CN116076361A - 一种扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,首先筛选扬花期耐高温水稻品种并进行鉴定,然后采用甲基磺酸乙酯对鉴定后的耐高温的水稻品种进行化学诱变,初步筛选出扬花期高温敏感突变体水稻植株,最后对初步筛选出的高温敏感突变体水稻植株进行剑叶离体叶盘高温胁迫下氧爆发检测,最终筛选出一株具有显著氧爆发特征突变体植株,即为扬花期高温敏感水稻突变体植株。本发明通过对水稻剑叶离体叶盘进行高温胁迫下的氧爆发检测,根据活性氧含量实时监测曲线图,来判定水稻植株扬花期高温耐性。相较于传统温室鉴定法,该方法极大提高了扬花期高温敏感突变体筛选效率及准确性。
Description
技术领域
本发明属于耐高温水稻品种快速鉴定技术领域,尤其涉及一种扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法。
背景技术
水稻是重要的粮食作物之一,世界上将近50%的人口每天以稻米为食。水稻也是我国种植面积最大的粮食作物,我国有超过三分之二的人口以稻米为主要口粮,因此,确保水稻高产稳产对我国和世界粮食安全均具有重要意义。
高温是水稻生产的重要限制因子。研究表明,高温胁迫对水稻各个生育阶段均有影响,其受伤害程度取决于高温胁迫发生时期、温度高低及高温持续时间。近年来,随着全球气温逐年升高,夏季极端高温天气频发,严重威胁着我国水稻的种植与生产,对水稻育种事业提出了耐高温这一新要求。加速选育及推广应用耐热性强的优良品种是解决这一问题的有效途径,但目前已知的水稻耐高温基因资源极为有限且耐高温分子机制尚不清楚。
发明内容
为了应对频繁发生的夏季极端高温天气,挖掘水稻耐高温基因资源,本发明提供一种扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,可有效提高高温敏感水稻突变体植株的筛选效率及准确性,从而为水稻耐高温基因挖掘提供新方法,为水稻耐高温育种提供新基因。
为解决上述技术问题,本发明提出的技术方案为:
本发明提供一种扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,包括如下步骤:
S1、高温条件以结实率为评价指标,从不同水稻品种中初步筛选出扬花期耐高温候选水稻品种;次年次年种植后,对候选水稻品种剑叶离体叶盘进行高温胁迫下氧爆发检测,根据绘制的活性氧含量动态曲线从候选水稻品种中鉴定出扬花期耐高温品种。
S2、采用化学诱变试剂对步骤S1中鉴定出的耐高温水稻品种进行化学诱变,并对突变体库进行高温胁迫表型鉴定,初步筛选出扬花期高温敏感突变体植株。
S3、对步骤S2中初步筛选出的高温敏感突变体植株进行剑叶离体叶盘高温胁迫下氧爆发检测,根据活性氧含量动态曲线,从步骤S2中的突变体植株中筛选出扬花期高温敏感突变体水稻植株。
所述剑叶离体叶盘高温胁迫下氧爆发检测,是在水稻剑叶上采集叶盘并进行预处理后,将叶盘置于活性氧检测液中,在检测温度为38~42℃的条件下,利用酶标仪实时监测叶盘释放的活性氧含量。
传统的耐高温水稻鉴定方法均是苗期将水稻种植于温室大棚,待到生长至扬花期,再进行升温处理直至开花结束。水稻成熟后进行结实率调查,以结实率为评判指标,判断水稻是否耐高温。但在实际操作过程中由于不同水稻品种从播种生长至扬花期这段时间差异很大,最大时间差甚至可能超过100天以上,这就导致温室大棚没办法统一进行高温处理,例如,开花期短的品种已经开花,而生育期长的品种还正在进行营养生长,若对短花期品种进行处理,势必会影响长花期品种,对结果造成影响。本申请则不存在这样的问题,在本发明中,无论是前期的扬花期耐高温水稻品种筛选,还是后期高温敏感突变体的筛选,均采用田间自然高温进行筛选,目的是初步筛选出符合表型需求的材料,这一步可以淘汰掉大部分不符合要求材料,为后期的叶盘离体鉴定减少工作量。
本发明中对剑叶离体叶盘进行高温胁迫下氧爆发检测。首先,选择剑叶进行检测,是因为调控水稻苗期和扬花期耐高温的基因不同,本申请的目的是找到抽穗扬花期耐高温基因。剑叶是离稻穗最近的叶片,也是主要为稻穗提供营养的叶片,其表型特征与稻穗最为密切,所以从剑叶上取叶盘进行离体检测。然后,进行高温胁迫下氧爆发检测,是根据活性氧(ROS)含量动态曲线进行判断。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,步骤S1中选择活性氧含量动态曲线保持在低水平波动的水稻品种,作为扬花期耐高温水稻品种。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,步骤S3中选择活性氧含量动态曲线快速上升,达到峰值后趋于平衡并维持在峰值水平的水稻品种,作为扬花期高温敏感突变体水稻植株。
本申请中采用此判断方法的依据如下:高温胁迫会导致植物细胞中生成大量的活性氧(ROS),由于耐高温品种有较强的ROS清除能力,所以细胞内ROS含量会始终维持在较低水平,而高温敏感品种由于ROS清除能力较弱,所以细胞内ROS含量会快速升高,最终对细胞造成不可逆的损伤,因此当ROS含量动态曲线始终在较低水平波动,则判定为抽穗扬花期耐高温植株;当ROS含量动态曲线快速上升,当达到峰值后,ROS含量趋于平衡并维持在峰值水平,则判定为抽穗扬花期高温敏感植株。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,叶盘处理过程包括将叶盘从剑叶上取下后置于无菌水中,然后置于室温黑暗条件下孵育过夜。
本发明中对叶盘进行预处理,作用在于将叶盘伤口处产生的大量活性氧稀释掉或由叶片产生的过氧化物酶等清除掉,避免对实验结果造成影响。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,酶标仪检测方式设置为冷发光模式,检测频率设置为10~30秒/次,检测时长设置为25~45分钟。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,步骤S1中扬花期耐高温候选水稻品种鉴定方法如下:
将待筛选水稻在夏季高温期生长至抽穗扬花期,将因生育期过长或过短导致扬花期未能遇上高温的品种剔除,待剩余水稻成熟后,对单兜进行结实率考察,选择平均结实率大于85%的品种为扬花期耐高温候选水稻品种;次年,将筛选出的扬花期耐高温候选品种以相同方式种植,待其生长至扬花期,对候选水稻品种剑叶离体叶盘进行高温胁迫下氧爆发检测,根据绘制的活性氧含量动态曲线从候选水稻品种中鉴定出扬花期耐高温品种。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,步骤S1中选择扬花期耐高温水稻品种的方法如下:
将待筛选水稻品种于五月上旬正常大田育秧并移栽,待其生长至抽穗扬花期。将温度记录仪置于穗层,记录穗层温度,同时统计各水稻品种生育期,将因生育期过长或过短导致扬花期未能遇上高温的品种剔除。待水稻成熟后,对单兜进行结实率考察,每个水稻品种考察十兜,平均结实率大于85%的品种,被认为是扬花期耐高温候选水稻品种。次年,将筛选出的扬花期耐高温候选品种以相同方式种植,待其生长至扬花期,用打孔器从候选品种剑叶中部取下直径为5毫米的叶盘,并立即将叶盘转移至事先准备好的无菌水中进行预处理,取样完成后将叶盘转移至室温黑暗条件下孵育过夜。次日,对候选品种剑叶离体叶盘进行高温胁迫下氧爆发检测,并绘制活性氧含量动态曲线,根据活性氧含量动态曲线图从候选水稻品种中鉴定出扬花期耐高温品种。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,步骤S2化学诱变试剂为烷基磺酸盐和烷基硫酸盐、亚硝基烷基化合物、次乙胺类和环氧乙烷类以及芥子气类氮芥类、硫芥类中的一种。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,烷基磺酸盐和烷基硫酸盐包括甲基磺酸乙酯(EMS)、硫酸二乙酯(DES)中的一种。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,亚硝基烷基化合物包括亚硝基乙基脲(NEH)、N-亚硝基-N-乙基脲烷(NEU)中的一种。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,次乙胺类和环氧乙烷类包括乙烯亚胺(EI)。
上述化学诱变试剂的作用原理都相似,都是导致DNA断裂、缺失或修补。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,步骤S2中初步筛选出扬花期高温敏感突变体的方法如下:
(1)通过预试验鉴定出化学诱变剂的最佳诱变浓度,并对选出的耐高温水稻品种进行批量诱变后正常种植至水稻成熟;
(2)对(1)中的水稻成熟株进行单株收种,得到M1代突变体库种子;
(3)将(2)中的M1代突变体和扬花期耐高温品种进行正常的大田种植至抽穗扬花期,利用夏季自然高温进行筛选,待水稻成熟后,选取与扬花期耐高温品种相比结实率显著下降株独立收种,初步筛选出扬花期高温敏感突变体。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,步骤(1)中筛选化学诱变剂的诱变浓度时,处理种子的化学诱变剂浓度范围为0.1%-1%,诱变完成后进行催芽,选择发芽率接近50%的化学诱变剂浓度作为诱变浓度。
作为进一步改进的实施方式,在本发明提供的筛选方法中,步骤S3中进行剑叶离体叶盘高温胁迫下氧爆发检测后,通过与步骤S1中的扬花期耐高温水稻品种的剑叶离体叶盘氧爆发实时监测曲线比较,判断是否为扬花期高温敏感突变体水稻植株。
与现有技术相比,本发明的有益效果为:
(1)本发明通过对水稻剑叶离体叶盘进行高温胁迫下的氧爆发检测,对前期筛选到的扬花期耐高温水稻品种和后期筛选出的高温敏感突变体水稻植株进行鉴定,根据活性氧(ROS)含量动态曲线,来判定是否为高温敏感水稻植株。相比于传统温室鉴定方法,该方法极大提高了扬花期高温敏感突变体鉴定效率和准确性。
(2)本发明的筛选方法,采用田间筛选与分子鉴定相结合。前期应用夏季自然高温对突变体库进行初步筛选,可筛除绝大部分非温度敏感突变体,为后期的分子鉴定极大程度上解放了劳动力。后期采用分子鉴定法对初筛结果进行验证,通过剑叶离体叶盘高温胁迫下活性氧含量动态曲线图,进行扬花期高温敏感突变体的进一步鉴定,可有效提高突变体鉴定效率和准确性。
(3)本发明的筛选方法,通过以扬花期耐高温品种作为背景材料,使用化学诱变剂进行诱变后,从中筛选扬花期高温敏感突变体,并用于后续水稻耐高温基因资源挖掘。由于基因突变具有随机和不定向的特点,且多以有害突变为主。本发明创造性地以扬花期耐高温品种为背景材料,从中筛选高温敏感突变体,可有效提高筛选成功率。后期进一步通过对突变体基因组分析,可用于扬花期水稻耐高温基因的挖掘,该方法对水稻高温响应基因资源的挖掘与耐高温水稻品种的选育都具有重要意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为R996穗及剑叶离体叶盘氧爆发检测图(A为R996穗,B为R996剑叶离体叶盘氧爆发检测图,C为加入无菌水和叶盘氧爆发检测图,D为仅加入工作液检测图);
图2为R996分蘖期剑叶离体叶盘氧爆发检测图;
图3是不同浓度EMS诱变后种子发芽率图;
图4是R996穗及突变体穗和剑叶离体叶盘氧爆发检测图(A为R996高温胁迫后穗,B为突变体高温胁迫后穗,C为R996剑叶离体叶盘氧爆发检测图,D为突变体剑叶离体叶盘氧爆发检测图)。
具体实施方式
为了便于理解本发明,下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述,但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。
除非另有定义,下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的,并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明,本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
一种扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,包括以下步骤:
一、扬花期耐高温水稻品种初步筛选与鉴定
1、扬花期耐高温水稻品种的初步筛选
(1)待筛选水稻品种种植
1.1、五月上旬对收集到的416份我国主要杂交稻亲本,分别选出50粒饱满种子,置于清水中浸泡48小时,期间更换清水一次。浸泡完成后沥干多于水分,将种子置于37℃恒温箱中催芽,将刚露白的种子直接播撒于田间苗床上进行育秧。
1.2、当苗龄达到25天时,进行大田移栽,每个待筛选品种种三排,每排种八兜,共二十四兜。之后进行正常的水肥管理,直至水稻生长至抽穗扬花期。
(2)待筛选水稻品种高温胁迫处理
2.1、当水稻生长至抽穗扬花期(七月中下旬至八月上旬),此时正值夏季高温频发期。将温度记录仪置于穗层,记录穗层温度。同时统计各水稻品种生育期,将因生育期过长或过短导致扬花期未能遇上高温的品种剔除。
2.2、统计各水稻品种生育期,将因生育期过长或过短导致扬花期未能遇上高温的品种剔除。
(3)扬花期耐高温水稻品种初步筛选
3.1、待到水稻成熟,对单兜稻株进行结实率考察。
3.2、每个水稻品种考察十兜取均值,以结实率大于等于85%为评价标准,最终初步筛选到25份扬花期耐高温品种。
2、扬花期耐高温水稻品种鉴定
(1)初步筛选出的扬花期耐高温品种种植
1.1、次年,对初步筛选出的25份扬花期耐高温品种,分别选取50粒饱满种子,置于清水中浸泡48小时,期间更换清水一次。浸泡完成后沥干多于水分,将种子置于37℃恒温箱中催芽,然后将种子直接播撒于田间苗床上进行育秧。
1.2、当苗龄达到25天时,拔出秧苗进行大田移栽,之后进行正常的水肥管理,直至水稻生长至抽穗扬花期。
1.3、当前一批秧苗移栽完成后,再次对初步筛选到的25份扬花期耐高温品种进行分种、浸种、催芽和布种,25天苗龄时进行第二批大田移栽,使前后两批秧苗间隔28天,之后进行正常的水肥管理。
(2)水稻叶片预处理
2.1、采用5mm直径打孔器于25份(第一批秧苗)水稻剑叶上采集叶盘,将收集到的叶盘置于1.5mL离心管中,离心管中预先加入1mL无菌水。
2.2、叶盘收集完成后,将离心管置于室温黑暗条件下孵育过夜,期间不要晃动离心管。
(3)水稻离体叶盘高温胁迫下氧爆发检测
3.1、用移液器分别取50mMTris-HCl(pH=7.5)缓冲液1940uL、20mML-012母液40uL、10mg/mL辣根过氧化物酶母液20uL,充分混匀,得到反应工作液。
3.2、将配制好的反应工作液分装于白色96孔酶标板中,每孔加入100uL反应工作液。用镊子轻轻取出权利上述孵育完成的叶盘,置于吸水纸上去除表面残留无菌水,然后转移至酶标板中,每个检测孔放置一个叶盘,每个材料设置三个重复,同时设置仅加入反应工作液(不加叶盘)和用无菌水替换工作液(加入无菌水和叶盘)的对照孔。将酶标板置于酶标仪,检测室温度设置为40℃,检测方式设置为Luminescence,检测频率设置为30秒/次,检测时长设置为30分钟。检测完成后,根据氧爆发实时监测曲线图筛选出10个耐高温水稻品种,选择最耐高温的R996(品种权号:CNA20121237.5)为扬花期耐高温品种,R996活性氧含量检测结果参见图1,在进行高温胁迫活性氧含联检测时,所有叶片的ROS曲线都会有波动,这是因为高温胁迫下叶片都会生成大量ROS,差异在于耐高温材料有很强ROS清除能力,在ROS大量生成的同时便被清除了,导致ROS含量不能积累,反应在曲线上即为波动平缓;而高温敏感材料由于ROS清除能力较弱,导致ROS在细胞内积累,反应在曲线上即出现快速上升趋势。图1A为R996水稻穗表型图,图1B为R996剑叶离体叶盘氧爆发检测图,其ROS含量初为90左右,ROS含量在短暂上升后降至70左右并维持稳定,说明高温胁迫前期,R996细胞内ROS含量仅短暂低浓度积累,随着细胞进一步激活ROS清除机制,随着高温胁迫的持续,细胞内ROS含量反而降低。图1C为加入无菌水和叶盘氧爆发检测图,此图作为阴性对照,将反应工作液替换成无菌水,用以说明在非工作液环境下,叶片自身并不能检测出图1B所示ROS动态曲线;1D为仅加入工作液检测图,此图同样作为阴性对照,用以说明图1B所示ROS动态曲线并非由工作液自身形成。综上,证明了图1B所示ROS动态曲线为离体叶盘和工作液在特定环境下共同作用产生,进一步则证明了该检测方法的可靠性。
3.3、为验证鉴定结果的准确性,本申请还对R996分蘖期(第二批秧苗)叶片进行了活性氧含量检测。检测方法同上,检测结果参见图2。本发明中对分蘖期进行鉴定是为了观察R996苗期的ROS含量动态曲线,以便于和剑叶ROS含量动态曲线进行比较,若二者曲线趋势相同,则说明剑叶ROS含量动态曲线仅代表苗期高温耐性,而不能代表抽穗扬花期;若二者曲线趋势不同,则说明剑叶ROS含量动态曲线并不代表苗期高温耐性,这就为剑叶ROS含量动态曲线代表抽穗扬花期高温耐性打下基础,从图2可知,分蘖期R996的ROS含量由500逐渐上升至1400左右,然后保持平稳与图1B中的检测结果完全不同。说明剑叶ROS含量动态曲线并不代表苗期高温耐性,苗期R996在遭受高温胁迫时,细胞内ROS会大量积累,导致细胞功能受损,表现为苗期高温敏感。
二、采用甲基磺酸乙酯(EMS)对上述鉴定出的耐高温水稻品种进行化学诱变,并对扬花期高温敏感突变体进行初步筛选
1、EMS诱变条件优化
(1)分选出十一等份R996饱满种子,每份200粒。
(2)将种子没于清水中浸泡24小时,捞出种子沥干水分,然后将种子分别置于0%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%质量浓度的EMS溶液中16小时进行诱变,诱变完成后将种子转移至5%硫代硫酸钠溶液中5分钟终止反应,然后将种子置于水龙头下持续清水冲洗3小时,沥干水分,转移至37℃保温箱中催芽。
(3)统计发芽率,发现当EMS浓度为0.5%时,发芽率最接近50%。因此,选取0.5%作为正式实验所用EMS浓度,结果参见图3。
2、EMS诱变群体种植与扬花期高温敏感突变体初步筛选
(1)采用0.5%EMS浓度对R996进行批量诱变,37℃恒温箱催芽,然后将种子播种于田间苗床进行育秧。
(2)当苗龄达到25天时进行大田移栽,之后进行正常的水肥管理,直至水稻成熟。
(3)对诱变群体进行单株收种,得到M1代突变体库种子。
(4)对M1代突变体和扬花期耐高温背景材料进行浸种、催芽、育秧和大田移栽,期间进行正常水肥管理,直至抽穗扬花期。利用夏季自然高温进行筛选。待水稻成熟后,选取与扬花期耐高温品种相比结实率显著下降株独立收种,初步筛选出扬花期高温敏感突变体。
(5)待水稻成熟后,选取相对于背景材料结实率显著下降单株独立收种,初步筛选出13份扬花期高温敏感突变体。
三、对初步筛选出的高温敏感突变体进行剑叶离体叶盘高温胁迫下氧爆发检测
1、结实率显著下降突变体库种植
(1)对初步筛选到的13份突变体与步骤一中筛选出的扬花期耐高温水稻品种(R996),分别取50粒饱满种子,在清水中浸泡48小时,期间更换清水一次。浸泡完成后沥干多于水分,将种子置于37℃恒温箱中催芽,然后将种子直接播撒于田间苗床进行育秧。
(2)当苗龄达到25天时进行大田移栽,之后进行正常的水肥管理,直至水稻生长至抽穗扬花期。
(3)分别对每个单株取剑叶叶盘进行高温胁迫下氧爆发检测,并绘制活性氧含量动态曲线,通过与扬花期耐高温水稻品种的剑叶离体叶盘氧爆发实时监测曲线比较,判断是否为扬花期高温敏感水稻突变体植株。
2、突变体剑叶叶盘预处理
(1)采用5mm直径打孔器于13份突变体剑叶上采集叶盘,将收集到的叶盘置于1.5mL离心管中,离心管中预先加入1mL无菌水。
(2)叶盘收集完成后,将离心管置于室温黑暗条件下孵育过夜,期间不要晃动离心管。
3、水稻离体叶盘高温胁迫下氧爆发检测
(1)用移液器分别取50mMTris-HCl(pH=7.5)缓冲液1940uL、20mML-012母液40uL、10mg/mL辣根过氧化物酶母液20uL,充分混匀,得到反应工作液。
(2)将配制好的反应工作液分装于白色96孔酶标板中,每孔加入100uL反应工作液。用镊子轻轻取出上述孵育完成的叶盘,置于吸水纸上去除表面残留无菌水,然后转移至酶标板中,每个检测孔放置一个叶盘,每个材料设置三个重复,同时设置仅加入反应工作液(不加叶盘)和用无菌水替换工作液(加入无菌水和叶盘)的对照孔。将酶标板置于酶标仪,检测室温度设置为40℃,检测方式设置为冷发光(Luminescence),检测频率设置为30秒/次,检测时长设置为30分钟。检测完成后,通过比较背景材料与突变体氧爆发实时监测曲线图,发现一株出现显著氧爆发特征突变体,被认为是扬花期高温敏感突变体,检测结果参见图4,其中图4A为R996稻穗,其中图4C为R996剑叶离体叶盘活性氧含量动态曲线图,其ROS含量初为180左右,短暂的平衡后降至100左右并维持稳定,说明高温胁迫前期,R996细胞内ROS的生成和降解速率达到动态平衡,而高温胁迫后期,细胞进一步激活ROS清除机制,使细胞内ROS含量快速下降,避免细胞遭受氧化损伤。图4B为高温敏感突变体稻穗,图4D为突变体剑叶离体叶盘活性氧含量动态曲线图,高温胁迫下,突变体细胞内ROS含量快速积累,直至达到最大值并维持在相应水平,高浓度的ROS会对细胞造成不可逆的损伤。结果表明扬花期耐高温水稻品种(R996)活性氧含量动态曲线平缓,因此结实率高,高温敏感突变体水稻活性氧含量动态曲线成上升趋势,因此结实率低。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只限于这些说明。对于本发明所属领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、高温条件以结实率为评价指标,从不同水稻品种中初步筛选出扬花期耐高温候选水稻品种;次年种植后,对候选水稻品种剑叶离体叶盘进行高温胁迫下氧爆发检测,根据绘制的活性氧含量动态曲线从候选水稻品种中鉴定出扬花期耐高温品种;
S2、采用化学诱变试剂对步骤S1中鉴定出的耐高温水稻品种进行化学诱变,并对突变体库进行高温胁迫表型鉴定,初步筛选出扬花期高温敏感突变体植株;
S3、对步骤S2中初步筛选出的高温敏感突变体植株进行剑叶离体叶盘高温胁迫下氧爆发检测,根据活性氧含量动态曲线,从步骤S2中的突变体植株中筛选出扬花期高温敏感突变体水稻植株;
所述剑叶离体叶盘高温胁迫下氧爆发检测,是在水稻剑叶上采集叶盘并进行预处理后,将叶盘置于活性氧检测液中,在检测温度为38~42℃的条件下,利用酶标仪实时监测叶盘释放的活性氧含量。
2.根据权利要求1所述的扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,其特征在于,叶盘处理过程包括将叶盘从剑叶上取下后置于无菌水中,然后置于室温黑暗条件下孵育过夜。
3.根据权利要求1所述的扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,其特征在于,酶标仪检测方式设置为冷发光模式,检测频率设置为10~30秒/次,检测时长设置为25~45分钟。
4.根据权利要求1所述的扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,其特征在于,步骤S1中扬花期耐高温水稻品种鉴定方法如下:
将待筛选水稻在夏季高温期生长至抽穗扬花期,将因生育期过长或过短导致扬花期未能遇上高温的品种剔除,待剩余水稻成熟后,对单兜进行结实率考察,选择平均结实率大于85%的品种为扬花期耐高温候选水稻品种;次年,将筛选出的扬花期耐高温候选品种以相同方式种植,待其生长至扬花期,对候选水稻品种剑叶离体叶盘进行高温胁迫下氧爆发检测,根据绘制的活性氧含量动态曲线从候选水稻品种中鉴定出扬花期耐高温品种。
5.根据权利要求1所述的扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,其特征在于,步骤S2化学诱变试剂为烷基磺酸盐和烷基硫酸盐、亚硝基烷基化合物、次乙胺类和环氧乙烷类以及芥子气类氮芥类、硫芥类中的一种。
6.根据权利要求1所述的扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,其特征在于,步骤S2中初步筛选出扬花期高温敏感突变体的方法如下:
(1)通过预试验鉴定出化学诱变剂的最佳诱变浓度,并对选出的耐高温水稻品种进行批量诱变后正常种植至水稻成熟;
(2)对(1)中的水稻成熟株进行单株收种,得到M1代突变体库种子;
(3)将(2)中的M1代突变体和扬花期耐高温品种进行正常的大田种植至抽穗扬花期,利用夏季自然高温进行筛选,待水稻成熟后,选取与扬花期耐高温品种相比结实率显著下降株独立收种,初步筛选出扬花期高温敏感突变体。
7.根据权利要求6所述的扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,其特征在于,步骤(1)中鉴定最佳化学诱变剂的诱变浓度时,处理种子的化学诱变剂浓度范围为0.1%-1%,诱变完成后进行催芽,选择发芽率接近50%的化学诱变剂浓度作为诱变浓度。
8.根据权利要求1所述的扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,其特征在于,步骤S3中进行剑叶离体叶盘高温胁迫下氧爆发检测后,通过与步骤S1中的扬花期耐高温水稻品种的剑叶离体叶盘氧爆发实时监测曲线比较,判断是否为扬花期高温敏感突变体水稻植株。
9.根据权利要求1所述的扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,其特征在于,步骤S1中选择活性氧含量动态曲线保持在低水平波动的水稻品种,作为扬花期耐高温水稻品种。
10.根据权利要求1所述的扬花期高温敏感水稻突变体的筛选方法,其特征在于,步骤S3中选择活性氧含量动态曲线快速上升,达到峰值后趋于平衡并维持在峰值水平的水稻品种,作为扬花期高温敏感突变体水稻植株。
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