一種鑑定水稻孕穗期耐冷性的方法
2023-04-22 20:39:46 1
一種鑑定水稻孕穗期耐冷性的方法
【專利摘要】本發明提供了一種鑑定水稻生殖生長期耐冷性的方法。本發明提供的方法包括下述步驟：1）建造水池；2）控制水池中水的溫度；3）冷處理參試材料。利用本發明的方法鑑定了不同株系的耐冷性，結果表明本發明提供的方法可有效地鑑定孕穗期不同參試材料的耐冷性。本發明提供的方法不受天氣狀況的影響，易於同時處理大批材料，成本低廉，準確性高，易於水稻生殖生長期耐冷育種利用和耐冷遺傳材料的鑑定、輔助選擇孕穗期耐冷品系。
【專利說明】一種鑑定水稻孕穗期耐冷性的方法
【技術領域】
[0001] 本發明屬於作物遺傳育種，具體涉及一種鑑定水稻孕穗期耐冷性的方法。
【背景技術】
[0002] 水稻是我國和世界上的主要糧食作物之一，是我國60%以上人口的主糧。全世界 水稻播種面積約1. 4億h m2,由於全球氣候變化異常，極端氣候發生頻繁，全世界有1500 萬h m 2以上的稻作受到低溫威脅。水稻在孕穗期對低溫敏感，粳稻和秈稻分別在15°C和 18°C以下就會產生較為嚴重的冷害。因此正確評價水稻生殖生長期在低溫下的耐冷性，是 培育水稻耐冷新品種育種關鍵。
[0003] 孕穗期耐冷鑑定的方法包括自然低溫處理，長期冷水灌溉法，恆溫深冷水灌溉法， 短期低溫處理等方法，其中短期低溫處理是指在水稻花粉減數分裂前後，用14°C _16°C的 30cm深冷水或人工氣候箱處理5-7天，或是用17°C冷水處理10天；用白天29°C，夜晚15°C 的溫度處理5天。目前，這些方法都有較大的局限性。人工氣候室處理不但成本高，而且不 易進行大批量材料的篩選和鑑定。其他方法容易受外部氣溫的影響。總之，耐冷性鑑定容 易受環境影響，不同的環境(天氣狀況）要求的處理條件不一樣，處理過重，則導致水稻花粉 敗育，結實率過低，篩選不出耐冷的水稻材料；處理過輕，則導致水稻結實率過高，材料之間 沒有差異。
[0004] 選擇適宜的水稻孕穗期耐冷性鑑定方法，能夠正確評價參試水稻材料的孕穗期耐 冷能力，篩選出耐冷水稻種質，對水稻的耐冷育種有著重要意義。
【發明內容】
[0005] 本發明提供了 一種鑑定耐冷水稻的方法。
[0006] 本發明提供的一種鑑定耐冷水稻的方法，所述方法包括下述步驟：
[0007] 1)建造水池；
[0008] 2)控制水池中水的溫度；
[0009] 3)冷處理參試材料。
[0010] 所述水池長10m，寬2m，池底呈階梯式遞升的池子，池底最深處為2m,最淺處為lm, 每節階梯上升20cm的高度。。
[0011] 所述水池中水的深度為60-160cm。
[0012] 所述方法中，所述水池要進行防滲漏處理；所述水池中水的溫度具體為18-19°C。
[0013] 所述防滲漏處理具體指用塑料薄膜覆蓋水池底部與4個側面。
[0014] 所述塑料薄膜具體為雙層塑料薄膜。
[0015] 所述方法中，所述冷處理包括將待鑑定水稻浸入步驟1)和2)所述水池的水中7 天，所述待鑑定水稻浸入的深度標準為：所述水池的水淹沒待鑑定水稻稻穗的劍葉葉耳處 和/或待鑑定水稻稻穗的劍葉葉耳在水面以下5cm。
[0016] 所述方法中，所述待鑑定水稻具體指處於孕穗期的水稻。
[0017] 所述方法中，所述處於孕穗期的水稻具體指植株穗發育時期處於花粉母細胞減數 分裂後期，生產上所述大肚期，即水稻外觀觀察到劍葉葉鞘抽出倒二葉葉鞘0-5cm的時期。
[0018] 所述方法中，所述控制水池中水的溫度具體指利用地下水控制水池中水的溫度。
[0019] 所述控制水池中水的溫度，具體是通過抽出的地下水的進池和排出水池的流量控 制水池中水的溫度。
[0020] 所述地下水的溫度具體為16-17°c。
[0021] 所述地下水具體為井水；水井深度具體為地下150米。
[0022] 所述方法中，所述冷處理後，還需將待鑑定水稻取出，種植於大田繼續生長至成熟 期；然後直接觀察水稻的結實率，用於判斷株系的耐冷性；所述耐冷性的判斷標準為：當參 試材料相對結實率(冷處理後所標記穗的結實率/正常條件下穗的結實率)超過60%或相對 穗產量(冷處理後所標記穗的產量/正常處理該穗的產量）超過40%，或者結實率或相對穗 產量高於試驗所用的冷敏感品種，均可判定待鑑定水稻品系或品種具有耐冷性，相對結實 率或相對穗產量數值越高，說明其耐冷性越強；或，所述所述耐冷性的判斷標準為：將待鑑 定水稻的相對結實率和/或相對穗產量與水稻品種十和田進行比較，若待鑑定水稻的相對 結實率和/或相對穗產量顯著高於十和田，則判定所述待鑑定水稻的耐冷性高於十和田。
[0023] 本發明的另一個目的是提供所述的方法在篩選耐冷水稻中的應用。
[0024] 所述應用中，所述水稻為處於生殖生長期的水稻。
[0025] 所述生殖生長期的水稻具體為孕穗期的水稻。
[0026] 所述應用中，所述處於孕穗期的水稻具體指植株穗發育時期處於花粉母細胞減數 分裂後期，生產上所述大肚期，即水稻外觀觀察到劍葉葉鞘抽出倒二葉葉鞘〇-5cm的時期。
[0027] 該方法不受天氣狀況的影響，主要是不受氣溫的影響；可有效地鑑定抽穗期不同 的參試材料。易於同時處理大批材料，成本低廉，準確性高，易於水稻生殖生長期耐冷育種 利用和耐冷遺傳材料的鑑定、輔助選擇孕穗期耐冷品系等。該方法可以直接觀察所處理稻 穗株的結實率，用於判斷株系的耐冷性。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028] 圖1為用冷水池處理參試材料。
[0029] 圖2為正常處理與冷處理後參試材料的穗部差異。
【具體實施方式】
[0030] 下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。
[0031] 下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
[0032] 實施例1、利用冷水池法鑑定株系的耐冷性
[0033](一）參試材料
[0034] 十和田：為冷敏感親本，可以在水稻研究單位，如中國農業大學，雲南農科院，中國 水稻所的核心種質庫等獲得。
[0035] NIL1913:是含有一個耐冷QTL的近等基因系，即耐冷品系；來源於強耐冷親本昆 明小白谷與冷敏感親本十和田的高代回交後代。具體回交方法是從雜種F2代開始，各世代 分離材料中隨機選取10-20株分別與十和田回交，根據成熟時同株上的自交穗結實率判別 是否保留雜交組合，一般結實率較高的組合(結實率大於70%)被鑑定為耐冷株系，並保留其 雜交組合，用於下一代繼續回交和耐冷鑑定。按此法連續回交到BC6。然後，種植各個回交 組合BC6F 2群體，篩選出耐冷株系，則成為耐冷近等基因系（NIL)。同時對主要耐冷NIL的 BC6F2群體進行耐冷鑑定和耐冷QTL定位，獲得各主要耐冷基因的NIL。NIL1913就是還有 4號染色體上一個耐冷QTL的近等基因系。
[0036] 昆明小白谷可以在中國國家種質資源庫中獲得。
[0037] T-l、T-5、T-12:從NIL1913中克隆了耐冷基因qCTB4-l_l並轉入親本十和田中， 得到的超表達耐冷基因的獨立轉化事件；需經過構建載體並進行轉化獲得轉基因材料。
[0038](二）利用冷水池處理參試材料的過程
[0039] 1、建造冷水池
[0040] 選擇一處灌溉便利的田地，挖一個長10m，寬2m，池底呈階梯式遞升的池子，池底 最深處為2m,最淺處為lm,每節階梯上升20cm的高度。用長15mX寬8m的雙層塑料薄膜 覆蓋底部與4個側面，以防滲漏。從深水井（150m)抽取16-17°C的地下水，注入冷水池，使 冷水池中的水深60-160cm,利用進水和排水流量控制冷水池內水的溫度，使池內水溫晝夜 保持在18-19°C間。池內放置溫度計對水溫進行實時監控。
[0041] 2、參試材料的篩選和標記
[0042] 選擇分櫱數，株高、孕穗期幾乎一致的十和田、NIL1913、T-1、T_5和T-12株系的植 株作為參試材料，此外，每個植株中要有3個主要稻穗處於孕穗期。所述處於孕穗期的植株 具體指植株穗發育時期處於花粉母細胞減數分裂後期，生產上所述大肚期，即水稻外觀觀 察到劍葉葉鞘抽出倒二葉葉鞘〇-5cm的時期。利用掛標籤或使用油漆畫圈點塗等方式進行 標記處於這一時期的主穗及分櫱穗，用於考察處理後的結實率。
[0043] 3、利用冷水池處理參試材料
[0044] 如圖1所示，將上述步驟2篩選和標記好的植株按照不同的株系裝入各自實驗組 的塑料盒中，浸入步驟1建造的冷水池中，植株浸入的深度的標準為：所述水池的水淹沒待 鑑定稻穗的劍葉葉耳處或待鑑定稻穗的劍葉葉耳在水面以下5cm。
[0045] 冷水處理7天，將參試材料取出，按照常規種植方法種植於大田繼續生長至成熟 期，然後，考察其結實率。
[0046] 每個品種或品系設立3個重複，一個重複分別調查3株，每株調查3個處於最佳處 理時期的稻穗(處理前已經標記）；一共標記27個穗並進行後期結實率的考察。
[0047](三）冷水池法鑑定株系耐冷性的結果
[0048] 鑑定結果見表1和圖2。當參試材料相對結實率(冷處理後所標記穗的結實率/正 常條件下穗的結實率)超過60%或相對穗產量(冷處理後所標記穗的產量/正常處理穗的產 量）超過40%，均可判定材料具有一定的孕穗期耐冷性。
[0049] 親本十和田、NIL1913與轉基因株系T-l，T-5, T-12在相對結實率、相對穗的產量 方面都有較大的差異。所述冷處理是指按照上述(二）所述方法進行的處理；所述正常處理 是指按照常規種植方法種植的過程。
[0050]表1
【權利要求】
1. 一種鑑定耐冷水稻的方法，所述方法包括下述步驟： 1) 建造水池； 2) 控制水池中水的溫度； 3) 冷處理參試材料。
2. 根據權利要求1所述的方法，其特徵在於：所述水池要進行防滲漏處理；所述水池中 水的溫度具體為18-19 °C。
3. 根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於：所述冷處理包括將待鑑定水稻浸入 步驟1)和2)所述水池的水中7天，所述待鑑定水稻浸入的深度的標準為：所述水池的水淹 沒待鑑定水稻稻穗的劍葉葉耳處和/或待鑑定水稻稻穗的劍葉葉耳在水面以下5cm。
4. 根據權利要求1-3任一所述的方法，其特徵在於：所述待鑑定水稻具體指處於孕穗 期的水稻。
5. 根據權利要求1-4任一所述的方法，其特徵在於：所述處於孕穗期的水稻具體指植 株穗發育時期處於花粉母細胞減數分裂後期，生產上所述大肚期。
6. 根據權利要求1-5任一所述的方法，其特徵在於：所述控制水池中水的溫度具體指 利用地下水控制水池中水的溫度。
7. 根據權利要求1-6任一所述的方法，其特徵在於：所述冷處理後，還需將待鑑定水 稻取出，種植於大田繼續生長至成熟期；然後直接觀察水稻的結實率，用於判斷株系的耐冷 性； 所述耐冷性的判斷標準為：當參試材料相對結實率超過60%，或相對穗產量超過40%， 或者結實率或相對穗產量高於試驗所用的冷敏感品種，均可判定待鑑定水稻具有耐冷性， 相對結實率或相對穗產量數值越高，說明其耐冷性越強； 或，所述所述耐冷性的判斷標準為：將待鑑定水稻的相對結實率和/或相對穗產量與 水稻品種十和田進行比較，若待鑑定水稻的相對結實率和/或相對穗產量顯著高於十和 田，則判定所述待鑑定水稻的耐冷性高於十和田。
8. 權利要求1-7任一所述的方法在篩選耐冷水稻中的應用。
9. 根據權利要求8所述的應用，其特徵在於：所述水稻為處於孕穗期的水稻。
10. 根據權利要求8或9所述的應用，其特徵在於：所述處於孕穗期的水稻具體指植株 穗發育時期處於花粉母細胞減數分裂後期，生產上所述大肚期。
【文檔編號】A01G16/00GK104429750SQ201310429883
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月18日 優先權日:2013年9月18日
【發明者】李自超, 潘英華, 李金傑, 張洪亮, 餘建平, 李繼龍, 李剛嶺 申請人:中國農業大學