應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域，涉及應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的 方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各種自然因素和人為因素使得土壤鹽漬化程度日趨嚴(yán) 重。全球20%的耕地出現(xiàn)了不同程度的鹽堿化，廣泛分布于100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。大量土 壤的鹽漬化對(duì)全球糧食安全帶來了極大威脅，成為嚴(yán)重制約農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類生存的最重要 的生態(tài)問題之一。在這種形勢(shì)下，利用各種手段對(duì)鹽漬化土壤進(jìn)行控制和改良，開發(fā)和培育 耐鹽作物，提高鹽漬化土壤利用率，維持糧食生產(chǎn)，成為當(dāng)今人類的重大課題。
[0003] 要開發(fā)利用和培育耐鹽作物，首先需要建立作物耐鹽性評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)體系，能 夠?qū)ψ魑锬望}性強(qiáng)弱進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。然而，至今沒有形成簡(jiǎn)單、準(zhǔn)確和能夠?qū)崿F(xiàn)無損測(cè)量的 評(píng)價(jià)方法和指標(biāo)體系，制約了耐鹽作物的培育和機(jī)理研宄，導(dǎo)致優(yōu)異種質(zhì)資源的發(fā)掘與利 用工作進(jìn)展較慢，阻礙了鹽漬化土地綜合利用的步伐。
[0004] 長(zhǎng)期以來，評(píng)價(jià)作物耐鹽性的指標(biāo)主要有形態(tài)指標(biāo)和生理生化指標(biāo)兩種，前者包 括基于鹽脅迫下種子萌發(fā)狀況的種子萌芽耐鹽指數(shù)、種子活力耐鹽指數(shù)、相對(duì)發(fā)芽率、貯藏 物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)率、發(fā)芽指數(shù)和活力指數(shù)等等，以及相對(duì)生長(zhǎng)量（苗長(zhǎng)、根長(zhǎng)、苗重）、幼苗存活率 等等；后者以鹽脅迫下作物生理生化反應(yīng)的變化為依據(jù)，涉及葉綠素、光合速率、游離脯氨 酸、ABA、可溶性糖、甜菜堿、質(zhì)膜和液泡膜H+-ATPase、MDA、SOD、CAT、POD、質(zhì)膜透性、氣孔導(dǎo) 度、K+、Na+及K+/Na+值等等。
[0005] 上述傳統(tǒng)評(píng)價(jià)方法有很多問題。例如，形態(tài)指標(biāo)測(cè)定繁雜，工作量大和周期長(zhǎng)，不 能進(jìn)行早期診斷；生理生化指標(biāo)大多是通過試管實(shí)驗(yàn)的破壞性測(cè)量獲取的，而耐鹽性是在 細(xì)胞層面上所呈現(xiàn)的綜合性狀，單一的生理生化指標(biāo)無法反映活體的整體耐鹽性；樣品使 用量大，不能進(jìn)行無損和在位測(cè)量，不適合珍稀品種的鑒定。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法，解決 了現(xiàn)有作物耐鹽性評(píng)價(jià)方法樣品用量大、周期長(zhǎng)、不能早期診斷，以及破壞性測(cè)量，不適合 珍稀品種評(píng)價(jià)的問題。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法， 具體按以下步驟實(shí)施：
[0008] 步驟1，在待檢測(cè)的作物種子中選擇飽滿程度和大小一致的種子，對(duì)其進(jìn)行清洗、 消毒，殺死表面微生物；
[0009] 步驟2,測(cè)量種子自發(fā)發(fā)光強(qiáng)度Ia:
[0010] 將經(jīng)步驟1處理過的種子放入微光探測(cè)器的暗室中靜置l〇min以上，測(cè)得未萌發(fā) 種子在暗中的自發(fā)發(fā)光強(qiáng)度ISIi;
[0011] 步驟3,獲取外界光照射下種子的發(fā)光強(qiáng)度I的衰減曲線：
[0012] 將暗室中的種子取出，用非飽和光照射種子一定時(shí)間，關(guān)閉照射光，用微光探測(cè)器 立即連續(xù)測(cè)量種子的發(fā)光強(qiáng)度，得到在外界光照射下未萌發(fā)種子的發(fā)光強(qiáng)度I隨時(shí)間t逐 漸減小的衰減曲線；
[0013] 步驟4,將經(jīng)步驟3測(cè)量過的種子置于鋪有濾紙的發(fā)芽床上，加入一定濃度的NaCl 溶液，然后在恒溫下避光培養(yǎng)至萌發(fā)；
[0014] 步驟5,對(duì)步驟4中培養(yǎng)至萌發(fā)的種子進(jìn)行步驟2-3的操作，得到其在暗中的自發(fā) 發(fā)光強(qiáng)度I'w及在外界光照射下萌發(fā)種子的發(fā)光強(qiáng)度I'隨時(shí)間t逐漸減小的衰減曲 線；
[0015] 步驟6,求取種子延遲發(fā)光動(dòng)力學(xué)參數(shù)；
[0016] 步驟7,依據(jù)發(fā)光動(dòng)力學(xué)參數(shù)評(píng)價(jià)種子耐鹽性。
[0017] 本發(fā)明的特點(diǎn)還在于，
[0018] 步驟3中非飽和光光源為激光、日光燈、自然光和LED中任意一種。
[0019] 步驟3中光照時(shí)間大于0.ls，測(cè)量時(shí)間大于10s。
[0020] 步驟4中的NaCl溶液濃度為50mmol/L~200mmol/L。
[0021] 步驟4中的NaCl溶液的加入量以不淹沒種子為準(zhǔn)。
[0022] 步驟4中的溫度為20°C~30°C。
[0023] 步驟5中萌發(fā)種子在暗中的自發(fā)發(fā)光強(qiáng)度I' a，及在外界光照射下萌發(fā)種子的發(fā) 光強(qiáng)度I'隨時(shí)間t逐漸減小的衰減曲線的測(cè)量條件與未萌發(fā)種子的測(cè)量條件相同。
[0024] 步驟6,具體為：
[0025] 將步驟3和步驟5得到的在外界光照射下未萌發(fā)種子的發(fā)光強(qiáng)度I隨時(shí)間t逐漸 減小的衰減曲線和萌發(fā)種子的發(fā)光強(qiáng)度I'隨時(shí)間t逐漸減小的衰減曲線分別按照下式擬 合：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法，其特征在于，具體按以下步驟實(shí) 施： 步驟1，在待檢測(cè)的作物種子中選擇飽滿程度和大小一致的種子，對(duì)其進(jìn)行清洗、消毒， 殺死表面微生物； 步驟2,測(cè)量種子自發(fā)發(fā)光強(qiáng)度Ia: 將經(jīng)步驟1處理過的種子放入微光探測(cè)器的暗室中靜置IOmin以上，測(cè)得未萌發(fā)種子 在暗中的自發(fā)發(fā)光強(qiáng)度Ia; 步驟3,獲取外界光照射下種子的發(fā)光強(qiáng)度I的衰減曲線： 將暗室中的種子取出，用非飽和光照射種子一定時(shí)間，關(guān)閉照射光，用微光探測(cè)器立即 連續(xù)測(cè)量種子的發(fā)光強(qiáng)度，得到在外界光照射下未萌發(fā)種子的發(fā)光強(qiáng)度I隨時(shí)間t逐漸減 小的衰減曲線； 步驟4,將經(jīng)步驟3測(cè)量過的種子置于鋪有濾紙的發(fā)芽床上，加入一定濃度的NaCl溶 液，然后在恒溫下避光培養(yǎng)至萌發(fā)； 步驟5,對(duì)步驟4中培養(yǎng)至萌發(fā)的種子進(jìn)行步驟2-3的操作，得到其在暗中的自發(fā)發(fā)光 強(qiáng)度"a，及在外界光照射下萌發(fā)種子的發(fā)光強(qiáng)度"隨時(shí)間t逐漸減小的衰減曲線； 步驟6,求取種子延遲發(fā)光動(dòng)力學(xué)參數(shù)； 步驟7,依據(jù)發(fā)光動(dòng)力學(xué)參數(shù)評(píng)價(jià)種子耐鹽性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法，其特征在 于，所述步驟3中非飽和光光源為激光、日光燈、自然光和LED中任意一種。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法，其特征在 于，所述步驟3中光照時(shí)間大于0. ls，測(cè)量時(shí)間大于10s。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法，其特征在 于，所述步驟4中的NaCl溶液濃度為50mmol/L~200mmol/L。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法，其特征在 于，所述步驟4中的NaCl溶液的加入量以不淹沒種子為準(zhǔn)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法，其特征在 于，所述步驟4中的溫度為20 °C~30 °C。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法，其特征在 于，所述步驟5中萌發(fā)種子在暗中的自發(fā)發(fā)光強(qiáng)度I' a，及在外界光照射下萌發(fā)種子的發(fā) 光強(qiáng)度U隨時(shí)間t逐漸減小的衰減曲線的測(cè)量條件與未萌發(fā)種子的測(cè)量條件相同。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法，其特征在 于，所述步驟6,具體為： 將步驟3和步驟5得到的在外界光照射下未萌發(fā)種子的發(fā)光強(qiáng)度I隨時(shí)間t逐漸減小 的衰減曲線和萌發(fā)種子的發(fā)光強(qiáng)度1'隨時(shí)間t逐漸減小的衰減曲線分別按照下式擬合：
分別得到未萌發(fā)種子在外界光照射后產(chǎn)生的初始發(fā)光強(qiáng)度I(O)、相干時(shí)間τ和衰減 常數(shù)β，鹽脅迫后萌發(fā)種子在外界光照射后產(chǎn)生的初始發(fā)光強(qiáng)度U (O)、相干時(shí)間τ '和 衰減常數(shù)β ^。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法，其特征在 于，所述步驟7評(píng)價(jià)種子耐鹽性，具體為： 定義種子耐鹽性評(píng)價(jià)系數(shù)為R :
其中，τ為未萌發(fā)種子發(fā)光衰減曲線動(dòng)力學(xué)參數(shù)相干時(shí)間，·^為鹽脅迫后萌發(fā)種子 發(fā)光衰減曲線動(dòng)力學(xué)參數(shù)相干時(shí)間； 種子耐鹽性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)為：R值的大小在0~1之間，R值越大，種子耐鹽性越強(qiáng)；R值越 小，種子耐鹽性越弱。
【專利摘要】本發(fā)明公開了應(yīng)用外界光誘導(dǎo)種子發(fā)光評(píng)價(jià)作物耐鹽性的方法,具體為：分別測(cè)量未萌發(fā)種子和鹽脅迫后萌發(fā)種子的自發(fā)發(fā)光強(qiáng)度及其在外界光照射下的發(fā)光強(qiáng)度的衰減曲線，求得未萌發(fā)種子和萌發(fā)種子的延遲發(fā)光動(dòng)力學(xué)參數(shù)；然后通過二者發(fā)光強(qiáng)度衰減曲線的動(dòng)力學(xué)參數(shù)的變化來評(píng)價(jià)種子的耐鹽性。本發(fā)明在進(jìn)行作物耐鹽性評(píng)價(jià)時(shí)，無需進(jìn)行田間試驗(yàn)，只需對(duì)少量的萌發(fā)種子進(jìn)行鹽脅迫，跟蹤測(cè)量外界光誘導(dǎo)的萌發(fā)種子的發(fā)光衰減曲線，通過對(duì)發(fā)光衰減曲線動(dòng)力學(xué)參數(shù)的提取和分析實(shí)現(xiàn)種子耐鹽性強(qiáng)弱的無損、快速評(píng)價(jià)，具有種子用量少，無損傷測(cè)量的特點(diǎn)。此外，本方法是對(duì)同批次種子跟蹤測(cè)量，根據(jù)種子自身發(fā)光參數(shù)的變化程度來進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果更為可靠。
【IPC分類】A01G7-00
【公開號(hào)】CN104663265
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510088942
【發(fā)明人】習(xí)崗, 劉鍇, 趙燕燕, 賀瑞瑞
【申請(qǐng)人】西安理工大學(xué)
【公開日】2015年6月3日
【申請(qǐng)日】2015年2月26日