CN110313268A - 一种利用培养装置快速鉴定种子耐盐性的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用培养装置快速鉴定种子耐盐性的方法,其特征在于，包括以下步骤，高效培养装置和滤纸的消毒，配置盐溶液，播种与盐胁迫处理，萌发指标测定，耐盐碱级别评价；所述配置的盐溶液为按四个质量浓度梯度配置的盐溶液；所述测定的萌发指标包括，盐碱害指数、耐盐指数和胚根长平均值。采用高效培养装置进行播种与盐胁迫处理种子，快速地通过考察种子萌芽过程中的各项萌发指标，评价耐盐碱性，筛选出耐盐碱性好的植物种子。

Description

一种利用培养装置快速鉴定种子耐盐性的方法

技术领域

本发明涉及环境领域，尤其涉及一种利用培养装置快速鉴定种子耐盐性的方法。

背景技术

中国盐碱地资源较为丰富,盐碱地改良、治理、合理开发利用是变不利条件为有利因素,促进土壤盐碱化地区可持续发展的重要途径之一。国内外在盐碱地改良技术方面已经取得了许多成功的经验，然而由于各地土壤、地下水、气候和生态环境等主要因素不同，改良效果差距很大且改良费用昂贵。目前盐碱地改良主要有水利工程措施、农业措施、化学措施和生物措施，不同措施对盐碱土壤的改良利用效果各不相同，实践证明，在治理盐碱技术上，每种方法都存在着一定的优缺点。水利工程措施辅以农业措施虽然改良效果好、见效快，但用工量大、投入成本高，不可持续；化学措施在降低土壤盐度碱度、改善土壤理化性质的同时，可能给土壤带来二次污染；生物措施投资少、无污染、可持续性强，且优良的植被体系可以改善盐碱土壤理化性质，促进植物生长，但生物改良周期长、见效慢。近年来，在盐碱地治理的过程中，我国逐渐确定了“因地制宜”、“综合防治”和“工程措施与生物措施相结合”的原则，运用集成技术综合治理盐碱地，能使盐碱地在治理中应用、利用中改良，又能产生明显地经济、社会和生态效益。因此盐碱地生物改良措施是未来治理的最佳选择和重要方式，而耐盐植物应用又是生物改良措施的基础和保障。

盐生植物由于其生境恶劣,生物量小,经济效益低,因而一直未得到人们的足够重视,对盐生植物开发利用程度不够,严重影响了对盐渍土的改良和利用。然而许多盐生植物却是在盐渍土上唯一能正常生长的植物,它们在盐渍土开发利用、维持生态平衡方面一直起着重要作用,其生态价值不可低估。随着人口的增长和经济的发展,以及改善生态环境的迫切需要,盐渍土资源和耐盐植物资源将会变得日益重要。加强盐生植物开发利用,对推进盐碱地区农业调整、改善生态环境、促进区域农业可持续发展具有重要作用。

然而，现有技术程序复杂，耗时和耗费人力较多，实验操作麻烦。如现有技术需要进行种子消毒和培养皿消毒，尤其是测试不同浓度、不同时间盐胁迫的不同野生地被植物的耐盐性时，如测试3个物种、3种盐溶液、4个浓度梯度、2个时间段的萌发指标和3个时间段的生理指标测定，每处理4个重复，需要准备624个培养皿，培养皿消毒工作需要2人2天完成，另外摆放种子和每日的观测、换液等操作都需要逐个培养皿的进行操作，仅换液工作就需要1个人2天才能完成，在换液过程中需要每个培养皿依次操作非常浪费时间，而且操作过程中会由于人为倾斜培养皿原因使种子落入培养液中，影响试验准确性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是要提供一种利用高效培养装置快速鉴定种子耐盐性的方法。借助于高效培养皿装置，能在较短的时间完成耐盐性鉴定，非常省时、省力，而且减少了种子落入培养皿的几率，极大简化了操作步骤。时间短，操作简单；自动或半自动加液，减少人工投入，可以简便开展试验，提高工作效率，尤其是大批量试验时极大节约时间和减少人工投入。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种快速鉴定种子耐盐性的培养箱，其特征在于它包括：培养皿基座1、培养皿2、输液装置3、储液瓶4、层板5；

其中培养皿基座放置在层板5上，为长方体或正方体，上部设有多种规格的可更换圆孔式网格板11，网格板至培养皿基座下底高度小于培养皿高度，培养皿基座采用透明盖12封闭，透明盖打开方式为单开折叠开侧翻式，折叠板之间用透明胶带粘结，透明盖至培养皿基座下部高度大于培养皿高度；

所述培养皿2为多个呈相同方向、相同角度倾斜设置在培养皿基座内阵列排布；

所述输液装置3包括：轨道31、硬质输水管32、滴头33、输水软管34；培养箱顶端和网格板11下面左右两侧粘贴轨道31，轨道方向为前后方向，轨道分别安装左右方向的硬质输水管32，硬质输水管下边等距安装滴头33，滴头和硬质输水管通过输水软管连接34，输水软管管径小于硬质输水管32管径，输水软管长度根据网格层板间距而定，滴头33与培养皿的距离为1-2㎝；所述培养皿为9—25个，根据培养箱大小、培养皿大小和试验处理需要呈行列排布。滴头数量根据培养皿列数而定。

所述储液瓶4放置在培养箱上部，储液瓶下部通过输水管41与硬质输水管32相连，溶液通过高差自流的形式进入硬质输水管32，储液瓶下部安装控制开关42。

本发明进一步公开了采用所述的培养箱快速鉴定种子耐盐性的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

一、定制培养容器和滤纸

根据培养需要采用不同的培养箱类型和滤纸并消毒，所述的培养箱包括培养皿基座1、培养皿2、输液装置3、储液瓶4和层板5；培养皿设置9-25个，在培养皿基座阵列排布；各培养皿呈相同方向、相同角度倾斜；输液装置3设在培养箱内可前后滑动式；储液瓶4放置在培养箱上部，在底部设有控制开关42；所述培养皿基座放置在层板上；实验开始注水时，将开关打开，通过控制硬质输液管将处理溶液放入培养皿，每个培养皿放入等量溶液；

二、材料预处理

1）选种：选取色泽光亮，饱满种子，每物品种每50-100粒种子装入一个小塑封袋内保存，根据试验需要数出相应的份数，标记好标签备用；

2）配制盐溶液：设置NaCl、Na₂CO₃、NaHCO₃ 3种盐处理，每种盐分设4个浓度梯度：0.3%、0.6%、0.9%、1.2%，用于播种和盐胁迫处理种子，同时另设蒸馏水为对照；

三、播种与盐胁迫处理：

在培养皿中铺一层灭菌滤纸，摆放50-100粒种子，分别使培养皿中加入充入3-15mL不同浓度梯度的盐溶液，隔天定时换液一次，每处理放置于25±5℃人工气候培养箱中，光照10-15h/24h下发芽，每天记录各种处理的种子发芽数量，连续观测至不再有出苗为止。

四、萌发指标测定：

盐碱害指数=(对照种子的发芽率-处理种子的发芽率)/对照发芽率×100%；

耐盐指数=（平均相对发芽率+平均胚根长度+相对发芽势）/3；

其中，

所述的发芽率GP（%）=（处理种子的发芽率/供试种子数）×100%；

所述的发芽势GE（%）=（发芽种子数高峰时正常发芽种子数/供试种子数）×100%；

其中，

所述的发芽率GP（%）=（处理种子的发芽率/供试种子数）×100%

所述的发芽势GE（%）=（发芽种子数达到高峰时正常发芽种子数/供试种子数）×100%；

相对发芽率=某一处理发芽率/对照处理发芽率×100%；

相对发芽势=某一处理发芽势/对照处理发芽势×100%；

平均相对发芽率为每种处理重复间相对发芽势的平均值；

平均胚根长度为每种处理取10株测量求胚根长的平均值，所述胚根长(cm)为发芽试验后由刻度尺测量得到。

五、耐盐碱级别评价：

通过计算得到的盐碱害指数，确定耐盐碱级别，其中盐碱害指数0.00～20.00，耐盐碱级别为1级，盐碱害指数20.10～40.00，耐盐碱级别为2级，盐碱害指数40.10～60.00，耐盐碱级别为3级，盐碱害指数60.10～80.00，耐盐碱级别为4级，盐碱害指数80.10～100.00，耐盐碱级别为5级。

本发明所述的发芽以种子露白为发芽标准。培养皿中的盐溶液在放置培养箱中后，隔天定时换液一次，以防止试验过程中水分蒸发使浓度发生变化。

本发明所述的培养皿中的盐溶液放置培养箱中后根据需要（培养皿下部能看见明显液体）补充溶液。

本发明更进一步公开了鉴定种子耐盐性的方法用于在短时间内准确比较和确定品种的耐盐性方面的应用。实验结果显示：利用培养装置快速鉴定种子耐盐性试验结果与常规培养皿胁迫试验结果无显著差异；培养装置快速鉴定种子耐盐性试验操作较常规培养皿发芽试验简单，单次补充溶液工作量和工作时间降低约60%。

本发明更加详细的描述如下：

一种快速鉴定种子耐盐性的培养箱，其特征在于它包括：培养皿基座1、培养皿2、与培养皿装置配合使用的输液（输送溶液）装置3、储液瓶4、层板5；

所述培养皿基座1放置在层板5上，培养皿基座一般为长方体或正方体，上部设有多种规格的可更换圆孔式网格板11，如3×3、3×4、4×4等，网格板至培养皿基座下底高度小于培养皿高度，培养皿基座采用透明盖12封闭，透明盖打开方式为单开折叠开侧翻式，折叠板之间用透明胶带粘结，透明盖至培养皿基座下部高度大于培养皿高度；

所述培养皿有多个，呈相同方向、相同角度倾斜设置在培养皿基座内阵列排布；

所述输液装置3包括：轨道31、硬质输水管32、滴头33、输水软管34，培养箱顶端和网格层板下面左右两侧粘贴轨道31，轨道方向为前后方向（开门方向为前），轨道分别安装左右方向的硬质输水管32，硬质输水管两边通过滑轮与轨道连接，硬质输水管下边等距安装滴头33，滴头和硬质输水管用输水软管连接34，输水软管管径小于硬质输水管管径，输水软管长度根据网格层板间距而定，滴头33距培养皿2㎝，滴头33数量根据培养皿列数而定；培养箱顶端和网格层板下面左右两侧粘贴轨道，若培养箱内只有一层网格层板，则轨道只安装在培养箱顶端；若培养箱内有层及以上网格层板，则第一层轨道固定在培养箱顶端，第二层轨道在第一层层板下方，以此类推。

所述储液瓶4放置在培养箱上部，储液瓶下部通过输水管41与硬质输水管32相连，溶液通过高差自流的形式进入硬质输水管，储液瓶下部安装控制开关42。

本发明快速鉴定种子耐盐性的培养箱，培养皿可以实现测试同种浓度不同时期生理指标的测定，能培养3-5种测试物种或一个物种3至5个时期的样品，每一横排做为一个取样时期的样本。因此可以快速的进行鉴定和筛选种子耐盐性。

本发明技术方案的原理：

高效培养装置可以作为同种浓度不同时期生理指标的测定，一个培养容器为一个浓度处理，每一横排做为一个取样时期的样本。能培养3-5种测试物种或一个物种3至5个时期的样品，培养液利用引流管进行定量自动补充，因为每个小培养皿倾斜角度一致所以每个溶液等量、浓度相同，而且非常省时、省力，同时减少了种子落入培养皿的几率，极大简化了操作步骤。

种子萌发是植物生长发育过程中对盐分胁迫最敏感的时期，盐胁迫会降低种子发芽率和延迟萌发时间或增加种子细胞膜透性、改变抗氧化酶活性。本发明所采用的技术方案是通过人工模拟滨海和内陆盐碱地不同的盐分组成，测定待测材料在盐胁迫条件下相对于非胁迫条件下，发芽率、发芽势含量受到的影响程度，指标下降越严重说明其受到的盐害程度越大，其耐盐性越差。通过综合评价材料的发芽率、胚根长和发芽势，计算不同盐分和不同浓度盐分胁迫下的耐盐碱害指数和耐盐指数，最终比较和确定品种的耐盐性。

本发明主要解决了发批量做培养皿种子萌发试验中工作量大、任务繁重、补充溶液时培养皿频繁移动导致种子位置发生移动等问题，重点考察了培养皿种子萌发试验中快速、批量、不移动培养皿就快速补充溶液，提高工作效率，主要的难点在于在常规培养箱的基础上改进人工、逐个补充溶液为半自动化、批量补充溶液。

本发明公开的利用培养箱快速鉴定种子耐盐性的方法与现有技术相比，本发明的有益效果为：

（1）采用高效培养皿装置，一个培养容器可以完成一个浓度处理，能培养3-5种测试物种或一个物种3至5个时期的样品，大幅度节省了培养皿消毒、摆放培养皿和换液时间，大幅度算短了传统方法中种子消毒和摆放种子的工作，仅此内容省时3天。同时，引流管换液均匀而较滴管省时。整个试验节省人工和操作时间，整个鉴定过程在光照培养箱内进行，条件可控，鉴定结果可靠。

（2）采用多种盐分和梯度浓度，综合检测各项种子萌发指标，筛选评价种子的耐盐碱性。

（3）通过人工模拟滨海和内陆盐碱地不同的盐分环境使结果更准确（NaCl、Na₂CO₃、NaHCO₃（这三种盐为盐土主要组成部分，且对植物的危害较大）。通过考察种子萌芽过程中的各项萌发指标，评价耐盐碱性，筛选出耐盐碱性好的种子。

附图说明

图1为快速鉴定种子耐盐性的培养箱整体结构示意图：

图2为培养皿基座俯视图；

图3为培养箱的培养室内视图；

其中：

1、培养皿基座 2、培养皿 3、输液装置 4、储液瓶

5、层板 11、网格板 12、透明盖 31、轨道

32、硬质输水管 33、滴头 34、输水软管 41、输水管

42、控制开关。

具体实施方式

下面通过具体的实施方案叙述本发明。除非特别说明，本发明中所用的技术手段均为本领域技术人员所公知的方法。另外，实施方案应理解为说明性的，而非限制本发明的范围，本发明的实质和范围仅由权利要求书所限定。对于本领域技术人员而言，在不背离本发明实质和范围的前提下，对这些实施方案中的物料成分和用量进行的各种改变或改动也属于本发明的保护范围。本发明所用原料及试剂均有市售。

实施例1

一种快速鉴定种子耐盐性的培养箱，它包括：培养皿基座1、培养皿2、与培养皿装置配合使用的输液（输送溶液）装置3、储液瓶4、层板5；

所述培养皿基座放置在层板上为长方体或正方体，上部设有多种规格的可更换圆孔式网格板5×4，网格板至培养皿基座下底高度小于培养皿高度，培养皿基座采用透明盖12封闭，透明盖打开方式为单开折叠开侧翻式，折叠板之间用透明胶带粘结，透明盖至培养皿基座下部高度大于培养皿高度；

所述培养皿为20个，呈相同方向、相同角度倾斜设置在培养皿基座内阵列排布；实现测试同种浓度不同时期生理指标的测定，能培养3-5种测试物种或一个物种3至5个时期的样品，每一横排做为一个取样时期的样本。因此可以快速的进行鉴定和筛选种子耐盐性。

所述输液装置3包括：轨道31、硬质输水管32、滴头33、输水软管34，培养箱顶端和网格层板下面左右两侧粘贴轨道31，轨道方向为前后方向（开门方向为前），轨道分别安装左右方向的硬质输水管，硬质输水管两边通过滑轮与轨道连接，硬质输水管下边等距安装滴头，滴头和硬质输水管用输水软管连接，输水软管管径小于硬质输水管管径，输水软管长度为23㎝（根据培养箱层板5间距而异，层板间距可调，连接硬质水水管32和滴头33，保证滴头距离培养皿2㎝。如侧板5间距为25㎝，则输水软管34长度为23㎝，若层板间距为30㎝，则则输水软管34长度为28㎝.），滴头距培养皿为2㎝，滴头33数量为5个（每根输水软管连接一个滴头）；

所述储液瓶放置在培养箱上部，储液瓶下部通过输水管41与硬质输水管32相连，溶液通过高差自流的形式进入硬质输水管，储液瓶下部安装控制开关42。

实施例2

本发明的鉴定方法为：

1）定制培养容器和滤纸

根据培养需要采用不同的培养皿类型和滤纸并消毒。

本发明采用高效培养皿装置，包括培养皿基座、培养皿、与培养皿装置配合使用的输液（输送溶液）装置和储液瓶；所述培养皿有9-25个，在培养皿基座阵列排布；各培养皿呈相同方向、相同角度倾斜；输液装置为在培养箱内可前后滑动式；储液瓶放置在培养箱上部，在底部设有控制开关。

2）材料预处理

选种：选取的种子要求色泽光亮，饱满，每物品种每50-100粒种子装入一个小塑封袋内保存，根据试验需要数出相应的份数，标记好标签备用。

配制盐溶液：设置NaCl、Na₂CO₃、NaHCO₃、复盐3种盐处理，每种盐分设4个浓度梯度：0.3%、0.6%、0.9%、1.2%，另设蒸馏水为对照处理(0%)，应用质量浓度法配制盐溶液。

3) 播种与盐胁迫处理

本发明采用的高效培养皿装置中每层有20个，一次性塑料小培养皿，此装置可以作为同种浓度不同时期生理指标的测定，每一横排做为一个取样时期的样本。实验开始注水时，将开关打开，通过控制硬质输液管将处理溶液放入培养皿，每个培养皿放入等量溶液。

本技术提供一种鉴定方法只需1人能在较短的时间完成耐盐性鉴定，一个培养容器可以完成一个浓度处理，能培养3-4种测试物种或一个物种3至4个时期的样品，培养液利用引流管进行定量自动补充，因为每个小培养皿倾斜角度一致所以每个容器含量均匀而且非常省时、省力，而且减少了种子落入培养皿的几率，极大简化了操作步骤。时间短，操作简单；自动换液，减少人工投入，可以自动开展试验。

培养皿中铺1层灭菌滤纸，摆放50-100粒种子（小种子100粒，大种子50粒），分别充入15 mL左右的不同浓度溶液，隔天定时换液一次，以防止试验过程中水分蒸发使浓度发生变化。每处理放置于25±5℃人工气候培养箱中，光照12 h下发芽。从第2天开始记录每种处理的种子发芽数量(以种子露白为发芽标准)，每天观察并记录，连续观测22天至不再有出苗的为止（根据预试验最迟的萌发发生在22天左右）。

4)萌发测定与评价

测定指标：

（1）发芽率GP（%）=（处理种子的发芽率/供试种子数）×100%

（2）发芽势GE（%）=（发芽种子数高峰第12天内正常发芽种子数/供试种子数）×100%

（3）盐碱害指数=(对照种子的发芽率-处理种子的发芽率)/对照发芽率×100%

（4）耐盐指数=（平均相对发芽率+平均胚根长度+相对发芽势）/3

（5）胚根长(cm)：发芽试试验后由刻度尺测量，每处理取10株测量求平均值。

耐盐性评价：

利用公式计算各材料的盐碱害指数，依据表1确定其耐盐性。

表1 盐碱危害程度分级表

结论：利用培养装置快速鉴定种子耐盐性试验结果与常规培养皿胁迫试验结果相比无显著差异；培养装置快速鉴定种子耐盐性试验操作较常规培养皿发芽试验简单，单次补充溶液工作量和工作时间降低约60%。因此该培养装置可用于快速鉴定种子耐盐性。

Claims (7)

1.一种快速鉴定种子耐盐性的培养箱，其特征在于它包括：培养皿基座（1）、培养皿（2）、输液装置（3）、储液瓶（4）、层板（5）；

其中培养皿基座（1）放置在层板（5）上，为长方体或正方体，上部设有多种规格的可更换圆孔式网格板（11），网格板至培养皿基座（1）下底高度小于培养皿（2）高度，培养皿基座（1）采用透明盖（12）封闭，透明盖打开方式为单开折叠开侧翻式，折叠板之间用透明胶带粘结，透明盖至培养皿基座（1）下部高度大于培养皿（2）高度；

所述培养皿（2）为多个呈相同方向、相同角度倾斜设置在培养皿基座（1）内阵列排布；

所述输液装置（3）包括：轨道（31）、硬质输水管（32）、滴头（33）、输水软管（34）；培养箱顶端和网格板（11）下面左右两侧粘贴轨道（31），轨道方向为前后方向，轨道分别安装左右方向的硬质输水管（32），硬质输水管下边等距安装滴头（33），滴头和硬质输水管通过输水软管连接（34），输水软管（34）管径小于硬质输水管（32）管径，输水软管（34）长度根据网格层板间距而定，滴头（33）与培养皿（2）的距离为1-2㎝；

所述储液瓶（4）放置在培养箱上部，储液瓶（4）下部通过输水管（41）与硬质输水管（32）相连，溶液通过高差自流的形式进入硬质输水管（32），储液瓶（4）下部安装控制开关（42）。

2.根据权利要求1所述的一种快速鉴定种子耐盐性的培养箱，其特征在于培养箱中的培养皿（2）为9—25个，根据培养箱大小、培养皿大小和试验处理需要呈行列排布。

3.根据权利要求1所述的一种快速鉴定种子耐盐性的培养箱，其特征在于滴头（33）数量根据培养皿（2）列数而定。

4.一种利用权利要求1所述的培养箱快速鉴定种子耐盐性的方法，其特征在于按如下的步骤进行：

一、定制培养容器和滤纸

根据培养需要采用不同的培养箱类型和滤纸并消毒，所述的培养箱包括培养皿基座（1）、培养皿（2）、输液装置（3）、储液瓶（4）和层板（5）；培养皿设置9-25个，在培养皿基座（1）阵列排布；各培养皿（2）呈相同方向、相同角度倾斜；输液装置（3）设在培养箱内可前后滑动式；储液瓶（4）放置在培养箱上部，在底部设有控制开关（42）；所述培养皿基座（1）放置在层板（5）上；实验开始注水时，将开关打开，通过控制硬质输液管将处理溶液放入培养皿，每个培养皿放入等量溶液；

二、材料预处理

1）选种：选取色泽光亮，饱满种子，每物品种每50-100粒种子装入一个小塑封袋内保存，根据试验需要数出相应的份数，标记好标签备用；

2）配制盐溶液：设置NaCl、Na₂CO₃、NaHCO₃ 3种盐处理，每种盐分设4个浓度梯度：0.3%、0.6%、0.9%、1.2%，用于播种和盐胁迫处理种子，同时另设蒸馏水为对照；

三、播种与盐胁迫处理：在培养皿中铺一层灭菌滤纸，摆放50-100粒种子，分别使培养皿中加入充入3-15mL不同浓度梯度的盐溶液，隔天定时换液一次，每处理放置于25±5℃人工气候培养箱中，光照10-15h/24h下发芽，每天记录各种处理的种子发芽数量，连续观测至不再有出苗为止；

四、完成萌发指标测定及耐盐碱级别评价。

5.权利要求4所述的鉴定种子耐盐性的方法，其中所述的发芽以种子露白为发芽标准。

6.权利要求4所述的鉴定种子耐盐性的方法，其中培养皿中的盐溶液在放置培养箱中后，隔天定时换液一次，以防止试验过程中水分蒸发使浓度发生变化。

7.权利要求4所述的鉴定种子耐盐性方法用于短时间内准确比较和确定品种的耐盐性方面的应用。