CN110622811A - 一种甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及甘蔗抗旱育种领域，具体公开了一种甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，具体为：将甘蔗实生苗假植于穴盘中，待甘蔗实生苗生长至6‑8片叶时，对甘蔗实生苗断水处理，进行干旱胁迫，然后根据甘蔗叶片卷曲度、叶片颜色变化和枯叶率判断甘蔗实生苗抗旱能力，以此淘汰抗旱性差的单株和杂交组合。该方法可以进行大量甘蔗实生苗抗旱性评价，提早淘汰抗旱性差的单株，从而提高育种效率。干旱胁迫在加速干旱系统中进行，加快了干旱胁迫进程，能够模拟自然条件下干旱状态，不受室外环境影响，测试环境稳定，提高抗旱性评价的准确性和有效性。

Description

一种甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法
技术领域
本发明属于甘蔗抗旱育种领域，特别涉及一种甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法。
背景技术
我国蔗区主要分布在旱地，每年约有100万公顷的甘蔗种植在丘陵无灌溉的旱地，约占全国种蔗面积的90％。由于自然降水不均衡,土壤保水能力差,水利设施不完善等原因，每年都出现不同程度的旱害，其中夏、秋旱是危害最大的灾害。干旱已成为制约中国蔗糖生产的关键因素之一，严重影响中国糖业的国际竞争力。解决干旱问题除了利用各种化学药剂、覆盖地膜、深耕深松、改善灌溉条件等措施保水保湿外，选育抗旱性好的新品种也是重要措施之一。其中，占全国面积70％以上的主栽品种ROC22，由于优良的抗旱性，为我国的近些年蔗糖业的发展做出重要的贡献。但是单个品种的面积过大，会造成蔗区对抵御病害和天然气候条件的风险加大。如ROC22面积大，造成了广西蔗区黑穗病的感染率加大，冰冻年份甘蔗冻害几率加大。因此，如何选育更多的抗旱新品种具有突出意义。
甘蔗品种选育是不断的选拔优良甘蔗，淘汰差品种的过程，其需要10～12年时间。一般抗旱品种的筛选在选育种的后期(第8～10年)，即假设自然干旱不发生的情况下，第8～10年才开始对所选上甘蔗品系进行抗旱鉴定筛选。抗旱性弱的品系将被淘汰，但势必造成了8～10年左右的人力地力财力物力的浪费。从甘蔗育种程序看，第1年为实生苗阶段，是由甘蔗杂交种子生长的植株(有性繁殖)。实生苗小苗需要在苗圃育苗，当长到7-10叶时，再移栽地里。甘蔗实生苗阶段是育种程序启始的基础程序，一个研究机构的甘蔗实生苗数量一般在10万以上。每一个株实生苗经过不断淘汰(产量糖分低、易感病和抗性差)和优选扩繁，最终筛选出一个优良的品种。当前甘蔗抗旱性选育种有两种方法：1)针对甘蔗茎芽培育生长的植株(无性繁殖)进行，此方法只能对少量的甘蔗品种进行评价优选抗旱性；2)是对茎芽培育生长的小苗移栽田间，自然感受降水，经过育种人员根据甘蔗的受旱程度，进行是否耐旱的筛选，从而淘汰不耐旱的品种(系)。此方法直接、有效，但受天气状况影响极大，可能在某个年份某个地块因为天气或环境的因素并未表现其抗旱性特征，如误选下一阶段的繁殖，造成人力地力财力的浪费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，对大规模实生苗进行干旱胁迫，易于控制，提高育种效率，提早淘汰水分敏感单株和组合，减少财力物力的投入。
为实现上述目的，本发明提供了一种甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，所述方法具体步骤包括：
(1)甘蔗实生苗培育：将甘蔗种子播种，待甘蔗实生苗萌发生长至2-3片真叶后，将甘蔗实生苗假植于穴盘中，每株一个穴；
(2)干旱胁迫：待甘蔗实生苗生长至6-8片叶时，对甘蔗实生苗断水处理，进行干旱胁迫；
(3)抗旱性鉴定及筛选：根据甘蔗叶片卷曲度、叶片颜色和枯叶率判断甘蔗实生苗抗旱能力，以此淘汰抗旱性差的单株和杂交组合。
优选的，上述技术方案中，所述穴盘底部和侧面有多个小孔。
优选的，上述技术方案中，所述干旱胁迫在加速干旱系统中进行。
优选的，上述技术方案中，所述加速干旱系统包括：温室大棚；
设置在温室大棚内的网状承载平台，所述网状承载平台水平设置，用于放置假植甘蔗实生苗穴盘；所述网状承载平台下方连接支撑杆；
若干加热管，设置在所述网状承载平台下方；
鼓风机，设置在所述温室大棚内，所述鼓风机的出风口连接通风管进风端，所述通风管的出风端位于加热管下方，所述通风管出风端开口朝上；
空气除湿机，设置在所述温室大棚内，用于调节温室大棚内湿度；
温度传感器和湿度传感器，设置在所述温室大棚内，用于获取所述温室大棚内的实际温度和相对湿度；
控制单元，与所述加热管和所述温度传感器连接，用于控制加热管开关，使温室大棚内温度在干旱季节空气温度范围内；所述控制单元还与所述空气除湿机和所述湿度传感器连接，当所述温室大棚内的湿度高于预设的湿度范围时，控制所述空气除湿机对所述温室大棚进行除湿，以使得温室大棚的湿度在干旱季节空气湿度范围。
优选的，所述加速干旱系统还包括：若干土壤水分传感器，分别埋入所述穴盘的四个顶角位置和中心位置的土壤中，所述土壤水分传感器连接数据采集器，用于监测土壤含水量。
优选的，所述加速干旱系统还包括：设置在所述温室大棚内的多个植物生长灯，用于模拟自然光。
优选的，所述加速干旱系统还包括：若干摄像头，设置在温室大棚内，所述摄像头通过所述控制单元连接存储单元，用于拍摄干旱胁迫过程中甘蔗实生苗的叶片变化。
优选的，上述技术方案中，所述干旱胁迫在加速干旱系统中进行的具体步骤为：待甘蔗实生苗生长至6-8片叶时，将种植实生苗的穴盘放置在网状承载平台，启动加热和鼓风，通过穴盘上小孔形成热空气对流，加快土壤水分流失，通过所述土壤水分传感器监测土壤含水量；启动空气除湿机、湿度传感器和温度传感器，设置空气温度30～35℃，相对湿度10～30％，模拟干旱季节空气温湿度，白天启动植物生长灯；每天中午十二点通过所述摄像头采集甘蔗实生苗图像。
与现有的技术相比，本发明具有如下有益效果：
1.本发明中提供的甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，是在甘蔗实生苗-育种早期，使用干旱胁迫，进行抗性鉴定，可进行大量甘蔗实生苗抗旱性评价，提早淘汰抗旱性差的单株，从而提高育种效率，减少误选几率，节省后期的劳力物力地力。
2.本发明中提供的加速干旱系统，加快了干旱胁迫进程，节约了时间成本。
3.本发明中的加速干旱系统，能够模拟自然条件下干旱状态，包括光照、空气温度和水分等，不受室外环境影响，测试环境稳定，提高抗旱性评价的准确性和有效性。
附图说明
图1是本发明实施例1中干旱胁迫过程中甘蔗实生苗叶片卷曲度变化。
图2是本发明实施例2中加速干旱系统的结构示意图。
图3是本发明实施例2中加热管固定结构示意图。
图4是本发明实施例2中加速干旱系统的控制结构示意图。
图5是本发明实施例2中干旱胁迫过程中甘蔗实生苗叶片卷曲度变化。
主要附图标记说明：
1-温室大棚，2-网状承载平台，3-加热管，4-鼓风机，5-通风管，6-空气除湿机，7-温度传感器，8-湿度传感器，9-植物生长灯，10-横杆，11-嵌套框，12-螺钉。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
试验材料：亲本对水分敏感X07-1170和抗旱性组合X14-1263两个组合。
试验设计：每个组合设灌溉组和水分胁迫处理组，每个组合设置3个重复组，每个组30株实生苗。
实施例1
一种甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，包括以下步骤：
(1)甘蔗实生苗培育：将甘蔗种子播种，待甘蔗实生苗萌发生长至2-3片真叶后，将甘蔗实生苗假植于穴盘中，每株一个穴；
(2)干旱胁迫：待甘蔗实生苗生长至6-8片叶时，在常规大棚内，对水分胁迫处理组甘蔗实生苗断水处理，进行干旱胁迫，每天中午十二点观察记录叶片卷曲情况和叶片颜色变化；
(3)抗旱性鉴定及筛选：根据甘蔗叶片卷曲度、叶片颜色变化和枯叶率的判断甘蔗实生苗抗旱能力，以此淘汰抗旱性差的单株和杂交组合。
试验结果：灌溉组正常供水，两个组合的甘蔗叶片浓绿直立，没有卷曲现象。水分胁迫处理组干旱胁迫12天后，甘蔗苗处于完全萎蔫状态，完成干旱胁迫。干旱胁迫过程中甘蔗实生苗的叶片卷曲度见图1，水分敏感X07-1170实生苗叶片在干旱胁迫第5天出现明显卷曲叶片变黄，而抗旱性组合X14-1263实生苗叶片在干旱胁迫第8天出现明显卷曲；经过整个干旱胁迫过程，水分敏感组合叶片卷曲度明显高于抗旱性组合。表1为干旱胁迫后甘蔗实生苗枯叶率，水分敏感组合枯叶率明显高于抗旱性组合。依据叶片卷曲度、叶片颜色变化和枯叶率进行甘蔗实生苗抗旱性鉴定和筛选是可行的。
干旱胁迫第9天为阴雨天气，空气湿度较大，叶片的卷曲度稍微降低，天气变化影响了干旱胁迫进程。
表1实施例1中干旱胁迫后甘蔗实生苗枯叶率
实施例2
本实施例提供一种加速干旱系统，如图2所示，包括：
温室大棚1；
设置在温室大棚1内的网状承载平台2，网状承载平台2水平设置，用于放置假植甘蔗实生苗的穴盘，网状承载平台2四个顶角下面连接四根支撑杆，支撑杆支撑在地面上；网状承载平台2呈网状镂空，使穴盘底部空气流通；
若干加热管3，设置在网状承载平台2下方，图中所示的为四个加热管串联构成加热管组，共设5个加热管组，均匀布置网状平台2下方，加热管组之间并联；也可以根据实际网状承载平台3的大小设置少于5个加热管组或多于5个加热管组，每个加热管组内也可以根据情况设置少于四个加热管或多于四个加热管。加热管组安装在固定支架上，固定支架上设有若干横杆，如图3所示，横杆10上设有嵌套框11，嵌套框形状与加热管3形状相同且略大于加热管3形状，用于嵌套加热管3，嵌套框一侧设有螺孔，采用螺钉12通过螺孔紧固加热管；
鼓风机4，设置在温室大棚1内，位于温室大棚底部，鼓风机4的出风口连接通风管5进风端，通风管5的出风端位于加热管下方，通风管5出风端开口朝上；加热管3和鼓风机4工作时，鼓风机吹出的空气经过加热管带走热量形成热空气，在温室大棚内热空气循环，以使温室大棚内能保持一致的温度；
空气除湿机6，设置在温室大棚1内，用于调节温室大棚1内湿度，尤其是在空气湿度高的时候，开启空气除湿机6可降低空气湿度，以实现加速干旱试验；
温度传感器7和湿度传感器8，设置在温室大棚1内，用于获取温室大棚1内的实际温度和相对湿度，通过温度传感器7和湿度传感器8获取的数据，控制加热管3和空气除湿机6，可在不同时间不同地点进行干旱试验时，尽量保持测试环境中温度和湿度的稳定性；
控制单元，结合图4所示，连接加热管3和温度传感器7，用于当温室大棚1内温度低于设定温度最低值时控制加热管3打开，对温室大棚1进行加温，超温时控制加热管3关闭停止加温，使温室大棚1内温度在设定温度范围内；控制单元还与空气除湿机6和湿度传感器8连接，当温室大棚1内的湿度高于预设的湿度范围时，控制空气除湿机6对温室大棚1进行除湿，以使得温室大棚1的湿度在干旱季节空气湿度范围。控制单元连接显示屏，从显示屏上读取温室大棚内实时温度和湿度。
进一步，加速干旱系统还包括：若干土壤水分传感器，分别埋入穴盘的四个顶角位置和中心位置的土壤中，土壤水分传感器连接数据采集器，用于监测干旱胁迫过程中土壤的含水量。
进一步的，加速干旱系统还包括：设置在所述温室大棚1内顶部的多个植物生长灯9，用于模拟自然光，以尽量保持测试环境中光亮度的稳定性，以进一步提高不同时间不同地点进行干旱试验的准确度。
进一步地，加速干旱系统还包括：若干摄像头，设置在温室大棚内，通过控制单元与存储单元连接，通过摄像头拍摄记录干旱胁迫过程中甘蔗实生苗的叶片变化，并将拍摄数据保存在存储单元，抗旱性鉴定和筛选时，可调取存储的拍摄数据进行分析；摄像头固定在三角架上，不工作的时候，可以拆卸下来。
相应地，本实施例中还提供了一种甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，包括以下步骤：
(1)甘蔗实生苗培育：将甘蔗种子播种，待甘蔗实生苗萌发生长至2-3片真叶后，将甘蔗实生苗假植于穴盘中，每株一个穴，穴盘底部和侧面有多个小孔；
(2)干旱胁迫：待甘蔗实生苗生长至6-8片叶时，将种植实生苗的穴盘放置在加速干旱系统中的网状承载平台2上，将土壤水分传感器埋入穴盘的四个顶角位置和中心位置的土壤中，对甘蔗实生苗断水处理；启动加热和鼓风，启动空气除湿机、湿度传感器和温度传感器，控制大棚内温度为30～35℃，相对湿度10～30％，白天启动植物生长灯；设置每天中午十二点利用所述摄像头采集甘蔗实生苗图像，记录叶片卷曲度和颜色变化；
(3)抗旱性鉴定及筛选：根据甘蔗叶片卷曲度、叶片颜色变化和枯叶率的判断甘蔗实生苗抗旱能力，以此淘汰抗旱性差的单株和杂交组合。
试验结果：每个穴盘土壤水分含量相差在2％以内，不同穴盘土壤水分含量相差在2％以内。干旱胁迫3天后，土壤水分含量从21.5％下降至14％，干旱胁迫第6天，土壤水分含量为8.5％，甘蔗实生苗完全萎蔫，完成干旱胁迫。
干旱胁迫过程中甘蔗实生苗的叶片卷曲度见图5，水分敏感X07-1170实生苗叶片在干旱胁迫第3天出现明显卷曲叶片变黄，抗旱性组合X14-1263实生苗叶片在干旱胁迫4天后出现明显卷曲；干旱胁迫后，水分敏感组合叶片卷曲度明显高于抗旱性组合。表2为干旱胁迫后甘蔗实生苗枯叶率，水分敏感组合枯叶率明显高于抗旱性组合。
在干旱胁迫下，甘蔗叶片出现卷曲和颜色变化时间越晚、枯叶率越低，说明该品种的抗旱性强。
表2实施例2中干旱胁迫后甘蔗实生苗枯叶率
综上所述，在加速干旱系统中进行干旱胁迫，热空气通过孔穴盘上小孔形成对流，加快土壤水分流失，进而加快了干旱胁迫进程，将试验时间缩短了一半；另一方面模拟自然干旱状态，包括光照、空气温度和湿度等，使试验不受室外环境影响，整个试验环境稳定，使评价结果精确有效。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，其特征在于，所述方法具体步骤包括：
（1）甘蔗实生苗培育：将甘蔗种子播种，待甘蔗实生苗萌发生长至2-3片真叶后，将甘蔗实生苗假植于穴盘中，每株一个穴；
（2）干旱胁迫：待甘蔗实生苗在穴盘中生长至6-8片叶时，对甘蔗实生苗断水处理，进行干旱胁迫；
（3）抗旱性鉴定及筛选：根据甘蔗叶片卷曲度、叶片颜色变化和枯叶率判断甘蔗实生苗抗旱能力，以此淘汰抗旱性差的单株和杂交组合。
2.根据权利要求1所述的甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，其特征在于，所述穴盘底部和侧面有多个小孔。
3.根据权利要求2所述的甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，其特征在于，所述干旱胁迫是在加速干旱系统中进行。
4.根据权利要求3所述的甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，其特征在于，所述加速干旱系统包括：温室大棚；
设置在温室大棚内的网状承载平台，所述网状承载平台水平设置，用于放置假植甘蔗实生苗穴盘；所述网状承载平台下方连接支撑杆；
若干加热管，设置在所述网状承载平台下方；
鼓风机，设置在所述温室大棚内，所述鼓风机的出风口连接通风管进风端，所述通风管的出风端位于加热管下方，所述通风管出风端开口朝上；
空气除湿机，设置在所述温室大棚内，用于调节温室大棚内湿度；
温度传感器和湿度传感器，设置在所述温室大棚内，用于获取所述温室大棚内的实际温度和相对湿度；
控制单元，与所述加热管和所述温度传感器连接，用于控制加热管开关，使温室大棚内温度在干旱季节空气温度范围内；所述控制单元与所述空气除湿机和所述湿度传感器连接，当所述温室大棚内的湿度高于预设的湿度范围时，控制所述空气除湿机对所述温室大棚进行除湿，以使得温室大棚的湿度在干旱季节空气中湿度范围。
5.根据权利要求4所述的甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，其特征在于，所述加速干旱系统还包括：若干土壤水分传感器，分别埋入所述穴盘的四个顶角位置和中心位置的土壤中，所述土壤水分传感器连接数据采集器，用于监测土壤含水量。
6.根据权利要求5所述的甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，其特征在于，所述加速干旱系统还包括：设置在所述温室大棚内的多个植物生长灯，用于模拟自然光。
7.根据权利要求6所述的甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，其特征在于，所述加速干旱系统还包括：若干摄像头，设置在温室大棚内，所述摄像头通过所述控制单元连接存储单元，用于控制拍摄记录干旱胁迫过程中甘蔗实生苗的叶片变化。
8.根据权利要求7所述的甘蔗实生苗单株及组合抗旱筛选方法，其特征在于，所述干旱胁迫在加速干旱系统中进行的具体步骤为：待甘蔗实生苗生长至6-8片叶时，将种植实生苗的穴盘放置在网状承载平台，启动加热和鼓风，启动空气除湿机、湿度传感器和温度传感器，设置空气温度30~35℃，相对湿度10~30%，白天启动植物生长灯，设置每天中午十二点通过所述摄像头采集甘蔗实生苗叶片图像。
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