一种鉴定芝麻发芽期耐湿性的方法 【技术领域】
本发明涉及一种鉴定芝麻发芽期耐湿性的方法。背景技术 芝麻是对湿害敏感的作物, 其耐湿性评价对鉴定和筛选耐湿性较强的芝麻种质资 源、 改良及培育耐湿品种、 促进芝麻稳产和提高产量具有重要意义, 一直以来都受到研究者 们的普遍关注。已有报道显示, 芝麻耐湿性评价多基于田间盛花期湿害的表型评价 ( 冯祥 运等, 1991 ; 张秀荣, 1992 ; 孙建等, 2008), 但这种鉴定方式受土壤类型、 空气温度、 湿度、 风 速、 晴雨以及芝麻生长发育健或弱等多种因素的影响, 评价周期长、 操作较复杂, 且结果极 易受环境影响, 重复性差, 从而限制了耐湿性评价的时间性和准确性。 因此, 探索一种快速、 有效的耐湿性评价方法是芝麻耐湿性研究的迫切需要。
通过在种子发芽期施以一定的胁迫处理是预测和评价植物抗耐性的方法之一, 已 经广泛应用于植物抗旱 ( 杨春杰等, 2007, 2008 ; 鲁守平, 2007)、 抗病 ( 黄涌等, 2006 ; 李明
山, 1994)、 耐低温 ( 井立军等, 2004)、 耐盐碱 ( 祁栋灵等, 2006) 和耐湿 ( 卢长明等, 1989 ; 张学昆等, 2007 ; Wuebker et al., 2001 ; Burgos et al., 2001 ; Magneschi et al., 2009) 等性状的评价。杨春杰等 ( 杨春杰等, 2008) 采用 PEG-6000( 聚乙二醇 ) 模拟干旱并对 14 份甘蓝型油菜进行了抗旱性评价, 发现 10% PEG-6000 条件下种子发芽的相对活力指数可 作为油菜芽期抗旱性评价的主要指标, 并进一步研究发现相对活力指数主要受基因的加性 效应控制 ( 杨春杰等, 2008)。黄涌等 (2006) 研究发现 2mmol/L 草酸溶液处理下甘蓝型油 菜种子发芽的相对活力指数与苗期叶片接种菌核病病斑直径呈显著负相关, 逐认为草酸处 理下种子发芽的相对活力指数是油菜菌核病抗性评价的主要评价指标。井立军等 (2004) 研究认为 20℃催芽 96h 的发芽率可以作为茄子耐低温评价的指标。祁栋灵等 (2006) 研究 认为种子发芽期 Na2CO3 处理的相对发芽率等指标是水稻耐盐碱的间接评价指标。Wuebker 等 (2006) 通过对大豆露白的种子进行淹水处理, 试图获得大豆耐湿性的评价方法, 在比较 15℃和 25℃温度下淹水处理结果后, 认为 15℃淹水处理较 25℃敏感, 15℃淹水处理的种子 发芽率可以评价大豆的耐湿性。卢长明等 (1989) 认为缺氧条件下筛选发芽系数高的品系 可用来筛选耐湿性高的油菜品系。张学昆等 (2007) 研究发现萌发种子淹水处理 12h 的相 对活力指数与花期田间湿害后的产量性状耐湿指标呈显著或极显著相关, 认为发芽期淹水 处理可以用于评价甘蓝型油菜的耐湿性。但在发芽期评价芝麻耐湿性的方法尚无报道。 发明内容 本发明所要解决的技术问题是提供一种鉴定芝麻发芽期耐湿性的方法。 该方法简 便易行, 所需设备投入较少, 成本低, 结果可靠, 能较为准确地反映芝麻发芽期对湿害的反 应特点。
为解决本发明提出的技术问题, 本发明采用的技术方案为 : 一种鉴定芝麻发芽期 耐湿性的方法, 其特征在于包括以下步骤 ( 除特别说明, 下述恒温温度为同一温度、 生长箱
为同一个培养箱 ) :
(1) 种子萌发至露白 : 将饱满芝麻种子培养至大部分种子露白 ;
(2) 淹水处理 : 选取 2 份相同粒数的露白种子, 每份 50-100 粒, 将 1 份种子进行淹 水处理 : 置于一个容器中, 加水至定量, 密封, 容器中水面至少要把种子全部淹没, 然后放入 培养箱中 28-30℃恒温淹水处理 7-12h ; 另 1 份种子于 28-30℃恒温培养, 培养时间与淹水 处理时间相同, 用作不淹水对照 ;
(3) 后处理 : 分别将步骤 (2) 中经过淹水处理的露白种子用蒸馏水冲洗后于 28-30℃恒温培养 ; 将不淹水对照处理的露白种子继续培养, 培养时间与经过淹水处理的种 子培养时间相同 ;
(4) 统计分析 : 分别统计淹水处理和不淹水对照中各样品总数及其相对应的正常 成苗数, 计算正常苗成苗率, 然后计算正常苗相对成苗率 :
淹水处理的正常苗成苗率=淹水处理的正常成苗数 / 淹水处理的样品总 数 ×100% ;
不淹水对照的正常苗相对成苗率=不淹水对照的正常苗成苗率 / 不淹水对照的 样品总数 ×100% ;
正常苗相对成苗率=淹水处理的正常苗成苗率 / 不淹水对照的正常苗成苗 率 ×100% ;
(5) 耐湿水平确定 : 根据正常苗相对成苗率, 确定芝麻样品的耐湿水平。
按上述方案, 所述步骤 (1) 的具体步骤为 : 将饱满芝麻种子均匀置于已预先铺好 至少 1 层湿润滤纸的培养皿中, 然后将培养皿于培养箱中 28-30℃恒温培养至大部分种子 露白。
按上述方案, 所述步骤 (1) 中种子露白的标准为露于种皮外的胚根是种子长度的 1/2 至 3/4。
按上述方案, 所述步骤 (2) 的淹水处理为 : 将 1 份种子置于盛满水的 10-15ml 离心 管中, 加水, 将离心管密封, 所述离心管中水面至少要把种子全部淹没, 然后将离心管倒置 于培养箱中 28-30℃恒温淹水处理, 淹水处理时间为 9h。
按上述方案, 所述步骤 (3) 的培养时间为 5-6d。培养时间过短不易观察芝麻种子 湿害后的发芽差异, 培养时间过长则容易烂芽, 难以统计分析。
按上述方案, 所述步骤 (2) 和步骤 (3) 中的恒温培养为置于已预先铺好至少 1 层 湿润滤纸的培养皿中, 然后将培养皿于培养箱中 28-30℃恒温培养。
按上述方案, 所述步骤 (4) 中正常苗的标准为根和芽的生长未发现明显变形如矮 化、 畸形、 腐烂、 死亡等。
按上述方案, 所述步骤 (5) 中根据正常苗相对成苗率将耐湿水平划分为 : 高耐 : 100 %≥相对成苗率≥ 80 %, 耐湿 : 60 %≤相对成苗率< 80 %, 中耐 : 40 %≤相对成苗率 < 60%为, 不耐 : 20%≤相对成苗率< 40%为, 极不耐 : 0 ≤相对成苗率< 20%。
按上述方案, 在进行步骤 (4) 之前, 步骤 (2) 和步骤 (3) 至少设置 1 个重复。
按上述方案, 所述步骤 (4) 为 : 分别统计每次淹水处理和不淹水对照中各样品总 数及其相应的正常成苗数, 计算正常苗成苗率, 然后将每次淹水处理的正常苗成苗率进行 平均得到淹水处理的正常苗平均成苗率, 将每次不淹水对照的正常苗成苗率进行平均得到不淹水对照的正常苗平均成苗率, 计算正常苗相对成苗率 :
正常苗相对成苗率=淹水处理的正常苗平均成苗率 / 不淹水对照的正常苗平均 成苗率 ×100%。
本发明的有益效果 : 本发明提供的一种鉴定芝麻发芽期耐湿性的方法, 1、 可完全 在实验室进行, 简单易行, 可控性强、 且所需设备投入较少, 成本低, 重复性好 ; 2、 能较为准 确地反映出芝麻发芽期对湿害的反应特点, 结果可靠 ; 3、 加速芝麻资源发芽期耐湿性鉴定 进程, 可为耐湿品种培育及新品种耐湿鉴定提供技术和材料支撑。 附图说明
图 1 为不同淹水处理时间时中芝 13 的正常苗相对成苗率和简易活力指数。口为 正常苗相对成苗率, ■为简易活力指数。图中淹水处理时间为 0h 时代表不淹水。
图 2 为不同淹水处理时间时 31 个芝麻材料的相对简易活力指数的分布图。
图 3 为淹水处理后的正常苗 (a) 与畸形苗 (b ~ e)。
图 4 为 222 个芝麻材料发芽期淹水处理 9h 后的正常苗相对成苗率分布图。图中 : 表示正常苗相对成苗率的横坐标范围值中左端值用 a 表示, 右端值用 b 表示, 则 a <正常苗 相对成苗率 《b。 具体实施方式 为了更好地理解本发明, 下面通过实施例进一步阐明本发明的内容, 但本发明不 仅仅局限于下面的实施例。
下述实施例中的实验方法, 如无特殊说明, 均为常规方法。 操作过程除特别说明之 外, 均在室温进行。 所用培养箱的品牌为三洋, 所用芝麻材料均由中国农业科学院油料作物 研究所芝麻资源课题组提供。
各相关指标及其计算方法如下 ( 周广生等, 2003) :
单位电导率=处理电导率 / 对应种子重量
正常苗平均根长=每次淹水处理或对照的正常苗根长总和 / 相对应的正常成苗 数 ×100%
正常苗平均芽长=每次淹水处理或对照的正常苗芽长总和 / 相对应的正常成苗 数 ×100%
正常苗平均鲜重=每次淹水处理或对照的正常苗鲜重总和 / 相对应的正常成苗 数 ×100%
正常苗成苗率=每次淹水处理或对照的正常成苗数 / 相对应的样品总数 ×100%
畸形苗率=每次淹水处理或对照的畸形苗数 / 相对应的样品总数 ×100%
死种子率=每次淹水处理或对照的死种子数 / 相对应的样品总数 ×100%
简易活力指数=正常苗成苗率 × 正常苗平均芽长
相对根长=淹水处理的正常苗平均根长 / 对照的正常苗平均根长 ×100%
相对芽长=淹水处理的正常苗平均芽长 / 对照的正常苗平均芽长 ×100%
相对鲜重=淹水处理的正常苗平均鲜重 / 对照的正常苗平均鲜重 ×100%
正常苗相对成苗率=淹水处理的正常苗成苗率 ( 正常苗平均成苗率 )/ 对照的正
常苗成苗率 ( 正常苗平均成苗率 )×100%
相对简易活力指数=淹水处理的简易活力指数 / 对照的简易活力指数 ×100%
在设置有重复时, 各指标的计算方法为 : 将多次淹水处理重复试验的单位电导率、 正常苗平均根长、 正常苗平均芽长、 正常苗平均鲜重、 正常苗成苗率进行平均, 即得到单位 电导率、 正常苗平均根长、 正常苗平均芽长、 正常苗平均鲜重、 正常苗平均成苗率, 对不淹水 对照也按照如上方法进行计算得到各指标值, 然后计算得到正常苗相对成苗率、 简易活力 指数和相对简易活力指数。
实施例 1 : 芝麻发芽期淹水处理适宜时间及主要评价指标的确定
实验中所用的材料包括中芝 11、 中芝 13、 鄂芝 2 号、 豫芝 10 号、 H98、 ZZM1138 和 ZZM1327 等 7 个材料及 31 份随机选择的芝麻材料。
I、 芝麻发芽期对淹水处理的反应特点分析
具体方法为 :
(1) 分别选取 600 粒饱满中芝 11、 中芝 13、 鄂芝 2 号、 豫芝 10 号、 H98、 ZZM1138 和 ZZM1327 种子, 称重, 置于预先铺好双层湿润滤纸的培养皿中, 在 28℃恒温下发芽至种子露 白; (2) 选取 50 粒萌发至露白的种子, 露白的标准是 : 露于种皮外的胚根是种子长度 的 1/2 至 3/4, 置于 10ml 盛满水的离心管中, 然后将离心管倒置于培养箱中进行淹水处理规 定时间后, 用 DDS-12A 型数字电导仪测浸泡液的电导率, 计算得到单位电导率 ; 另取 50 粒萌 发至露白的种子, 置于已预先铺好双层湿润滤纸的培养皿中, 然后置于同一培养箱中培养, 培养时间与淹水处理时间相同, 用作不淹水对照 ;
(3) 将步骤 (2) 中淹水处理后的种子用蒸馏水冲洗后置于铺有湿润滤纸的培养皿 中, 在培养箱中 28℃继续发芽培养 5d, 同时将步骤 (2) 中不淹水对照的种子在同一培养箱 中继续培养 5d ;
(4) 步骤 (2) 和步骤 (3) 设置 2 次重复 ;
(5) 培养结束后, 分别统计各个芝麻材料每次淹水处理的样品总数及其相应的正 常成苗数、 畸形苗数和死种子数, 测量所有正常苗根长、 正常苗芽长和正常苗鲜重, 计算得 到正常苗平均根长、 正常苗平均芽长、 正常苗平均鲜重、 正常苗平均成苗率, 正常苗相对成 苗率, 简易活力指数 ; 对不淹水对照也按照如上方法进行统计, 然后分别对中芝 11、 中芝 13、 鄂芝 2 号、 豫芝 10 号、 H98、 ZZM1138 和 ZZM1327 等 7 个芝麻材料的单位电导率、 正常苗 平均根长、 正常苗平均芽长、 正常苗平均鲜重、 正常苗平均成苗率, 简易活力指数进行平均, 得到上述 7 个材料各个指标的平均值, 列于表 1, 不同淹水处理时间时芝麻的正常苗成苗率 和简易活力指数见图 2。
表 1 不同淹水时间对芝麻种子发芽特性的影响
* ** 注: 淹水处理时间为 0h(CK) 代表不淹水对照 ; / 表示处理材料与对照材料的均 值相比达到 0.05/0.01 的显著 / 极显著水平。
表 1 说明 : 3h 淹水处理后单位电导率与不淹水对照的差异就达到极显著水平, 6h 淹水处理后则有单位电导率、 正常苗平均芽长、 正常苗平均根长和简易活力指数 4 个性状 指标与不淹水对照的差异达到显著或极显著水平, 而处理时间达到 9h 及以上时, 除畸形苗 率外的其他 7 个性状指标皆与不淹水对照的差异达到显著或极显著水平。图 1 显示 : 淹水 处理达到 6h 及以上时正常苗平均成苗率和简易活力指数陡然下降, 但淹水处理 6h 对种子 发芽的影响偏轻, 淹水处理达到 15h 及以上时对种子发芽的影响明显过重, 其中 15h 和 24h 的畸形苗率和死种子率之和分别达到了 94.56%和 100%, 因此, 6-12h 是芝麻种子发芽期 淹水处理的敏感时间段。
此外, 表 1 显示, 单位电导率、 正常苗平均成苗率、 死种子率、 正常苗平均芽长、 正 常苗平均根长和简易活力指数, 随着淹水处理时间的延长而表现出不断加剧的规律性变 化, 均可作为芝麻发芽期淹水处理的评价指标, 但单位电导率因测定较其它指标复杂, 且易 受环境温度影响, 实际应用性较差。
II、 芝麻发芽期适宜处理时间及耐湿性评价指标的确定
基于上述芝麻中芝 13 号发芽期各性状指标对淹水处理时间的反应特点, 又按照 I 部分的方法对随机选择的 31 个芝麻材料分别进行了 7h、 9h 和 12h 的发芽期淹水处理, 测得 正常苗相对成苗率、 相对芽长、 相对根长、 死种子率和相对简易活力指数等 5 个指标, 见表 2; 对不同淹水处理时间时 31 个芝麻材料的相对简易活力指数进行分布作图, 见图 2 ; 并对 淹水处理 9h 时 31 个芝麻材料的正常苗相对成苗率、 相对芽长、 相对根长、 死种子率和相对 简易活力指数进行相关分析, 见表 3。
表 2 显示 : 7h 淹水处理后, 正常苗相对成苗率和相对简易活力指数与不淹水对照 的差异都达到极显著水平, 但相对芽长和相对根长未达到显著水平。 9h 和 12h 淹水处理后, 各项指标与不淹水对照的差异均达到显著或极显著水平。
从图 2 可以看出, 7h 淹水处理下的相对简易活力指数峰值为 0.60 ~ 0.80, 说明处 理偏轻 ; 12h 淹水处理下的相对活力指数峰值为 0.10 ~ 0.30, 处理明显偏重 ; 与 7h 淹水处 理和 12 小时淹水处理相比, 9h 淹水处理下的相对活力指数峰值为 0.30 ~ 0.50, 较符合生 产中芝麻耐湿性的分布特点。 因此, 芝麻发芽期淹水处理的较恰当的时间应为 9h。 此外, 从
表 2 还可以看出, 9h 淹水处理对相对简易活力指数影响最大, 平均值降为 31.79, 其次为正 常苗相对成苗率, 平均值降为 35.70。
对 31 份材料淹水处理 9h 的正常苗相对成苗率、 相对芽长、 相对根长、 死种子率和 相对简易活力指数进行相关分析 ( 表 3), 表明相对简易活力指数与正常苗相对成苗率、 相 对芽长和相对根长均呈极显著正相关, 与死种子率呈极显著负相关, 因此, 相对简易活力指 数能够较全面的反映其他发芽性状指标, 可以作为评价芝麻发芽期耐湿性的指标。 同时, 从 表 3 还可以看出, 正常苗相对成苗率与其它指标也具有极显著的相关性, 尤其与相对简易 活力指数的相关系数可达到 0.99, 而且与相对简易活力指数相比, 正常苗相对成苗率在实 际应用中更为简便, 因此, 可以将正常苗相对成苗率用作评价芝麻芽期耐湿性的主要指标。
表 2 31 个芝麻材料发芽期淹水处理 7h、 9h 和 12h 的结果比较
* **/ 表示处理材料与对照材料的均值相比达到 0.05/0.01 的显著 / 极显著水平。 表 3 31 个芝麻材料发芽期淹水处理 9h 后各性状指标的相关性分析表示处理材料与对照材料的均值相比达到 0.01 的极显著水平。
实施例 2 : 222 个芝麻种质资源材料发芽期耐湿性鉴定
(1) 样品准备 : 选取遗传基础较丰富的 222 个芝麻种质资源材料, 每个芝麻材料取 600 粒饱满种子 ;
(2) 种子萌发至露白 : 将每个材料的种子分别均匀置于已预先铺好双层湿润滤纸 的培养皿中, 在培养箱中 28℃恒温培养至大部分种子露白, 露白的标准为露于种皮外的胚 根是种子长度的 1/2 至 3/4 ;
(3) 淹水处理 : 对每个材料选取 2 份相同粒数的露白种子, 每份 50 粒 ; 将 1 份置于 盛满水的 10ml 离心管中进行密封, 然后将离心管倒置于培养箱中, 28℃恒温淹水处理 9h ; 另 1 份直接置于预先铺好双层湿润滤纸的培养皿中, 并与淹水处理置于同一培养箱中继续
9**CN 101990821 A说明书7/7 页培养, 作为不淹水对照 ;
(4) 后处理 : 将步骤 (3) 经过淹水处理的种子用蒸馏水冲洗后置于铺有湿润滤纸 的培养皿中, 于 28℃继续发芽培养 5d ; 将步骤 (3) 中不淹水对照的种子继续培养 5d ;
(5) 将步骤 (3) 和 (4) 设置 2 个重复 ;
(6) 统计分析 : 分别统计各个芝麻材料的每次淹水处理中样品总数及其相对应的 正常成苗数, 计算正常苗成苗率, 然后将 3 次淹水处理的正常苗成苗率进行平均得到正常 苗平均成苗率, 对不淹水对照也按照如上方法进行计算得到不淹水对照的正常苗平均成苗 率, 再计算正常苗相对成苗率 ;
(7) 耐湿水平确定 : 根据正常苗相对成苗率, 确定样品的耐湿水平。
对照耐湿性等级划分标准 ( 见图 6), 其中 : 表现极不耐的材料最多, 共有 70 份, 占 全部材料的 31.53% ; 其次为不耐的材料, 共有 69 份, 占 31.08% ; 中耐的材料有 43 份, 占 19.37% ; 耐湿的材料有 28 份, 占 12.61% ; 高耐的材料有 12 份, 占全部材料的 5.40%。
从对 222 个芝麻种质资源材料发芽期耐湿性鉴定结果来看, 各种耐湿水平的芝麻 种质资源基本符合田间试验和生产中的分布规律, 即高耐湿材料偏少, 多数是中耐和不耐 类型。其中, 在高耐湿材料中, 漯芝 15 和辽品芝 3 号在实际生产上耐湿性确实较强, 这进一 步说明本方法的鉴定结果可靠, 能较好地反映芝麻发芽期对湿害的反应特点。