本發(fā)明是一種篩選玉米抗旱種質(zhì)的方法。
背景技術(shù)：
我國干旱半干旱土地面積約占全國總面積的47％。干旱一直是影響作物生產(chǎn)的主要災(zāi)害之一，每年不同程度發(fā)生的旱災(zāi)使我國經(jīng)濟(jì)特別是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)蒙受了巨大損失。統(tǒng)計(jì)表明，從1950年至今，全國平均每年受旱面積達(dá)2200萬公頃，嚴(yán)重成災(zāi)900萬公頃，因干旱直接減收糧食100億公斤以上，約占各種自然災(zāi)害造成糧食損失的60％。近年來，玉米面積和總產(chǎn)均快速增長，成為是我國的第一大糧食作物。種植面積約為3700萬公頃，50％以上種植在西北、西南、華北、東北地區(qū)依靠自然降水、缺水的旱地上。這些地區(qū)年降水量在200～600mm不等，有些地方蒸發(fā)量大，水分流失快、且降水變率很大，玉米生長發(fā)育對(duì)水分的需要滿足率較低，嚴(yán)重影響玉米生產(chǎn)，造成產(chǎn)量低、年際間不穩(wěn)定。對(duì)玉米帶地區(qū)氣象資料和玉米產(chǎn)量的相關(guān)分析得出，干旱是導(dǎo)致我國玉米產(chǎn)量波動(dòng)的主要原因，農(nóng)業(yè)水資源短缺和土壤貧瘠已成為提高玉米生產(chǎn)力的主要限制因素。我國70％以上的玉米經(jīng)常遭受干旱威脅，每年因此造成的產(chǎn)量損失在1500萬噸以上。要從根本上解決這一問題，一方面要加強(qiáng)對(duì)有限水資源的合理開發(fā)利用，另一方面要從農(nóng)作物種質(zhì)改良入手，培育具有高抗旱性的農(nóng)作物品種。由此可見，篩選能夠培育抗旱性強(qiáng)的玉米種質(zhì)已成為保障我國糧食安全和解決“三農(nóng)”問題的重大需求。
研究表明，玉米抗旱育種是提高品種的抗旱性、減少干旱帶來的損失的有效途徑。抗旱育種的基本前提是需要有過硬的抗旱種質(zhì)資源。以抗旱性強(qiáng)的自交系作為親本，創(chuàng)造優(yōu)勢(shì)雜交組合，培育出優(yōu)質(zhì)、高抗、高產(chǎn)新品種，有利于制種和推廣。玉米抗旱不抗旱主要表現(xiàn)在產(chǎn)量方面。抗旱性強(qiáng)的品種在干旱條件下能穩(wěn)定高產(chǎn)，不抗旱品種則相反。對(duì)玉米種質(zhì)進(jìn)行抗旱性鑒定，是評(píng)價(jià)和選育抗旱玉米新種質(zhì)的關(guān)鍵步驟。目前，國內(nèi)外對(duì)玉米種質(zhì)抗旱性篩選和鑒定方法的研究較少，采用的具體方法主要有室內(nèi)發(fā)芽鑒定法、盆栽鑒定法等，采用的指標(biāo)也大多為生理指標(biāo)，但干旱對(duì)玉米所造成的危害涉及玉米生長發(fā)育的各個(gè)階段，最終都以產(chǎn)量下降為表現(xiàn)，鑒定方法中各種指標(biāo)的優(yōu)劣都應(yīng)該以產(chǎn)量為基準(zhǔn)。目前還沒有較為理想的對(duì)于玉米種質(zhì)的抗旱性的鑒定方法及篩選方法，因此，亟需加強(qiáng)這方面的研究。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明的目的是提供一種篩選玉米抗旱種質(zhì)的方法。
本發(fā)明方法以待測(cè)玉米植株為對(duì)象，全生育期干旱脅迫處理，檢測(cè)與抗旱性顯著相關(guān)的形態(tài)和產(chǎn)量指標(biāo)，根據(jù)數(shù)值和圖像分析來評(píng)價(jià)玉米種質(zhì)抗旱能力，以達(dá)到建立一個(gè)客觀準(zhǔn)確的玉米種質(zhì)抗旱性評(píng)價(jià)方法的目的，并可進(jìn)一步作為玉米抗旱種質(zhì)篩選和鑒定方法研究的參考。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
一種用于篩選玉米抗旱種質(zhì)的方法，其特征在于包括以下步驟：
(1)玉米種子選擇
選擇需要鑒定的發(fā)育良好的玉米自交系種子；
(2)玉米種質(zhì)播種
在年自然降水少于150mm的地區(qū)陸地播種或年自然降水大于150mm的地區(qū)旱棚內(nèi)播種，采取覆膜播種或陸地直播均可，干播濕出。田間試驗(yàn)設(shè)隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)小區(qū)1行，行長3m，行距0.6m，株距0.3m，2次重復(fù)；
(3)玉米種質(zhì)高度干旱脅迫處理
高度干旱脅迫，是從播種后一直不澆水，自然生長至五葉一心開始干旱處理，一直到收獲；
(4)玉米種質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)
待試驗(yàn)材料進(jìn)入開花期，對(duì)所有材料旱脅迫后雌雄花能夠相遇的單株進(jìn)行自交，記載授粉時(shí)間，直至開花期結(jié)束。30天后利用圖像法調(diào)查了每行材料的株體大小、持綠性，得出表型評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。收獲前逐行調(diào)查了各供試材料總株數(shù)、雜粉總穗數(shù)、雜粉有效穗數(shù)、自交總穗數(shù)、自交有效穗數(shù)、高溫?fù)p害情況、倒伏情況及株高，成熟期完成試驗(yàn)收獲；
(5)玉米種質(zhì)抗旱能力評(píng)價(jià)
依據(jù)供試材料受旱后的有效結(jié)穗數(shù)，結(jié)合生物量、持綠性、ASI、產(chǎn)量表現(xiàn)等方面進(jìn)行抗旱性綜合評(píng)價(jià)：分為極強(qiáng)、強(qiáng)、中等、弱、極弱五個(gè)等級(jí)；
玉米種質(zhì)抗旱性綜合評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：
極強(qiáng)(級(jí)別1級(jí))：在高旱及高溫條件能完成授粉結(jié)實(shí)，且有效結(jié)穗率＞60％；
強(qiáng)(級(jí)別2級(jí))：干旱脅迫后部分能完成授粉結(jié)實(shí)，有效結(jié)穗率50％-60％；
中等(級(jí)別3級(jí))：干旱脅迫后部分能完成授粉結(jié)實(shí)，有效結(jié)穗率30％-40％；
弱(級(jí)別4級(jí))：干旱脅迫后部分能完成授粉結(jié)實(shí)，有效結(jié)穗率10％-20％；
極弱(級(jí)別5級(jí))：干旱脅迫后整行材料全部不能抽雄吐絲，無結(jié)實(shí)；
根據(jù)步驟(5)所述的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)供試的玉米種質(zhì)進(jìn)行分級(jí)，根據(jù)需要選擇具有較強(qiáng)抗旱性的玉米種質(zhì)。
本發(fā)明所述的方法，其特征在于步驟(3)中所述的干旱脅迫處理(旱地)播種后澆出苗水，使0-50cm土層水分達(dá)到田間持水量的80％±5％，出苗后停水，直至成熟收獲。
本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有的技術(shù)而言所具有的主要優(yōu)點(diǎn)和效果如下：
1.適應(yīng)范圍廣。
本發(fā)明的一種篩選抗旱玉米種質(zhì)的方法除適用于篩選具有抗旱性的玉米種質(zhì)外，也適用于篩選具有抗旱性的玉米品種、轉(zhuǎn)基因玉米種質(zhì)和品種。
2.評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值化，更客觀準(zhǔn)確。
在篩選抗旱玉米種質(zhì)的過程中，結(jié)果可靠直觀。本發(fā)明利用玉米種質(zhì)全生育期干旱脅迫后，抗旱性高度相關(guān)的形態(tài)和產(chǎn)量指標(biāo)的變化綜合評(píng)價(jià)，建立了玉米種質(zhì)抗旱性評(píng)價(jià)體系，能夠更客觀、形象的反映玉米種質(zhì)抗旱性程度。
3.本發(fā)明易于掌握，重復(fù)性高。
本發(fā)明使用玉米種質(zhì)成株作為評(píng)價(jià)篩選對(duì)象，試驗(yàn)材料容易獲得，一次可同時(shí)評(píng)價(jià)大量種質(zhì)材料，操作方法易于掌握，重復(fù)性高。
本發(fā)明的主要?jiǎng)?chuàng)造點(diǎn)在于：
(1)本發(fā)明對(duì)玉米種質(zhì)進(jìn)行全生育期干旱脅迫處理，針對(duì)玉米全生育期干旱脅迫后與抗旱性高度相關(guān)的形態(tài)和產(chǎn)量指標(biāo)的變化進(jìn)行了詳細(xì)的研究，確立了耐旱性評(píng)價(jià)的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，建立了一種篩選玉米抗旱種質(zhì)的方法。
(2)本發(fā)明以玉米種質(zhì)成株作為評(píng)價(jià)對(duì)象，試驗(yàn)材料容易獲取，一次可同時(shí)評(píng)價(jià)大量種質(zhì)材料，效率高。
(3)本發(fā)明的一種篩選玉米抗旱種質(zhì)的方法具有適用范圍廣的特點(diǎn)，將評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值化，更客觀準(zhǔn)確，除適用于篩選具有不同抗旱性的玉米種質(zhì)外，也適用于篩選具有抗旱性的玉米品種、轉(zhuǎn)基因玉米種質(zhì)和品種。
附圖說明
圖1是發(fā)明的流程示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說明，應(yīng)該理解的是，這些實(shí)施例僅用于例證的目的，絕不限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
實(shí)施例1一種篩選玉米抗旱種質(zhì)的方法
1.試驗(yàn)材料
2659份玉米種質(zhì)材料(表1)。由2015年對(duì)國家玉米重大科研協(xié)作攻關(guān)聯(lián)合體12家科研單位提供。
2.試驗(yàn)方法
參閱圖1所示，篩選玉米抗旱種質(zhì)的方法，主要包括以下步驟：
(1)玉米種子選擇
精選需要鑒定的發(fā)育良好的自交系玉米種子，各供試種子要求飽滿一致。
(2)玉米種質(zhì)播種
在年自然降水少于150mm的地區(qū)陸地播種或年自然降水大于150mm的地區(qū)旱棚內(nèi)播種，試驗(yàn)地采取覆膜播種或陸地直播，干播濕出。單行種植，行長3m，行距0.6m，株距0.3m，2次重復(fù)，每100行設(shè)置一個(gè)對(duì)照(鄭58)。
(3)玉米種質(zhì)高度干旱脅迫處理
干旱脅迫處理(旱地)：播種后澆出苗水，使0-50cm土層水分達(dá)到田間持水量的80％±5％，出苗后停止?jié)菜?，自然生長至五葉一心開始干旱處理，一直到收獲。
(4)玉米種質(zhì)指標(biāo)檢測(cè)
待試驗(yàn)材料進(jìn)入開花期，對(duì)所有材料旱脅迫后雌雄花能夠相遇的單株進(jìn)行自交，記載授粉時(shí)間，直至開花期結(jié)束。30天后利用圖像法調(diào)查了每行材料的株體大小、持綠性，得出表型評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)。收獲前逐行調(diào)查了各供試材料總株數(shù)、雜粉總穗數(shù)、雜粉有效穗數(shù)、自交總穗數(shù)、自交有效穗數(shù)、高溫?fù)p害情況、倒伏情況及株高，收獲期完成試驗(yàn)收獲。
(5)玉米種質(zhì)抗旱能力評(píng)價(jià)
因玉米受旱后的結(jié)穗率和結(jié)實(shí)性與材料本身抗旱性高度正相關(guān)，依據(jù)供試材料受旱后的有效結(jié)穗數(shù)，結(jié)合生物量、持綠性、ASI、產(chǎn)量表現(xiàn)等方面進(jìn)行抗旱性綜合評(píng)價(jià)：分為極強(qiáng)、強(qiáng)、中等、弱、極弱五個(gè)等級(jí)，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如下：
高抗(級(jí)別1級(jí))：在高旱及高溫條件能完成授粉結(jié)實(shí)，且有效結(jié)穗率＞60％。
較抗(級(jí)別2級(jí))：干旱脅迫后部分能完成授粉結(jié)實(shí)，有效結(jié)穗率50％-60％。
中抗(級(jí)別3級(jí))：干旱脅迫后部分能完成授粉結(jié)實(shí)，有效結(jié)穗率30％-40％。
弱抗(級(jí)別4級(jí))：干旱脅迫后部分能完成授粉結(jié)實(shí)，有效結(jié)穗率10％-20％。
極弱抗(級(jí)別5級(jí))：干旱脅迫后整行材料全部不能抽雄吐絲，無結(jié)實(shí)。
(6)根據(jù)步驟(5)所述的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)供試的玉米種質(zhì)進(jìn)行分級(jí)，根據(jù)需要選擇抗旱性顯著的玉米種質(zhì)。
3.結(jié)果與分析
表1 2659份供試玉米種質(zhì)抗旱性鑒定評(píng)價(jià)結(jié)果
從表1中可以看出，依據(jù)此分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，在2659份供試材料中，高抗(級(jí)別1級(jí))的材料有87份，占所有供試材料的3.27％；較抗(級(jí)別2級(jí))的材料有131份，占所有供試材料的4.93％；中抗(級(jí)別3級(jí))的材料有345份，占所有供試材料的12.97％；弱抗(級(jí)別4級(jí))的材料有888份，占所有供試材料的33.40％；極弱抗(級(jí)別5級(jí))的材料有1208份，占所有供試材料的45.43％。
依據(jù)表1分析結(jié)果，在整個(gè)生育期只在播種時(shí)澆一水的情況下依然能夠結(jié)實(shí)并獲得產(chǎn)量的玉米種質(zhì)，表現(xiàn)出較高的抗旱性。
以上所述已經(jīng)用一般性說明及具體實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對(duì)之作一些修改或改進(jìn)，這對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員而言可以理解。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的的這些修改或改進(jìn)，均屬于本發(fā)明要求保護(hù)的范圍。