鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法
2024-03-01 17:20:15
鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法
【專利摘要】本發明提供一種鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，包括如下步驟：設置水稻抽穗期抗高溫性的鑑定區；將所需鑑定的水稻樣本，設為進行水稻抽穗期抗高溫性鑑定的樣本，種植於鑑定區內；於鑑定區內設置加熱裝置，對水稻抽穗期抗高溫性供鑑定水稻樣本進行異常高溫處理；通過在水稻抽穗期設置全逆境高溫，使水稻樣本按序排列的不同單株同期稻穗受到不同高溫處理，同一稻穗受到相對一致高溫處理，確保不同水稻新品種或育種材料抽穗期抗高溫性評價鑑定，適應大批量品種水稻樣本鑑定的對水稻抽穗期抗高溫性全逆境鑑定的方法，高溫水稻抽穗期結實率準確，方法科學，鑑定成本低。
【專利說明】鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法
[0001]【技術領域】:
本發明屬農業生產【技術領域】，涉及鑑定水稻抗高溫性的方法，特別是一種鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法。
[0002]【背景技術】:
隨著全球氣候變暖，在水稻生長發育季節常常會出現異常高溫天氣。如果正處於抽穗揚花階段的水稻遇到異常高溫天氣，抽穗揚花就會受到影響，造成花粉活力下降，導致開花散粉及花粉受精障礙，從而使結實率大幅下降，造成水稻大面積減產，給農民帶來重大損失，國家糧食安全和社會安定受到影響。如2002年重慶高溫危害兩優培九等中稻組合，造成一季稻大面積減產甚至絕收；2003年江西、湖北、安徽等地受高溫危害，部分一季稻組合結實率大為降低，嚴重的低至20%，受災面積達數十萬畝。
[0003]生產上水稻不同品種間抽穗揚花期對異常高溫的敏感性存在明顯差異，選擇和利用抽穗揚花期抗高溫性強的水稻品種，是確保水稻生產安全的最有效的途徑。選擇和利用抽穗揚花期抗高溫性強的水稻品種的關鍵，在於水稻抽穗期抗高溫性鑑定方法及其科學性和有效性，尤其是，水稻不同品種間抽穗揚花期對異常高溫的敏感性的差異，要求實施水稻抽穗期抗高溫性鑑定時能有效的區分不同品種的高溫敏感度。
[0004]目前，國內對水稻品種性狀鑑定評價僅局限於產量、抗性如稻瘟、白葉枯、米質等項目，而對水稻抽穗期抗高溫性鑑定評價缺乏系統科學的方法。現有報導利用人工氣候室和分期播種試驗進行高溫對結實率的影響研究，中國水稻研究所，利用可以控制溫度及溼度的人工氣候室並結合大田試驗，進行水稻耐熱性鑑定。這些方法大致分成「大田分期播種試驗鑑定」和「人工氣候室處理試驗鑑定」或兩者結合。「大田分期播種試驗鑑定」和「人工氣候室處理試驗鑑定」既有其優點，但也存在明顯的不足。「大田分期播種試驗鑑定」無需設施，試驗環境為自然生產條件，可大批量品種樣本鑑定，但試驗所需的異常高溫條件，在特定年份及季節難以得到滿足，因而難以獲得鑑定結果。人工氣候室是最先進的氣候條件人工控制設施，可以人工創造高溫條件，但「人工氣候室處理試驗鑑定」時氣候室內的空氣溼度、溫度變化、空氣組分、空氣流動等都與自然條件下水稻田環境有較大差異，會干擾水稻品種的結實性，且建造、使用成本高，試驗空間小，不能適應大批量品種樣本鑑定。特別是，對同一批鑑定品種樣本在同一批次鑑定中，「大田分期播種試驗鑑定」不僅不能保證整穗開花過程中全部接受異常溫度處理，更不能使同一批鑑定品種樣本同時獲得異常溫度由弱到強的全逆境處理；「人工氣候室處理試驗鑑定」雖然可以設置由弱到強的多個異常溫度環境，但前提是必須同時具有與異常溫度環境設定數對等的多個人工氣候室，更不能實現同一人工氣候室內創建全逆境條件來區分不同品種的高溫敏感度。因此，目前國內雖然對水稻抽穗揚花期耐高溫性開展了一些相關研究，但這些技術的不足性要求創建一種更為有效實用的水稻抽穗期抗高溫性鑑定方法，提供一種接近自然條件的全逆境鑑定水稻抽穗期抗高溫性方法。 [0005]
【發明內容】
:
本發明一種鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，針對上述存在的問題，提供一種能夠在接近自然田間條件下，適應大批量品種水稻樣本鑑定的對水稻抽穗期抗高溫性全逆境鑑定的方法，高溫水稻抽穗期結實率準確，方法科學，鑑定成本低。
[0006]本發明一種鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，其包括如下步驟:
O設置水稻抽穗期抗高溫性的鑑定區；
2)將所需鑑定的水稻樣本，設為進行水稻抽穗期抗高溫性鑑定的樣本，種植於鑑定區
內；
3)於鑑定區內設置加熱裝置，對水稻抽穗期抗高溫性供鑑定水稻樣本進行異常高溫處
理；
4)根據所述鑑定區內供鑑定水稻樣本，經異常高溫處理後的結實性，鑑定水稻樣本的抽穗期抗高溫性。
[0007]本發明所述的鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，優選是按如下步驟:
1)在自然條件下，設置於一端為可控開口端另一為封閉端，並可進行人工溫度調節的水稻抽穗期抗高溫性的鑑定區；
2)將所需鑑定的水稻樣本，沿鑑定區的一方向平行種植一或多個縱行，水稻樣本的種植行向與鑑定區內溫度變化方向相一致，多個供鑑定水稻樣本順次排列，種植於鑑定區內；
3)於鑑定區內靠植株地表面與水稻穗層間設空氣加熱裝置加熱空氣，使水稻樣本抽穗期水稻穗層溫度達到異常高溫條件下的設定溫度；
4)根據鑑定區內的供鑑定水稻樣本的結實率,進行水稻樣本間比較和各水稻樣本與對照樣本比較，設定水稻樣本結實率下降10%-20%時的危害溫度為高溫危害起點溫度，設定水稻抽穗期抗高溫類型..( 37°C為敏感型，37°C _39°C為中抗型，^ 39°C為高抗型；同時確定每種類型以危害高溫區段> 39°C、37°C -39°C、< 37°C水稻樣本結實率降幅為指標定檔，高抗型設定一檔，中抗型設定二檔，敏感型設定二檔，確定水稻品種高溫穩產性遞減。
[0008]本發明I)步所述鑑定區是設定為一端設有可活動開口端其餘為全封閉的長方形大棚。
[0009]本發明所述的鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，優選I)步所述的鑑定區設為長方形田塊，于田塊的周圍設高2-2.5m的圍欄，圍欄上設有圍膜，並於圍膜上設有活動蓋膜。
[0010]本發明鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，優選將所需鑑定的各單個水稻樣本，沿鑑定區的一方向平行種植一至多個縱行，水稻樣本的種植行向與鑑定區內溫度梯度增加方向相一致，每個縱行種植30株以上，控制株距23-28cm，多個供鑑定水稻樣本順次排列，靠鑑定區兩平行種植邊，各種一行保護行，每個供鑑定水稻樣本，於鑑定區外種植3-5株對照。
[0011]本發明鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，控制使同一供鑑定水稻樣本抽穗期按序排列的不同單株的同期抽出稻穗，從破口到全穗開花結束，能受到不同異常高溫處理，且同一單株的稻穗，從破口到全穗開花結束，則受到相對一致的異常高溫處理；同一水稻樣本按序排列的不同單株的同期稻穗結實率差異確定該水稻樣本抽穗期高溫敏感度及抽穗期抗高溫性。
[0012]本發明2)步選擇形狀已經穩定、具有審定潛力的水稻品種或具有抗高溫育種利用潛力的水稻育種種質確定為進行水稻抽穗期抗高溫性鑑定的水稻樣本，並選取抽穗期抗高溫性分別為強、弱的二個水稻樣本作為對照樣本。
[0013]本發明3)步，所述鑑定區內的加熱裝置由一端可控開口端向另一封閉端順序增大加熱裝置功率，形成鑑定區內由可控開口端向封閉端水稻穗層空氣溫度按水平方向遞增到設計最高溫度，實現由可控開口端向封閉端的異常高溫環境條件下高溫。
[0014]本發明是於鑑定區內供鑑定的水稻樣本的水稻穗層設有溫度探測裝置。
[0015]本發明4)步對供鑑定水稻樣本保留稻穗在其完熟後考查每穗總粒數、實粒數，以單株序號計算的區段平均結實率為指標，進行樣本間比較和各樣本與對照水稻樣本的比較。[0016]本發明方法通過在水稻抽穗期創建一種接近自然田間條件的水稻抽穗期異常高溫全逆境條件，用全逆境異常高溫人工處理一批供鑑定水稻樣本，使同一供鑑定水稻樣本抽穗期按序排列的不同單株的同期抽出稻穗從破口到全穗開花結束能受到不同異常高溫處理，且同一稻穗(單株)從破口到全穗開花結束則受到相對一致的異常高溫處理，並根據同一水稻樣本按序排列的不同單株的同期稻穗結實率差異確定該水稻樣本抽穗期高溫敏感度，評價比較不同水稻新品種或水稻育種種質材料相應的水稻抽穗期抗高溫性。
[0017]其由於供鑑定水稻樣本在田間自然條件下正常生長發育，始穗後同一批次供鑑定水稻樣本的每一個水稻樣本在同一鑑定區的裝置內按序排列的不同單株接受不同異常高溫處理，使同一供鑑定水稻樣本在同一鑑定區的裝置內單株因空間順序位置排列差異而受到不同異常高溫影響，造成同一水稻樣本不同單株受精結實率差異，不同水稻樣本因抽穗期高溫敏感度不一樣，水稻樣本間受精結實率亦表現差異，處理後恢復田間自然狀態，然後於完熟期計算稻穗結實率，以結實率為指標統計分析不同樣本不同單株受處理稻穗的抗高溫性差異，評價比較不同水稻新品種或水稻育種種質材料相應的水稻抽穗期抗高溫性。
[0018]本發明水稻樣本抽穗期抗高溫性鑑定方法的主要方法及要求是:
水稻抽穗揚花期要求一定的適宜溫度範圍，如果在抽穗揚花期遇到日最高溫度高於37°C的高溫天氣，水稻抽穗揚花就會受到明顯影響，造成花器官受損，花粉活力下降，開花散粉和受精過程受阻，導致不能正常受精而形成空秕粒，從而造成水稻結實率下降，異常高溫越突出，受精結實影響越大，結實率下降幅度也越大。
[0019]水稻抽穗揚花期受高溫危害的起點溫度通常為日最高溫度35°C，而氣象部門記錄的自然異常日最高溫度約42°C，因而鑑定水稻抽穗期抗高溫性所需的全逆境異常高溫為35 0C -42 0C ο
[0020]在接近田間自然條件下，設置於一端可控開口的長方形田塊為人工溫度鑑定區內靠地表的加熱裝置加熱空氣，熱空氣上升使水稻穗層溫度升高產生形成鑑定區所需要的異常高溫；於長方形人工溫度鑑定區長邊方向由可控開口端向封閉端順序增大加熱器功率，使沿長方形人工溫度鑑定區長邊方向單位空間熱效應順序變化，形成長方形人工溫度鑑定區內由可控開口端向封閉端水稻穗層空氣溫度按水平方向遞增到設計最高溫度，最終在人工溫度鑑定區產生由可控開口端向封閉端的全逆境異常高溫，實現鑑定水稻抽穗期抗高溫性所需的全部高溫。同時供鑑定的水稻樣本種植行向沿長方形田塊長邊方向與加熱裝置由可控開口端向封閉端加熱器功率順序增大的方向相一致。本發明利用多路溫度記錄儀進行溫度自動控制和記錄，輔以人工手動溫度控制。
[0021]所鑑定的水稻品種或水稻育種種質材料即水稻樣本，抽穗授粉結實抗異常高溫能力存在差異，遇異常高溫條件結實率明顯下降的致害高溫不同，在相同的異常高溫條件下，不同水稻受高溫影響導致結實率下降幅度也不同。
[0022]將種植于田間自然條件下的人工溫度鑑定區內的水稻於抽穗期進行全逆境高溫處理，使各個供試水稻樣本從可控開口端向封閉端按序排列的不同單株同期稻穗受到按水平方向遞增的高溫處理，同一稻穗受到相對一致高溫處理，以結實率為指標，在完熟期考查供試樣本的結實率，統計分析不同樣本不同單株受處理稻穗的抗高溫性差異，評價不同水稻新品種或育種材料抽穗期抗高溫性。
[0023]在水稻生長環境為田間自然條件，僅抽穗期進行接近田間自然條件的全逆境高溫處理，可極大提高鑑定結果的可靠性和科學性；田間自然條件下的人工溫度鑑定區內可同期種植多個樣本，可實現供試樣本批次鑑定，對水稻新品種選育應用具有重大意義。
[0024]本發明利用上述方法原理，通過對供鑑定水稻樣本新品種或育種材料進行接近田間自然條件的全逆境高溫處理，促使水稻樣本在設定高溫環境下抽穗揚花，確保對多個樣本的穗期抗高溫性進行鑑定評價。
[0025]為了能夠獲得水稻抽穗期抗高溫性鑑定所需的全逆境高溫條件，獲得較佳的鑑定效果，即使鑑定的結果與現實相一致，並充分利用自然條件，將鑑定區建為南北向長方形鑑定區；具體地，將鑑定區建成為長邊為南北向長9m或控制在8-10m間，寬度為東西向寬3m也可設定為6m的長方形田塊，鑑定區的田塊南北向長邊，長邊方向越長越好，而東西向則為寬邊，水稻樣本的栽植方向以長邊方向為縱向或縱行栽植，並對田埂進行硬化，作為種植供鑑定水稻樣本的人 工溫度鑑定試驗田塊。
[0026]在實施過程中，於硬化田埂上構建高2-2.5m的圍欄，用於高溫處理期固定圍膜，減少自然風對溫度鑑定區溫度的影響；上方構建活動式頂棚，用於處理期固定蓋膜，減少垂直方向溫度過速下降，調控高溫天氣溫度鑑定區超高溫度，並確保鑑定區溫度不受陰雨氣制約而影響鑑定連續進行，實現水稻生長季節的全天侯鑑定。
[0027]為了供每個供鑑定水稻樣本能接受全逆境高溫處理，確保對樣本抽穗期抗高溫性準確鑑定，在步驟2中，供鑑定水稻樣本移栽時縱向種成長條形，具體地，將適時播種的每個供鑑定水稻樣本沿長方形人工溫度鑑定區長邊方向平行種植一至多個縱行，每個縱行種植30株以上，株距23cm-28cm，多個供鑑定樣本順次排列，靠鑑定區兩個長邊各種一行作保護行，每個供鑑定樣本於鑑定區外種植3-5株作對照。
[0028]本發明水稻抽穗期抗高溫性全逆境異常高溫處理方法:可設計等功率或不等功率空氣加熱裝置，具體地如採用不鏽鋼電熱管為空氣加熱裝置，或用空氣加熱線繞圓筒形支架成柱體作空氣加熱器，單管功率300-600W，每管輸入線接可調控開關調節加熱器功率，單個人工溫度鑑定區田塊根據試驗區長度由多根電熱管構成加熱器組。
[0029]進一步地，加熱裝置與多路溫度控制記錄儀連接實現溫度自動控制及記錄，具體地，加熱器裝置與繼電器連接，再與多路溫度控制記錄儀連接，然後連接電源，多路溫度傳感器連接多路溫度控制記錄儀實現溫度自動控制及記錄。
[0030]本發明，溫度探測裝置的溫度控制記錄儀控溫設定為溫度鑑定區封閉端要求的最高溫度，由封閉端溫度傳感器測值，經溫度控制記錄儀開閉電源；溫度鑑定區可控開口端通過人工手動控制在高溫危害起點溫度以下。
[0031]本發明，根據供鑑定水稻樣本稻穗抽穗情況確定處理期，於處理前從鑑定區封閉端開始在水稻樣本植株中下部順次放置加熱裝置電熱管，沿水稻樣本的栽植方向，從封閉端開始至三分之一區段內每行放置一根電熱管，三分之一至三分之二區段內每隔一行放置一根電熱管，三分之二區段以外每隔兩行放置一根電熱管，並依次調節電熱管功率，在水稻穗層設有溫度探測裝置，即在水稻上方等距設有8個溫度傳感器，傳感器探頭放於水稻穗層位置，然後固定鑑定區頂棚蓋膜並用活卡卡定開口端以外其他各面的圍膜，開口端做成百葉窗式柵欄用於調節鑑定區內的溫度。
[0032]具體使用從處理期第一天開始，每天9: 00封閉三面圍膜並接通電源增溫，溫度控制記錄儀自動測溫、顯溫、控溫，其間隨時調節窗式柵欄使開口端溫度控制在35°C以下，遇自然溫度很高時則可通過升降頂棚調溫，最高溫度控制設定從9: 30開始設為37°C起，每隔30min調高1°C，至12: 00增至設定的42°C，然後穩定在42°C，至15: 00停止加熱，每天停止加熱後揭開三面圍膜恢復田間自然狀態，如此連續處理7-10d。
[0033]為了使水 稻樣本抽穗期抗高溫性鑑定指標可靠，結果真實，處理前將樣本已抽出稻穗全部拔除，處理後將水稻樣本未抽完及未破口稻穗全部拔除，保留稻穗則為全穗揚花期均受到設置溫度處理。
[0034]為了能夠對水稻樣本抽穗期抗高溫性進行定量及定性評價，對供鑑定水稻樣本保留稻穗在其完熟後，終花後25-30天考種即考察其結實率，按單株序號計算區段平均結實率，進行水稻樣本間比較和各水稻樣本與對照水稻樣本的比較，以致使水稻樣本品種結實率下降10%-20%時的危害溫度，作為高溫危害起點溫度劃分水稻抽穗期抗高溫類型(表1):(37 V為敏感型，37°C _39°C為中抗型，≥39°C為高抗型；每種類型再以危害高溫區段^ 39370C -390C37°C水稻樣本品種結實率降幅為指標分檔(表2):高抗型分一檔即高抗型I，該類水稻樣本品種對極端異常高溫反應遲鈍，生產應用風險極小；中抗型分二檔即中抗型1、II，中抗型I水稻樣本抗中度異常高溫，生產應用風險小，中抗型II生產應用風險較大；敏感型分二檔，為1、II型，即敏感型I在正常年份可以適量使用，敏感型II宜予淘汰。
[0035]表1水稻樣本品種抗高溫型分類
【權利要求】
1.一種鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，其特徵是，包括如下步驟: .1)設置水稻抽穗期抗高溫性的鑑定區； . 2)將所需鑑定的水稻樣本，設為進行水稻抽穗期抗高溫性鑑定的樣本，種植於鑑定區內； .3)於鑑定區內設置加熱裝置，對水稻抽穗期抗高溫性供鑑定水稻樣本進行異常高溫處理； .4)根據所述鑑定區內供鑑定水稻樣本，經異常高溫處理後的結實性，鑑定水稻樣本的抽穗期抗高溫性。
2.依據權利要求1所述的鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，其特徵是按如下步驟: .1)在自然條件下，設置於一端為可控開口端另一為封閉端，並可進行人工溫度調節的水稻抽穗期抗高溫性的鑑定區； . 2)將所需鑑定的水稻樣本，沿鑑定區的一方向平行種植一或多個縱行，水稻樣本的種植行向與鑑定區內溫度變化方向相一致，多個供鑑定水稻樣本順次排列，種植於鑑定區內； .3)於鑑定區內靠植株地表面與水稻穗層間設空氣加熱裝置加熱空氣，使水稻樣本抽穗期水稻穗層溫度達到異常高溫條件下的設定溫度； . 4)根據鑑定區內的供鑑定水稻樣本的結實率,進行水稻樣本間比較和各水稻樣本與對照樣本比較，設定水稻樣本結實率下降10%-20%時的危害溫度為高溫危害起點溫度，設定水稻抽穗期抗高溫類型..( 37°C為敏感型，37°C _39°C為中抗型，^ 39°C為高抗型；同時確定每種類型以危害高溫區段> 39°C、37°C -39°C、< 37°C水稻樣本結實率降幅為指標定檔，高抗型設定一檔，中抗型設定二檔，敏感型設定二檔，確定水稻品種高溫穩產性遞減。
3.依據權利要求1或2所述的鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，其特徵是I)步所述鑑定區是為一端設有可活動開口端其餘為全封閉的長方形大棚。
4.依據權利要求1、2或3之一所述的鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，其特徵是I)步所述的鑑定區設為長方形田塊，于田塊的周圍設高2-2.5m的圍欄，圍欄上設有圍膜，並於圍膜上設有活動蓋膜。
5.依據權利要求1或2所述的鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，其特徵是將所需鑑定的各單個水稻樣本，沿鑑定區的一方向平行種植一至多個縱行，水稻樣本的種植行向與鑑定區內溫度梯度增加方向相一致，每個縱行種植30株以上，控制株距23-28cm，多個供鑑定水稻樣本順次排列，靠鑑定區兩平行種植邊，各種一行保護行，每個供鑑定水稻樣本，於鑑定區外種植3-5株對照。
6.依據權利要求1或2所述的鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，其特徵是控制使同一供鑑定水稻樣本抽穗期按序排列的不同單株的同期抽出稻穗，從破口到全穗開花結束，能受到不同異常高溫處理，且同一單株的稻穗，從破口到全穗開花結束，則受到相對一致的異常高溫處理；同一水稻樣本按序排列的不同單株的同期稻穗結實率差異確定該水稻樣本抽穗期高溫敏感度及抽穗期抗高溫性。
7.依據權利要求1或2所述的鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，其特徵是2)步選擇形狀已經穩定、具有審定潛力的水稻樣本確定為進行水稻抽穗期抗高溫性鑑定的樣本，並選取抽穗期抗高溫性分別為強、弱的二個水稻樣本作為對照樣本。
8.依據權利要求2所述的鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，其特徵是3)步，所述鑑定區內的加熱裝置由一端可控開口端向另一封閉端順序增大加熱裝置功率，形成鑑定區內由可控開口端向封閉端水稻穗層空氣溫度按水平方向遞增到設計最高溫度，實現由可控開口端向封閉端的異常高溫環境條件下高溫。
9.依據權利要求1或2所述的鑑定水稻抽穗期抗高溫性的方法，其特徵是於鑑定區內供鑑定的水稻樣本的水稻穗層設有溫度探測裝置。
【文檔編號】A01G16/00GK103918516SQ201410176298
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月29日 優先權日:2014年4月29日
【發明者】黎世齡, 羅筱萍, 陳雲風, 李潤根 申請人:宜春學院