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一种大麦耐低氮性状鉴定及筛选的方法.pdf

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一种 大麦 耐低氮 性状 鉴定 筛选 方法
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摘要
申请专利号:

CN200910200611.X

申请日:

20091224

公开号:

CN102106247A

公开日:

20110629

当前法律状态:

有效性:

失效

法律详情:
IPC分类号: A01G31/00,A01G1/00 主分类号: A01G31/00,A01G1/00
申请人: 上海市农业科学院,上海科立特农科(集团)有限公司,上海绿剑农业科技有限公司
发明人: 陈志伟,黄剑华,陆瑞菊,王亦菲,何婷
地址: 201106 上海市北翟路2901号
优先权: CN200910200611A
专利代理机构: 上海专利商标事务所有限公司 代理人: 韦东
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法律状态
申请(专利)号:

太阳城集团CN200910200611.X

授权太阳城集团号:

法律状态太阳城集团日:

法律状态类型:

摘要

本发明提供一种大麦耐低氮筛选和鉴定的方法,该方法包括利用溶液培养法对苗期耐低性性状进行筛选和鉴定,利用大田试验对成熟期耐低氮性状进行筛选和鉴定,通过对苗期和成熟期相关性的建立对大麦耐低氮性进行有效的评价,以便在苗期对大麦耐低氮性进行快速有效的筛选和鉴定。本发明实施方法简易,实验室部分精确可控,田间部分真实准确,使得结果有效可靠。

权利要求书

1.一种大麦耐低氮筛选和鉴定的方法,该方法包括:1)使用溶液培养液培养大麦麦苗,设低氮和正常供氮2个处理,约4-5周后收苗,对苗期生物学及相关生理指标进行调查,所述生理指标包括氮素生理利用率、单株吸氮量、地上部干重、株高和分蘖数,进行苗期耐低氮评价和筛选;2)用相同的品种在麦作区进行大田试验,设正常施氮肥和不施氮肥2个处理,成熟后测产对大麦进行耐低氮评价和鉴定;3)建立苗期和成熟期大麦耐低氮性的相关性,确立苗期筛选指标,从而在苗期对大麦耐低氮性进行筛选。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述低氮的氮浓度范围是0.1-0.8mmol/L,正常供氮的氮浓度范围是1-3mmol/L。3.如权利要求1或2所述的方法,其特征在于,所述溶液培养液的pH为5.5-6.0,所述氮源以NHNO形态供应于溶液培养液中。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法,其特征在于,所述苗期筛选指标为苗期氮素生理利用率和分蘖数。5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,筛选获得苗期氮素生理利用率相对值≥1.8、分蘖数相对值≥0.8的麦苗,其为耐低氮大麦麦苗,其中,所述苗期氮素生理利用率相对值为低氮胁迫下的性状值/正常供氮下的性状值。6.一种耐低氮大麦筛选和鉴定的方法,该方法包括:使用溶液培养液培养大麦麦苗,设低氮和正常供氮2个处理,4-5周后收苗,测量氮素生理利用率和分蘖数;其中,氮素生理利用率相对值≥1.8、分蘖数相对值≥0.8的麦苗选为耐低氮大麦,其中,所述苗期氮素生理利用率相对值为低氮胁迫下的性状值/正常供氮下的性状值。7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述低氮的氮浓度范围是0.1-0.8mmol/L,正常供氮的氮浓度范围是1-3mmol/L。8.如权利要求6或7所述的方法,其特征在于,所述溶液培养液的pH为5.5-6.0,所述氮源以NHNO形态供应于溶液培养液中。9.如权利要求6-8中任一项所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:将筛选得到的麦苗进行大田实验,设正常供氮处理和低氮处理,成熟后测定对大麦进行耐低氮评价和鉴定。10.如前述任一项权利要求所述的方法,其特征在于,所述氮素生理利用率=地上部干物重/地上部氮素积累量×100%。

说明书



技术领域

太阳城集团本发明属于大麦育种技术领域,涉及以种子作为繁殖方式的大麦的耐低氮性状筛选和鉴定。

背景技术

大麦是制造啤酒的主要原料,也是优良饲料。近年来,随着我国啤酒工业的迅猛发展,对啤酒大麦的需求越来越大。氮素是作物生长必需的营养元素,为了保证了作物高产和稳产,就必须大量施用氮肥。近年来,随着氮肥的大量使用,在促进作物增产、稳产的同时,也带来了诸多弊端,如经济效益下降、氮肥利用率降低、环境污染等等,不仅造成了巨大的经济损失,而且严重污染了环境,对人类健康构成了潜在的威胁。啤酒大麦要求籽粒蛋白质含量的优级标准为10%-12%,但生产上往往为了追求产量而增大氮肥施用量或生育中后期重施追肥,结果籽粒蛋白质含量超标,因而降低了大麦的酿造品质。因此,筛选和培育耐低氮、氮高效大麦新品种将是解决这些问题的理想途径。

从目前的研究手段来看,耐低氮的筛选一般采用苗期和全生育期相结合的方法,通过溶液培养试验、盆栽试验和田间试验调查不同指标,从而评价品种的耐低氮性。田间试验结果比较可信,但往往受到空间和太阳城集团的限制;而溶液培养试验和盆栽试验就可以就某些形态学和生理指标对大批量的基因型在早期进行快速筛选,并且培养条件可以准确无误地进行重复,但其可信性有待商榷。以往也有关大麦氮高效利用和耐低氮的研究,有的只是通过盆栽法对大麦苗期氮素生理利用率的遗传效应作了初步探索,并对对苗期大麦耐低氮性进行了初步的评价和筛选,有的通过田间试验研究了低氮胁迫下不同基因型大麦成熟期氮素利用相关性状及产量的遗传变异。但这些都没有把大麦苗期耐低氮相关性状和产量性状结合起来对耐低氮性进行评价和筛选。因此采用溶液培养试验结合田间试验的方法研究了大麦耐低氮性,既可以比较苗期大麦各基因型在正常供氮和低氮胁迫间的差异,又可以比较成熟期大麦各基因型在施肥和不施肥间的差异,同时兼顾了溶液培养的简单、重复性好等特点和田间试验的真实性,为科学评价大麦耐低氮性提供了较好的保证,从而也为大麦苗期快速有效的耐低氮筛选奠定基础。

本领域需要通过快速有效的手段来揭露在生产上被长期掩盖的大麦耐低氮品种材料,挖掘大麦种质库中耐低氮种质资源,以获得以种子作为繁殖方式的大麦耐低氮性状生产品种或者耐低氮种质资源,从而能够在较少的施肥栽培模式中或者在我国贫瘠的土地上进行种植生产,以提高经济和环保效益,并且更广泛的利用土地资源,筛选更多的耐低氮遗传种质资源也可以为我国进一步的大麦耐低氮育种服务。

发明内容

本发明针对大麦耐低氮筛选和鉴定方面的不足,提供一种新的大麦耐低氮筛选和鉴定的方法,且苗期筛选条件易于统一控制,不受外界自然条件的限制,而田间试验又比较有说服力,保证结果准确可靠。

因此,本发明第一方面提供一种大麦耐低氮筛选和鉴定的方法,该方法包括:

1)使用溶液培养液培养大麦麦苗,设低氮和正常供氮2个处理,约4-5周后收苗,对苗期生物学及相关生理指标进行调查,所述生理指标包括氮素生理利用率、单株吸氮量、地上部干重、株高和分蘖数,进行苗期耐低氮评价和筛选;

太阳城集团2)用相同的品种在麦作区进行大田试验,设正常施氮肥和不施氮肥2个处理,成熟后测产对大麦进行耐低氮评价和鉴定;

3)建立苗期和成熟期大麦耐低氮性的相关性,确立苗期筛选指标,从而在苗期对大麦耐低氮性进行筛选。

在一优选实施例中,所述低氮的氮浓度范围是0.1-0.8mmol/L,正常供氮的氮浓度范围是1-3mmol/L。

太阳城集团在另一优选实施例中,所述低氮的氮浓度范围是0.2-0.6mmol/L,正常供氮的氮浓度范围是1.5-2.5mmol/L。

在一优选实施例中,所述溶液培养液的pH为5.5-6.0。

在一优选实施例中,所示溶液培养液的pH为5.6-5.8。

在一优选实施例中,所述氮源以NH4NO3形态供应于溶液培养液中。

在一优选实施例中,所述苗期筛选指标为苗期氮素生理利用率和/或分蘖数。

在一优选实施例中,筛选获得苗期氮素生理利用率相对值≥1.8、分蘖数相对值≥0.8的麦苗,其为耐低氮大麦麦苗,其中,所述苗期氮素生理利用率相对值为低氮胁迫下的性状值/正常供氮下的性状值。

本发明另一方面还提供一种耐低氮大麦筛选和鉴定的方法,该方法包括:

使用溶液培养液培养大麦麦苗,设低氮和正常供氮2个处理,4-5周后收苗,测量氮素生理利用率和分蘖数;

其中,氮素生理利用率相对值≥1.8、分蘖数相对值≥0.8的麦苗选为耐低氮大麦,

太阳城集团其中,所述苗期氮素生理利用率相对值为低氮胁迫下的性状值/正常供氮下的性状值。

太阳城集团在一优选实施例中,所述低氮的氮浓度范围是0.1-0.8mmol/L,正常供氮的氮浓度范围是1-3mmol/L。

在另一优选实施例中,所述低氮的氮浓度范围是0.2-0.6mmol/L,正常供氮的氮浓度范围是1.5-2.5mmol/L。

太阳城集团在一优选实施例中,所述溶液培养液的pH为5.5-6.0。

太阳城集团在一优选实施例中,所示溶液培养液的pH为5.6-5.8。

太阳城集团在一优选实施例中,所述氮源以NH4NO3形态供应于溶液培养液中。

太阳城集团在一优选实施例中,所述方法还包括:将筛选得到的麦苗进行大田实验,设正常供氮处理和低氮处理,成熟后测定对大麦进行耐低氮评价和鉴定。

太阳城集团在一优选实施例中,所述氮素生理利用率=地上部干物重/地上部氮素积累量×100%。

附图说明

太阳城集团图1显示大麦各相对性状值,其中,1:相对氮素生理利用率;2:相对单株吸氮量;3:相对地上部干重;4:相对苗高;5:相对分蘖数;6:相对籽粒产量。

图2显示大麦各相对性状的变异系数,其中,1:相对氮素生理利用率;2:相对单株吸氮量;3:相对地上部干重;4:相对苗高;5:相对分蘖数;6:相对籽粒产量。

具体实施方式

本申请提供一种大麦耐低氮筛选和鉴定的方法,该方法包括:

太阳城集团1)使用溶液培养液培养大麦麦苗,设低氮和正常供氮2个处理,约4-5周后收苗,对苗期生物学及相关生理指标进行调查,所述生理指标包括氮素生理利用率、单株吸氮量、地上部干重、株高和分蘖数,进行苗期耐低氮评价和筛选;

太阳城集团2)用相同的品种在麦作区进行大田试验,设正常施氮肥和不施氮肥2个处理,成熟后测产对大麦进行耐低氮评价和鉴定;

3)建立苗期和成熟期大麦耐低氮性的相关性,确立有效的苗期筛选指标,从而在苗期对大麦耐低氮性进行规模化和快速有效的筛选。

溶液培养试验在实验室温室中进行,溶液培养液的配置方法参照国际水稻所营养液配方,并可略作改动。

在一具体实施例中,溶液培养液的配方可以如下表1所示(单位:mg/L):

表1

大量元素:

太阳城集团NH4NO3                114.3

太阳城集团NaH2PO4·2H2O         50.4

K2SO4                 89.3

太阳城集团CaCl2                 110.8

MgSO4·7H2O           405.0

微量元素:

MnCl2·4H2O           1.875

太阳城集团(NH4)6Mo7O24·2H2O    0.093

H3BO3                 1.168

太阳城集团ZnSO4·7H2O           0.044

太阳城集团CuSO4·5H2O           0.039

铁盐:

FeSO4·7H2O        0.028

Na2EDTA            0.037

所用试剂为常用化学试剂,在一般化学试剂公司就可以购买,培养液pH通常在5.5-6.0范围内。优选的,该溶液培养液的pH可在5.6-5.8的范围内。

本领域技术人员将理解,可对上表所示的浓度作出适当的变动,例如有大约5%(例如3%左右、2%左右、1%左右,或更低的变动范围)或更低的变动,由此配制得到的培养基仍然具有所需的生物学功能,仍能用于实施本发明。例如,以MgSO4·7H2O为例,每升培养液中可含有大约384.8-425.3mg的MgSO4·7H2O(约5%的变动幅度)。其它成分的浓度也可如此变动。此外,该溶液培养液中的成分也可使用功能和性质相同或相似的成分加以替换。

太阳城集团在实施本发明时,可先消毒种子,例如用1%NaClO消毒大约30分钟,用清水冲洗干净后,在30±2℃浸种4-5小时,25±2℃催芽过夜,露白后播种到经高温高压灭菌的蛭石中。可在两叶一心时,挑选整齐一致的幼苗,去胚乳后用海绵条固定在打孔的泡沫板上,然后放入盛有清水的周转箱(例如40cm×27cm×10cm)中,恢复两到收三天后换上如前文所述的营养液,每块泡沫板上平均分布约30个孔(7×5)。

太阳城集团在一个实施方式中,设3个品种,每个品种5株,设低氮(0.4mmol/L)和正常供氮(2mmol/L)2个处理。

低氮的氮浓度范围可以是0.1-0.8mmol/L,例如可以是0.2-0.6mmol/L,更优选为0.4-0.5mmol/L。

正常供氮的氮浓度范围可以是1-3mmol/L,例如可以是1.5-2.5mmol/L,更优选为1.8-2.2mmol/L。

在一具体实施例中,低氮的氮浓度是大约0.4mmol/L,正常供氮的氮浓度是大约2mmol/L。

氮可以以NH4NO3形态供应,也可以其它无机氮源的形式提供。

太阳城集团可每周更换一次营养液,每天补充水分,调pH为5.5±0.2左右。病、虫害按常规方法管理,约5周后收苗调查相关指标,如氮素生理利用率、单株吸氮量、地上部干重、苗高和分蘖数。这样对大麦苗期进行初步的耐低氮性评价。相关的生理指标可如下计算:

含氮量=地上部氮素积累量/地上部干物重×100%

氮素生理利用率=地上部干物重/地上部氮素积累量×100%

太阳城集团单株吸氮量=含氮量×平均单株地上部干重

在具体实施时,在溶液培养试验中,收获的苗先用自来水冲洗干净,再用去离子水冲洗,测定苗高,数分蘖,然后取地上部苗,分别在105±5℃下杀青约30分钟,70±3℃下烘至恒重,测定地上部干物重,磨细过0.25毫米筛,凯氏定氮法测定全氮。通过计算就可以得出地上部氮素积累量。平均单株地上部干重为所测得的地上部干物总重/用于检测地上部干重的麦苗总数。

田间试验在试验基地的农场进行。在一个具体实施方式中,试验所在地为稻、麦轮作地,土质为壤土,表层土壤约20±3厘米厚,含有机质34.5±3g/kg,全氮2.42±0.3g/kg,速效氮37.35±3mg/kg。试验采用裂区设计,主区为肥料处理,设正常施氮肥和不施氮肥2个处理,副区可根据实际检测的品种划分相应数量的小区,每个小区面积约为7.5平方米,3次重复(即每个处理每个品种都有3次重复,以消除不同位置土壤之间的差异)。在一个实施例中,副区为3个品种。成熟后,收获大麦籽粒,测产。这样可以对大麦耐低氮性进行真实可靠的评价和鉴定。

在一具体实施例中,本申请获得了对氮素不同反应的三种大麦品种,其中BI-04耐低氮性最好,BI-45最敏感,BI-35介于两者之间。

太阳城集团把大麦苗期低氮胁迫下的性状值/正常供氮下的性状值即为大麦苗期耐低氮性状相对值,把大麦成熟期不施肥下的籽粒产量/正常施肥下的籽粒产量即为大麦耐低氮相对值,该值越高,耐低氮性也越强。

通过苗期耐低氮性状和成熟期耐低氮性状间的相关性分析,发现在低氮胁迫下分蘖数与籽粒产量呈极显著正相关关系,相对氮素生理利用率、相对苗高与籽粒产量分别都呈极显著正相关关系,考虑到相对苗高变异系数特别小,因此可以认为以低氮胁迫下分蘖数和苗期相对氮素生理利用率作为大麦苗期耐低氮筛选的重要指标,而苗期相对苗高作为辅助筛选指标。从而为大麦苗期大规模快速有效的进行耐低氮评价和筛选服务。

经进一步的比较研究所获得实验数据发现,大麦苗期氮素生理利用率相对值≥1.8、分蘖数相对值≥0.8可以认为是耐低氮的材料。

因此,本申请涉及一种耐低氮大麦筛选和鉴定的方法,该方法包括:

溶液培养大麦麦苗,设低氮和正常供氮2个处理,约4-5周后收苗,测量氮素生理利用率和分蘖数;

其中,氮素生理利用率相对值≥1.8、分蘖数相对值≥0.8的麦苗选为耐低氮大麦。

在一个优选实施例中,上述方法还包括:将筛选得到的麦苗进行大田实验,设正常供氮处理和低氮处理,成熟后测定对大麦进行耐低氮评价和鉴定。

太阳城集团本申请的技术方案易于实施,既和以往单单研究苗期或成熟期的耐低氮性不同,也和以往仅仅在实验室或田间做耐低氮研究不同,而是同时通过苗期的溶液培养试验和田间产量试验,比较分析了在两种供氮条件下大麦苗期耐低氮相关性状和成熟期籽粒产量的变异情况,并寻找出苗期耐低氮相关性状与成熟期产量性状的相关性关系,从而在苗期可以对大麦进行快速有效的耐低氮筛选,大胆淘汰苗期耐低氮性差的品种,把苗期耐低氮性好的品种在进行田间进行产量试验,从而获得真正耐低氮性好的品种,结果真实可信。

申请人的实验表明,通过该法可以获得有效的大麦耐低氮筛选和鉴定指标,并且准确区分出了耐低氮型、氮敏感型和中间型三种大麦品种类型,也为苗期大规模耐低氮品种筛选奠定了基础。

下文将以大麦为例对本发明进行描述。应理解,在不偏离本发明精神和范围的情况下可对本发明做出各种修改和变动。以下实施例仅仅是阐述性的,本发明的范围由本申请的权利要求加以限定。此外,应理解,上述各试剂的类型可以做一定的修改,只要满足相关元素的供给以实现本发明的发明目的即可。此外,组合本申请所公开的各种优选范围所得到的技术方案也在本申请的保护范围之内。

实施例

实施例1:利用溶液试验对大麦苗期耐低氮的评价和筛选

太阳城集团溶液培养试验在实验室温室中进行,营养液配置方法参照国际水稻所营养液配方(略有改动)。种子用1%NaClO消毒30分钟,用清水冲洗干净,30℃浸种5小时,25℃催芽过夜,露白后播种到经高温高压灭菌的蛭石中,两叶一心时,挑选整齐一致的幼苗,去胚乳后用海绵条固定在打孔的泡沫板上,然后放入盛有清水的周转箱(40cm×27cm×10cm)中,恢复两天后换上营养液,每块泡沫板上平均分布30个孔(7×5),设3个品种,每个品种5株,设低氮(0.4mmol/L)和正常供氮(2mmol/L)2个处理,以NH4NO3形态供应,3次重复,每周更换一次营养液,每天补充水分,调pH为5.5左右,病、虫害按常规方法管理,5周后收苗调查相关指标,如氮素生理利用率、单株吸氮量、地上部干重、苗高和分蘖数。这样对大麦苗期进行初步的耐低氮性评价。实验结果见下表2和3。

太阳城集团含氮量=地上部氮素积累量/地上部干物重×100%

太阳城集团氮素生理利用率=地上部干物重/地上部氮素积累量×100%

单株吸氮量=含氮量×平均单株地上部干重

地上部干物重和地上部氮素积累量如前文所述测量。

表2:正常供氮水平下大麦相关性状的基因型差异

表3:低氮胁迫下大麦相关性状的基因型差异

太阳城集团实施例2:利用大田试验对大麦成熟期耐低氮的评价和鉴定

太阳城集团田间试验在试验基地的农场进行,本次试验所在地为稻、麦轮作地,土质为壤土,表层20厘米厚土壤含有机质34.5g/kg,全氮2.42g/kg,速效氮37.35mg/kg。试验采用裂区设计,主区为肥料处理,设正常施氮肥和不施氮肥2个处理,副区为3个品种,每个小区面积约为7.5平方米,3次重复。成熟后,收获大麦籽粒,测产。这样可以对大麦耐低氮性进行真实可靠的评价和鉴定。所使用的大麦与实施例1苗期实验所使用的大麦属于相同品种。

太阳城集团实验同时也获得了对氮素不同反应的三种大麦品种,其中BI-04耐低氮性最好,BI-45最敏感,BI-35介于两者之间。实验结果见下表4。

表4:两种施肥水平下大麦籽粒产量性状基因型差异

实施例3:对大麦苗期和成熟期耐低氮性状相对值的变异分析

把大麦苗期低氮胁迫下的性状值/正常供氮下的性状值即为大麦苗期耐低氮性状相对值,把大麦成熟期不施肥下的籽粒产量/正常施肥下的籽粒产量即为大麦耐低氮相对值,该值越高,耐低氮性也越强。实验结果见图1和2。

实施例4:建立苗期和成熟期大麦耐低氮性的相关性,确立有效的苗期筛选指标

太阳城集团通过苗期耐低氮性状和成熟期耐低氮性状间的相关性分析,发现在低氮胁迫下分蘖数与籽粒产量呈极显著正相关关系,相对氮素生理利用率、相对苗高与籽粒产量分别都呈极显著正相关关系,考虑到相对苗高变异系数特别小,因此可以认为以低氮胁迫下分蘖数和苗期相对氮素生理利用率作为大麦苗期耐低氮筛选的重要指标,而苗期相对苗高作为辅助筛选指标。从而为大麦苗期大规模快速有效的进行耐低氮评价和筛选服务。实验结果见下表5-7。

太阳城集团表5:正常供氮下大麦各性状间的相关性分析

太阳城集团表6:低氮胁迫下大麦各性状间的相关性分析

太阳城集团表7:大麦各相关性状相对值相关性分析

*p≤0.05;**p≤0.01。

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