一种直播稻育种耐淹亲本的筛选方法技术

本发明专利技术公开了一种直播稻育种耐淹亲本的筛选方法，该鉴定方法步骤如下：（1）待筛选的水稻品种资源预处理；（2）直播稻耐淹性室内鉴定；（3）直播稻耐淹构成剖析；（4）地区针对性直播稻育种耐淹亲本选择。本发明专利技术能够克服现有直播稻鉴定方法的大田环境模拟性差、地区针对性差、鉴定结果可靠性低等缺点，提供了一种鉴定环境模拟性好、耐淹机制明确、地区针对性好、鉴定结果可靠性高的直播稻育种耐淹亲本的筛选方法。

【技术实现步骤摘要】
一种直播稻育种耐淹亲本的筛选方法
本专利技术涉及农业科学
，具体地说是一种鉴定环境模拟性好、耐淹机制明确、地区针对性好、鉴定结果可靠性高的直播稻育种耐淹亲本的筛选方法。
技术介绍
水稻直播技术正逐渐成为现代化农业中水稻轻简高效栽培的理想方式，它不仅具有省工、省时和高效等特点，而且在构成产量三大要素中的单位面积穗数、千粒重两个方面，直播稻也比移栽稻具有丰产优势。在直播稻生产过程中，苗期的全苗和壮苗是决定高产的关键因素之一。由于直播稻在萌发时处于水淹环境，水淹有利于控制杂草却不利于直播稻成苗，缺氧胁迫降低了水稻的成苗率。因此，培育具有苗期耐缺氧能力的优良水稻品种将会对直播稻生产起到促进作用。水稻是唯一能在无氧环境下萌发的谷类作物，在长期进化过程中，对淹涝胁迫演化出了一定的适应机制，一般可分为两种：耐淹机制和避淹机制。耐淹机制是指水稻品种遭受淹涝时，淹涝胁迫不会刺激水稻加速生长和体内碳水化合物过多消耗，从而使其遭受短期淹涝后，植株依旧保持活力，重新恢复生长；避淹机制是指水稻品种遭受淹涝胁迫时，植株生长速度和体内物质代谢速度明显加快，生长增速明显，使植株尽快伸出水面以达到摆脱淹涝胁迫之目的，然而对水稻生长和体内代谢的刺激也带来了一系列有害代谢产物，产生生理损伤。作为全球重要的粮食作物，不同生育期遭受淹涝胁迫的水稻通过不同的机制获得耐淹性。当水稻遭受水淹时，由于受到低氧胁迫，导致其有氧呼吸受到抑制，转而进行能量供应有限的无氧呼吸。乙烯响应因子Sub1A在水稻苗期受淹时通过抑制赤霉素介导的反应并负反馈抑制乙烯的产生，从而抑制细胞生长并减少能量消耗以获得更长的耐淹时间，某些水稻品种具有的乙烯响应因子则促进细胞伸长生长，进而使植株尽早突破水面而重获氧气。水稻的耐淹性往往是耐淹机制和避淹机制综合作用的结果。研究发现，当水稻种子萌发处于缺氧状态时，根和叶生长受到抑制，而胚芽鞘则快速伸长以尽早重获氧气。另有研究发现水稻缺氧状态胚芽鞘快速伸长的原因是低氧萌发时诱导了CIPK15表达，CIPK15进一步激活胁迫感受因子SnRK1，进而引起一系列下游级联反应，包括诱导转录因子MYBS1表达，进而增强淀粉水解酶基因的表达和诱导乙醇脱氢酶的合成，加速水稻无氧呼吸和物质的代谢，从而促进了胚芽鞘的快速伸长。除了无氧呼吸代谢之外，研究发现缺氧萌发还涉及到活性氧、亚硝酸盐、亚铁离子、一氧化氮、焦磷酸盐、血红素、膨胀素、脂质过氧化、酸化等一系列的生理生化反应，目前机理仍旧未知。直播水稻发生淹涝灾害后，田间大量积水。除了给种子萌发造成缺氧胁迫外，必然带来直播稻萌发其他影响因子的改变，而目前的研究忽略了这一点，而我们研究发现，水淹后土壤介质下产生了显著的低温环境，从而抑制了直播稻芽鞘伸长，因此拮抗低温胁迫是水稻直播成苗的一个重要因素。为对地方气候和水淹特点更有针对性、更好的服务于直播稻育种，我们设计了一种直播稻育种耐淹亲本的筛选方法，对水稻品种资源进行种质萌发耐淹性筛选，筛选出耐淹性强、耐淹机制更针对地方特点的种质资源作为育种亲本，给直播稻品种选育工作带来了极大的便利。本专利技术除了可以应用于直播稻育种耐淹亲本筛选之外，还可以应用于水稻耐淹资源的发掘鉴定、耐淹基因定位和耐淹性生化分子机制差异遗传规律研究等众多领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有直播稻筛选鉴定方法大田环境模拟性差、地区针对性差、鉴定结果可靠性低等缺点，提供了一种鉴定环境模拟性好、耐淹机制明确、地区针对性好、鉴定结果可靠性高的直播稻育种耐淹亲本的筛选方法。本专利技术的目的是通过以下技术方案解决的：一种直播稻育种耐淹亲本的筛选方法，其特征在于：所述的筛选方法步骤如下：（1）待筛选的水稻品种资源预处理：将待筛选的水稻品种资源种子放入培养皿中，加入消毒液浸泡灭菌；灭菌后用超纯水冲洗3次，然后在超纯水中浸泡催芽吸足水分，预处理后每份种子用于后三项试验；（2）直播稻耐淹性室内鉴定：a）试管内幼苗耐淹试验：将吸足水分的种子置于一个大试管内，每个试管内放入一个品种/家系10-20粒种子，试管内注入一定高度的超纯水淹没种子；将大试管置于人工气候箱中暗培养一段时间，以萌发的胚芽鞘长度作为试管内幼苗耐淹试验的评价指标；b）土壤介质幼苗耐淹试验：塑料培养盘底部均匀布有直径为0.4cm密集分布的通水孔；塑料培养盘上铺上一层报纸，报纸上铺上5cm厚的土壤层，浸水打湿，用抹板平整均匀；用条状塑料板将塑料培养盘分割成大小均匀一致的方槽，方槽的长、宽、深分别为4、4、6cm，用做好的方槽将湿土分割成固定大小的格子；每个方格播一个水稻品种/家系，每个品种/家系播16粒，播种后均匀覆土1cm，然后将塑料培养盘放入室内放置的作物昆虫共育箱内；直尺测量土层上部5cm处标记刻度，通水到达该水位，静置2小时后，补足水位至刻度线，以后每天补水2次，维持土层5cm水淹状态；设置一定培养条件下培养一段时间后统计发芽数并测量正常出芽的芽鞘长度，以萌发的胚芽鞘长度作为土壤介质幼苗耐淹试验的评价指标；c）水稻直播成苗试验：：该试验的培养环境与步骤（2）b）土壤介质幼苗耐淹试验的培养环境相同，设置室内作物昆虫共育箱中培养盘内土层距离水面5cm水淹状态，水淹处理后测量距离土壤层水淹5cm、种子覆土1cm深的水淹环境下生长一段时间后的芽鞘长度，精确到1mm；计算水稻直播成苗率，以直播成苗率作为水稻直播成苗试验的评价指标；（3）直播稻耐淹性构成剖析：对耐淹性室内鉴定三项试验综合处理，分析待鉴定水稻种子三个方面的抗性：a）抗寒力：抗寒力由低温芽鞘降低百分比反向表征，品种/家系低温芽鞘降低百分比≤25%，品种/家系低温芽鞘降低百分比=（试管内幼苗耐淹试验芽鞘长-土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长）÷试管内幼苗耐淹试验芽鞘长；b）避淹机制：避淹机制由试管内幼苗耐淹试验结果和土壤介质幼苗耐淹试验结果分别表征，试管内幼苗耐淹试验芽鞘长≥4.8cm、土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长≥2.8cm；c）耐淹机制：耐淹机制由水稻直播成苗试验结果表征，水稻直播成苗试验成苗率≥35%；（4）地区针对性直播稻育种耐淹亲本选择：针对地方气候特点和水淹常态，针对性地选择耐淹品种/家系作为直播稻育种亲本：若直播稻播种水淹时易遭遇水下低温，则优选直播稻抗寒力强的水稻作为育种亲本；若地区大田水淹时间较短，则优选避淹机制强的水稻作为育种亲本；若地区大田水淹时间较长，则优选耐淹机制强的水稻作为育种亲本。所述步骤（1）中的消毒液为0.6%次氯酸钠溶液，进行灭菌15min。所述步骤（1）中浸泡种子催芽的超纯水温度为25℃，时间为48h。所述步骤（2）内a）中一定高度的超纯水为液面距离种子高度为10-20cm。所述步骤（2）内a）中人工气候箱中温度控制为25度；所述的暗培养一段时间为5-7天。所述步骤（2）内b）中设置一定培养条件指的是作物昆虫共育箱内培养条件为光周期14小时/暗10小时，光照强度为2.7-3.3万lux，湿度为70%-85%，室内气温为24-26度。所述步骤（2）内b）中培养一段时间为培养5-7天；所述步骤（2）内b）的培养时间与步骤（2）内a）的培养时间相同。所述步骤（2）内c）中水淹环境下生长一段时间为13-17天。所述步骤（2）内c）中水稻直播成苗率的统计方法为：由于本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直播稻育种耐淹亲本的筛选方法，其特征在于：所述的筛选方法步骤如下：（1）待筛选的水稻品种资源预处理：将待筛选的水稻品种资源种子放入培养皿中，加入消毒液浸泡灭菌；灭菌后用超纯水冲洗3次，然后在超纯水中浸泡催芽吸足水分，预处理后每份种子用于后三项试验；（2）直播稻耐淹性室内鉴定：a）试管内幼苗耐淹试验：将吸足水分的种子置于一个大试管内，每个试管内放入一个品种/家系10‑20粒种子，试管内注入一定高度的超纯水淹没种子；将大试管置于人工气候箱中暗培养一段时间，以萌发的胚芽鞘长度作为试管内幼苗耐淹试验的评价指标；b）土壤介质幼苗耐淹试验：塑料培养盘底部均匀布有直径为0.4 cm密集分布的通水孔；塑料培养盘上铺上一层报纸，报纸上铺上5cm厚的土壤层，浸水打湿，用抹板平整均匀；用条状塑料板将塑料培养盘分割成大小均匀一致的方槽，方槽的长、宽、深分别为4、4、6 cm，用做好的方槽将湿土分割成固定大小的格子；每个方格播一个水稻品种/家系，每个品种/家系播16粒，播种后均匀覆土1cm，然后将塑料培养盘放入室内放置的作物昆虫共育箱内；直尺测量土层上部5cm处标记刻度，通水到达该水位，静置2小时后，补足水位至刻度线，以后每天补水2次，维持土层5cm水淹状态；设置一定培养条件下培养一段时间后统计发芽数并测量正常出芽的芽鞘长度，以萌发的胚芽鞘长度作为土壤介质幼苗耐淹试验的评价指标；c）水稻直播成苗试验：：该试验的培养环境与步骤（2）b）土壤介质幼苗耐淹试验的培养环境相同，设置室内作物昆虫共育箱中培养盘内土层距离水面5cm水淹状态，水淹处理后测量距离土壤层水淹5cm、种子覆土1cm深的水淹环境下生长一段时间后的芽鞘长度，精确到1 mm；计算水稻直播成苗率，以直播成苗率作为水稻直播成苗试验的评价指标；（3）直播稻耐淹性构成剖析：对耐淹性室内鉴定三项试验综合处理，分析待鉴定水稻种子三个方面的抗性：a）抗寒力：抗寒力由低温芽鞘降低百分比反向表征，品种/家系低温芽鞘降低百分比≤25%，品种/家系低温芽鞘降低百分比=（试管内幼苗耐淹试验芽鞘长‑土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长）÷试管内幼苗耐淹试验芽鞘长；b）避淹机制：避淹机制由试管内幼苗耐淹试验结果和土壤介质幼苗耐淹试验结果分别表征，试管内幼苗耐淹试验芽鞘长≥4.8cm、土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长≥2.8cm；c）耐淹机制：耐淹机制由水稻直播成苗试验结果表征，水稻直播成苗试验成苗率≥35%；（4）地区针对性直播稻育种耐淹亲本选择：针对地方气候特点和水淹常态，针对性地选择耐淹品种/家系作为直播稻育种亲本：若直播稻播种水淹时易遭遇水下低温，则优选直播稻抗寒力强的水稻作为育种亲本；若地区大田水淹时间较短，则优选避淹机制强的水稻作为育种亲本；若地区大田水淹时间较长，则优选耐淹机制强的水稻作为育种亲本。...

【技术特征摘要】
1.一种直播稻育种耐淹亲本的筛选方法，其特征在于：所述的筛选方法步骤如下：（1）待筛选的水稻品种资源预处理：将待筛选的水稻品种资源种子放入培养皿中，加入消毒液浸泡灭菌；灭菌后用超纯水冲洗3次，然后在超纯水中浸泡催芽吸足水分，预处理后每份种子用于后三项试验；（2）直播稻耐淹性室内鉴定：a）试管内幼苗耐淹试验：将吸足水分的种子置于一个大试管内，每个试管内放入一个品种/家系10-20粒种子，试管内注入一定高度的超纯水淹没种子；将大试管置于人工气候箱中暗培养一段时间，以萌发的胚芽鞘长度作为试管内幼苗耐淹试验的评价指标；b）土壤介质幼苗耐淹试验：塑料培养盘底部均匀布有直径为0.4cm密集分布的通水孔；塑料培养盘上铺上一层报纸，报纸上铺上5cm厚的土壤层，浸水打湿，用抹板平整均匀；用条状塑料板将塑料培养盘分割成大小均匀一致的方槽，方槽的长、宽、深分别为4、4、6cm，用做好的方槽将湿土分割成固定大小的格子；每个方格播一个水稻品种/家系，每个品种/家系播16粒，播种后均匀覆土1cm，然后将塑料培养盘放入室内放置的作物昆虫共育箱内；直尺测量土层上部5cm处标记刻度，通水到达该水位，静置2小时后，补足水位至刻度线，以后每天补水2次，维持土层5cm水淹状态；设置一定培养条件下培养一段时间后统计发芽数并测量正常出芽的芽鞘长度，以萌发的胚芽鞘长度作为土壤介质幼苗耐淹试验的评价指标；c）水稻直播成苗试验：该试验的培养环境与步骤（2）b）土壤介质幼苗耐淹试验的培养环境相同，设置室内作物昆虫共育箱中培养盘内土层距离水面5cm水淹状态，水淹处理后测量距离土壤层水淹5cm、种子覆土1cm深的水淹环境下生长一段时间后的芽鞘长度，精确到1mm；计算水稻直播成苗率，以直播成苗率作为水稻直播成苗试验的评价指标；（3）直播稻耐淹性构成剖析：对耐淹性室内鉴定三项试验综合处理，分析待鉴定水稻种子三个方面的抗性：a）抗寒力：抗寒力由低温芽鞘降低百分比反向表征，品种/家系低温芽鞘降低百分比≤25%，品种/家系低温芽鞘降低百分比=（试管内幼苗耐淹试验芽鞘长-土壤介质幼苗耐淹试验芽鞘长）÷试管内幼苗耐淹试验芽鞘长；b）避淹机制：避淹机制由试管内幼苗耐淹试验结果和...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：宋立胜，
类型：发明
国别省市：山东;37