CN111837919A - 一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法，包括以下步骤：S1、玉米种子消毒；S2、在夹板培养装置中培养，夹板培养装置包括内玻璃板、发芽纸、外玻璃板和固定夹，发芽纸分别设置在内玻璃板和外玻璃板的相邻侧，内玻璃板与外玻璃板之间通过四个固定夹固定，玉米种子设置在两层发芽纸之间；S3、玉米根系性状记录，玉米种子在培养盆中培养14天，对玉米根系的相关性状进行记录；S4、筛选移栽，将经过筛选的玉米突变体移栽至无纺布培养袋中，本发明通过在夹板培养装置中培养玉米突变体，能随时观察并进行记录，还可以快速高效的发现根部有显著变化的玉米突变体材料，并且对玉米根部损伤小，保证成活率，便捷实用。

Description

一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法
技术领域
本发明属于玉米根系突变体筛选方法技术领域，具体涉及一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法。
背景技术
粮食安全是一个紧迫的全球性问题。玉米是全球重要的粮食作物，在保障国家粮食安全中具有重要的地位。在目前限制玉米产量的所有因素中，气候变化对水资源的影响以及由于化肥成本不断攀升而供应减少，起着越来越重要的作用。显然，更好地了解玉米对干旱和低养分的耐受性发育过程将有助于确定提高产量潜力的目标性状，同时优化水分和养分的利用效率。
在影响耐干旱和低养分的形态学因素中，根部性状起主要作用。在Ludlow和Muchow(1990)综述中列出了一些性状及其在四种生存条件下提高抗旱性的优先次序，在这四种情况中，根的深度和根的密度被认为是最重要的。通过操纵根系结构的改变可以明显改变玉米对水分和养分的吸收效率。选择具有旺盛根系的基因型可以增强玉米在水分和养分缺乏的土壤下的适应性。
尽管根系结构的广泛遗传变异已经有许多报道，但很少有将根的性状视为选择提高玉米产量的标准，这主要是因为在田间鉴定根系的形态费力费时且不准确。在这种情况下，利用水培条件下表征根系性状具有在短时间(2-3周)、小空间中筛选大量基因型的优势。但是，现有的水培装置中玉米幼苗的根系是浸润在水溶液中的，玉米是旱地作物，其根系对水分比较敏感，同时在水淹情况下对玉米根系的发育也存在影响，所以传统水培装置并不适合玉米根系突变体的筛选。目前，也出现一种卷纸法培养装置，该方法避免了玉米根系浸润在水溶液中。但是，卷纸法在实施过程中也存在不足之处：卷纸在包裹玉米粒时，操作比较复杂，极容易造成玉米籽粒从上部脱落；卷纸在吸水后，并不能很好的直立，并且固定玉米籽粒处容易变形，影响根系向下伸长；其次，卷纸在展开时，容易发生样品滑动，造成混样。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法，包括以下步骤：
S1、玉米种子消毒，将玉米种子置于50mL的圆底无菌离心管中，在室温下先用ddH2O洗涤2次，去除玉米种子表面杂质；然后用70％的乙醇溶液表面消毒5min，然后将乙醇溶液沥出，用ddH2O将种子洗三次；洗净后，用12％的花王消毒溶液消毒15min，再将花王消毒溶液沥出，然后用ddH2O将种子洗三次；将玉米种子放在滤纸上静置，静置至玉米种子表面变干；
S2、在夹板培养装置中培养，夹板培养装置用配制好的2.5g/L克菌丹溶液进行浸润处理，然后夹板间隙中放置8个大小相同的消毒后的玉米种子，玉米种子水平距离为3cm，依次做好标记，且每个夹板培养装置中含有至少一个野生型玉米，然后以30个夹板培养装置为一组，放置在培养盆中进行培养，且在培养盆放入霍格兰培养液，霍格兰培养液将夹板培养装置浸没，置于光照培养室内培养；
S3、玉米根系性状记录，玉米种子在培养盆中培养14天，在玉米种子培养14天后记录各组玉米种子发芽成的玉米幼苗的根系结构，利用Epson Perfection V700 Photo系统对玉米幼苗的根系结构进行扫描，使用WinRhizo根系分析系统对扫描图像进行根特征分析。
S4、筛选移栽，将扫描分析后经过筛选的玉米突变体移栽至无纺布培养袋中，培养袋中放置有培养基质，移栽后向玉米突变体根部施加生根溶液以促进玉米生根，室内培养7天后，移栽大田，完成玉米突变体筛选移栽过程。
优选的，所述夹板培养装置包括内玻璃板、发芽纸、外玻璃板和固定夹，所述发芽纸设置有两层，且其分别设置在内玻璃板和外玻璃板的相邻侧，所述固定夹设置有四个，所述内玻璃板与外玻璃板之间通过四个固定夹固定，玉米种子设置在两层发芽纸之间。
优选的，所述固定夹与内玻璃板和外玻璃板接触处设置有海绵垫。
优选的，所述霍格兰培养液根据Hoagland and Arnon 1950配方配置。
优选的，在S2中夹板培养装置浸润处理具体为将裁剪好的发芽纸浸泡于配制好的2.5g/L克菌丹溶液中使其完全湿润，然后捞出，挤压掉多余的克菌丹溶液。
优选的，在S2中，霍格兰培养液将夹板培养装置浸没具体是夹板培养装置的内玻璃板和外玻璃板在培养盆中竖向放置，培养盆中的霍格兰培养液浸没发芽纸下部至少2cm处。
优选的，在S4中，所述无纺布培养袋具体为12×15cm的无纺布培养袋，培养基质为营养土和蛭石，且其比例为3：1。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明通过在夹板培养装置中培养玉米突变体，能通过夹板培养装置的玻璃板随时观察并进行记录，避免错过突变体根产生变化的关键时间；还可以快速高效的发现根部有显著变化的玉米突变体材料，并且对玉米根部损伤小，可直接将其移植到地里，保证成活率，便捷实用。
附图说明
图1是本发明夹板培养装置结构示意图；
图2是本发明夹板培养装置结构侧视图；
图3是本发明实施例中实验结果对比图。
附图标记说明：
1-固定夹；2-内玻璃板；3-发芽纸；4-外玻璃板；5-玉米种子；6-海绵垫。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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。
如图1和图2所示，本发明提供一种技术方案：一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法，包括以下步骤：
S1、玉米种子消毒，将玉米种子置于50mL的圆底无菌离心管中，在室温下先用ddH2O洗涤2次，去除玉米种子表面杂质；然后用70％的乙醇溶液表面消毒5min，期间手工摇动3-4次，保证玉米种子表面完全消毒，然后将乙醇溶液沥出，用ddH2O将种子洗三次；洗净后，用12％的花王消毒溶液消毒15min，每次期间手工摇动3-4次，同样保证了消毒的彻底性，再将花王消毒溶液沥出，然后用ddH2O将种子洗三次；将玉米种子放在滤纸上静置，静置至玉米种子表面变干；
S2、在夹板培养装置中培养，所述夹板培养装置包括内玻璃板2、发芽纸3、外玻璃板4和固定夹1，所述发芽纸3设置有两层，且其分别设置在内玻璃板2和外玻璃板4的相邻侧，所述固定夹1设置有四个，所述内玻璃板2与外玻璃板4之间通过四个固定夹1固定，玉米种子设置在两层发芽纸3之间，具体为在两层发芽纸间隙中放置8个大小相同的消毒后的玉米种子，玉米种子水平距离为3cm，依次做好标记，且每个夹板培养装置中含有至少一个野生型玉米，夹板培养装置用配制好的2.5g/L克菌丹溶液进行浸润处理，然后夹板然后以30个夹板培养装置为一组，放置在培养盆中进行培养，且在培养盆放入霍格兰培养液，所述霍格兰培养液根据Hoagland and Arnon 1950配方配置，霍格兰培养液将夹板培养装置浸没，置于光照培养室内培养；
为了避免固定夹1对内玻璃板2和外玻璃板4造成挤压损坏现象，所述固定夹1与内玻璃板2和外玻璃板4接触处设置有海绵垫6。
夹板培养装置浸润处理具体为将裁剪好的发芽纸3浸泡于配制好的2.5g/L克菌丹溶液中使其完全湿润，然后捞出，挤压掉多余的克菌丹溶液。
霍格兰培养液将夹板培养装置浸没具体是夹板培养装置的内玻璃板2和外玻璃板4在培养盆中竖向放置，培养盆中的霍格兰培养液浸没发芽纸3下部至少2cm处。
S3、玉米根系性状记录，玉米种子在培养盆中培养14天，培养条件为16/8h(光明/黑暗)，25-22℃、相对湿度为65％，实验过程中每日霍格兰培养液，培养盆中的霍格兰培养液浸没发芽纸3下部至少2cm处，在玉米种子培养14天后记录各组玉米种子发芽成的玉米幼苗的根系结构，利用Epson Perfection V700 Photo系统对玉米幼苗的根系结构进行扫描，使用WinRhizo根系分析系统对扫描图像进行根特征分析。
S4、筛选移栽，将扫描分析后经过筛选的玉米突变体移栽至无纺布培养袋中，无纺布培养袋具体为12×15cm的无纺布培养袋，培养袋中放置有培养基质，培养基质为营养土和蛭石，且其比例为3：1，移栽后向玉米突变体根部施加生根溶液以促进玉米生根，培养7天后，移栽大田，完成玉米突变体筛选移栽过程。
如图3可见，在相同的培养条件下，与野生型玉米对比，图纸CK处，有些玉米突变体仅有一条主根且长度较野生型短。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、玉米种子消毒，将玉米种子置于50mL的圆底无菌离心管中，在室温下先用ddH2O洗涤2次，去除玉米种子表面杂质；然后用70％的乙醇溶液表面消毒5min，然后将乙醇溶液沥出，用ddH2O将种子洗三次；洗净后，用12％的花王消毒溶液消毒15min，再将花王消毒溶液沥出，然后用ddH2O将种子洗三次；将玉米种子放在滤纸上静置，静置至玉米种子表面变干；
S2、在夹板培养装置中培养，夹板培养装置用配制好的2.5g/L克菌丹溶液进行浸润处理，然后夹板间隙中放置8个大小相同的消毒后的玉米种子，玉米种子水平距离为3cm，依次做好标记，且每个夹板培养装置中含有至少一个野生型玉米，然后以30个夹板培养装置为一组，放置在培养盆中进行培养，且在培养盆加入霍格兰培养液，霍格兰培养液将夹板培养装置浸没，置于光照培养室内培养；
S3、玉米根系性状记录，玉米种子在培养盆中培养14天，在玉米种子培养14天后记录各组玉米种子发芽成的玉米幼苗的根系结构，利用Epson Perfection V700 Photo系统对玉米幼苗的根系结构进行扫描，使用WinRhizo根系分析系统对扫描图像进行根特征分析；
S4、筛选移栽，将扫描分析后经过筛选的玉米突变体移栽至无纺布培养袋中，培养袋中放置有培养基质，移栽后向玉米突变体根部施加生根溶液以促进玉米生根，室内培养7天后，移栽大田，完成玉米突变体筛选过程。
2.根据权利要求1所述的一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法，其特征在于，所述夹板培养装置包括内玻璃板(2)、发芽纸(3)、外玻璃板(4)和固定夹(1)，所述发芽纸(3)设置有两层，且其分别设置在内玻璃板(2)和外玻璃板(4)的相邻侧，所述固定夹(1)设置有四个，所述内玻璃板(2)与外玻璃板(4)之间通过四个固定夹(1)固定，玉米种子设置在两层发芽纸(3)之间。
3.根据权利要求2所述的一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法，其特征在于，所述固定夹(1)与内玻璃板(2)和外玻璃板(4)接触处设置有海绵垫(6)。
4.根据权利要求1所述的一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法，其特征在于，所述霍格兰培养液根据Hoagland and Arnon 1950配方配置。
5.根据权利要求2所述的一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法，其特征在于，在S2中夹板培养装置浸润处理具体为将裁剪好的发芽纸(3)浸泡于配制好的2.5g/L克菌丹溶液中使其完全湿润，然后捞出，挤压掉多余的克菌丹溶液。
6.根据权利要求2所述的一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法，其特征在于，在S2中，霍格兰培养液将夹板培养装置浸没具体是夹板培养装置的内玻璃板(2)和外玻璃板(4)在培养盆中竖向放置，培养盆中的霍格兰培养液浸没发芽纸(3)下部至少2cm处。
7.根据权利要求1所述的一种基于夹板水培法的玉米根系突变体筛选方法，其特征在于，在S4中，所述无纺布培养袋具体为12×15cm的无纺布培养袋，培养基质为营养土和蛭石，且其比例为3：1。
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