叶长系数、地上鲜重系数、地上干重系数、地下鲜重系数和地下干重系数。

2) 因子分析

利用SPSS17.0软件通过方差极大正交旋转法对39份玉米自交系的8个耐盐性指标进行因子分析。结果表明，提取的3个公因子可以解释73.48%变异方差，第3因子的特征值为1.046。提取3因子的特征值、可解释的方差及累计方差如表4所示；

表4 各公因子的特征值可解释的方差及累计方差

此外，对旋转后的因子载荷值进行分析，获得各因子的载荷矩阵。可知第1公因子对耐盐级别、叶长系数、地上鲜重系数、地上干重系数，第2公因子对叶绿素含量系数、地下鲜重系数、地下干重系数，第3因子对根长系数具有较好的解释作用（表5）。

表5 各公因子对不同指标/系数的载荷矩阵

3) 综合评价得分

通过每个材料各因子的得分系数矩阵可获得每个材料的耐盐性综合评分，各因子评分及综合评分见表6：

表6 各材料公因子得分及耐盐性综合评分

我们可以根据以下指标对所测定的材料进行耐盐性分类（表7）：

表7 玉米苗期耐盐性分类标准

耐盐性综合评分	耐盐性	综合耐盐级别
			0-0.5	高度敏感	5
0.5-1.0（不含0.5）	敏感	4
			1.0-1.5（不含1.0）	中度耐盐	3
1.5-2.0（不含1.5）	耐盐	2
			>2.0	高度耐盐	1

由此可见，所测定的39个材料均未达到高度耐盐级别，仅有37号材料达到耐盐级别，9个达到中度耐盐级别，22个为对盐胁迫敏感，7个对盐胁迫高度敏感。

Claims (5)

1.一种玉米苗期耐盐性的鉴定方法，其特征在于，采用以下步骤：

(1) 种子精选、消毒与育苗，幼苗培养至三叶一心期；

(2) 盐胁迫处理

将长势一致的三叶一心期幼苗分成两份，一份为试验组，一份为对照组；试验组将幼苗置于盛有1/2 浓度的Hoagland营养液的储存箱上，营养液中含有150-200 mmol/LNaCl；对照组幼苗置于盛有1/2浓度的Hoagland营养液的储存箱上，将试验组和对照组均放置于人工气候室培养6~8天得待检测植株；

(3) 参数测定

记录待检测植株的耐盐级别；用吸水纸吸干植株水分，测定试验组与对照组的第三片叶子的叶绿素含量（C）；测定从根部到叶尖的最长长度，记为株高（PH）；测定最长根的长度，记为根长（RH)；记录根部以上的鲜重，记为叶鲜重（YF），及根部鲜重，记为根鲜重（GF）；后将叶部和根部于120℃处理20min，80℃处理48h，称量干重，分别记为叶干重（YD）及根干重（GD）；

(4) 耐盐性评价

将上述数值代入以下公式，计算各性状的耐盐系数：

耐盐系数=试验组测定值/对照组测定值

其中，试验组测定值为测定得到的试验组C、PH、RH、YF、GF、YD、GD，对照组测定值为测定得到的对照组C、PH、RH、YF、GF、YD、GD；

通过方差极大正交旋转法对所测定指标进行公因子提取；根据各因子的得分系数矩阵获得每个材料的耐盐性综合评分，根据该评分对植株苗期的耐盐性进行评价：耐盐性综合评分≤0.5为高度敏感，0.5＜耐盐性综合评分≤1.0为敏感，1.0＜耐盐性综合评分≤1.5为中度耐盐，1.5＜耐盐性综合评分≤2.0为耐盐，耐盐性综合评分＞2.0为高度耐盐。

2.根据权利要求1所述的鉴定方法，其特征在于，步骤（1）中种子采用10g/L的次氯酸钠消毒。

3.根据权利要求1所述的鉴定方法，其特征在于，步骤（1）中种子育苗的步骤如下：将消毒后的种子均匀播种于铺有蛭石的塑料盘中，加水湿润，盖上保鲜膜，于28℃培养箱内暗培养，2~4天后，待玉米种子长出幼根，去除保鲜膜，移至人工气候室培养，6~8天后，玉米幼苗长到两片叶，取生长正常一致的幼苗，用海绵卷缠绕其茎部，插入PPR塑料板的小孔中，将PPR塑料板置于盛有1/2浓度的Hoagland营养液的储存箱上，用氧气泵供氧，供氧时间为6:00~20:00，每隔两天换一次营养液，2~4天后，待幼苗长至三叶一心期进行各指标的测定。

4.根据权利要求1所述的鉴定方法，其特征在于，步骤（2）所述的人工气候室的环境条件为：35%恒湿，光照时间14h/天，光照强度4500~5500LX，光照时25℃恒温，无光照时10℃恒温。

5.根据权利要求1所述的鉴定方法，其特征在于，步骤(2)所述人工气候室培养7天。