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利用玉米异源多倍体培育耐盐玉米品种的方法.pdf

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  • 文档编号:7337208
  • 上传时间:2019-10-04
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  • 摘要
    申请专利号:

    CN201711189085.2

    申请日:

    20171124

    公开号:

    CN107889742A

    公开日:

    20180410

    当前法律状态:

    有效性:

    审查中

    法律详情:

    IPC分类号:

    A01H1/02,A01H1/04,A01C1/00

    主分类号:

    A01H1/02,A01H1/04,A01C1/00

    申请人:

    四川农业大学

    发明人:

    唐祈林,李晓锋,何如钰,张萍,李杨,李燕,严旭,赵艳丽,李影正,吴子周,温小冬,谢孟林,程明军,王红林

    地址:

    611130 四川省成都市温江区惠民路211号四川农业大学玉米研究所

    优先权:

    CN201711189085A

    专利代理机构:

    北京修典盛世知识产权代理事务所(特殊普通合伙)

    代理人:

    胡长远

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    内容摘要

    本发明公开了利用玉米异源多倍体培育耐盐玉米品种的方法,属于育种方法领域。本发明以四川农业大学独创的玉米异源六倍体MTF‑1为桥梁材料,通过回交的方法,并在盐胁迫的逆境条件下对回交后代进行选择,将MTF‑1中来自玉米近缘野生种属的耐盐性状导入到农艺性状优良的玉米自交系中,获得耐盐的玉米自交系。本发明方法以MTF‑1为桥梁材料,克服了玉米与其近缘属种之间远缘杂交的困难,拓宽了玉米耐盐育种的种质基础;本发明方法培育的玉米品种耐盐性好,适于在盐碱地区种植,扩大了玉米种植范围;本发明还利用蛭石保水效果好、透气性强的特点,为本发明的耐盐性鉴定提供了真实和稳定的盐环境;本发明育种方法简单、高效、成本低。

    权利要求书

    1.玉米异源多倍体在培育耐盐玉米品种上的应用。 2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于所述的玉米异源多倍体(TripsazeacreammaizeT.)是指玉米异源六倍体MTF-1(TripsazeacreammaizeT.,2n=76)或其衍生系。 3.利用玉米异源多倍体培育耐盐玉米品种的方法,其特征在于包括如下步骤:(1)、在初春,当地温升至10℃以上时,将玉米异源六倍体(TripsazeacreammaizeT,2n=76)进行分蔸、扦插或其他无性繁殖方式获得种苗,按株行距为2m×2m进行单株种植;同时,分10批种植玉米自交系(ZeamaysL.,2n=20),每批28株,每批间隔3天;第一批种植的玉米自交系应早于玉米异源六倍体两周播种;(2)在吐丝前,将玉米异源六倍体雌穗套袋,并在授粉前将其花丝剪短至2~3cm,然后以玉米自交系为父本给玉米异源六倍体雌穗授粉,每个雌穗至少重复授粉3次,每次授粉后都在套袋上作标记,成熟时收获种子,获得F代;(3)将F代种子按照株距40cm、行距80cm种植;同时,同步骤(1)一样分10批种植玉米自交系;以F代为母本,以玉米自交系为父本回交,成熟时收获种子,获得BCF代;(4)耐盐性鉴定筛选:(a)种子消毒:选取籽粒饱满、完好无缺陷的BCF代种子,用75%酒精消毒8min,然后用蒸馏水冲洗2次;(b)将消毒后的BCF代种子按压进以蛭石为发芽床的发芽盒,使蛭石没过种子,然后浇灌浓度为250mmol/L的NaCl溶液,使达到蛭石最大持水量为75%,盖上发芽盒盖子,避免水分过快蒸发导致盐浓度变化;(c)将种子发芽盒置于光照培养箱中,在温度为25℃、相对湿度为85%、白天12h光照,光强为2000-3000Lx,晚上黑暗12h条件下培养7天;以芽长超过种子本身长度为正常发芽的标准,以亲本玉米自交系作为对照,选择正常发芽、且芽长和根系未受明显影响的BCF植株,先将其恢复正常条件待其恢复正常生长,然后移栽至田间,并以所选的BCF为母本,以玉米自交系为父本回交,成熟时收获种子,得BCF代;(5)重复步骤(4)2-4次,得BCF~BCF代;除耐盐能力外,其余性状基本恢复到所述的玉米自交系的性状;(6)将步骤(5)所选取的材料自交,成熟时收获自交种子;按照步骤(4)所述方法对自交后代进行耐盐性鉴定,选择耐盐性状不再分离的后代,即为耐盐玉米自交系。 4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于其步骤(1)中所述的玉米异源六倍体是指MTF-1(TripsazeacreammaizeT,2n=76)或其衍生系。 5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于其步骤(1)中所述的玉米自交系指生产上常用的自交系。 6.根据权利要求3所述的方法,其特征在于其步骤(4)中所述的种子发芽盒,包括塑料盒体,塑料盒体上有盒盖,盒盖的四角戳有小孔,在塑料盒体底部铺有一层蛭石,蛭石层的厚度为4~5cm;其中所述的塑料盒体为长方形,塑料盒体为透明。 7.根据权利要求3所述的方法,其特征在于其步骤(4)中所述的蛭石的直径为1~3mm。 8.一种耐盐玉米自交系的回交育种方法,其特征在于以权利要求3所述的方法中培育的耐盐自交系为非轮回亲本,以农艺性状优良的自交系为轮回亲本,经过4-5代回交,在回交后代中选择具有耐盐性的材料,最后自交1代,选择耐盐性不分离的后代,即为新的耐盐自交系。 9.一种耐盐自交系的杂交育种方法,其特征在于以包括权利要求3所述的方法中培育的耐盐自交系为亲本之一,与另一农艺性状优良的自交系杂交,得杂交F代;然后对杂交后代连续进行自交,并选择农艺性状优良、且具有耐盐性的后代,自交4~6代,即育成耐盐性强的玉米自交系。 10.一种耐盐玉米杂交种的育种方法,包括以权利要求3所述的方法中育成的耐盐玉米自交系为亲本,组配杂交种。

    说明书

    技术领域

    本发明属于玉米育种方法领域,具体涉及利用玉米异源多倍体培育耐盐玉米品种的方法。

    背景技术

    盐碱化是限制农作物产量的主要非生物胁迫之一,全球盐碱化进程的加快加重了盐碱对人类的威胁。全世界陆地总面积的10%左右为盐碱地,约为9.54亿公顷,它给农业生产造成的损失仅次于干旱。培育耐盐农作物品种是提高盐碱地上农作物产量的最经济有效方法,但是由于现有种质资源中耐盐碱材料少,且耐盐性等多为由多基因控制的数量性状等,目前耐盐碱育种成功案例较少。在长期的进化过程中,有些在盐碱地上生长的野生材料具有耐盐性等优良性状,但是由于生殖隔离等原因,很难在育种中得到应用。

    MTF-1(Tripsazea creammaize T.2n=76)是四川农业大学用四倍体多年生类玉米与引进的四倍体玉米(玉米加倍)和指状摩擦禾之间的属间杂种F1代(2n=56)杂交获得的三元杂种,它是一个含有玉米(Zea mays L.)、四倍体多年生类玉米(zea perennis,2n=40)和摩擦禾(Tripsacum dactyloides L.2n=72)全套染色体组的异源六倍体(苏月贵.四川农业大学硕士论文,2009),四川农业大学将其分类命名为玉黍禾属玉淇淋草种。其中的指状摩擦禾(又称鸭茅状摩擦禾,Tripsacum dactyloides L.2n=72),是与玉米亲缘关系最近的属,生长在美洲,抗多种病害,生存能力强,有很强的抗逆能力,可适应酸性、盐碱性以及潮湿的土壤环境条件(Jack R等.Proceedings of the NationalAcademy of Sciences,1977,74(8):3494-3497)。四倍体多年生类玉米(Zeaperennis,2n=40)主要分布在海拔1500-2000米地带,具有多年生特性,在寒冷潮湿等不利条件下可生存多年。玉米-摩擦禾杂交后代对NaCl胁迫的抗性及抗寒性表现出超亲优势(Branson.J.Econ.Entomol,1972,65:195-196),因此将这两种远缘材料与玉米聚合而成的MTF-1,携带有良好的抗逆基因,可作为遗传改良的优良种质资源。以往的摩擦禾或四倍体多年生类玉米与玉米杂交,由于其后代高度不育,因此都只是停留在F1代,而三元杂种MTF-1与玉米、四倍体类玉米或摩擦禾杂交都能产生可育后代,因此以MTF-1为桥梁材料,通过与玉米回交,可将其携带的近缘野生种属的优良抗逆基因导入玉米,从而培育出抗逆的玉米新品种。

    经检索,未发现利用玉米异源多倍体培育耐盐玉米品种的报道。

    发明内容

    针对盐害对玉米生产造成的损失问题,本发明目的在于提供玉米异源多倍体在培育耐盐玉米品种上的用途。

    本发明另一目的在于提供利用玉米异源多倍体培育耐盐玉米品种的方法。

    本发明第三目的在于提供一种耐盐玉米自交系的育种方法。

    本发明第四目的在于提供一种耐盐玉米杂交种的育种方法。

    为实现上述目的,本发明采用如下技术方案:

    玉米异源多倍体在培育耐盐玉米品种上的应用。

    所述的玉米异源多倍体(Tripsazea creammaize T.)是指玉米异源六倍体MTF-1(Tripsazea creammaize T.,2n=76)或其衍生系。

    所述的MTF-1(Tripsazea creammaize T.;2n=76)是四川农业大学通过远缘杂交育成的含有玉米(Zea mays L.)、四倍体多年生类玉米(Zea perennis)和摩擦禾(Tripsacum dactyloides L.)的全套染色体的玉米异源六倍体材料(苏月贵.四川农业大学硕士论文,2009)。

    MTF-1为多年生,可无性繁殖,植株茁壮,根系发达。MTF-1与玉米杂交可获得少量种子,种子颖壳坚硬,呈褐色或灰褐色。植株抗逆能力强,在0-5℃及土地贫瘠条件下仍能正常生长并长出新分蘖。

    MTF-1主要通过分兜繁殖、茎秆扦插或其他无性繁殖方式等无性繁殖方法进行繁殖。

    公众可从四川农业大学获得MTF-1(Tripsazea creammaize T.2n=76)(苏月贵,四川农业大学硕士论文,2009)生物材料。

    所述的衍生系是指以MTF-1为母本,以玉米(Zea mays L.)、四倍体多年生类玉米(Zea perennis)或摩擦禾(Tripsacum dactyloides L.)为父本杂交,选择包含玉米、四倍体多年生类玉米和摩擦禾三个物种全套染色体的后代(2n=76),所得的玉米异源六倍体MTF-1的衍生系。

    本发明还提供了利用玉米异源多倍体培育耐盐玉米品种的方法,包括如下步骤:

    (1)、在初春,当地温升至10℃以上时,将玉米异源六倍体(Tripsazea creammaize T,2n=76)进行分蔸、扦插或其他无性繁殖方式获得种苗,按株行距为2m×2m进行单株种植;同时,分10批种植玉米自交系(Zea mays L.,2n=20),每批28株,每批间隔3天;第一批种植的玉米自交系应早于玉米异源六倍体两周播种;

    (2)在吐丝前,将玉米异源六倍体雌穗套袋,并在授粉前将其花丝剪短至2~3cm,然后以玉米自交系为父本给玉米异源六倍体雌穗授粉,每个雌穗至少重复授粉3次,每次授粉后都在套袋上作标记,成熟时收获种子,获得F1代;

    (3)将F1代种子按照株距40cm、行距80cm种植;同时,同步骤(1)一样分10批种植玉米自交系;以F1代为母本,以玉米自交系为父本回交,成熟时收获种子,获得BC1F1代;

    (4)耐盐性鉴定筛选:(a)种子消毒:选取籽粒饱满、完好无缺陷的BC1F1代种子,用75%酒精消毒8min,然后用蒸馏水冲洗2次;(b)将消毒后的BC1F1代种子按压进以蛭石为发芽床的发芽盒,使蛭石没过种子,然后浇灌浓度为250mmol/L的NaCl溶液,使达到蛭石最大持水量为75%,盖上发芽盒盖子,避免水分过快蒸发导致盐浓度变化;(c)将种子发芽盒置于光照培养箱中,在温度为25℃、相对湿度为85%、白天12h光照,光强为2000-3000Lx,晚上黑暗12h条件下培养7天;以芽长超过种子本身长度为正常发芽的标准,以亲本玉米自交系作为对照,选择正常发芽、且芽长和根系未受明显影响的BC1F1植株,先将其恢复正常条件待其恢复正常生长,然后移栽至田间,并以所选的BC1F1为母本,以玉米自交系为父本回交,成熟时收获种子,得BC2F1代;

    (5)重复步骤(4)2-4次,得BC4F1~BC6F1代;除耐盐能力外,其余性状基本恢复到所述的玉米自交系的性状;

    (6)将步骤(5)所选取的材料自交,成熟时收获自交种子;按照步骤(4)所述方法对自交后代进行耐盐性鉴定,选择耐盐性状不再分离的后代,即为耐盐玉米自交系。

    上述方法步骤(1)中所述的玉米异源六倍体是指MTF-1(Tripsazeacreammaize T,2n=76)或其衍生系。

    所述的MTF-1(Tripsazea creammaize T,2n=76)(苏月贵,四川农业大学硕士论文,2009)是一个包含全套玉米染色体组(20条)、指状摩擦禾染色体组(36条)和四倍体多年生类玉米染色体组(20条)的属间杂种。MTF-1是四川农业大学以引自美国的四倍体玉米(Zea mays L,4n=40)和指状摩擦禾(或称四倍体鸭茅状摩擦禾,Tripsacum dactyloides L,2n=72)之间的属间杂种F1为母本,以四倍体多年生类玉米(Zea perennis,2n=40)为父本杂交育成的玉米异源六倍体。

    所述的衍生系是指以MTF-1为母本,以玉米(Zea mays L.)、四倍体多年生类玉米(Zea perennis)或摩擦禾(Tripsacum dactyloides L.)为父本杂交,选择包含玉米、四倍体多年生类玉米和摩擦禾三个物种全套染色体的后代(2n=76),所得的玉米异源六倍体MTF-1的衍生系。

    上述方法步骤(1)中所述的玉米自交系指生产上常用的自交系,如Mo17、B73、郑58、昌7-2、PH4CV、PH6WC等。

    上述方法步骤(4)中所述的种子发芽盒,包括塑料盒体,塑料盒体上有盒盖,盒盖的四角戳有小孔,在塑料盒体底部铺有一层蛭石,蛭石层的厚度为4~5cm;其中所述的塑料盒体为长方形,塑料盒体为透明。

    所述的种子发芽盒可于市场上购买,即通常所用的一次性透明塑料饭盒。如所述的种子发芽盒的塑料盒体的长度为17.2cm,宽度为11.5cm,高度为5.6cm,根据发芽需要,可调整种子发芽盒的大小。

    上述方法步骤(4)中所述的蛭石的直径为1~3mm。

    上述种子发芽盒的制作方法:(1)、选择直径1~3mm的干净蛭石,在80℃烘箱灭菌30min,备用;(2)、将市场上购买的干净透明塑料盒在80℃灭菌30min,盒盖的四角戳小孔;其中所述的发芽盒的盒体规格可以为:长度为17.2cm、宽度为11.5cm、高度为5.6cm;(3)、将(1)中灭过菌的蛭石装进(2)中消毒后的透明塑料盒中,蛭石层的厚度为4~5cm,抹平待用。

    一种耐盐玉米自交系的回交育种方法,包括以上述方法中培育的耐盐自交系为非轮回亲本,以农艺性状优良的自交系为轮回亲本,经过4~5代回交,在回交后代中选择具有耐盐性的材料,最后自交1代,选择耐盐性不分离的后代,即为新的耐盐自交系。

    一种耐盐自交系的杂交育种方法,包括以上述方法中培育的耐盐自交系为亲本之一,与另一自交系杂交,得杂交F1代;然后连续进行自交,选择农艺性状优良、且具有耐盐性的后代,自交4~6代,即育成耐盐性强的新的自交系。

    一种耐盐玉米杂交种的育种方法,包括以上述方法中育成的耐盐玉米自交系为亲本,组配杂交种。

    本发明具有的优点和有益效果;(1)本发明方法通过以玉米异源六倍体MTF-1作为桥梁材料,克服了玉米与其近缘属种之间远缘杂交的困难,将玉米近缘属种中存在的优良耐盐基因导入到玉米中,拓宽了玉米耐盐育种的种质基础。(2)利用本发明方法培育的玉米自交系或组配的玉米品种的耐盐性好,适于在盐碱地区种植,扩大了玉米种植范围,并且实现了对盐碱地的利用和改良。(3)本发明方法中的种子发芽盒中用浇灌盐溶液的蛭石造成的盐环境更加接近真实盐环境,且疏松透气,有利于种子生根发芽,用于耐盐鉴定效果好。(4)本发明方法的种子发芽盒中的蛭石有固定作用,可固定种子摆放位置,便于挪动和实验调查统计。(5)本发明方法中的蛭石保水效果好,可保证一定时间段内盐浓度一致,为耐盐鉴定提供了稳定的盐环境。(6)本发明方法中的蛭石芽床较沙床质地轻盈,透气性好,成本低廉,冲洗方便,方便储藏搬运,还可重复使用。(7)本发明育种方法简单、高效、成本低。

    附图说明

    图1为盐胁迫前后郑58和改良系47的脯氨酸(Pro)含量柱形图;其中1为郑58,2为改良系47。

    图2为盐胁迫前后郑58和改良系47的过氧化物酶(POD)活性柱形图;其中1为郑58,2为改良系47。

    图3为在盐胁迫条件下郑58和改良系47的苗期照片。

    图4为在盐胁迫条件下郑58和改良系47的发芽情况照片。

    具体实施方式

    以下以具体实施例对本发明作进一步的解释和说明,但是本发明不限于此。

    实施例1:利用玉米异源多倍体培育耐盐玉米自交系的方法

    按照如下步骤进行:

    (1)、2013春季,在四川农业大学试验基地,在地温升至10℃以上时,将MTF-1(Tripsazea creammaize T.2n=76;苏月贵,四川农业大学硕士学位论文,2009。公众可从四川农业大学获得MTF-1生物材料)进行分蔸,按株行距为2m×2m进行单株种植;同时,分10批种植郑58,每批间隔3天,第一批郑58的播种时间比MTF-1早播两周。

    (2)、在吐丝前,将MTF-1雌穗套袋,吐丝后将花丝剪短至2-3cm,散粉期用郑58的花粉给MTF-1雌穗授粉,第一次授粉后隔2天再授粉一次,共授粉3次,每次授粉后在纸袋上做标记,成熟时收获种子,得F1代,脱粒保存于-20℃的冰箱。

    (3)、2013年冬天,将所有F1代种子按照株距40cm、行距80cm种植于云南省景洪市西双版纳四川农业大学育种试验基地;同时,同步骤(1)一样,分期播种郑58;以F1为母本、以郑58为父本进行回交,成熟时收获种子,得BC1F1代。

    (4)种子发芽盒的制作:(I)、选择直径1-3mm规格的干净蛭石,在80℃烘箱灭菌30min,备用;(II)、将长度为17.2cm、宽度为11.5cm、高度为5.6cm的干净透明塑料盒(饭盒,市场上购买)在80℃灭菌30min,盒盖的四角戳小孔;(III)、将(I)中灭过菌的蛭石装进(II)中灭过菌的透明塑料盒,蛭石层厚度为4cm,抹平待用。

    (5)2014年春天,对BC1F1代种子进行耐盐性鉴定筛选,只保留耐盐植株,具体做法如下:(a)选取籽粒饱满、完好无缺陷的BC1F1代种子种子,用75%酒精消毒8min,然后用蒸馏水冲洗2遍;(b)将(a)中消毒后的种子按压进步骤(4)的种子发芽盒的蛭石层中,向发芽盒中加入浓度为250mmol/L的Nacl溶液,使达到蛭石最大持水量为75%,盖上盖子;(c)将种子发芽盒置于光照培养箱中,在温度为25℃、相对湿度为85%、白天12h光照,光强为2000-3000Lx,晚上黑暗12h条件下培养7天;以芽长超过种子本身长度为正常发芽的标准,以亲本自交系郑58做为对照,选择正常发芽、芽长和根系性状未受明显影响的植株,恢复正常栽培条件待其恢复正常生长,将其移栽至四川农业大学实验基地田中,并以所选的BC1F1代植株为母本,以郑58为父本进行回交,成熟时收获种子,得BC2F1代。

    (6)重复步骤(5)2次,得到BC4F1代;此时BC4F1代中除耐盐能力保留外,其余性状基本恢复到与郑58的性状表现一致。

    (7)将步骤(6)所得的BC4F1代材料在四川农业大学实验基地种植,并自交,成熟时收获自交种子。

    (8)种植自交后代,并按照步骤(5)所述方法对所得自交后代进行耐盐性鉴定,选择耐盐性状不再分离,并且其他农艺性状与郑58表现一致的自交后代,即为耐盐的郑58改良系,以其田间编号命名:47。

    实施例2:本发明实施例1育成的郑58改良系进行苗期耐盐性鉴定试验(一)试验材料

    (1)处理:(a)郑58;(b)实施例1中培育的改良系47。

    (2)对照:(a)郑58;(b)实施例1中培育的改良系47。

    (二)试验方法

    (1)挑选籽粒饱满无病害的郑58种子80粒,改良系47种子80粒,用实施例1中步骤(5)中所述的方法正常发芽,即浇灌自来水。待幼苗长至二叶一心期,各选取长势一致的幼苗移栽至蛭石为基质的花盆中,设1组为对照,另1组为处理,试验均设3个重复,每重复10株幼苗。移栽后浇灌1/2霍格兰氏营养液(按照常规方法配制),2天,使幼苗度过适应期,适应期结束后对照组浇灌1/2霍格兰氏营养液,处理组浇灌含250mmol/L Nacl的霍格兰氏营养液,隔2天浇灌一次,每次浇至蛭石持水量的2倍,含水量在75%左右,处理15天。第16天取材,拍照记录,测定相关指标。测定指标如下:株高、叶片干鲜重、根干鲜重、叶片含水量、相对电导率、叶绿素含量,Pro(脯氨酸)、POD(过氧化物酶)。以下所有数据均使用IBM SPSS Statistics 20.0软件进行统计学分析采用单因素方差分析(One Way Anova),检验水平α=0.05,显著性水平p<0.05,极显著水平p<0.01,*代表显著水平,**代表极显著水平。

    (2)生长指标测定:株高、地上部分鲜重、干重,地下部分鲜重、干重

    取出幼苗并冲洗干净,用滤纸擦干水分,随机选取5个植株,测量苗长(茎基部到叶尖的距离),然后立即称量地上部分鲜重、地下部分鲜重。

    干重为地上部分或地下部分烘干后的重量,具体方法是:将称量完鲜重的根或苗封装在纸袋里,在烘箱105℃杀青30分钟,然后转为80℃烘干直至重量不再变化,取出用分析天平称量干重得到地上部分干重、地下部分干重。

    表1盐胁迫前后叶鲜重对比试验结果

    表2盐胁迫前后根鲜重对比试验结果

    表3盐胁迫前后地上部分干重对比试验结果

    表4盐胁迫前后地下部分干重对比试验结果

    盐胁迫会影响植物光合作用,碳同化量减少,从而造成生长速率下降,严重时,叶面积停止增加,生物量积累减少,表现为地上地下部分干鲜重降低(杨少辉等.分子植物育种,2006,4(s1):139-142.)。从图3可以看出,郑58的幼苗在盐胁迫下表现叶片萎蔫,而改良系47在盐胁迫下幼苗生长正常,没有受到盐胁迫的影响。另外,从表1和表2可以看出,盐胁迫后郑58和47的地上部分鲜重、地下部分鲜重具有不同程度的减少,其中郑58显著减少,而改良系47相对减少并不显著,并且改良系47的地上、地下部分鲜重都明显高于郑58,说明改良系47的耐盐性得到明显高于郑58。

    从表3和表4可以看出,盐胁迫后郑58和47的地上、地下部分干重均有不同程度减少,郑58显著减少,尤其郑58的根干重在盐胁迫后极显著减少,而郑改良系47干重的减少不显著,说明郑58对于盐胁迫更敏感,与郑58相比,改良系47的耐盐性明显提高。

    (2)叶片相对含水量测定

    参照《植物生的理学实验指导》中描述的方法相进行含水量测定。具体方法为:将幼苗叶片放进蒸馏水浸泡数小时,使组织吸水达到饱和状态,直至重量不再变化得到饱和鲜重,则相对含水量(%)=(鲜重-干重)/(饱和鲜重-干重),式中鲜重干重测量均同(1)中所描述的方法。

    表5盐胁迫前后叶片相对含水量对比试验结果

    在盐胁迫下,对植物会造成渗透胁迫,严重时阻碍根系对水分的吸收,植物会加速脱水,叶片含水量降低,表现出萎蔫症状(汪泓洋.扬州大学硕士论文,2016.)。由表5可以看出,在盐胁迫下郑58和改良系47的叶片相对含水量均降低,郑58含水量降低达到显著水平,而改良系47相对含水量减少量不显著,说明改良系47的耐盐性明显高于郑58。

    (4)相对电导率测定

    统一选取第二片叶测定电导率,电导率测定参照侯福林主编的《植物生理学实验》中描述的方法。具体方法为:称取样品0.3g,用去离子水冲洗3-4次,剪碎,装入干净刻度试管,准确加入30ml去离子水,浸泡12小时后开始测电导率E1,备一杯去离子水在每次测量前润洗电极,沸水浴30min后,冷却至室温,再测电导率E2。相对电导率=E1/E2。

    表6盐胁迫前后相对电导率对比试验结果

    试验材料 相对电导率 差异显著性 郑58 0.69 ** 47 0.52

    当植物受到胁迫时,原生质膜透性会发生不同程度的增大,原生质液会有不同程度的外渗,以至于介质电导率会有不同程度的加大,电导率越大,表明在胁迫下植物膜系统受损害程度越严重。由于不同植物存在电解质丰度差异,初始电导率值往往掩盖电导率变化值,从而掩盖物种的受伤害程度(陈建白.热带农业科技,1999(1):26-28.),因此常采用相对电导率(处理电导率/煮沸处理电导率)作为抗逆指标。由表6可以看出,在胁迫条件下,改良系47相对电导率显著小于郑58,说明改良系47在胁迫条件下,原生质膜受损情况明显小于郑58,进而说明改良系47的耐盐性显著高于郑58。

    (4)叶绿素含量测定

    叶绿素含量采用SPAD-502型叶绿素测定仪测定,均在正午天气晴朗的情况下测量,均测量从上往下数第二片叶,每片叶测叶尖、叶中、叶基部三个位置。

    表7盐胁迫前后叶绿素含量对比试验结果

    盐胁迫下,往往会造成植物水分亏缺,而水分不仅作为代谢过程的反应物,而且是代谢反应的介质,水分的亏缺会导致叶绿素含量的下降,同时盐胁迫会造成离子毒害,影响叶绿素合成(马东方等.安徽农业科学,2012,40(34):16518-16520)。因此,叶绿素含量可作为植物受胁迫程度和抗胁迫能力的指标。由表7可以看出,在盐胁迫条件下郑58和改良系47这两个材料叶绿素含量发生不同程度变化,其中郑58叶绿素含量显著下降,而改良系47叶绿素含量不仅没有下降,反倒有所上升。说明盐胁迫对郑58的伤害更明显,改良系47的耐盐性显著高于郑58。

    (5)生理指标测定:脯氨酸(Pro)、过氧化物酶(POD)

    脯氨酸、过氧化物酶测定均使用苏州科铭试剂盒,具体操作步骤参照试剂盒说明书进行。

    Pro广泛存在于动物、植物、微生物中,逆境条件下,植物体内Pro含量显著增加。Pro增加量在一定程度上反映了抗逆性,抗逆性强的植物往往在逆境胁迫下积累较多的脯氨酸。在逆境胁迫下,脯氨酸的积累可以增加酶的稳定性,保护酶的活性,防止膜破损,保护多核糖体的正常功能(全先庆等.生物技术通讯,2007,18(1):159-162.)。因此脯氨酸增加量可以作为抗逆育种的生理指标之一。由图1可以看出,改良系47在盐胁迫后脯氨酸含量明显较对照增加,而郑58则增加不明显,说明改良系47耐盐性有较明显提高。

    POD可催化过氧化物、氢氧化物、酚类和胺类化合物,具有消除过氧化氢和酚类、胺类毒性的双重作用。参与植物的许多生命活动过程,是植物在逆境条件下酶促防御系统的关键酶之一,可以清除过剩的自由基,使体内自由基维持在1个正常的动态水平,以提高植物的抗逆性(梁艳荣等.内蒙古农业大学学报(自然科学版),2003,24(2):110-113.),其活性可在的一定程度上代表植物抗逆能力。由图2可以看出,改良系47在盐胁迫后POD活性显著提高,而郑58则没有明显变化,说明改良系47与郑58相比,耐盐性明显提高。

    实施例3:本发明实施例1育成的玉米自交系47的芽期耐盐性对比试验(一)试验材料

    (1)处理:实施例1中培育的郑58改良系:47

    (2)对照:郑58。

    (二)试验方法

    (1)种子消毒:分别选取籽粒饱满、完好无缺陷的郑58和47的种子90粒,用75%酒精消毒8min,然后用蒸馏水冲洗2次;

    (2)将消毒后的种子按压进以蛭石为发芽床的发芽盒,使蛭石没过种子,浇灌浓度为250mmol/L的NaCl溶液,使达到蛭石最大持水量约为75%,盖上发芽盒盖子,避免水分过快蒸发导致盐浓度变化,郑58和47均设3次重复,每次重复包括30粒种子;

    (3)将种子发芽盒置于光照培养箱中,在温度为25℃、相对湿度为85%、白天12h光照,光强为2000-3000Lx,晚上黑暗12h条件下培养7天,以芽长超过种子本身长度为发芽标准,第3天开始每天记录发芽率,计算发芽指数。数据统计均使用IBM SPSS Statistics 20.0软件进行统计学分析采用单因素方差分析(One Way Anova),检验水平α=0.05,显著性水平p<0.05,极显著水平p<0.01,*代表显著水平,**代表极显著水平。

    表8盐胁迫下郑58和47发芽试验结果

    发芽势 发芽率 发芽指数 差异显著性 郑58 0% 82% 3.52 47 71% 92% 11.06 **

    由图4和表8可知,盐胁迫严重影响了郑58种子的正常发芽,而47未见明显影响,其发芽势、发芽指数均和郑58达到极显著水平;说明47的耐盐性显著高于郑58。

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