CN110108743A - 一种冬小麦耐热性快速鉴定的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种冬小麦耐热性快速鉴定的方法，该方法包含：播种待鉴定品种和耐热性对照品种，在距离地面一定距离处设置温度记录仪以监测环境温度；当80％以上的小麦开花后，待胚发育成熟，对待鉴定材料和耐热性对照品种进行热胁迫处理和正常处理；所述热胁迫处理通过控制棚内温度高于棚外温度进行，所述正常处理是控制棚内温度和棚外温度一致，利用高于小麦冠层处的热成像仪测定待鉴定材料和耐热性对照品种的冠层温度或每株小麦选取旗叶测定待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素含量，计算冠层温度热敏感指数或叶绿素热敏感指数。本发明的方法能够稳定、准确、高通量地鉴定冬小麦材料在热胁迫下的耐热性。

Description

一种冬小麦耐热性快速鉴定的方法
技术领域
本发明涉及一种耐热性鉴定的方法，具体涉及一种高通量的冬小麦耐热性快速鉴定的方法。
背景技术
通过生理性状测定耐热遗传变异，建立一系列抗热鉴定指标，是鉴定小麦品种抗热性的有效方法。肖世和等研究发现气冠温差可用于鉴定耐热性，其利用了冠层温度与大气温度的差值。孙其信等发现在热逆境下千粒重较稳定的品种可能具有较强的耐热性，并据此提出粒重热感指数指标，此指标能够反映作物性状对热逆境的稳产性。
粒重热感指数指标受植物生长季节的影响，不能快速准确地对耐热性进行鉴定。
发明内容
本发明的目的是提供一种冬小麦耐热性快速鉴定的方法，该方法解决了现有方法不能快速鉴定耐热性的问题，能够在早世代或者小麦材料较少的情况下，鉴定冬小麦材料的耐热性，可反映热胁迫下小麦的产量潜力和稳产性。
为了达到上述目的，本发明提供了一种冬小麦耐热性快速鉴定的方法，该方法包含：播种待鉴定品种和耐热性对照品种，在距离地面一定距离处设置温度记录仪以监测环境温度；当80％以上的小麦开花后，待胚发育成熟，对待鉴定材料和耐热性对照品种进行热胁迫处理和正常处理。
所述热胁迫处理通过控制棚内温度高于棚外温度进行，所述正常处理是控制棚内温度和棚外温度一致，利用高于小麦冠层处的热成像仪测定待鉴定材料和耐热性对照品种的冠层温度或每株小麦选取旗叶测定待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素含量，计算冠层温度热敏感指数或叶绿素热敏感指数。
其中，所述冠层温度热敏感指数采用式(1)公式计算：
SCT＝(CT/CTp)-1 (1)；
式(1)中，SCT为冠层温度热敏感指数，CT为热胁迫处理下的冠层温度，CTP为正常处理下的冠层温度。
将待鉴定材料和耐热性对照品种的冠层温度热敏感指数分别表示为SCT1、SCT2，当SCT1＞SCT2时，则耐热性好；当SCT1≤SCT2时，则耐热性差。
其中，所述叶绿素热敏感指数采用式(2)公式计算：
SLCC＝1-(LCC/LCCp) (2)；
式(2)中，LCC为热胁迫处理下叶绿素平均含量，LCCp为正常处理下叶绿素平均含量。
将待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素热敏感指数分别表示为SLCC1、SLCC2，当SLCC1＞SLCC2时，则耐热性好；当SLCC1≤SLCC2时，则耐热性差。
本发明还提供了一种冬小麦耐热性快速鉴定的方法，该方法包含：
播种待鉴定品种和耐热性对照品种，在距离地面一定距离处设置温度记录仪以监测环境温度；当80％以上的小麦开花后，待胚发育成熟，对待鉴定材料和耐热性对照品种进行热胁迫处理和正常处理。
所述热胁迫处理通过控制棚内温度高于棚外温度进行，所述正常处理是控制棚内温度和棚外温度一致，利用高于小麦冠层1m处的FLIR T400热成像仪测定待鉴定材料和耐热性对照品种的冠层温度，并对每株小麦选取旗叶测定待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素含量，计算冠层温度热敏感指数或叶绿素热敏感指数；通过冠层温度热敏感指数或叶绿素热敏感指数计算热敏感综合指数。
其中，所述冠层温度热敏感指数采用式(1)公式计算：
SCT＝(CT/CTp)-1 (1)；
式(1)中，SCT为冠层温度热敏感指数，CT为热胁迫处理下的冠层温度，CTP为正常处理下的冠层温度。
其中，所述叶绿素热敏感指数采用式(2)公式计算：
SLCC＝1-(LCC/LCCp) (2)；
式(2)中，LCC为热胁迫处理下叶绿素平均含量，LCCp为正常处理下叶绿素平均含量。
其中，所述热敏感综合指数采用式(3)公式计算：
HRI＝0.75×SCT+0.63×SLCC (3)；
将待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素热敏感指数分别表示为HRI1、HRI2，当HRI1＞HRI2时，则耐热性好；当HRI1≤HRI2时，则耐热性差。
优选地，在距离地面80cm处设置温度记录仪以监测温度。
优选地，播种待鉴定品种及耐热性对照品种后，加盖温控棚，以进行温度控制。
优选地，在80％以上的小麦开花后，待胚发育成熟，进行热胁迫处理。
优选地，利用高于小麦冠层1m处的热成像仪测定待鉴定材料和耐热性对照品种的冠层温度或每株小麦选取旗叶测定待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素含量。
优选地，所述FLIR T400热成像仪配置90°广角镜头进行拍照，对热胁迫处理和正常处理的待鉴定品种及耐热性对照品种的冠层温度同时进行测定。
优选地，对待鉴定材料和耐热性对照品种进行热胁迫处理和正常处理后第二天每株小麦选取旗叶测定待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素含量。
优选地，所述播种采用间比法排列。
优选地，数个区播种所述待鉴定品种，每隔若干区种植数行耐热性对照品种。
优选地，选取衡4399作为耐热性对照品种。
本发明的冬小麦耐热性快速鉴定的方法，解决了现有方法不能快速鉴定耐热性的问题，具有以下优点：
(1)本发明的方法对生理指标-冠层温度采取新的计算方法SCT，对生理指标叶绿素含量采取新的计算方法SLCC，指标与冬小麦品种在热胁迫下的产量和减产率呈极显著相关性，可稳定、准确、高通量地鉴定冬小麦材料的耐热性，反映小麦的产量潜力和稳产性：
(2)本发明的方法为早世代如F3代等，鉴定冬小麦耐热性提供理论依据；
(3)本发明的方法还可鉴定高世代如F5-8代等品系材料的耐热性。
附图说明
图1为2016-2017年小麦花后棚内和棚外日均最高气温图。
图2为2017-2018年小麦花后棚内和棚外日均最高气温图。
图3为FLIRT400热成像仪检测小麦冠层温度图。
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
(1)整理地块，旋耕2遍，底施磷酸二铵375kg/hm2，尿素225kg/hm2，折合纯氮171kg/hm2、P2O5172.5kg/hm2，
(2)选取对照品种
将衡4399做为对照品种，其是小麦河北省水地组区域试验对照品种，耐热性较好。
(3)播种
采用间比法排列，每隔9个区设1行对照品种，每区种植1行，行长2米，行距0.267米，每行播种40粒小麦种子，这种种植方法可在有限面积的土地上鉴定更多的材料。
(4)安装温度记录仪
在两块试验区(即待检测材料种植区域)内距离地面1米处分别安装温度记录仪，保证试验一致性，记录小麦材料环境温度。
(5)加盖温控棚
在整个试验80％的品种开花后第15天，移动温控棚覆盖鉴定材料，小麦大多数材料开花后15天内胚比较脆弱，如果15天内即给予热胁迫处理，会造成严重的伤害，第15天胚发育比较成熟，在此时间段给予热胁迫处理可以反映得到较好的热鉴定效果，如图1和2所示，为2016-2017、2017-2018年小麦花后棚内和棚外日均最高气温图。温控棚可采用中国专利CN201621249461.3；通过开启温控棚内的风机和调温装置，使得温控棚内温度比未安装温控棚的试验田温度高5～6℃。
(6)在两块试验区距离地面1米处架设可搭载移动FLIR T400热成像仪的轨道；
(7)测定冠层温度和叶绿素含量
花后第28天，选择晴朗无风少云的天气，于13:00至15:00，将FLIR T400热成像仪配置90°广角镜头(一次可拍摄10个小区材料)，在轨道上运行拍照，对热胁迫和正常处理条件下的1行区小麦材料冠层温度同时进行测定，以消除时间的顺延带来的实验误差，热胁迫处理通过控制棚内温度高于棚外温度进行，正常处理是不进行加盖温控棚其他条件与热胁迫处理一致，每个材料测定三次重复，最后计算平均值。经过2年的试验发现第28天测定冠层温度，得到的冠层温度热敏感指数SCT与小麦产量和热胁迫下减产率呈现极显著相关性，可以较好的反映小麦在热胁迫下稳产性和高产潜力。
开花后第29天早晨8点，每个材料随机选取10个旗叶，用便携式叶绿素测定仪(例如：CCM-200,Opti-Sciences Inc.,NH,USA)测定叶绿素含量。
(8)计算SCT冠层温度热敏感指数和叶绿素热敏感指数：
冠层温度热敏感指数：SCT＝CT/CTp-1 (1)；
式(1)中，SCT为冠层温度热敏感指数，CT为热胁迫处理下的冠层温度，CTP为正常处理下的冠层温度。
叶绿素热敏感指数：SLCC＝1-LCC/LCCp (2)；
式(2)中，LCC是热胁迫处理下叶绿素平均含量,LCCp是正常处理下叶绿素平均含量。
在上述两个热敏感指数中，热敏感指数越高，则代表该品种耐热性越好。如图1和2所示，为2016-2017、2017-2018年小麦花后棚内和棚外日均最高气温图，如图3所示，为FLIRT400热成像仪检测小麦冠层温度图，表1是我们在2016-2017和2017-2018两个种植季实际测量出的结果，表2是对两年试验数据SCT、SLCC和产量、减产率进行了相关性分析。
表1为2016-2017、2017-2018待测材料的产量、减产率和计算得到的冠层温度和叶绿素含量热敏感指数表
表2为2016-2017、2017-2018待测材料的冠层温度和叶绿素含量热敏感指数与小麦材料的产量和减产率的相关性分析
注：*,**,***,分别表示显著性P<0.05,P<0.01,andP<0.001。
从表中可以发现，冠层温度热敏感指数SCT和叶绿素热敏感指数SLCC可准确的用于表征小麦品种的耐热性，因为他们都达到了极显著相关(如2017-2018年，SCT与减产率极显著负相关，相关系数0.8164)。
同时，我们针对不同的小麦品种，分别进行测定计算得到了冠层温度热敏感指数和叶绿素热敏感指数的值，通过针对十几个品种的测试，对于我们经验中认为的处于中等水平的衡4399，其冠层温度热敏感指数和叶绿素热敏感指数的值基本处于中等水平，待测材料的指数值高于衡4399的，其在实际当中耐热性也确实好于衡4399。因此，在实际当中，我们可以把衡4399作为对照品种，将待鉴定材料和对照品种的冠层温度热敏感指数，分别为SCT1、SCT2；当SCT1＞SCT2时，则耐热性好，当SCT1≤SCT2时，则耐热性差。
类似地，上述方法也适用于叶绿素指数判断。需要说明的是，在实际中观察到，对于同一品种，上述两个指数具有季节等相关性，例如对于衡4399来说，对其使用本发明的方法来测定其冠层温度热敏感指数和叶绿素热敏感指数，发现每一年的数值均不同，但是不同的品种在同一种植季内耐热性表现相对不会发生变化，也即在每个种植季中，指数高的永远相对偏高，可以动态的反映某个品种自身调节相关生理的性能优异，以较好的适应热胁迫，可以同时反映小麦的产量潜力(绝对产量)和稳产性(即热胁迫产生的减产率，相对产量)。在耐热性鉴定中，需要同时种植待鉴定品种和对照品种(作为参考)，如果仅是以绝对值进行考察，则可能出现不准确的结果，或者不能同时反映小麦的产量潜力(绝对产量)和稳产性(即热胁迫产生的减产率，相对产量)。
在上述工作的基础上，为了获得更加准确的表征小麦耐热性的参数，在2016-2017年和2017-2018年两个种植季，针对16个小麦品种，对其产量、减产率、冠层温度、冠层温度热敏感指数、叶绿素含量和叶绿素热敏感指数进行了详细的测定、计算和记载，并进行了相关性分析，得到了如表2所示出的数据，根据这些实验数据，结合实际经验，计算出了同时包括和冠层温度热敏感指数和叶绿素热感指数的热敏感综合指数计算公式：
HRI＝0.75×SCT+0.63×SLCC
经过实验验证，上述热敏感综合指数能够更加精确的指示出小麦品种的耐热性。
综上所述，本发明的冬小麦耐热性快速鉴定的方法能够同时说明冬小麦材料在热胁迫下稳产性和高产潜力的高低。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种冬小麦耐热性快速鉴定的方法，其特征在于，该方法包含：
播种待鉴定品种和耐热性对照品种，在距离地面一定距离处设置温度记录仪以监测环境温度；
当80％以上的小麦开花后，待胚发育成熟，对待鉴定材料和耐热性对照品种进行热胁迫处理和正常处理；
所述热胁迫处理通过控制棚内温度高于棚外温度进行，所述正常处理是控制棚内温度和棚外温度一致，利用高于小麦冠层处的热成像仪测定待鉴定材料和耐热性对照品种的冠层温度，计算冠层温度热敏感指数；
其中，所述冠层温度热敏感指数采用式(1)公式计算：
SCT＝(CT/CTp)-1 (1)；
式(1)中，SCT为冠层温度热敏感指数，CT为热胁迫处理下的冠层温度，CTP为正常处理下的冠层温度；
将待鉴定材料和耐热性对照品种的冠层温度热敏感指数分别表示为SCT1、SCT2，当SCT1＞SCT2时，则耐热性好；当SCT1≤SCT2时，则耐热性差。
2.一种冬小麦耐热性快速鉴定的方法，其特征在于，该方法包含：
播种待鉴定品种和耐热性对照品种，在距离地面一定距离处设置温度记录仪以监测环境温度；
当80％以上的小麦开花后，待胚发育成熟，对待鉴定材料和耐热性对照品种进行热胁迫处理和正常处理；
所述热胁迫处理通过控制棚内温度高于棚外温度进行，所述正常处理是控制棚内温度和棚外温度一致，选取旗叶测定待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素含量，计算叶绿素热敏感指数；
其中，所述叶绿素热敏感指数采用式(2)公式计算：
SLCC＝1-(LCC/LCCp) (2)；
式(2)中，LCC为热胁迫处理下叶绿素平均含量，LCCp为正常处理下叶绿素平均含量；
将待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素热敏感指数分别表示为SLCC1、SLCC2，当SLCC1＞SLCC2时，则耐热性好；当SLCC1≤SLCC2时，则耐热性差。
3.一种冬小麦耐热性快速鉴定的方法，其特征在于，该方法包含：
播种待鉴定品种和耐热性对照品种，在距离地面一定距离处设置温度记录仪以监测环境温度；
当80％以上的小麦开花后，待胚发育成熟，对待鉴定材料和耐热性对照品种进行热胁迫处理和正常处理；
所述热胁迫处理通过控制棚内温度高于棚外温度进行，所述正常处理是控制棚内温度和棚外温度一致，利用高于小麦冠层1m处的FLIR T400热成像仪测定待鉴定材料和耐热性对照品种的冠层温度，并对选取旗叶测定待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素含量，计算冠层温度热敏感指数和叶绿素热敏感指数；
通过冠层温度热敏感指数和叶绿素热敏感指数计算热敏感综合指数；
其中，所述冠层温度热敏感指数采用式(1)公式计算：
SCT＝(CT/CTp)-1 (1)；
式(1)中，SCT为冠层温度热敏感指数，CT为热胁迫处理下的冠层温度，CTP为正常处理下的冠层温度；
其中，所述叶绿素热敏感指数采用式(2)公式计算：
SLCC＝1-(LCC/LCCp) (2)；
式(2)中，LCC为热胁迫处理下叶绿素平均含量，LCCp为正常处理下叶绿素平均含量；
其中，所述热敏感综合指数采用式(3)公式计算：
HRI＝0.75×SCT+0.63×SLCC (3)；
将待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素热敏感指数分别表示为HRI1、HRI2，当HRI1＞HRI2时，则耐热性好；当HRI1≤HRI2时，则耐热性差。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的冬小麦耐热性快速鉴定的方法，其特征在于，在距离地面80cm处设置温度记录仪以监测温度。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的冬小麦耐热性快速鉴定的方法，其特征在于，在80％以上的小麦开花后，待胚发育成熟，进行热胁迫处理。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的冬小麦耐热性快速鉴定的方法，其特征在于，所述FLIR T400热成像仪配置90°广角镜头进行拍照，对热胁迫处理和正常处理的待鉴定品种及耐热性对照品种的冠层温度同时进行测定。
7.根据权利要求1-3中任意一项所述的冬小麦耐热性快速鉴定的方法，其特征在于，对待鉴定材料和耐热性对照品种进行热胁迫处理和正常处理后第二天选取旗叶测定待鉴定材料和耐热性对照品种的叶绿素含量。
8.根据权利要求1-3中任意一项所述的冬小麦耐热性快速鉴定的方法，其特征在于，所述播种采用间比法排列。
9.根据权利要求1-3中任意一项所述的冬小麦耐热性快速鉴定的方法，其特征在于，数个区播种所述待鉴定品种，每隔若干区种植数行耐热性对照品种。
10.根据权利要求1-3中任意一项所述的冬小麦耐热性快速鉴定的方法，其特征在于，选取衡4399作为耐热性对照品种。
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