CN116034869B - 一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法 - Google Patents
一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN116034869B CN116034869B CN202211594798.8A CN202211594798A CN116034869B CN 116034869 B CN116034869 B CN 116034869B CN 202211594798 A CN202211594798 A CN 202211594798A CN 116034869 B CN116034869 B CN 116034869B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- wheat
- phosphorus
- root system
- nutrient solution
- seedlings
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 113
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 title claims abstract description 105
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 94
- 241000209140 Triticum Species 0.000 title claims abstract description 91
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 title claims abstract description 91
- 238000012216 screening Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 25
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 29
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims abstract description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000012136 culture method Methods 0.000 claims description 2
- 239000003086 colorant Substances 0.000 abstract description 3
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 16
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 16
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 10
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 10
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 8
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 6
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 6
- 239000002686 phosphate fertilizer Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 4
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 4
- 235000013339 cereals Nutrition 0.000 description 4
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 4
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 description 3
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 3
- DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N iron manganese Chemical compound [Mn].[Fe] DALUDRGQOYMVLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 230000008979 phosphorus utilization Effects 0.000 description 3
- 238000011160 research Methods 0.000 description 3
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 3
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000009418 agronomic effect Effects 0.000 description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 2
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 230000001932 seasonal effect Effects 0.000 description 2
- 241000508725 Elymus repens Species 0.000 description 1
- 239000005708 Sodium hypochlorite Substances 0.000 description 1
- 238000012271 agricultural production Methods 0.000 description 1
- 238000005904 alkaline hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 229930002875 chlorophyll Natural products 0.000 description 1
- 235000019804 chlorophyll Nutrition 0.000 description 1
- ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M chlorophyll a Chemical compound C1([C@@H](C(=O)OC)C(=O)C2=C3C)=C2N2C3=CC(C(CC)=C3C)=[N+]4C3=CC3=C(C=C)C(C)=C5N3[Mg-2]42[N+]2=C1[C@@H](CCC(=O)OC\C=C(/C)CCC[C@H](C)CCC[C@H](C)CCCC(C)C)[C@H](C)C2=C5 ATNHDLDRLWWWCB-AENOIHSZSA-M 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000037149 energy metabolism Effects 0.000 description 1
- 235000020774 essential nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 description 1
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 description 1
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008635 plant growth Effects 0.000 description 1
- 230000001863 plant nutrition Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N sodium hypochlorite Chemical compound [Na+].Cl[O-] SUKJFIGYRHOWBL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004016 soil organic matter Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 239000002352 surface water Substances 0.000 description 1
- 239000011573 trace mineral Substances 0.000 description 1
- 235000013619 trace mineral Nutrition 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
- A01H1/00—Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
- A01H1/04—Processes of selection involving genotypic or phenotypic markers; Methods of using phenotypic markers for selection
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
- A01G—HORTICULTURE; CULTIVATION OF VEGETABLES, FLOWERS, RICE, FRUIT, VINES, HOPS OR SEAWEED; FORESTRY; WATERING
- A01G31/00—Soilless cultivation, e.g. hydroponics
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05B—PHOSPHATIC FERTILISERS
- C05B7/00—Fertilisers based essentially on alkali or ammonium orthophosphates
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C05—FERTILISERS; MANUFACTURE THEREOF
- C05G—MIXTURES OF FERTILISERS COVERED INDIVIDUALLY BY DIFFERENT SUBCLASSES OF CLASS C05; MIXTURES OF ONE OR MORE FERTILISERS WITH MATERIALS NOT HAVING A SPECIFIC FERTILISING ACTIVITY, e.g. PESTICIDES, SOIL-CONDITIONERS, WETTING AGENTS; FERTILISERS CHARACTERISED BY THEIR FORM
- C05G5/00—Fertilisers characterised by their form
- C05G5/20—Liquid fertilisers
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P60/00—Technologies relating to agriculture, livestock or agroalimentary industries
- Y02P60/20—Reduction of greenhouse gas [GHG] emissions in agriculture, e.g. CO2
- Y02P60/21—Dinitrogen oxide [N2O], e.g. using aquaponics, hydroponics or efficiency measures
Landscapes
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Environmental Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Botany (AREA)
- Developmental Biology & Embryology (AREA)
- Pest Control & Pesticides (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
- Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
Abstract
本发明提供了一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法，包括步骤：采用低磷营养液培育小麦幼苗，获得小麦样品苗，其中，所述低磷营养液中的磷元素浓度≤0.5 mmol/L；利用体式显微镜观察所述小麦样品苗的根系颜色；当所述小麦样品苗的根系颜色呈黄褐色时，初步判断该小麦品种为磷低效小麦品种；当所述小麦样品苗的根系颜色呈白晶色时，初步判断该小麦品种为磷高效小麦品种。因此，本发明提供的上述方法以不同磷效率小麦品种幼苗根系颜色为依据，只需要少量根系，并且无损伤、可在较短的时间内、批量地迅速初步筛选出不同磷效率小麦品种，具有效率高、重复性好、费用低廉等优点，极大地缩短了筛选周期，节约了大量的时间和人力。
Description
技术领域
本发明属于小麦品种的生产和育种领域，具体涉及一种不同磷效率小麦品种的快速筛选方法。
背景技术
小麦作为世界上种植面积最广的谷类作物之一，为全球提供了约30%的蛋白质和能量，增加小麦产量对稳定全球粮食安全具有重要意义。磷（P）是作物生长所必需的必需营养元素，也是植物体内许多重要有机化合物（如核酸、蛋白质、ATP等）的主要组成成分，在物质循环、能量代谢和抵御逆境胁迫方面发挥着重要作用。土壤中的磷很容易被土壤矿物固定，导致其利用效率较低（约10%），严重制约了作物产量的提升。为了解决土壤“缺磷”问题，人们通过向土壤中施用过量的磷肥以实现增产的目的，这就导致大部分磷肥积累在土壤中，通过地表径流、地下淋滤等途径污染地表水和地下水，对于工农业生产和生态环境安全构成威胁。
研究表明，筛选和培育磷高效作物品种是目前解决植物需磷和土壤供磷不足这一矛盾的重要途径，对于缓解农田土壤磷危机、保护生态环境和保障粮食质量安全具有重要意义。截至目前，有关磷高效品种的筛选方法和筛选指标已有相关报道，如通过磷肥利用率、磷肥农学效率、磷收获指数、磷肥偏生产力等，这些指标和方法是基于大田试验，具有周期长、劳动量大且受季节性影响较大等特点，无法在秋、冬季节开展试验；此外，大田的耕层土壤中磷含量波动较大，易受到水、肥等管理措施及气候条件的影响，年际间的试验结果重复性较差。为获得确定结果往往需要进行多年、多点的反复种植，这种方法经济性极差，难以满足育种家和生产上对不同磷效率品种的急切性需求。
为此，中国发明专利申请CN106577268A和CN110969369A先后公开了一种磷高效利用小麦品种的筛选方法，但是所选用的筛选指标是基于大田试验或者水培试验如通过磷肥利用率、磷肥农学效率、磷收获指数、磷肥偏生产力以及相对株高、相对干物质重、相对磷含量、相对叶绿素含量等指标进行，这些筛选指标具有周期长、劳动量大且受季节性影响较大等特点，无法在秋、冬季节开展试验；同时，大田的耕层土壤中磷含量波动较大，易受到水、肥等管理措施及气候条件的影响，年际间的试验结果重复性较差。
另外，也有研究以31P同位素示踪技术进行不同磷素效率小麦品种的筛选，但因其具有破坏性、分析成本高和费时费工等缺点难以得到普及和推广。还有研究以高光谱遥感技术等手段进行筛选，虽然能够实现非接触、非破坏性地获得连续性的光谱信息，但因其主要以叶片形状、叶片颜色、植株长势等指标进行监测，非常容易受到水分、肥等条件的影响，并且只能在拔节期以后叶片伸展开才能进行监测，无法对分蘖期以前的叶片特征进行评估，从而影响检测结果的准确性。
虽然依据上述方法和指标能够筛选出不同磷效率小麦品种，但是现有的筛选方法和指标存在筛选周期长、成本高、劳动强度大、经济性差、破坏性大等问题，无法满足育种家和生产上对不同磷效率品种的迫切性和便捷性需求。
发明内容
鉴于此，本发明确有必要提供一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法，该方法极大程度上缩短了筛选周期、降低了筛选成本、实现了无损监测，提高了筛选效率和准确度。
为此，本发明提供的技术方案如下：
一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法，包括以下步骤：
采用低磷营养液培育小麦幼苗，获得小麦样品苗，其中，所述低磷营养液中的磷元素浓度≤0.5 mmol/L；
利用体式显微镜观察所述小麦样品苗的根系颜色；当所述小麦样品苗的根系颜色呈黄褐色时，初步判断该小麦品种为磷低效小麦品种；当所述小麦样品苗的根系颜色呈白晶色时，初步判断该小麦品种为磷高效小麦品种。
基于上述，所述低磷营养液为pH值5.5～6.5的Hoagland营养液。
基于上述，所述Hoagland营养液的配方包括：1～8 mmol/L Ca(NO3)2·4H2O、2～10mmol/L KNO3、0～0.5 mmol/LNa2HPO4、0.5～4 mmol/L MgSO4·7H2O、0.025～0.2 mmol/LEDTA-Fe、11.5～92.4 μmol/L H3BO3、2.28～18.2 μmol/L MnCl2·4H2O、0.1～0.6 μmol/LCuSO4·5H2O、0.2～1.0 μmol/LZnSO4·7H2O和0.05～0.5 μmol/L(NH4)2MoO4·2H2O。优选地，该Hoagland营养液中的磷元素浓度可以为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mmol/L，更优选地，所述Hoagland营养液中的磷浓度为0.1 mmol/L。
基于上述，获得所述小麦样品苗的步骤包括：采用水培法将长至二叶一心的健壮小麦幼苗置于所述Hoagland营养液人工培养7～14 d，获得所述小麦样品苗。
其中，经过上述初筛品种之后，可采用现有技术对经过上述初步筛选出的小麦品种中的磷元素进行定量分析，以精确确定不同磷效率小麦品种，从而提高小麦种质资源的筛选效率和准确性。
本发明的筛选原理为：
在低磷环境下，根系表面吸收的Fe2+、Mn2+等微量元素会被根系中的O2氧化成Fe(OH)3和Mn(OH)3胶膜，这种铁锰胶膜受低磷浓度诱导产生，呈浅黄色，并且对磷具有很强的结合能力，基于此，不同小麦品种根系的铁锰胶膜含量不同，其根系颜色也不同，对磷的结合能力也具有明显差异，综合反映为不同小麦品种对磷素的利用效率存在显著差异。即，小麦品种的根系颜色能够反映出小麦品种对磷素的利用效率。
因此，本发明提供的上述小麦品种的筛选方法在低磷环境下，以小麦幼苗根系颜色为依据，只需要少量根系，并且无损伤、可在较短的时间内，批量地迅速初步筛选出不同磷效率小麦品种，具有效率高、重复性好、费用低廉等优点，可以有效地压缩田间试验的周期，节约大量的时间和人力，降低了小麦品种的选育成本，加速了磷高效型小麦育种的步伐。经过初步筛选后，再结合现有方法对初步筛选出的小麦品种中的磷元素进行定量分析，进一步精确确定不同小麦品种的磷效率，大幅度提高不同磷效率基因型小麦的种质资源筛选效率和便捷性，对加快我国磷高效型小麦育种进程具有重要意义。
另外，本发明提供的上述小麦品种的筛选方法对其它不同磷效率植物的快速鉴定具有重要参考价值，具有非常广阔的应用前景，同时，利用本发明提供的改良Hoagland营养液也能够为富铁、富锰小麦种质资源的筛选提供借鉴。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的0.1 mmol/L P处理7d时不同磷效率小麦品种根系的体式显微镜观察图。
图2为本发明实施例一提供的0.5 mmol/L P处理7d时不同磷效率小麦品种根系的体式显微镜观察图。
图3为本发明实施例一提供的1 mmol/L P处理7d时不同磷效率小麦品种根系的体式显微镜观察图。
图4为本发明实施例一提供的低磷处理3d、7d、10d、14d时不同磷效率小麦品种根系的体式显微镜观察图。
图5为本发明实施例一提供的0.1 mmol/L P处理7d时不同磷效率小麦根系Fe、Mn、P含量及地上部P含量。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
实施例
1、试验材料
本发明实施例所用的小麦品种由河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所提供，其中，西农979为磷低效品种的代表：代号为XN979，郑品麦8号作为普通品种的代表：ZPM8，偃高21作为磷高效品种的代表：YG21。
2、小麦幼苗的培养
挑选饱满、籽粒大小一致的上述小麦品种，先用5%次氯酸钠溶液消毒15 min，用去离子水反复冲洗后，将种子在育苗盘网格上均匀铺开，添加适量去离子，将其放入人工气候室进行黑暗培养（空气相对湿度保持在70%，温度25 ℃，每天光照14 h，光强为400 μmol/（m2·s）），每隔12 h更换一次去离子水。
3、磷浓度的选择
待小麦幼苗长至二叶一心时，挑选长势一致的健壮幼苗，将其用海绵固定移栽到装有改良Hoagland营养液的塑料水培盆中，继续置于人工气候室进行培养7 d，每隔3 d更换一次营养液，并用HCl 和NaOH调节营养液的pH 值为6.0左右，改良Hoagland营养液配方为：4 mmol/L Ca(NO3)2·4H2O、6 mmol/L KNO3、0.1 mmol/LNa2HPO4、2 mmol/L MgSO4·7H2O、0.1 mmol/L EDTA-Fe、46.2 μmol/L H3BO3、9.1 μmol/L MnCl2·4H2O、0.3 μmol/L CuSO4·5H2O、0.8 μmol/LZnSO4·7H2O和0.2 μmol/L(NH4)2MoO4·2H2O。在试验中，我们设置了不同的磷浓度（0 mmol/L、0.1 mmol/L、0.5 mmol/L、1 mmol/L和2 mmol/L），利用体式显微镜（SZX16，OLYMPUS，Japan）对其根系进行观察。当磷浓度≤0.5mmol/L时，不同磷效率品种的根系颜色呈明显变化如图1和图2所示，磷低效品种XN979根系颜色呈黄褐色，磷高效品种YG21根系颜色呈白晶色。当磷浓度>0.5mmol/L时，不同磷效率品种的根系颜色如图3所示，从图3中可以看出：图中虽有类似现象，但是现象不够明显，如此，主要是由于受低磷浓度诱导所致。因此，所述改良Hoagland营养液配方中的磷浓度≤0.5mmol/L作为筛选不同磷效率小麦品种的临界浓度，其中，0.1 mmol/L、作为筛选不同磷效率小麦品种的最佳临界浓度。
4、培养时间的选择
待小麦幼苗长至二叶一心时，挑选长势一致的健壮幼苗，将其用海绵固定移栽到装有改良Hoagland营养液的塑料水培盆中，改良Hoagland营养液配方为：4 mmol/L Ca(NO3)2·4H2O、6 mmol/L KNO3、0.1 mmol/LNa2HPO4、2 mmol/L MgSO4·7H2O、0.1 mmol/LEDTA-Fe、46.2 μmol/L H3BO3、9.1 μmol/L MnCl2·4H2O、0.3 μmol/L CuSO4·5H2O、0.8 μmol/LZnSO4·7H2O和0.2 μmol/L(NH4)2MoO4·2H2O。置于人工气候室进行培养14 d，设置不同的培养时间（3d、7d、10d、14d），利用体式显微镜（SZX16，OLYMPUS，Japan）对其根系进行观察，如图4所示。在处理3d时，不同磷效率品种的根系颜色有轻微变化，但是现象不够明显，培养7d、10d、14d后，不同磷效率品种的根系颜色明显变化，与磷高效品种相比，磷低效品种XN979根系颜色更黄。因此，筛选不同磷效率小麦品种的培育时间至少为7d，且7d为筛选不同磷效率小麦品种的最佳临界天数。
5、根表颜色与根系Fe、Mn含量及植株P含量的相关性研究
通过根系颜色快速鉴定不同磷效率小麦品种的试验结果表明，在改良Hoagland营养液中磷浓度≤0.5mmol/L时培养7d，不同磷效率品种的根系颜色呈明显变化，磷低效品种XN979根系颜色呈黄褐色，磷高效品种YG21根系颜色呈白晶色。对前述“4、培养时间的选择”中培养7d的不同小麦品种根系中的Fe、Mn、P以及和地上部分P的含量进行测量，结果如图5所示。从图5中可以看出：磷低效品种XN979根系的Fe、Mn含量显著高于磷高效品种YG21，并且磷低效品种XN979的根系P含量最高，但其地上部的P含量却最低，说明磷低效品种能够积累更多的P、Fe和Mn在根系中，显著降低了P向地上部的运移，使得XN979品种对P素的利用较低。而磷高效品种YG21根系的P、Fe、Mn含量显著低于磷高效品种YG21，但其地上部的P含量却最高，说明磷高效品种根系中积累的P、Fe和Mn较少，对P素的向地上部的运移阻碍较弱，导致YG21品种对P素的利用效率较高。说明在低磷处理下，不同磷效率小麦根系颜色与根系Fe和Mn含量及P素的利用效率高度相关。
验证试验
为了验证上述现象，将不同磷效率小麦在河南农业大学科教园区（原阳）进行2年种植，该田块的土壤养分情况为pH为8.15，土壤有机质含量为8.91g/kg，土壤全氮为0.86g/kg，土壤碱解氮为86.6mg/kg，土壤全磷为0.44g/kg，有效磷为4.53mg/kg，土壤全钾为14.6g/kg，有效钾为71.5mg/kg。2年平均的磷利用效率及成熟期的Fe、Mn、P含量如表1所示。
表1 不同磷效率小麦品种磷素利用效率及成熟期的Fe、Mn、P含量
从表1可以看出，磷低效品种XN979的磷素利用效率、磷素偏生产力以及地上部P含量均显著低于磷高效品种YG21，但磷低效品种XN979的根系Fe、Mn、P含量却显著高于磷高效品种YG21，该结果与实施例“培育样品幼苗”结果相一致，进一步证明了本发明实施例提供的筛选方法的准确性和可靠性。
本发明实施例提供的了一种不同磷效率小麦品种的筛选方法，通过改良标准的Hoagland营养液配方（即，降低标准Hoagland营养液中磷浓度，使其≤0.5mmol/L）培养7d，利用体式显微镜观察苗期根系颜色，能够无损伤、快速、准确、廉价地筛选出不同磷效率小麦品种，该技术极大地缩短了筛选周期、降低了筛选成本、实现了无损监测，提高了筛选效率和便捷性。另外，该方法对其他不同磷效率植物的快速鉴定具有重要参考价值，具有非常广阔的应用前景，同时，利用该改良营养液也为富铁、富锰小麦种质资源的筛选提供借鉴。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (2)
1.一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法，包括以下步骤：
采用低磷营养液培育小麦幼苗，获得小麦样品苗，其中，所述低磷营养液中的磷元素浓度≤0.5 mmol/L，且所述低磷营养液为pH值5.5～6.5的Hoagland营养液；
利用体式显微镜观察所述小麦样品苗的根系颜色；当所述小麦样品苗的根系颜色呈黄褐色时，初步判断该小麦品种为磷低效小麦品种；当所述小麦样品苗的根系颜色呈白晶色时，初步判断该小麦品种为磷高效小麦品种；
其中，获得所述小麦样品苗的步骤包括：采用水培法将长至二叶一心的健壮小麦幼苗置于所述Hoagland营养液人工培养7～14 d，获得所述小麦样品苗。
2.根据权利要求1所述的快速筛选不同磷效率小麦品种的方法，其特征在于，所述Hoagland营养液的配方包括：：4 mmol/L Ca(NO3)2·4H2O、6 mmol/L KNO3、0～0.5 mmol/LNa2HPO4、2 mmol/L MgSO4·7H2O、0.1 mmol/L EDTA-Fe、46.2 μmol/L H3BO3、9.1 μmol/LMnCl2·4H2O、0.3 μmol/L CuSO4·5H2O、0.8 μmol/LZnSO4·7H2O和0.2 μmol/L(NH4)2MoO4·2H2O。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211594798.8A CN116034869B (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202211594798.8A CN116034869B (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN116034869A CN116034869A (zh) | 2023-05-02 |
| CN116034869B true CN116034869B (zh) | 2024-03-15 |
Family
ID=86128536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202211594798.8A Active CN116034869B (zh) | 2022-12-13 | 2022-12-13 | 一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN116034869B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007077230A1 (en) * | 2006-01-06 | 2007-07-12 | Rijk Zwaan Zaadteelt En Zaadhandel B.V. | Resistance to physiological disorders in lettuce |
| CN103194458A (zh) * | 2013-04-26 | 2013-07-10 | 河北省农林科学院粮油作物研究所 | 利用蔗糖转运蛋白基因提高小麦植株磷吸收效率的方法 |
| CN106577268A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-04-26 | 甘肃农业大学 | 从多个小麦品种中筛选磷高效利用品种的方法 |
| CN106718718A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-05-31 | 甘肃农业大学 | 从多个大麦品种中筛选磷高效率利用品种的方法 |
| CN107646651A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-02-02 | 山东农业大学 | 一种小麦幼苗的培养方法 |
| CN110969369A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-07 | 河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所 | 一种磷素高效利用小麦品种的筛选方法 |
| CN113073144A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-07-06 | 河南农业大学 | 一种筛选磷高效利用小麦的分子标记caps-799、引物组和应用 |
| CN113273417A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-20 | 河南农业大学 | 硼肥在抑制冬小麦吸收、贮藏和转运镉中的应用及抑制方法 |
| CN113661920A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-19 | 河南省作物分子育种研究院 | 一种氮磷高效小麦品种选育方法 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2005251389A1 (en) * | 2004-06-14 | 2005-12-22 | Commonwealth Scientific And Industrial Research Organisation | Markers for salinity tolerance in wheat plants and the use thereof in breeding programs |
| US9491916B2 (en) * | 2006-02-07 | 2016-11-15 | Washington State University | Mutation breeding for resistance to fungal disease and for drought tolerance |
| AU2013285840A1 (en) * | 2012-07-06 | 2015-02-05 | National Institute Of Agrobiological Sciences | Wheat with increased grain-bearing number and method for producing same, and chemical for increasing grain-bearing number of wheat |
| US20150082475A1 (en) * | 2013-04-26 | 2015-03-19 | International Rice Research Institute | Root Growth, Nutrient Uptake, and Tolerance of Phosphorus Deficiency in Plants and Related Materials and Methods |
| CN105431450A (zh) * | 2013-06-03 | 2016-03-23 | 俄克拉荷马州大学评议会 | 具有增加的锈病抗性的转基因谷类植物 |
-
2022
- 2022-12-13 CN CN202211594798.8A patent/CN116034869B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007077230A1 (en) * | 2006-01-06 | 2007-07-12 | Rijk Zwaan Zaadteelt En Zaadhandel B.V. | Resistance to physiological disorders in lettuce |
| CN103194458A (zh) * | 2013-04-26 | 2013-07-10 | 河北省农林科学院粮油作物研究所 | 利用蔗糖转运蛋白基因提高小麦植株磷吸收效率的方法 |
| CN106577268A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-04-26 | 甘肃农业大学 | 从多个小麦品种中筛选磷高效利用品种的方法 |
| CN106718718A (zh) * | 2016-11-17 | 2017-05-31 | 甘肃农业大学 | 从多个大麦品种中筛选磷高效率利用品种的方法 |
| CN107646651A (zh) * | 2017-10-13 | 2018-02-02 | 山东农业大学 | 一种小麦幼苗的培养方法 |
| CN110969369A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-04-07 | 河南省农业科学院植物营养与资源环境研究所 | 一种磷素高效利用小麦品种的筛选方法 |
| CN113073144A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-07-06 | 河南农业大学 | 一种筛选磷高效利用小麦的分子标记caps-799、引物组和应用 |
| CN113273417A (zh) * | 2021-06-16 | 2021-08-20 | 河南农业大学 | 硼肥在抑制冬小麦吸收、贮藏和转运镉中的应用及抑制方法 |
| CN113661920A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-19 | 河南省作物分子育种研究院 | 一种氮磷高效小麦品种选育方法 |
Non-Patent Citations (8)
| Title |
|---|
| Phosphorus Acquisition Efficiency Related to Root Traits: Is Mycorrhizal Symbiosis a Key Factor to Wheat and Barley Cropping?;Pedro Campos等;《Frontiers in Plant Science》;第09卷(第752篇);第1-21页 * |
| Radiochemical evidence validates the involvement of root released organic acid and phytosiderphore in regulating the uptake of phosphorus and certain metal micronutrients in wheat under phosphorus and iron deficiency;Raktim Mitra等;《Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry》;第326卷(第02期);第893-910页 * |
| 外源Zn~(2+)对冬小麦幼苗根系生长及部分氮代谢关键酶的影响;王佳等;《河南农业大学学报》;第52卷(第03期);第307-312页 * |
| 小麦磷高效利用品种筛选及其生理特征研究;阳显斌;《中国优秀硕士学位论文全文数据库》;农业科技专辑(2012年第04期);全文 * |
| 小麦耐低磷基因型的筛选;孔忠新等;《麦类作物学报》;第30卷(第04期);第591-595页 * |
| 新疆冬小麦苗期耐低磷指标的筛选;李春艳等;《麦类作物学报》;第33卷(第01期);第137-140页 * |
| 植物高效利用土壤养分潜力和土壤环境良性循环――国家自然科学基金重大项目完成情况总结;植物高效利用土壤养分潜力和土壤环境良性循环――国家自然科学基金重大项目完成情况总结;《中国基础科学》(2001年第07期);第45-48页 * |
| 苗期耐低磷烟草基因型筛选及其磷效率;龚丝雨等;《植物营养与肥料学报》;第25卷(第04期);第661-670页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN116034869A (zh) | 2023-05-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2020100477A4 (en) | Formula Fertilizer for Early Fruiting and High Yield of Young Walnuts in Mountainous Dryland and Fertilization Method Thereof | |
| Koç | Examining seed germination rate and seedlings gas exchange performances of some Turkish red pine provenances under water stress | |
| Singh et al. | Physiological efficiencies in mini-core peanut germplasm accessions during summer season | |
| CN111837796B (zh) | 一种提高一年生油用牡丹抗旱性的方法 | |
| CN107535213A (zh) | 一种快速准确鉴定番茄苗期耐热性的方法 | |
| CN104782478A (zh) | 一种快速高效鉴定高产稳产广适性玉米新品种的方法 | |
| CN103889211B (zh) | 植物的收获时生物量的管理方法以及管理系统 | |
| CN116034869B (zh) | 一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法 | |
| Saleem et al. | Optimum irrigation and integrated nutrition improves the crop growth and net assimilation rate of cotton (Gossipium hirsutum L.) | |
| CN112034111A (zh) | 一种鉴定水稻品种高产低排的方法 | |
| CN110199854A (zh) | 一种幼苗期大麦耐盐性的鉴定方法 | |
| El-Sharkawy et al. | Genotypic variations in activities of phospho enol pyruvate carboxylase and correlations with leaf photosynthetic characteristics and crop productivity of cassava grown in low-land seasonally-dry tropics | |
| CN108181437A (zh) | 一种测定植物适应喀斯特环境能力的方法 | |
| CN112577934B (zh) | 一种基于叶绿素荧光图像分析的灌浆期耐热油菜筛选方法 | |
| CN111512917B (zh) | 一种基于土壤磷农学阈值的甘蔗施磷方法 | |
| CN109601219B (zh) | 岷江柏苗期抗旱性的综合评价方法 | |
| Dandeniya et al. | Rhizosphere nitrification and nitrogen nutrition of rice plants as affected by water management | |
| CN109315286B (zh) | 筛选提高玉米/大豆间作体系氮效率玉米基因型的方法 | |
| CN112616591A (zh) | 一种镉低富集玉米品种的筛选方法 | |
| CN106962009B (zh) | 一种提高光伏架下牧草种子产量的方法 | |
| CN106688546B (zh) | 一种提高苔藓植物检测土壤镉污染灵敏度和特异性的方法 | |
| Schreiner et al. | Effects of post-véraison water deficit on ‘Pinot noir’yield and nutrient status in leaves, clusters, and musts | |
| Hou et al. | Effects of planting density of spring soybean on canopy photosynthetically active radiation and yield in Northeast China | |
| Oladoye et al. | Effects of organic mulch on soil fertility: a comparison study using leafy biomass from tree species | |
| Lee et al. | Evaluation of growth parameters, physiological responses, and yield during forcing cultivation of cucumbers in on-farm trials. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |