CN117918196A - 一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，涉及植物种植领域，所述冷驯化培育方法主要为切制象草秆芽小段、自然失水调节秆节含水量、催芽、4℃低温预处理、零下2℃48h+零下3℃24h温度模式冷驯化处理、4℃低温后处理、催苗、育苗、高海拔移栽、自然越冬选择、筛选综合性状优异的单株建立无性系。本发明克服了现有技术的不足，通过对象草冷驯化的耐寒培育获得在高海拔具有良好越冬能力的象草新品系，有效促进草牧业的发展，提升象草的种植经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及植物种植领域，具体涉及一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法。
背景技术
起源于热带的C4植物象草与C3植物相比，其光合效率及氮素和水分利用效率更高，并具有更高的生物量、较快的生长速率及良好的饲用品质, 在草牧业和生态环境建设中发挥着举足轻重的作用。然而，象草对低温胁迫较为敏感，缺乏适应低温环境的能力，严重限制了其在温带地区及海拔较高的冷凉地区推广种植。
植物可以通过暴露在寒冷或者非冰冻温度下以提高其抗冻性，称为冷驯化。冷驯化是植物获得耐寒能力的重要途径。研究表明冷驯化在遗传上复杂的数量性状。
在低温驯化过程中，耐寒性的提高伴随着复杂的生理变化，这些变化至少在很大程度上是基于基因表达的复杂变化，它包括细胞壁、细胞膜组成成分、蛋白、碳水化合物等代谢过程的改变等。在冷驯化过程中增强细胞膜的稳定性是植物细胞获得耐寒性的关键因素。
所以通过冷驯化的方式培育种植出象草耐寒新品系对于草牧业发展和生态环境建设具有良好的应用前景。
发明内容
针对现有技术不足，本发明提供一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，通过对象草冷驯化的耐寒培育获得在高海拔具有良好越冬能力的象草新品系，有效促进草牧业的发展，提升象草的种植经济效益。
为实现以上目的，本发明的技术方案通过以下技术方案予以实现：
一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，所述象草冷驯化方法包括以下步骤：
（1）选取高海拔地区种植的象草中段秆芽为材料，将秆切成10±2cm、含1个活性芽的象草小段备用；
（2）将上述小段进行自然失水，得秆节含水量在70%-80%的失水象草小段备用；
（3）将上述失水象草小段进行催芽处理，在催芽后于4℃低温条件下放置一段时间，得预处理象草芽段备用；
（4）对上述象草芽段进行冷驯化处理，且具体的处理方式为将象草芽段至于低温循环仪中在-2℃温度下处理48h，后转-3℃温度下继续处理，得冷驯化象草芽段；
（5）将上述冷驯化象草芽段转入4℃低温条件下放置一段时间，后进行催苗生根处理，得生根秆芽备用；
（6）上述生根秆芽移入营养袋温室育苗，育苗完成后移栽至高海拔田间进行种植，后自然越冬，在自然越冬材料中筛选综合性状优异的单株建立无性系。
优选的，所述象草品种选自热研4号、德宏、云牧1号、桂牧1号、桂闽引、闽牧6号中任意一种。
优选的，所述步骤（1）中象草种植的海拔范围为1900m-2200m。
优选的，所述步骤（1）中切成的小段中至少含有1个带活性芽的秆节。
优选的，所述步骤（2）中自然失水的时间在24-48h。
优选的，所述步骤（3）中催芽处理的方式为在25℃恒温水培条件下催芽48小时，且4℃低温条件下放置时间为12h。
优选的，所述步骤（4）中转-3℃继续处理的时间为12-24h。
优选的，所述步骤（4）中冷驯化处理后筛选冻害受损芽长占总芽长的45-55%的芽段为冷驯化象草芽段进入下一阶段处理。
优选的，所述步骤（5）中催苗生根的方式为在25℃恒温条件下水培催苗8-12d，且4℃低温条件下放置时间为12h。
优选的，所述步骤（6）中在苗高18-22cm、幼叶数5片以上时进行移栽，且移栽田的海拔高度为1900-2200m。
本发明提供一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，与现有技术相比优点在于：
本发明以植物逆境锻炼记忆和记忆遗传相关理论为基础，以材料选择、处理条件优化、处理材料评价、新品系培育为重点，开展了广泛的试验探索，形成了象草耐寒材料创制及新品种培育的完整方法，最终获得在高海拔地区具有良好越冬能力的象草新品系，有效提升象草的生产种植价值。
附图说明
图1为本发明实施例1低温循环处理示意图；
图2为本发明实施例2不同失水时间和低温处理时间象草秆节的成活率示意图；
图3为本发明实施例2不同低温循环模式的成活率示意图；
图4为本发明实施例3中秆节冻害观察纵向剖视图；
图5为本发明实施例3中冻损芽实验室沙培（左）和水培催苗（右）；
图6为本发明实施例3中冻损芽水培萌发情况示意图（中间为根点完全损伤秆芽，左侧和右侧为未受损秆芽）；
图7为本发明实施例3中芽点受损（左）与未受损（右）水培幼苗表型差异示意图；
图8为本发明实施例4中批量创制材料温室营养袋培养示意图；
图9为本发明实施例4中根点受损（左逐渐枯萎）与未受损秆芽（右长势良好）幼苗长势对比示意图；
图10为本发明实施例4中根点完全受损苗不长根，最终全部枯死的示意图；
图11为本发明实施例4温室育苗材料田间自然越冬选择的种植示意图；
图12为本发明筛选优良无性系（左上侧，高壮翠绿）与原始材料（下侧，矮小枯黄）越冬前生长表现对比示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合本发明实施例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作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。
实施例1：
不同来源秆芽的耐寒性评价：
以云南主推品种和大面积自然生长材料为研究对象。研究品种、生长环境和秆节含水量等因素对秆芽低温耐受时长的影响。提出人工冷驯化材料的选择和前处理方法。
1、验证品种因素对秆芽耐寒性的影响：
以云南主栽品种热研4号、德宏、云牧1号、桂牧1号、桂闽引、闽牧6号昆明温室6月龄中部秆芽为研究对象。分别将各品种秆切成10cm左右小段，再25℃催芽48小时，每个品种的材料选取萌动芽50芽采用低温循环技术进行-2℃低温连续48小时冷冻处理，处理结束后将材料转入25℃恒温水培10天。统计不同品种秆芽成活情况。以幼苗中至少1片新叶和一条新根长出为成活芽标准。具体结果见下表1：
表1
由上表1可知品种间秆芽差异较大，秆芽耐寒性强弱顺序为：云牧1号>德宏>桂闽引> 桂牧1号>闽牧6号>热研4号。
2、验证不同海拔对秆芽耐寒性的影响
以云南自然越冬3年以上的热研4号为研究对象。11月按海拔梯度采集茎秆。将秆切成10cm左右小段，25℃催芽48小时，每份材料选取萌动芽50芽采用低温循环低度进行-2℃低温连续48小时冷冻处理。处理结束后将材料转入25℃恒温水培10天。统计不同品种秆芽成活情况。以幼苗中至少1片新叶和一条新根长出为成活芽标准。结果见下表2：
表2
从表2中可见，环境对象草秆芽的耐寒性有一定影响，高海拔区材料的秆芽耐寒性强于低海拔区。
3、验证秆芽含水量对秆芽耐寒性的影响：
以云牧1号2000米大田环境6月龄中部秆芽为研究对象。试验设置5个处理，每个处理3个重复，每个重复50秆芽。
采用室内阴凉通风环境平放0-15天控制水份梯度。采用称重法计算失水率和秆节含水量。处理结束后25℃催芽48小时，然后置于低温循环仪-3℃低温条件下连续48小时冷冻处理。处理结束后将材料转入25℃恒温水培10天。统计不同秆芽成活情况。试验结果见表3：
表3
从表3中可见，秆节含水量对象草秆芽的低温耐受性有较大影响，根据本次试验结果，用于耐寒性处理的秆节含水量以70%-80%最佳。
实施例2：
象草秆芽的低温耐受时间研究：
以云牧1号海拔2000米环境6月龄中部秆芽为研究对象。研究了秆节含水量和低温处理方式对秆芽低温耐受时长的影响。以5%秆芽成苗率、最长处理时间和最低处理温度为标准，提出了象草秆芽低温处理的最佳技术方案。
1、验证秆芽含水量对秆芽低温耐受时间的影响：
以云牧1号海拔2000米环境6月龄中部秆芽为研究对象。设置了3个含水量和5个耐受时间，共15个处理。秆节含水量通过室内平放时间控制水分梯度，试验设置方案见下表4：
表4
具体结果如图2所示，从图中可见：秆节含水量对秆芽低温成活时间有显著影响。室内自然失水2d和4d（含水量70%-80%）的低温耐受能力明显强于自然失水0d的处理。
2、验证变温处理方式对耐受时间的影响
以云牧1号海拔2000米环境6月龄中部秆芽为研究对象。设置了-2℃恒温和-2℃48小时+-3℃变温两种处理模式。试验方案见下表5：
表5
试验结果见图3，从图中可见：恒温-2℃处理各时间段的成活率均高于2℃低温48小时+-3℃低温处理。但从育种材料创制角度分析，-3℃的处理强度高于-2℃，材料变异概率也可能更高，故“-2℃低温48小时+-3℃低温24小时”处理模式更符合试验目标。
实施例3：
处理材料的冻害观测与幼苗培养
1、冻害观测：
以自然失水48小时，2000m高海拔云牧1号象草中部秆芽为对象，分析了-2℃低温48小时+-3℃低温24小时处理后秆芽的损伤特点和新萌芽变型变化特点。且冻害情况具体观察如图5所示，为多个秆节纵向剖视图；
观测结果表明：（1）冻害发生顺序为秆节、根点、芽尖、芽基。根点完全损伤是导致秆芽后期不能最终成活的主要原因，因此在低温处理过程中保护根点至关重要，至少有一个根点成活是后期幼苗成活的必需条件；（2）根点对低温的耐受能力与秆节含水量呈负相关，秆节含水量降低时，根点成活概率增大，从而可提高后期幼苗培育成活的概率；（3）芽尖受损程度（芽基完整）与后期幼苗表型变异关系密切，从变异材料创制角度考虑，冷驯化处理强度以冻害受损芽长约占总芽长的1/2为宜。
2、冻损芽实验室培养
以自然失水48小时，2000m高海拔云牧1号象草中部秆芽为对象，分析了-2℃低温48小时+-3℃低温24小时处理后的秆芽为对象。研究了恒温水培、沙培和发芽床（苗床温度25℃+空气温度15℃）三种方式的幼苗成活率，研究结果显示：发芽床的生根速率最快，但最终幼苗成活率与25℃恒温水培无差异。考虑到方法的简便性，故采用25℃恒温水培处理。
实施例4：
冷驯化材料批量处理与耐寒新品系培育：
以2000m海拔云牧1号6月龄中中段秆芽为材料，将秆节切成10cm左右小段，自然失水48小时后，25℃催芽48小时，然后置于 4℃低温条件下放置12h。
低温循环仪设置为-2℃48h+-3℃24h温度模式。循环仪降温至4℃时，将催芽材料移入低温循环仪至低温处理结束。
将低温处理后的秆芽材料转入4℃低温条件下放置12h，然后转入25℃恒温水培催苗10天。
秆芽长根后移入营养袋温室育苗，苗高20cm左右、幼叶数5片以上时，移至2200m海拔大田单株种植（如图11所示），进行自然越冬筛选。
从自然越冬材料中筛选综合性状优异的单株建立无性系，进行生产性能测评，且筛选的优良无性系的种植形状显著优于原始材料，具体如图12所示，其中筛选的优良无性系象草生长高度显著高于原始材料，且优良无性系象草叶片呈浓绿色，原始材料叶片大面积发黄发枯。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (10)
1.一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，其特征在于：所述象草冷驯化方法包括以下步骤：
（1）选取高海拔地区种植的象草中段秆芽为材料，将秆切成10±2cm，含1个秆芽的象草小段备用；
（2）将上述小段进行自然失水，得秆节含水量在70%-80%的失水象草小段备用；
（3）将上述失水象草小段进行催芽处理，在催芽后于4℃低温条件下放置一段时间，得预处理象草芽段备用；
（4）对上述象草芽段进行冷驯化处理，且具体的处理方式为将象草芽段至于低温循环仪中在-2℃温度下处理48h，后转-3℃温度下继续处理，得冷驯化象草芽段；
（5）将上述冷驯化象草芽段转入4℃低温条件下放置一段时间，后进行催苗生根处理，得生根秆芽备用；
（6）上述生根秆芽移入营养袋温室育苗，育苗完成后移栽至高海拔田间进行种植，后自然越冬，在自然越冬材料中筛选综合性状优异的单株建立无性系。
2.根据权利要求1所述的一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，其特征在于：所述象草品种选自热研4号、德宏、云牧1号、桂牧1号、桂闽引、闽牧6号中任意一种。
3.根据权利要求1所述的一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，其特征在于：所述步骤（1）中象草种植的海拔范围为1900m-2200m。
4.根据权利要求1所述的一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，其特征在于：所述步骤（1）中切成的小段中至少含有1个带活性芽的秆节。
5.根据权利要求1所述的一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，其特征在于：所述步骤（2）中自然失水的时间在24-48h。
6.根据权利要求1所述的一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，其特征在于：所述步骤（3）中催芽处理的方式为在25℃恒温水培条件下催芽48小时，且4℃低温条件下放置时间为12h。
7.根据权利要求1所述的一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，其特征在于：所述步骤（4）中转-3℃继续处理的时间为12-24h。
8.根据权利要求1所述的一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，其特征在于：所述步骤（4）中冷驯化处理后筛选冻害受损芽长占总芽长的45-55%的芽段为冷驯化象草芽段进入下一阶段处理。
9.根据权利要求1所述的一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，其特征在于：所述步骤（5）中催苗生根的方式为在25℃恒温条件下水培催苗8-12d，且4℃低温条件下放置时间为12h。
10.根据权利要求1所述的一种象草耐寒新品系的冷驯化培育方法，其特征在于：所述步骤（6）中在苗高18-22cm、幼叶数5片以上时进行移栽，且移栽田的海拔高度为1900-2200m。
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