一種基於生理整合能力的克隆植物抗旱性評價方法
2023-04-29 21:02:41
專利名稱：一種基於生理整合能力的克隆植物抗旱性評價方法
技術領域：
一種基於生理整合能力的克隆植物抗旱性評價方法，屬於農業生物技術領域。
背景技術：
克隆植物是一個在自然界中廣泛存在的植物類群，其特點是能夠通過與基株相連的根、芽、櫱、枝及匍匍莖等的營養生長，形成許多互相聯繫的無性系分株。在自然環境中，植物生長所需的資源(如光照、水分和養分等)在時空上分布極不均勻(資源異質性)。克隆植物可以通過相連分株之間有物質和能量的交流與共享，實現克隆分株間的生理整合(physiological integration),有效地緩解資源異質性對生長和繁殖帶來的不利影響，從而使克隆植物能夠適應異質性惡劣環境，在生態系統更新、恢復過程中扮演重要的角色(董鳴，1996)。
目前，淡水資源緊缺且分布極不均衡已成為制約農業、城市園林綠化及乾旱地區植被恢復的重要因素。因此，培育或篩選抗旱能力強的克隆植物新種質成為緩解這一問題的根本性措施之一。對克隆植物的抗旱性進行客觀評價更有助於人們因地制宜選擇理想的植物種質。迄今為止，對植物抗旱性進行系統評價的方法報導很少，評價的植物材料全部為非克隆植物或完全脫離克隆植物體系的單一分株。對抗旱性鑑定多採用高滲溶液模擬水分脅迫的方法，所用滲透劑多為不同分子量的聚乙二醇，其中以採用PEG-6000居多。景蕊蓮等(專利號ZL0315700. 8)就採用-O. 50MPa的PEG-6000溶液浸泡小麥種子，通過調査種子的發芽率和相對發芽率確定了評定小麥萌發期抗旱能力的簡單易行的方法。還有一些參考文獻，(如張雪妍，劉傳亮，王俊娟，等，PEG脅迫方法評價棉花幼苗耐旱性研究.棉花學報，2007，19(3):205-209; ISLAM M S， Srivastava P S L， Deshmukh P S. Evaluation ofscreening techniques for drought tolerance in wheat ( T ri ticum aesti vum L )Indian Journal of Plant Physiology, 1998， 3 (3) :197-200)也報導了用PEG-6C)00進行模擬水分脅迫處理，研究的內容和目的是從植物形態、生理生化及分子等水平上探索植物對水分脅迫的應答機制，所用的植物材料多以玉米、小麥、大麥、菸草等非匍匍莖型克隆植物。而依據克隆植物的生理特性對克隆植物進行抗旱性系統評價的研究未見報導。
克隆植物的重要特性之一為克隆分株存在的生理整合。相連分株間的整合能力大小直接決定了植物其對異質性環境的適應能力。如果完全按非克隆植物抗旱性評價方法，對單獨一分株進行評價，結論會存在很大的誤差。如白三葉，研究表明其單株抗旱性較差，但當多分株通過節間子相互連接時，處於乾旱脅迫下的分株則表現出極強的抗旱性。因此對克隆植物的抗旱性評價需以克隆生理整合能力為基礎。本發明正是基於此，在利用酸性品紅示蹤方法確定克隆植物水分生理整合能力的基礎上，分析受水分脅迫分株的抗旱性，從而對克隆植物整體抗旱性進行客觀評價。
發明內容
本發明的目的在於提供一種基於生理整合能力的克隆植物抗旱性的評價方法，為異質性水分脅迫環境下克隆植物物種選擇提供依據。本發明方法特別適用於匍匍莖型克隆植物如野牛草，結縷草等。
通過本發明所述的方法對克隆植物進行抗旱性評價，簡單易行，所得結論客觀，便於推廣。
本發明的內容為選取生理上相連的克隆分株中的其中一分株(處理株)進行聚乙二醇PEG-6000模擬水分脅迫，另一分株(對照株)培養在含酸性品紅的去離子水中對根系標記，然後，觀測酸性品紅溶液在兩分株間的傳輸速度，評價克隆植物在異質環境下的抗旱性。
具體地說，本發明中選取的植物材料為生理上相互連接，兩相連的克隆分株生長狀況基本一致，即根係數量、根平均長度以及完全展開的葉片數量基本一致，靠近生長端的一株為妹株，另一分株為姊株。
本發明中待評價的材料處理方式完全相同，受脅迫分株或全為姊株，或全為妹株。
本發明中是將姊株(或妹株)根系培養在質量體積比為10-30。/。的聚乙二醇PEG-6000溶液中，配製方法是將聚乙二醇PEG-6000溶解於去離子水中，配製方法是將10(T300g聚乙二醇PEG-6000溶解在去離子水中；將妹株(或姊株)培養在質量體積比為O. 3 1.0%的酸性品紅溶液中，配製方法為準確稱量3-10 g酸性品紅溶解於1000 ml的去離子水中。
本發明中酸性品紅在植物運輸速度的觀測標準為肉眼可見節間或葉片呈現紅色，觀測時間間隔為1小時，從分株浸入培養液中開始記時，至受脅迫分株完全被染紅或不再發生水分運輸止，酸性品紅向受水分脅迫分株傳輸速度越快，說明分株間水分生理整合能力強，該種克隆植物在異質環境下的抗旱性就強。
本發明的創新之處是利用克隆植物所特有分株間的生理整合特性，通過測定克隆分株間的水分生理整合能力，簡單而又客觀地對種內不同品種克隆植物的抗旱性進行了評價，方法易於掌握，應用性強，便於推廣。
本發明的有益效果是通過從全新角度對克隆植物的抗旱性進行快速評價，為進一步建立和完善克隆植物抗逆性評價體系奠定了重要基礎，並為異質環境或困難立地條件下植被恢復及園林建植過程中植物種類的選擇與複合選配提供重要參考。
具體實施例方式
下面實施例用於對本發明的進一步說明，但不用來限制本發明的範圍。實施例l
將從野牛草6個品種的實生苗中選擇生長健壯的植株通過匍匍莖克隆分株繁殖，獲得了各品種大量的(基因型相同)無性系群體，從中選取生長狀態一致的相互連接的克隆姊妹分株，洗去根系基質後，分株保持連接將妹株根系完全浸入在含30% PEG-6000 (m/v)溶液的200ml的培養容器中，如姊株完全浸入含1.0%酸性品紅(m/v)溶液的200ml的三角瓶中，培養期間利用增氧氣泵為根系供氧。待兩分株完全浸入培養液中後開始記時，每隔l小時觀察觀測酸性品紅溶液在分株中的傳輸情況，直至受脅迫分株葉片完全變紅或無明顯水分運輸為止，結果見表l。
表l水分異質環境下不同品種的野牛草克隆分株間的水分共享能力
野牛草品種酸性品紅溶液向受脅迫分株傳輸的平均速度(cm/h)
Prairie2. 7±0. 30
Buffalawn3. 2±0. 35
6092. 0±0. 24
NE3152. 3±0. 22
Bison2. 8±0. 16
texoka3. 8±0. 28
由表l結果可知，野牛草不同品種間水分生理整合能力存在明顯差異。'Texoka'姊妹分株間水分運輸速度最高，達3.8cm/h，而'609'分株間水分運輸速度最低，為2. Ocm/h。表明'Texoka'在異質環境下具有更強的抗旱性。
權利要求
權利要求1一種基於生理整合能力的克隆植物抗旱性評價方法，其特徵在於將生理上相連的克隆分株中的其中一分株(處理株)進行聚乙二醇(PEG-6000)模擬水分脅迫，另一分株(對照株)培養在含酸性品紅的溶液中，觀測酸性品紅溶液在兩分株中的傳輸速度。
2.根據權利要求l所述的方法，其特徵在於所選取的兩相連的克隆分 株生長狀況基本一致，即根係數量、根長以及完全展開的葉片數量基本一致，靠近基株的分 株為姊株，另一分株為妹株。
3.根據權利要求2所述的方法，其特徵在於基株是指由種子萌發形成 的單株或在未形成克隆株系前的由無性繁殖形成的單株。
4.根據權利要求1和權利要求2所述的方法，其特徵在於待評價的材 料為種內不同品種或品系，各品種的供試材料處理方式完全相同，即受脅迫分株或全為姊株 ，或全為妹株。
5.根據權利要求l所述的方法，其特徵在於將姊株(或妹株)根系培 養在質量體積比為10-30。/。的聚乙二醇PEG-6000溶液中，配製方法是將聚乙二醇PEG-6000溶解 於去離子水中，將妹株(或姊株)培養在質量體積比為0.3-1.0%的酸性品紅溶液中。
6.根據權利要求l所述的方法，其特徵在於酸性品紅的觀測標準為肉 眼可見節間或葉片呈現紅色，觀測時間間隔為1小時，至受脅迫分株完全被染紅或不再發生 水分運輸為止。
7.根據權利要求l所述的方法，適用於匍匍莖型草本克隆植物，如野 牛草，結縷草。
全文摘要
一種基於生理整合能力的克隆植物抗旱性評價方法，其特徵在於將相連克隆分株中的其中一分株(處理株)培養在含質量體積比為10-30％聚乙二醇PEG-6000溶液中進行模擬水分脅迫，另一分株(對照株)培養在含酸性品紅的溶液中，觀測酸性品紅溶液向受脅迫分株方向傳輸的速度，通過比較水分生理整合能力，快速評價克隆植物的抗旱性。
文檔編號G01N33/00GK101498708SQ200910300980
公開日2009年8月5日 申請日期2009年3月20日 優先權日2009年3月20日
發明者劉俊祥, 孫振元, 孫文元, 巨關升, 陽 趙, 錢永強, 蕾 韓 申請人:中國林業科學研究院林業研究所