CN109122128A - 一种玉米自交系耐热性鉴定方法 - Google Patents

一种玉米自交系耐热性鉴定方法 Download PDF

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Abstract

一种玉米自交系耐热性鉴定方法，该鉴定方法包括不同品种玉米实验田植株培育、吐丝前后阶段人工模拟高温处理、高温处理组和对照组温度指标记录、穗粒数计算、发芽实验、有效穗粒数相对分值计算、品种的耐热性判断等步骤；本发明提供的耐热性鉴定方法以有效穗粒数相对分值作为不同品种玉米间耐热性鉴定最终数据支持，而有效穗粒数相对分值的大小为不同玉米品种间耐热性程度的直接作用结果；因此，本方案鉴定方法相对传统原因导向型鉴定方法，剔除了理论外的多种干扰因子；利用该玉米自交系耐热性鉴定方法鉴定准确度较高，以该方法筛选出来的耐热型自交系在生产上具有较好的应用价值。

Description

一种玉米自交系耐热性鉴定方法
技术领域
本发明属于植物耐热性鉴定技术领域，特别涉及一种玉米自交系耐热性鉴定方法。
背景技术
玉米作为世界三大粮食作物之一,属于喜热习性，但若作物正常开花期至灌浆期期间如遭遇异常高温，生长发育就会受到抑制,引起所谓的"高温热害"；高温热害主要发生在华北平原及其以南地区。高温对作物生长发育的影响是多方面的:①玉米(特别是自交系)若在开花期花药开裂后遇到高温,会使花粉管的伸长受到影响,花粉很快失去活力；气温高于35℃时,花粉管尖端大量破裂,受精能力丧失,形成大量空粒白壳,结实率下降10—72.6％(这种现象俗称"高温不实")；在灌浆期遇到高温,会使籽粒内酶的活性受到影响,进而影响玉米灌浆；因此，对不同品种玉米(特别是自交系)进行耐热性鉴定，挑选出耐热性强的品种推广具有较强的现实及经济意义。
现有自交系玉米耐热性鉴定采用异地鉴定的方法，将玉米自交系种植于开花期温度不同的两个地点。将雄花小穗的减少程度、花粉败育程度和花丝伸长程度这3个指标的乘积值的大小作为玉米自交系花期耐热性的评价指标；该鉴定方法的主要原理是：玉米雌雄器官生长分化过程对高温的反应最为敏感，高温胁迫下雄花小穗减少，花粉败育程度提高，雌穗花丝长度减少，从而导致结实率和产量的降低。
但上述自交系玉米耐热性鉴定方法仅从原因分析，未从结果直接进行分析，即：高温胁迫下玉米雄花小穗数减少，花粉败育程度提高，雌穗花丝长度减少这3个因素是导致玉米结实率及产量降低的原因，不能直接反映供试材料对高温的耐性；此外，还忽略了一些因素(如：种子发芽率、高温热胁迫时间等)；玉米自交系生产出来的种子是用于农业生产的，发芽率是衡量种子质量的关键指标。高温胁迫不仅降低了玉米自交系的结实率，对籽粒灌浆也有不良影响，引起千粒重下降，导致发芽率降低，最终造成玉米自交系有效粒数减少。因此，在玉米自交系耐热性评价中需要将种子发芽率考虑在内；高温胁迫持续时间与农业生产实践吻合度有待提高。随着全球“温室效应”的加剧，高温持续的时间明显增加，在农业生产实践中，高温热害已不局限于玉米花期，吐丝期前后均有较长时间的高温天气出现。因此，鉴于现技术中存在的玉米自交系耐热性鉴定中未抓住矛盾主要方面的瑕疵及未将发芽率考虑在内的不足，亟待提出新的玉米自交系耐热性鉴定方法。
发明内容
本发明的目意在针对现有玉米自交系耐热性鉴定中未抓住矛盾主要方面的瑕疵及未将发芽率考虑在内的不足，提出一种新的玉米自交系耐热性鉴定方法。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：
一种玉米自交系耐热性鉴定方法，包括以下步骤；
(1)植株培育：挑选10份花期基本相同的自育骨干玉米自交系,编号：IB01、IB02、IB03、IB04、IB05、IB06、IB07、IB08、IB09、IB10分别栽种于实验田中，每份玉米自交系于实验田中均设有对照组与高温处理组，且于组内设至少2次重复，并于开花吐丝期套袋自交，栽培管理措施同大田；
(2)高温处理：对10份玉米自交系的高温处理组于吐丝前15d至吐丝后15d采用塑料大棚人工模拟进行高温处理，大棚四周塑料膜离地面50cm高，每天处理8小时，用温度计记录棚内热胁迫高温处理组和棚外对照组离地2m处的温度，其余时间揭去塑料膜，共计30d，对照组，按正常条件栽培，以高温处理时段内大棚内外的平均温度作为高温处理温度和对照温度；
(3)计算穗粒数：从10份玉米自交系的对照组和高温处理组各实验田中部分别各选取10个典型果穗，考察穗行数及行粒数，并计算穗粒数，取10个果穗的平均值；
(4)发芽实验：采用人工气候箱恒温发芽法对从10份自交系玉米对照组和高温处理组获得的典型穗粒分别进行发芽实验，典型穗粒是典型果穗自然风干后脱粒，清除杂质后的籽粒，随机数取50粒完整的典型穗粒，均匀置于发芽盒内发芽，发芽率取四次重复平均值；
(5)有效穗粒数相对分值计算：将供试材料在高温处理温度和对照温度的穗粒数乘以相应的发芽率，即为有效穗粒数，再求出高温处理下的有效穗粒数与常温下的有效穗粒数的比值，最后将比值乘以100，所得数值即为有效穗粒数相对分值。即：
(6)耐热性判断：100≥BS≥85，为高耐热型；60≤BS＜85，为普通耐热型；BS＜60，为热敏感型。
本发明的原理在于：该方案以玉米自交系穗粒数与种子发芽率相结合求出有效穗粒数数据作为依据，最终通过有效穗粒数相对分值作为玉米耐热性评价指标进行自交系玉米耐热性鉴定。耐热性判断的依据是：在百分制考试中，一般以60分界做为考生成绩是否及格的标准，若成绩大于或等于60分，则考试成绩合格，少于60分，则成绩不合格。同样，以85分为界做为衡量考试成绩是否优秀的标准，若考试成绩高于或等于85分，则考试成绩优秀，若少于85分，则成绩不优秀。成绩大于60分而小于85分者，为一般成绩。基于以上思路，将玉米自交系在正常温度下的有效穗粒数相对分值视为100分，将该自交系在高温胁迫下的有效穗粒数视为相对成绩。将高温胁迫下的有效穗粒数与常温下该自交系有效穗粒数的比值转换为百分制即为相对分值(SB)，若100≥BS≥85，为高耐热型；60≤BS＜85，为普通耐热型；BS＜60，为热敏感型。
本发明的有益效果在于：由于该鉴定方案采用有效穗粒数相对分值作为数据支撑，为结果导向型鉴定方法，相对传统原因导向型鉴定方法，该鉴定方法剔除了理论外的多种干扰因子，因此，利用该玉米自交系耐热性鉴定方法鉴定准确度较高，以该方法筛选出来的耐热型自交系在生产上具有较好的应用价值。
进一步，上述的一种玉米自交系耐热性鉴定方法，所述步骤(2)高温处理，热处理的温度在35℃-38℃，对照温度在28℃-31℃。
进一步，上述的一种玉米自交系耐热性鉴定方法，所述步骤(2)高温处理，热处理的平均温度为37.1℃，对照的平均温度为30.6℃。
进一步，上述的一种玉米自交系耐热性鉴定方法，所述步骤(1)植株培育，10份玉米自交系在实验田中的对照组和高温处理组于组内设至少2次重复。
进一步，上述的一种玉米自交系耐热性鉴定方法，所述步骤(6)耐热性鉴定选取每份玉米自交系实验田内至少两个重复组进行鉴定。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步详细的描述：
实施例1
本方案玉米自交系耐热性鉴定方法，具体包括以下步骤：
(1)植株培育
挑选10份花期基本相同的自育骨干玉米自交系，编号：IB01、IB02、IB03、IB04、IB05、IB06、IB07、IB08、IB09、IB10；每份玉米自交系于实验田中均设有对照组与高温处理组，分别栽种于实验田中，并且对照组和高温处理组于组内设最少2次重复，按照5行区，其中行长6.0m，株距0.3m，行距0.6m分别栽种，开花期之前置于外界环境中自然生长，并于开花吐丝期套袋自交，栽培管理措施同大田。实验于2015-2017年在石河子、沙湾、奇台等3地进行。
(2)高温处理
对10份玉米自交系的高温处理组于吐丝前15d至吐丝后15d采用塑料大棚人工模拟进行高温处理，这里所说的高温处理，是模拟每年7月至8月的外部平均温度作为温度数据支撑，高温处理的温度保持在35℃-38℃间，对照温度保持在28℃-31℃，塑料大棚内外高温处理平均温度为37.1℃和30.6℃，塑料大棚高温处理比棚外对照的温度高6.5℃，T分析表明两者差异达及显著水平(P<0.0001)；将大棚规格设计为30m×20m×3m，用脚手架进行固定，大棚四周塑料膜设置离地面50cm高，每天处理8小时，高温处理时段在10:00-18:00区间，用温度计记录棚内热胁迫高温处理组和棚外对照组离地2m(玉米自交系冠层)处的温度，其余时间揭去塑料膜，共计30d，对照组，按正常外部温度条件栽培，以高温处理时段内大棚内外的平均温度作为高温处理温度和对照温度；
(3)计算穗粒数
从10份玉米自交系的对照组和高温处理组各试验田中部分别各选取10个典型果穗，考察穗行数及行粒数，并计算穗粒数，取10个果穗的平均值；
(4)发芽实验
采用人工气候箱恒温发芽法对从10份自交系玉米对照组和高温处理组获得的典型穗粒分别进行发芽实验，典型穗粒是典型果穗自然风干后脱粒，清除杂质后的籽粒，随机数取50粒完整的典型穗粒，均匀的排放在铺有3cm厚细砂的发芽盒内(发芽盒规格为5cm×10cm×15cm)，再覆盖1cm厚的砂子，加上盖子，砂子的含水量为85％，置于25℃的人工气候箱内，暗培养，空气湿度设置为66％，四次重复，每天早上喷水，保持砂子湿润，第7天统计正常发芽种子数；发芽率计算公式：发芽率＝发芽数/供试种子数×100％，发芽率取四次重复平均值,正常发芽籽粒鉴定方法及试验结果平均值可靠性判定方法请参照《粮油检验发芽试验》(GB/T 5520-2011)。
(5)有效粒数相对分值计算
将供试材料在高温处理温度和对照温度的穗粒数乘以相应的发芽率，即为有效穗粒数，再求出高温处理下的有效穗粒数与常温下的有效穗粒数的比值，最后将比值乘以100，所得数值即为有效穗粒数相对分值。即：
(6)耐热性鉴定：100≥BS≥85，为高耐热型；60≤BS＜85，为普通耐热型；BS＜60，为热敏感型；
此外为进一步提高鉴定结果的准确率，需要对步骤(1)每份玉米自交系的对照组和高温处理组的组内重复进行不少于两次的耐热性鉴定，多组鉴定的优点在于实验数据可以作为对照，相互印证，对于组内重复实验数据差别较大的品种，能及时发现，并重新进行实验以进一步提高实验结果的准确度，本方案采用两次耐热性鉴定。
具体3个实验点及不同年度的实验结果如下：
2015年实验结果
表1热胁迫对不同玉米自交系穗粒数、发芽率的影响(石河子试点)
从表1可以看出，2015年在石河子试点，高耐热型品种(IB01、IB04、IB05、IB06)；普通耐热型品种(IB02、IB03、IB07、IB08)；热敏感型品种(IB09、IB10)。
表2热胁迫对不同玉米自交系穗粒数、发芽率的影响(沙湾试点)
从表2可以看出，2015年在沙湾试点，高耐热型品种(IB01、IB02、IB04、IB06、IB07)；普通耐热型品种(IB03、IB05、IB08、IB09)；热敏感型品种(IB10)。
表3热胁迫对不同玉米自交系穗粒数、发芽率的影响(奇台试点)
从表3可以看出，2015年在奇台试点，高耐热型品种(IB01、IB02、IB06)；普通耐热型品种(IB02、IB03、IB07、IB08、IB09、IB10)；热敏感型品种(IB04、IB05)。
2016年实验结果
表4热胁迫对不同玉米自交系穗粒数、发芽率的影响(石河子试点)
从表4可以看出，2016年在石河子试点，高耐热型品种(IB01、IB02、IB06)；普通耐热型品种(IB03、IB04、IB05、IB06、IB07、IB08)；热敏感型品种(IB10)。
表5热胁迫对不同玉米自交系穗粒数、发芽率的影响(沙湾试点)
从表5可以看出，2016年在沙湾试点，高耐热型品种(IB01、IB02、IB06)；普通耐热型品种(IB03、IB04、IB05、IB07、IB8、IB09)；热敏感型品种(IB10)。
表6热胁迫对不同玉米自交系穗粒数、发芽率的影响(奇台试点)
从表6可以看出，2016年在奇台试点，高耐热型品种(IB01、IB02、IB06)；普通耐热型品种(IB03、IB04、IB08、IB10)；热敏感型品种(IB05、IB07、IB09)。
2017年实验结果
表7热胁迫对不同玉米自交系穗粒数、发芽率的影响(石河子试点)
从表7可以看出，2017年在石河子试点，高耐热型品种(IB01、IB02、IB04、IB06)；普通耐热型品种(IB03、IB05、IB07、IB08、IB10)；热敏感型品种(IB09)。
表8热胁迫对不同玉米自交系穗粒数、发芽率的影响(沙湾试点)
从表5可以看出，2016年在沙湾试点，高耐热型品种(IB01、IB02、IB06)；普通耐热型品种(IB03、IB04、IB05、IB07、IB8、IB10)；热敏感型品种(IB09)。
表9热胁迫对不同玉米自交系穗粒数、发芽率的影响(奇台试点)
从表9可以看出，2017年在奇台试点，高耐热型品种(IB01、IB06)；普通耐热型品种(IB02、IB03、IB04、IB5、IB08、IB9)；热敏感型品种(IB07、IB09)。
2015-2017年于石河子试点、沙湾试点和奇台试点实验结果表明，IB01和IB06这两个自交系耐热性强，且年际间与试点间稳定，为耐热性最稳定的玉米自交系品种。
以上所述的仅是本发明的实施例，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (5)

1.一种玉米自交系耐热性鉴定方法，其特征在于：包括以下步骤；
(1)植株培育：挑选10份花期基本相同的自育骨干玉米自交系,编号：IB01、IB02、IB03、IB04、IB05、IB06、IB07、IB08、IB09、IB10分别栽种于实验田中，每份玉米自交系于实验田中均设有对照组与高温处理组，且于组内设至少2次重复，并于开花吐丝期套袋自交，栽培管理措施同大田；
(2)高温处理：对10份玉米自交系的高温处理组于吐丝前15d至吐丝后15d采用塑料大棚人工模拟进行高温处理，大棚四周塑料膜离地面50cm高，每天处理8小时，用温度计记录棚内热胁迫高温处理组和棚外对照组离地2m处的温度，其余时间揭去塑料膜，共计30d，对照组，按正常条件栽培，以高温处理时段内大棚内外的平均温度作为高温处理温度和对照温度；
(3)计算穗粒数：从10份玉米自交系的对照组和高温处理组各实验田中部分别各选取10个典型果穗，考察穗行数及行粒数，并计算穗粒数，取10个果穗的平均值；
(4)发芽实验：采用人工气候箱恒温发芽法对从10份自交系玉米对照组和高温处理组获得的典型穗粒分别进行发芽实验，典型穗粒是典型果穗自然风干后脱粒，清除杂质后的籽粒，随机数取50粒完整的典型穗粒，均匀置于发芽盒内发芽，发芽率取四次重复平均值；
(5)有效穗粒数相对分值计算：将供试材料在高温处理温度和对照温度的穗粒数乘以相应的发芽率，即为有效穗粒数，再求出高温处理下的有效穗粒数与常温下的有效穗粒数的比值，最后将比值乘以100，所得数值即为有效穗粒数相对分值。即：
(6)耐热性判断：100≥BS≥85，为高耐热型；60≤BS＜85，为普通耐热型；BS＜60，为热敏感型。
2.根据权利要求1所述的一种玉米自交系耐热性鉴定方法，其特征在于：所述步骤(2)高温处理，热处理的温度在35℃-38℃，对照温度在28℃-31℃。
3.根据权利要求2所述的一种玉米自交系耐热性鉴定方法，其特征在于：所述步骤(2)高温处理，热处理的平均温度为37.1℃，对照的平均温度为30.6℃。
4.根据权利要求1所述的一种玉米自交系耐热性鉴定方法，其特征在于：所述步骤(1)植株培育，10份玉米自交系在实验田中的对照组和高温处理组于组内设至少2次重复。
5.根据权利要求1所述的一种玉米自交系耐热性鉴定方法，其特征在于：所述步骤(6)耐热性鉴定选取每份玉米自交系实验田内至少两个重复组进行鉴定。
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