棉花对没顶淹涝的一种抗性鉴定方法
阅读说明：本技术 棉花对没顶淹涝的一种抗性鉴定方法 (Method for identifying resistance of cotton to flooding without top ) 是由 叶武威 孙亮庆 王俊娟 王帅 范亚朋 张悦新 王勤勤 赵兰杰 陈超 王德龙 陆许 于 2021-06-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了棉花对没顶淹涝的一种抗性鉴定方法。所述方法包括对待测棉花进行淹害处理,对所述淹害处理后的待测棉花进行淹害评级确定淹害级别,根据所述淹害级别计算待测棉花的耐淹指数,根据所述耐淹指数确定待测棉花的耐淹能力。所述淹害处理条件为：使用水对待测棉花进行没顶淹涝处理,然后排水进行恢复生长；所述淹害评级根据所述淹害处理并恢复生长后的待测棉花的茎、生长点、子叶和真叶受伤害情况确定。本发明所提供的鉴定方法具有简便、直观、可靠、周期短的优点,可以有效、批量、快速进行棉花苗期种质资源以及品种的耐淹性筛选,为棉花耐淹性育种和机理研究提供新方法。(The invention discloses a method for identifying resistance of cotton to flooding without a top. The method comprises the steps of performing flooding treatment on cotton to be detected, performing flooding rating on the cotton to be detected after the flooding treatment to determine a flooding grade, calculating a flooding resistance index of the cotton to be detected according to the flooding grade, and determining the flooding resistance of the cotton to be detected according to the flooding resistance index. The flooding treatment conditions are as follows: carrying out top flooding treatment on cotton to be detected by using water, and then draining water to recover growth; and the flooding damage rating is determined according to the damage conditions of stems, growing points, cotyledons and true leaves of the cotton to be detected after the flooding damage treatment and the recovery of growth. The identification method provided by the invention has the advantages of simplicity, convenience, intuition, reliability and short period, can effectively, massively and quickly screen the flooding resistance of the germplasm resources and varieties in the cotton seedling stage, and provides a new method for flooding resistance breeding and mechanism research of cotton.)
技术领域
本发明涉及植物遗传育种领域，具体涉及棉花对没顶淹涝的一种抗性鉴定方法。
背景技术
淹害是世界性的农业自然灾害。淹害是指作物的局部或整株长时间被水淹没而产生的危害，是一种重要的非生物胁迫，它严重影响了作物的生长发育和产量提高。淹害常导致土壤供氧不足，使作物根系处于严重缺氧状态，使根系的呼吸减弱，进而影响无机养分的吸收运输和作物生长发育。同时，作物受到淹害后，光合产物的运转分配受到抑制，进而降低作物的产量。
棉花属于喜温旱地作物，对淹涝耐受性差。如何最大限度降低淹害对棉花产量和纤维品质的影响成为棉花研究中的热点之一。因此，开展棉花耐淹研究对培育耐淹新品种、保障棉花产业健康发展具有重要意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何鉴定棉花对没顶淹涝的抗性。
为了解决上述技术问题，本发明首先提供了一种棉花耐淹性鉴定的方法。所述方法包括：对待测棉花进行淹害处理，对所述淹害处理后的待测棉花进行淹害评级确定淹害级别，根据所述淹害级别计算待测棉花的耐淹指数，根据所述耐淹指数确定待测棉花的耐淹能力。
所述淹害处理条件可为：使用水对待测棉花进行没顶淹涝处理，然后排水进行恢复生长。
所述淹害评级可根据所述淹害处理并恢复生长后的待测棉花的茎、生长点、子叶和真叶受伤害情况确定。
所述淹害级别可包括四个级别：
0：生长点和茎完好，并且子叶和真叶均完好；
1：生长点和茎完好，但是子叶有脱落和真叶有坏斑；
2：生长点和茎完好，但是子叶全脱落和真叶有水渍状坏斑且有脱落；
3：生长点坏死或茎腐断或根坏死，并且子叶全脱落和真叶有水渍坏斑且脱落；
所述耐淹指数可根据公式1进行计算得到：
公式1：耐淹指数(％)＝100-∑(淹害级别×该淹害级别株数)/(4×总株数)×100
所述耐淹能力的确定方法包括：
耐淹指数≥70％的待测棉花的耐淹能力高于或候选高于耐淹指数＜70％的待测棉花的耐淹能力。
所述耐淹指数≥90％时，所述耐淹级别为Ⅰ级，所述待测棉花的耐淹能力为抗淹。
所述耐淹指数≥80％且＜90％时，所述耐淹级别为II级，所述待测棉花的耐淹能力为耐淹。
所述耐淹指数≥70％且＜80％时，所述耐淹级别为Ⅲ级，所述待测棉花的耐淹能力为中级耐淹；
所述耐淹指数＜70％时，所述耐淹级别为Ⅳ级，所述待测棉花的耐淹能力为敏淹。
上文所述方法中，所述淹害处理条件可为对三叶期待测棉花进行没顶淹涝处理。
所述三叶期可为待测棉花样本中50％以上小苗第3片真叶平展的时期。
所述没顶淹涝处理中，所述待测棉花群体可为150株及以上。
所述没顶淹涝处理中，所述淹涝处理地温可为在15℃以上。所述淹涝处理水温可为24～26℃。
所述没顶淹涝处理设施可为避雨旱棚鉴定池。
上文所述方法中，所述没顶淹涝处理可为使待测棉花小苗全部淹没水中，可保持植株顶部距离水面2～3cm，处理时间可为3～5d，恢复生长时间可为3～15d。
上文所述方法中，所述植株没顶淹涝处理时，气温可为28～50℃。气温高时，淹涝时间缩短，气温低时，淹涝时间延长。
上文所述方法中，所述没顶淹涝处理时间可为4d，所述恢复生长时间可为4d或15d，所述处理水温可为25℃。
上文所述方法中，所述耐淹指数≥70％的待测棉花的耐淹能力高于或候选高于所述耐淹指数＜70％的待测棉花的耐淹能力。具体可为：所述耐淹指数≥90％的待测棉花的耐淹能力高于或候选高于所述耐淹指数≥80％且＜90％的待测棉花的耐淹能力，所述耐淹指数≥80％且＜90％的待测棉花的耐淹能力高于或候选高于所述耐淹指数≥70％且＜80％的待测棉花的耐淹能力，所述耐淹指数≥90％的待测棉花的耐淹能力和所述耐淹指数≥80％且＜90％的待测棉花的耐淹能力和耐淹指数≥80％且＜90％的待测棉花的耐淹能力均高于或候选高于所述耐淹指数＜70％的待测棉花的耐淹能力。
上文所述方法中，所述棉花可为陆地棉、亚洲棉、海岛棉和/或草棉。
上文所述的方法的下述任一种应用也属于本发明的保护范围：
A1)上文所述的方法在鉴定棉花耐淹性中的应用；
A2)上文所述的方法在制备鉴定棉花耐淹性产品中的应用；
A3)上文所述的方法在棉花育种中的应用；
A4)上文所述的方法在棉花种植推广中的应用。
为了解决上述技术问题，本发明还提供了棉花育种的方法。所述方法包括采用耐淹指数≥90％的棉花、或耐淹指数≥80％且＜90％的棉花、或耐淹指数≥70％且＜80％的棉花作为亲本进行棉花育种。所述耐淹指数可按照上文所述的方法确定。
上述方法中，所述棉花育种可为耐淹棉花育种。
上文所述棉花可为陆地棉、亚洲棉、海岛棉和/或草棉。
本发明通过在淹涝条件下，对棉花三叶期耐淹性进行鉴定，制定了棉花对没顶淹涝的一种抗性鉴定方法，为棉花耐淹育种提供优异的耐淹种质资源，为棉花耐淹品种的选育提供鉴定方法。具体为在地温15℃以上在避雨旱棚鉴定池中将长势均匀、健壮的多株三叶期棉花进行没顶淹涝处理，再排水后恢复其生长，然后调查茎、生长点、子叶和真叶受伤害情况，按表1的标准判定淹害级别，按照公式1计算待测种质耐淹指数，按表2的标准鉴别耐淹级别。
所述调查茎、生长点、子叶和真叶受伤害情况，具体如下：先调查茎和生长点的状态，分为生长点坏死、茎烂断和生长点、茎完好两种类型；再对生长点、茎完好的单株调查子叶脱落情况，分为子叶完好和脱落两种类型；再对子叶有脱落的单株调查真叶受害情况，具有坏斑的真叶分为有脱落和无脱落两种情况，最后综合判定单株淹害级别。
本发明的棉花对没顶淹涝的抗性鉴定方法具有简便、直观、可靠、周期短的优点，可以有效进行棉花苗期种质资源以及品种的耐淹性筛选。棉花种质资源存在规模大、数量多、且种质来源于不同生态区的各种变异类型的特点，所以选择适宜的耐淹性鉴定方法尤为重要，而耐淹性评价指标的确定则是衡量耐淹性鉴定方法是否有成效的关键，本发明正好可以满足这方面的需要。
附图说明
图1为避雨旱棚鉴定池。
图2为棉花三叶期淹涝鉴定情况。
图3为100份种质耐淹指数正态分布图情况。
图4为棉花三叶期淹害级别。
图5为两种类型种质三叶期鉴定鉴定池单株表型。
图6为两种类型种质三叶期温室鉴定表型。
图7为两种类型种质三叶期温室鉴定干物质变化。
图8为两种类型种质花铃期田间表型。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本申请中所涉及的所有种质均来自于中国农业科学院棉花研究所，均为公知公用品种，公众可从市场上购买或从相应育种单位或中国农业科学院棉花研究所引种获得。
本发明实施例中实验均设置三个重复。
实施例一、棉花没顶淹涝处理及耐淹性鉴定方法
1、棉花没顶淹涝处理种质的选择
100份种质资源涵盖陆地棉82份、海岛棉13份、草棉3份、亚洲棉2份，来源广泛，遗传变异丰富。
表1. 100份耐淹性鉴定试验种质
2、棉花没顶淹涝处理试验方法及耐淹性鉴定方法
2.1棉花没顶淹涝处理
(1)种子处理：挑选饱满、均匀一致，无破损的棉花种子210粒，毛子或光子均可，种子质量符合国家标准要求(GB 4407.1-2008)。
(2)试验设计：每份种质单行种植，行长2m，行距20cm，随机区组设计，设3个重复。
(3)棉苗培育：在地温15℃以上，将供试种子均匀播种在避雨旱棚鉴定池中，浇足水份。7d后，将弱苗、畸形苗拔除，每份种质每个小区保留长势均匀、健壮的棉苗50棵，用于后续实验。
(4)淹涝处理方法：当棉苗生长到三叶期时，将鉴定池注满水，使棉苗全部淹没水中，保持棉株顶部距离水面2～3cm(棉株顶部没入水下2～3cm)，平均水温25℃，平均气温36℃，处理时间4d。
(5)排水处理方法：淹涝处理4d后将鉴定池水排空，使其恢复生长4d。
2.2耐淹性鉴定方法确定：
2.2.1淹害级别确定
先调查茎和生长点的状态，分为生长点坏死、茎烂断和生长点、茎完好两种类型；再对生长点、茎完好的单株调查子叶脱落情况，分为子叶完好和脱落两种类型；再对子叶有脱落的单株调查真叶受害情况，有水渍状坏斑的真叶分为有脱落和有坏斑两种情况，最后综合判定单株淹害级别。具体各个级别的参考照片见图4。
根据茎、生长点、子叶和真叶受伤害情况，按表2的标准判定淹害级别：
表2.棉花三叶期淹害级别
在没顶淹害处理后，根据棉花植株受伤情况，淹害级别分为四级：
0级：生长点和茎完好，并且子叶和真叶均完好；
1级：生长点和茎完好，但是子叶有脱落和真叶有坏斑；
2级：生长点和茎完好，但是子叶全脱落和真叶有水渍状坏斑且有脱落；
3级：生长点坏死或茎腐断或根坏死，并且子叶全脱落和真叶有水渍坏斑且脱落。
2.2.2耐淹指数确定
以公式1计算待测种质耐淹指数：
公式1耐淹指数(％)＝100-∑(淹害级别×该淹害级别株数)/(4×总株数)×100
2.2.3耐淹级别确定
根据步骤2.2.2中公式1计算所得的耐淹指数，按表3的标准鉴别试验棉花植株的耐淹级别：
耐淹指数≥70％时，试验棉花植株为耐淹；耐淹指数＜70％时，试验棉花植株敏淹。
其中，耐淹棉花包括三个级别：
耐淹指数≥90％时，耐淹级别为Ⅰ级，耐淹性为抗淹；
耐淹指数≥80％且＜90％时，耐淹级别为II级，耐淹性为较耐淹；
耐淹指数≥70％且＜80％时，试验棉花植株的耐淹级别为Ⅲ级，耐淹性为中度耐淹；
敏淹棉花耐淹指数＜70％，耐淹级别为Ⅳ级，耐淹性为不耐淹。
其中，耐淹指数≥70％的待测棉花的耐淹能力高于或候选高于耐淹指数＜70％的待测棉花的耐淹能力。具体为：耐淹指数≥90％的待测棉花的耐淹能力高于或候选高于耐淹指数≥80％且＜90％的待测棉花的耐淹能力，耐淹指数≥80％且＜90％的待测棉花的耐淹能力高于或候选高于耐淹指数≥70％且＜80％的待测棉花的耐淹能力，耐淹指数≥90％的待测棉花的耐淹能力和耐淹指数≥80％且＜90％的待测棉花的耐淹能力和耐淹指数≥80％且＜90％的待测棉花的耐淹能力均高于或候选高于耐淹指数＜70％的待测棉花的耐淹能力。
表3.棉花三叶期耐淹性级别和评价标准
级别
耐淹指数％
耐淹性
Ⅰ
≥90
耐淹(抗淹)
II
≥80，<90
耐淹(较耐淹)
Ⅲ
≥70，<80
耐淹(中度耐淹)
Ⅳ
<70
敏淹(不耐淹)
3、棉花没顶淹涝处理表型结果统计
100份棉花种质资源中，不同类型种质和同种类型种质间耐淹性差异显著，耐淹指数和耐淹级别的鉴定结果如图3、表4和表5所示。不同类型棉花种质资源间三叶期耐淹性差异显著，呈现正态分布(图3)。100份种质的耐淹指数由29.21％到81.94％不等，平均耐淹指数为58.62％。100份种质资源中，未发现抗淹材料；三叶期表现较耐淹种质2份，分别为苏棉24、豫2067，占总鉴定种质的2.00％(其中，苏棉24的品种耐淹性与《苏棉24号的选育与应用》一文介绍相吻合)；中度耐淹种质有9份，分别为中JXJ2、中9807、海7124、石系亚1号、高台草棉等，占总鉴定种质的9.00％；不耐淹(敏淹)种质有89份，占总鉴定种质的89.00％。可见，棉花种质中抗淹、较耐淹种质较少，大部分为敏淹种质。因此，用没顶淹涝处理4d，排水后恢复生长4d鉴定陆地棉三叶期耐淹性的没顶淹害处理实验方法和耐淹性鉴定方法是可行有效的。
100份棉花种质资源淹害级别结果均符合表1列出的4种淹害级别(参见图4)，且能明显区分，说明利用步骤2中棉花没顶淹涝处理的试验方法及耐淹性鉴定标准来鉴定棉花三叶期抗淹性是可行的。
表4. 100份棉花种质耐淹指数
表5. 100份棉花种质耐淹级别
注：中度耐淹简称中耐。
实施例二、棉花没顶耐淹性鉴定方法的验证
根据实施例一中三叶期没顶耐淹性试验鉴定结果，从中选取代表性耐淹种质豫2067、敏淹种质ZMS100分别进行温室内、大田生产耐淹性验证。
1.室内耐淹性鉴定
育苗方法：采用基质育苗。
试验设计：每个种质5钵，每钵12粒种子，没顶淹涝处理，设1钵不淹涝处理为对照。
处理方法：棉苗三叶期时没顶淹涝4d，为了更好观察恢复生长效果，本次试验延长了恢复生长时间为15d。
干物质测定方法：在棉花三叶期，对各处理种质进行取样，每个处理选取长势一致的棉株5株，3次重复，将棉株分解根、茎、叶三部分，把分好的样品放置在烘箱内，105℃下杀青0.5h，80℃下烘干至质量恒定后，对棉花各部位干物质进行称重并记录。
结果分析：由图6、7可知，豫2067淹涝4d，排水恢复生长15d后能恢复和对照一样的生长，与淹涝处理4d的植株相比干物质量增加，室内没顶淹涝试验结果显示豫2067为耐淹。ZMS100淹涝4d，排水恢复生长15d仍全部死亡，室内没顶淹涝试验结果显示ZMS100为敏淹。这表明室内耐淹鉴定结果与实施例一中的在避雨旱棚鉴定池中三叶期没顶淹没试验方法(见图5)和耐淹性鉴定结果相符合。
2.大田验证试验
将豫2067、ZMS100种植在中国农业科学院棉花研究所试验田，按照大田常规管理。2020年8月1日至7日连续降雨，对照区及时排水，保持田间无积水；淹涝区采取淹根处理，保持田间积水，积水标准以淹没根部为准，连续淹涝7d。
淹涝处理后，成铃期ZMS100活株率为28.90％、表现早衰，而豫2067活株率为95.60％，长势较好(见图8)。由表6可知，淹涝处理后，相比较于对照区，ZMS100产量由157.02Kg/亩减产至85.21Kg/亩，减产45.7％，减产极显著(P<0.01)；豫2067产量减产较少,差异不显著(P<0.05)。综合图8、表5可知，豫2067比ZMS100耐淹性更强，豫2067耐淹，ZMS100敏淹。这与实施例一中在避雨旱棚鉴定池中三叶期没顶淹没试验方法和耐淹性鉴定结果相符合。
表6.两种类型种质农艺性状
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。
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