一種北方地區(qū)直播稻耐淹性室內(nèi)鑒定方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是一種鑒定環(huán)境模擬性好、結(jié)果可靠性 高且淹澇適應(yīng)機(jī)制分明的北方地區(qū)直播稻耐淹性室內(nèi)鑒定方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 水稻直播技術(shù)具有輕型、高效、節(jié)水、省工的優(yōu)點(diǎn)，正逐漸成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中水稻 輕簡高效栽培的理想方式，為歐美等許多發(fā)達(dá)國家和地區(qū)廣泛采用。伴隨著我國經(jīng)濟(jì)的持 續(xù)快速發(fā)展和農(nóng)村人口城市化的持續(xù)進(jìn)行，務(wù)農(nóng)勞動(dòng)力持續(xù)流失，從而省工省力的水稻直 播栽培面積呈逐年上升的趨勢。
[0003] 直播稻的順利成苗是水稻直播栽培技術(shù)成功的首要問題和影響直播稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn) 的首要難關(guān)。直播稻萌發(fā)時(shí)拮抗田間各種不良生態(tài)環(huán)境的脅迫順利成苗是直播稻品種選育 的重要目標(biāo)，而直播稻播種期間淹澇造成田間積水、種子處于水淹環(huán)境又是直播稻成苗中 最常遇見而影響最嚴(yán)重的因素。水淹環(huán)境有利于控制雜草卻不利于直播稻成苗，因此選育 具有良好的萌發(fā)耐淹性的直播稻品種對淮北及周邊地區(qū)的水稻產(chǎn)業(yè)安全具有極其重要的 意義。
[0004] 水稻是唯一能在無氧環(huán)境下萌發(fā)的谷類作物。研宄發(fā)現(xiàn)，當(dāng)水稻種子萌發(fā)處于缺 氧狀態(tài)時(shí)，根和葉生長受到抑制，而胚芽鞘則快速伸長以盡早重獲氧氣。另有研宄發(fā)現(xiàn)水稻 缺氧狀態(tài)胚芽鞘快速伸長的原因是低氧萌發(fā)時(shí)誘導(dǎo)了 CIPK15表達(dá)，CIPK15進(jìn)一步激活脅 迫感受因子SnRKl，進(jìn)而引起一系列下游級聯(lián)反應(yīng)，包括誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子MYBSl表達(dá)，進(jìn)而增 強(qiáng)淀粉水解酶基因的表達(dá)和誘導(dǎo)乙醇脫氫酶的合成，加速水稻無氧呼吸和物質(zhì)的代謝，從 而促進(jìn)了胚芽鞘的快速伸長。除了無氧呼吸代謝之外，研宄發(fā)現(xiàn)缺氧萌發(fā)還涉及到活性氧、 亞硝酸鹽、亞鐵離子、一氧化氮、焦磷酸鹽、血紅素、膨脹素、脂質(zhì)過氧化、酸化等一系列的生 理生化反應(yīng)，目前機(jī)理仍舊未知。研宄發(fā)現(xiàn)，水稻缺氧萌發(fā)時(shí)胚芽鞘長度在不同品種之間存 在廣泛變異，是典型的數(shù)量性狀。國內(nèi)外學(xué)者利用秈粳、粳粳、秈秈交RIL、BIL等群體定位 到多個(gè)耐淹性QTL，有待進(jìn)一步圖位克隆和機(jī)理研宄。
[0005] 水稻在長期進(jìn)化過程中，對淹澇脅迫演化出了一定的適應(yīng)機(jī)制，一般可分為兩種： 耐淹機(jī)制和避淹機(jī)制。耐淹機(jī)制是指水稻品種遭受淹澇時(shí)，淹澇脅迫不會(huì)刺激水稻加速生 長和體內(nèi)碳水化合物過多消耗，從而使其遭受短期淹澇后，植株依舊保持活力，重新恢復(fù)生 長；避淹機(jī)制是指水稻品種遭受淹澇脅迫時(shí)，植株生長速度和體內(nèi)物質(zhì)代謝速度明顯加快， 生長增速明顯，使植株盡快伸出水面以達(dá)到擺脫淹澇脅迫之目的，然而對水稻生長和體內(nèi) 代謝的刺激也帶來了一系列有害代謝產(chǎn)物，產(chǎn)生生理損傷。
[0006] 直播水稻發(fā)生淹澇災(zāi)害后，田間大量積水。除了給種子萌發(fā)造成缺氧脅迫外，必然 帶來直播稻萌發(fā)其他影響因子的改變，而目前的研宄忽略了這一點(diǎn)，而我們研宄發(fā)現(xiàn)，水淹 后土壤介質(zhì)下產(chǎn)生了顯著的低溫環(huán)境，從而抑制了直播稻芽鞘伸長，因此拮抗低溫脅迫是 水稻直播成苗的一個(gè)重要因素。
[0007] 為對地方氣候和水淹特點(diǎn)更有針對性、更好的服務(wù)于北方地區(qū)直播稻育種，我們 設(shè)計(jì)了一種北方地區(qū)直播稻耐淹性室內(nèi)鑒定方法，對水稻品種資源進(jìn)行種質(zhì)萌發(fā)耐淹性篩 選，篩選出耐淹性強(qiáng)、耐淹機(jī)制更針對地方特點(diǎn)的種質(zhì)資源作為育種親本，給直播稻品種選 育工作帶來了極大的便利。本發(fā)明除了可以應(yīng)用于直播稻育種耐淹親本篩選之外，還可以 應(yīng)用于水稻耐淹資源的發(fā)掘鑒定、耐淹基因定位和耐淹性生化分子機(jī)制差異遺傳規(guī)律研宄 等眾多領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有直播稻篩選鑒定方法大田環(huán)境模擬性差、鑒定結(jié)果可靠 性低等缺點(diǎn)，提供一種鑒定環(huán)境模擬性好、結(jié)果可靠性高且淹澇適應(yīng)機(jī)制分明的北方地區(qū) 直播稻耐淹性室內(nèi)鑒定方法。
[0009] 本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案解決的： 一種北方地區(qū)直播稻耐淹性室內(nèi)鑒定方法，其特征在于：所述鑒定方法的步驟為： a、 預(yù)處理待篩選的直播水稻資源：將待鑒定的直播稻品種/家系種子放入培養(yǎng)皿中， 滅菌沖洗后浸泡催芽待用； b、 室內(nèi)耐淹試驗(yàn)： bl試管內(nèi)幼苗耐淹試驗(yàn)：將浸泡催芽后的種子置于大試管內(nèi)，每個(gè)大試管內(nèi)放入 預(yù)處理后一個(gè)品種/家系的種子，大試管內(nèi)注入超純水淹沒種子，液面距離種子高度為 10-20cm，將大試管置于人工氣候箱中暗培養(yǎng)5-7天，以萌發(fā)的胚芽鞘長度作為試管內(nèi)幼苗 耐淹試驗(yàn)的評價(jià)指標(biāo)； b2 土壤介質(zhì)幼苗耐淹試驗(yàn)：將作物昆蟲共育箱內(nèi)的培養(yǎng)盤分割為固定大小的方格，在 方格內(nèi)鋪上土壤層，然后每個(gè)方格播一個(gè)預(yù)處理后的水稻品種/家系，播種后均勻覆土，注 水使得土層維持一定深度的水淹狀態(tài)，培養(yǎng)5-7天后然后統(tǒng)計(jì)發(fā)芽數(shù)并測量正常出芽的芽 鞘長度，以萌發(fā)的胚芽鞘長度作為土壤介質(zhì)幼苗耐淹試驗(yàn)的評價(jià)指標(biāo)； b3水稻直播成苗試驗(yàn)：該試驗(yàn)的培養(yǎng)環(huán)境與步驟b2 土壤介質(zhì)幼苗耐淹試驗(yàn)的培養(yǎng)環(huán) 境相同，在水淹環(huán)境下培養(yǎng)后測量生長13-17天后的芽鞘長度，且以芽橋位于水面上標(biāo)記 為成苗，統(tǒng)計(jì)成苗種所占的比例，即水稻直播成苗率，以直播成苗率作為水稻直播成苗試驗(yàn) 的評價(jià)指標(biāo)； c、 根據(jù)步驟b的室內(nèi)耐淹試驗(yàn)從抗寒力、避淹機(jī)制和耐淹機(jī)制三方面確定該北方地區(qū) 直播稻品種/家系的耐淹性： cl抗寒力：抗寒力由低溫芽鞘降低百分比反向表征，品種/家系低溫芽鞘降低百分比 < 25%，品種/家系低溫芽鞘降低百分比=(試管內(nèi)幼苗耐淹試驗(yàn)芽鞘長-土壤介質(zhì)幼苗耐 淹試驗(yàn)芽鞘長試管內(nèi)幼苗耐淹試驗(yàn)芽鞘長； c2避淹機(jī)制：避淹機(jī)制由試管內(nèi)幼苗耐淹試驗(yàn)結(jié)果和土壤介質(zhì)幼苗耐淹試驗(yàn)結(jié)果分 別表征，試管內(nèi)幼苗耐淹試驗(yàn)芽鞘值^ 4. 8 cm、土壤介質(zhì)幼苗耐淹試驗(yàn)芽長^ 3. Ocm ; c3耐淹機(jī)制：耐淹機(jī)制由水稻直播成苗試驗(yàn)結(jié)果表征，水稻直播成苗試驗(yàn)成苗率 ^ 30%〇
[0010] 所述步驟a中的滅菌沖洗后浸泡催芽的詳細(xì)過程為，在培養(yǎng)皿中加入0.6%次氯 酸鈉溶液，滅菌15_20min，滅菌后用超純水沖洗3-5次，然后在25°C的超純水中浸泡催芽 48-72h，吸足水分后待用。
[0011] 所述步驟bl中的每個(gè)大試管內(nèi)放入一個(gè)品種/家系10-20粒預(yù)處理后的種子。
[0012] 所述步驟bl中的人工氣候箱內(nèi)溫度保持25°C。
[0013] 所述步驟b2、b3中的培養(yǎng)盤處理情況為：塑料培養(yǎng)盤底部均勻布有直徑為0. 4cm 密集分布的通水孔；塑料培養(yǎng)盤上鋪上一層報(bào)紙，報(bào)紙上鋪上3-5cm厚的土壤層，浸水打 濕，用抹板平整均勻；用條狀塑料板將塑料培養(yǎng)盤分割成大小均勻一致的方槽，方槽的長、 寬、深分別為4cm、4cm、6cm，用做好的方槽將濕土分割成固定大小的方格。
[0014] 所述步驟b2、b3中的播種情況為每個(gè)方格播一個(gè)水稻品種/家系15-20粒預(yù)處理 后的種子。
[0015] 所述步驟b2、b3中的作物昆蟲共育箱內(nèi)的培養(yǎng)條件控制為光周期14小時(shí)/暗10 小時(shí)、光照強(qiáng)度為2. 7-3. 3X 104lux、濕度為70%-85%、室內(nèi)氣溫為24-26度。
[0016] 所述步驟b2、b3中的作物昆蟲共育箱內(nèi)需要每天補(bǔ)水2-3次使得土層維持一定深 度的水淹狀態(tài)。
[0017] 本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點(diǎn)： 本發(fā)明的通過對品種資源進(jìn)行種質(zhì)萌發(fā)耐淹性篩選，篩選出耐淹性強(qiáng)、耐淹機(jī)制適宜 北方地區(qū)的種質(zhì)資源作為育種親本，給直播稻品種選育工