一種直播稻育種耐淹親本的篩選方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)科學技術領域，具體地說是一種鑒定環(huán)境模擬性好、耐淹機制明 確、地區(qū)針對性好、鑒定結(jié)果可靠性高的直播稻育種耐淹親本的篩選方法。
【背景技術】
[0002] 水稻直播技術正逐漸成為現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)中水稻輕簡高效栽培的理想方式，它不僅具 有省工、省時和高效等特點，而且在構(gòu)成產(chǎn)量三大要素中的單位面積穗數(shù)、千粒重兩個方 面，直播稻也比移栽稻具有豐產(chǎn)優(yōu)勢。在直播稻生產(chǎn)過程中，苗期的全苗和壯苗是決定高產(chǎn) 的關鍵因素之一。由于直播稻在萌發(fā)時處于水淹環(huán)境，水淹有利于控制雜草卻不利于直播 稻成苗，缺氧脅迫降低了水稻的成苗率。因此，培育具有苗期耐缺氧能力的優(yōu)良水稻品種將 會對直播稻生產(chǎn)起到促進作用。
[0003] 水稻是唯一能在無氧環(huán)境下萌發(fā)的谷類作物，在長期進化過程中，對淹澇脅迫演 化出了一定的適應機制，一般可分為兩種：耐淹機制和避淹機制。耐淹機制是指水稻品種 遭受淹澇時，淹澇脅迫不會刺激水稻加速生長和體內(nèi)碳水化合物過多消耗，從而使其遭受 短期淹澇后，植株依舊保持活力，重新恢復生長；避淹機制是指水稻品種遭受淹澇脅迫時， 植株生長速度和體內(nèi)物質(zhì)代謝速度明顯加快，生長增速明顯，使植株盡快伸出水面以達到 擺脫淹澇脅迫之目的，然而對水稻生長和體內(nèi)代謝的刺激也帶來了一系列有害代謝產(chǎn)物， 產(chǎn)生生理損傷。作為全球重要的糧食作物，不同生育期遭受淹澇脅迫的水稻通過不同的機 制獲得耐淹性。當水稻遭受水淹時，由于受到低氧脅迫，導致其有氧呼吸受到抑制，轉(zhuǎn)而進 行能量供應有限的無氧呼吸。乙烯響應因子SublA在水稻苗期受淹時通過抑制赤霉素介導 的反應并負反饋抑制乙烯的產(chǎn)生，從而抑制細胞生長并減少能量消耗以獲得更長的耐淹時 間，某些水稻品種具有的乙烯響應因子則促進細胞伸長生長，進而使植株盡早突破水面而 重獲氧氣。水稻的耐淹性往往是耐淹機制和避淹機制綜合作用的結(jié)果。
[0004] 研宄發(fā)現(xiàn)，當水稻種子萌發(fā)處于缺氧狀態(tài)時，根和葉生長受到抑制，而胚芽鞘則快 速伸長以盡早重獲氧氣。另有研宄發(fā)現(xiàn)水稻缺氧狀態(tài)胚芽鞘快速伸長的原因是低氧萌發(fā)時 誘導了 CIPK15表達，CIPK15進一步激活脅迫感受因子SnRKl，進而引起一系列下游級聯(lián)反 應，包括誘導轉(zhuǎn)錄因子MYBSl表達，進而增強淀粉水解酶基因的表達和誘導乙醇脫氫酶的 合成，加速水稻無氧呼吸和物質(zhì)的代謝，從而促進了胚芽鞘的快速伸長。除了無氧呼吸代謝 之外，研宄發(fā)現(xiàn)缺氧萌發(fā)還涉及到活性氧、亞硝酸鹽、亞鐵離子、一氧化氮、焦磷酸鹽、血紅 素、膨脹素、脂質(zhì)過氧化、酸化等一系列的生理生化反應，目前機理仍舊未知。
[0005] 直播水稻發(fā)生淹澇災害后，田間大量積水。除了給種子萌發(fā)造成缺氧脅迫外，必然 帶來直播稻萌發(fā)其他影響因子的改變，而目前的研宄忽略了這一點，而我們研宄發(fā)現(xiàn)，水淹 后土壤介質(zhì)下產(chǎn)生了顯著的低溫環(huán)境，從而抑制了直播稻芽鞘伸長，因此拮抗低溫脅迫是 水稻直播成苗的一個重要因素。
[0006] 為對地方氣候和水淹特點更有針對性、更好的服務于直播稻育種，我們設計了一 種直播稻育種耐淹親本的篩選方法，對水稻品種資源進行種質(zhì)萌發(fā)耐淹性篩選，篩選出耐 淹性強、耐淹機制更針對地方特點的種質(zhì)資源作為育種親本，給直播稻品種選育工作帶來 了極大的便利。本發(fā)明除了可以應用于直播稻育種耐淹親本篩選之外，還可以應用于水稻 耐淹資源的發(fā)掘鑒定、耐淹基因定位和耐淹性生化分子機制差異遺傳規(guī)律研宄等眾多領 域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有直播稻篩選鑒定方法大田環(huán)境模擬性差、地區(qū)針對性 差、鑒定結(jié)果可靠性低等缺點，提供了一種鑒定環(huán)境模擬性好、耐淹機制明確、地區(qū)針對性 好、鑒定結(jié)果可靠性高的直播稻育種耐淹親本的篩選方法。
[0008] 本發(fā)明的目的是通過以下技術方案解決的： 一種直播稻育種耐淹親本的篩選方法，其特征在于：所述的篩選方法步驟如下： (1) 待篩選的水稻品種資源預處理：將待篩選的水稻品種資源種子放入培養(yǎng)皿中，加入 消毒液浸泡滅菌；滅菌后用超純水沖洗3次，然后在超純水中浸泡催芽吸足水分，預處理后 每份種子用于后三項試驗； (2) 直播稻耐淹性室內(nèi)鑒定： a) 試管內(nèi)幼苗耐淹試驗：將吸足水分的種子置于一個大試管內(nèi)，每個試管內(nèi)放入一個 品種/家系10-20粒種子，試管內(nèi)注入一定高度的超純水淹沒種子；將大試管置于人工氣候 箱中暗培養(yǎng)一段時間，以萌發(fā)的胚芽鞘長度作為試管內(nèi)幼苗耐淹試驗的評價指標； b) 土壤介質(zhì)幼苗耐淹試驗：塑料培養(yǎng)盤底部均勾布有直徑為0. 4 cm密集分布的通 水孔；塑料培養(yǎng)盤上鋪上一層報紙，報紙上鋪上5cm厚的土壤層，浸水打濕，用抹板平整均 勻；用條狀塑料板將塑料培養(yǎng)盤分割成大小均勻一致的方槽，方槽的長、寬、深分別為4、4、6 cm，用做好的方槽將濕土分割成固定大小的格子；每個方格播一個水稻品種/家系，每個品 種/家系播16粒，播種后均勻覆土 lcm，然后將塑料培養(yǎng)盤放入室內(nèi)放置的作物昆蟲共育 箱內(nèi)；直尺測量土層上部5cm處標記刻度，通水到達該水位，靜置2小時后，補足水位至刻度 線，以后每天補水2次，維持土層5cm水淹狀態(tài)；設置一定培養(yǎng)條件下培養(yǎng)一段時間后統(tǒng)計 發(fā)芽數(shù)并測量正常出芽的芽鞘長度，以萌發(fā)的胚芽鞘長度作為土壤介質(zhì)幼苗耐淹試驗的評 價指標； c) 水稻直播成苗試驗：：該試驗的培養(yǎng)環(huán)境與步驟（2) b) 土壤介質(zhì)幼苗耐淹試驗的培 養(yǎng)環(huán)境相同，設置室內(nèi)作物昆蟲共育箱中培養(yǎng)盤內(nèi)土層距離水面5cm水淹狀態(tài)，水淹處理 后測量距離土壤層水淹5cm、種子覆土 Icm深的水淹環(huán)境下生長一段時間后的芽鞘長度，精 確到I mm ;計算水稻直播成苗率，以直播成苗率作為水稻直播成苗試驗的評價指標； (3 )直播稻耐淹性構(gòu)成剖析：對耐淹性室內(nèi)鑒定三項試驗綜合處理，分析待鑒定水稻種 子三個方面的抗性： a) 抗寒力：抗寒力由低溫芽鞘降低百分比反向表征，品種/家系低溫芽鞘降低百分比 < 25%，品種/家系低溫芽鞘降低百分比=(試管內(nèi)幼苗耐淹試驗芽鞘長-土壤介質(zhì)幼苗耐 淹試驗芽鞘長試管內(nèi)幼苗耐淹試驗芽鞘長； b) 避淹機制：避淹機制由試管內(nèi)幼苗耐淹試驗結(jié)果和土壤介質(zhì)幼苗耐淹試驗結(jié)果分別 表征，試管內(nèi)幼苗耐淹試驗芽鞘長多4. 8cm、土壤介質(zhì)幼苗耐淹試驗芽鞘長多2. 8cm ; c) 耐淹機制：耐淹機制由水稻直播成苗試驗結(jié)果表征，水稻直播成苗試驗成苗率 ^ 35% ； (4 )地區(qū)針對性直播稻育種耐淹親本選擇：針對地方氣候特點和水淹常態(tài)，針對性地選 擇耐淹品種/家系作為直播稻育種親本：若直播稻播種水淹時易遭遇水下低溫，則優(yōu)選直 播稻抗寒力強的水稻作為育種親本；若地區(qū)大田水淹時間較短，則優(yōu)選避淹機制強的水稻 作為育種親本；若地區(qū)大田水淹時間較長，則優(yōu)選耐淹機制強的水稻作為育種親本。
[0009] 所述步驟（1)中的消毒液為0· 6%次氯酸鈉溶液，進行滅菌15min。
[0010] 所述步驟（1)中浸泡種子催芽的超純水溫度為25°C，時間為48h。
[0011] 所述步驟（2)內(nèi)a)中一定高度的超純水為液面距離種子高度為10-20 cm。
[0012] 所述步驟（2)內(nèi)a)中人工氣候箱中溫度控制為25度；所述的暗培養(yǎng)一段時間為 5-7 天。
[0013] 所述步驟（2)內(nèi)b)中設置一定培養(yǎng)條件指的是作物昆蟲共育箱內(nèi)培養(yǎng)條件為光 周期14小時/暗10小時，光照強度為2. 7-3. 3萬lux，濕度為70%-85%，室內(nèi)氣溫為24-26 度。
[0014] 所述步驟（2)內(nèi)b)中培養(yǎng)一段時間為培養(yǎng)5-7天；所述步驟（2)內(nèi)b)的培養(yǎng)時 間與步驟（2)內(nèi)a)的培養(yǎng)時間相同。
[0015] 所述步驟（2)內(nèi)c)中水淹環(huán)境下生長一段時間為13-17天。
[0016] 所述步驟（2)內(nèi)c