水稻高温耐性的检测方法

技术领域

本发明涉及植物育种技术领域，尤其涉及一种水稻高温耐性的检测方法。

背景技术

高温是水稻生产的重要限制因子。研究表明，抽穗扬花期的水稻花粉对高温胁迫最为敏感。当日平均温度高于32℃，日最高温度高于35℃时，将导致水稻花粉数量和活性的降低，甚至雄性不育的发生，最终导致水稻产量和品质的下降。

有研究表明，随着全球工业化的进程及人口爆炸式增长，自1979年至今，年平均最高温增加了0.35℃，而年平均最低温度增加了1.13℃。水稻生长期间温度每增加1℃，产量将下降7％～8％。水稻正常生长发育的最适温度为27～32℃，全球大部分稻作区的温度当前正处于水稻生长的最适区间内。因此，全球变暖导致的温度增加，或是温度敏感生育期内的短期高温，均会显著降低水稻产量。据估计，到本世纪末，水稻产量将减少41％，加速耐热性强的优良品种选育是解决这一问题的有效途径。

传统的耐高温水稻品种的选育，多采用温室大棚对处于抽穗扬花期水稻进行人工升温处理，待到水稻成熟，进行结实率调查，以结实率作为不同水稻品种高温耐性的评价标准。传统耐高温鉴定方法前期需大量资金投入用于搭建温室大棚，且对场地也有一定要求。另外，由于不同水稻品种生育期不一致，甚至同一品种从始穗期至齐穗期，时间跨度为十天左右，因此传统温室大棚鉴定法难以均衡处理不同品种、不同稻株甚至不同稻穗，导致鉴定结果重复性较差，准确率较低。

发明内容

本发明针对上述需要解决的技术问题，提供了一种水稻高温耐性的检测方法。在38℃环境温度下，以水稻花粉萌发率为评价标准，通过水稻花粉离体培养，构建抽穗扬花期水稻高温耐性鉴定体系。该方法摒弃了传统采用温室大棚鉴定的方法，因此具有检测周期短，结果可靠及成本低等独特优势。整个检测过灵敏度高、反应迅速，无需专业训练即可掌握操作流程，便于快速推广使用，对耐高温水稻品种的快速鉴定与选育具有重要意义。

为了实现上述目的，本发明提供了一种水稻高温耐性的检测方法，在38℃环境温度下，对水稻花粉进行离体培养，以花粉萌发率为评价指标，鉴别水稻的高温耐性，花粉萌发率越高，水稻耐高温性越强。

上述的检测方法，进一步的，当花粉平均萌发率≥80％，为抽穗扬花期耐高温植株；当30％<花粉平均萌发率<80％时，为抽穗扬花期高温中度敏感植株；当花粉平均萌发率≤30％时，为抽穗扬花期高温敏感植株。

上述的检测方法，进一步的，所述检测方法包括以下步骤：

S1、摘取水稻稻穗上正在开花的颖花，将所述颖花的花粉均匀撒在提前38℃温育后的花粉萌发培养基表面；

S2、38℃温育培养，使花粉萌发；

S3、以花粉管长度超过花粉粒直径作为花粉萌发标准，统计花粉萌发率。

上述的检测方法，进一步的，所述花粉萌发培养基包括以下成分：硼酸、蔗糖、琼脂粉。

上述的检测方法，进一步的，所述硼酸的浓度为0.02g/L；所述蔗糖的浓度为200g/L；所述琼脂粉的浓度为10g/L。

上述的检测方法，进一步的，所述花粉萌发培养基的制备方法包括以下步骤：

S1-1、配制浓度为0.2g/L的硼酸母液；

S1-2、将琼脂粉、蔗糖溶于无菌水中，加热至琼脂粉完全溶解后，冷却至40℃～50℃；

S1-3、加入硼酸母液得到花粉萌发培养基。

上述的检测方法，进一步的，所述制备方法还包括：S1-4、加入硼酸母液后充分混匀，使硼酸浓度为0.02g/L，然后用移液器将花粉萌发培养基转移至玻底培养皿，让其自然冷却凝固。

上述的检测方法，进一步的，所述制备方法还包括：S1-5、将配制好的花粉萌发培养基，移入38℃水浴锅中，使玻底培养皿漂浮于水面，让花粉萌发培养基升温至38℃，期间盖上玻底培养皿皿盖，防止水蒸气在培养基表面冷凝。

上述的检测方法，进一步的，所述S2具体为38℃温育培养5min，使花粉萌发。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

(1)本发明提供了一种水稻高温耐性的检测方法，本发明基于38℃环境温度下，通过水稻花粉离体培养，以花粉萌发率为评价标准，构建抽穗扬花期水稻高温耐性鉴定体系，从而实现耐高温水稻新品种的快速鉴定与选育。不同于对开花期水稻进行高温处理，然后再观察花粉萌发率。本申请的技术方案是：水稻正常生长，开花时取花粉于萌发培养基上，然后对萌发培养基进行升温进行高温处理，5min后再观察萌发率，其优势是：

1、不需要借助人工温室(搭建人工温室成本非常高)，大田正常生长即可。

2、由于不同水稻品种从播种生长至开花这段时间差异很大(最大时间差甚至可能超过100天以上)，这就导致温室大棚没办法统一进行高温处理(如，生育期短的品种已经开花，而生育期长的品种还处于营养生长阶段，若对短生育期品种进行高温处理，势必会影响长生育期品种，进而对鉴定结果造成影响)，而本发明的方法则不存在这样的问题。

综上，本发明的检测方法，摒弃了传统采用温室大棚鉴定的方法，避免了昂贵的设备投入及场地需求，可在短期内快速准确地对水稻高温耐性进行鉴定。

(2)本发明提供了一种水稻高温耐性的检测方法，具有检测周期短，结果可靠及成本低等独特优势，整个检测过程灵敏度高、反应迅速，无需专业训练即可掌握操作流程，便于快速推广使用，对耐高温水稻品种的快速鉴定与选育具有重要意义。

附图说明

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。

图1为水稻花粉离体培养实际样本鉴定结果及成熟穗图；图中，a为耐高温水稻高温处理后花粉萌发情况；b为高温敏感水稻高温处理后花粉萌发情况；c为耐高温水稻高温处理后结实情况；d为高温敏感水稻高温处理后结实情况。

图2为不同温育培养温度下，水稻花粉离体培养实际样本鉴定结果图。

具体实施方式

以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。

实施例

以下实施例中所采用的仪器和试剂均为市售。硼酸，分子式为H

实施例1：

一种本发明的花粉萌发培养基，采用以下方法配制：

(1)称取0.2g硼酸粉末溶于1L无菌水中，得到0.2g/L硼酸母液，置于4℃冰箱保存。

(2)称取0.1g琼脂粉和2g蔗糖放入100mL三角瓶中，向三角瓶中加入9mL无菌水，待到蔗糖完全溶解后，将三角瓶放入微波炉中加热，直至琼脂粉完全溶解。取出三角瓶置于室温冷却，等到培养基冷却至40℃左右(40℃～50℃均可)，向三角瓶中加入1mL硼酸母液，充分摇匀，使硼酸浓度为0.02g/L。

(3)用移液器吸取培养基滴加在玻底培养皿(底部直径为20mm)中间，让其自然冷却凝固，得到花粉萌发培养基。

实施例2：

一种水稻高温耐性快速鉴定方法，应用的具体对象为水稻成熟花粉粒，具体包括以下步骤：

(1)水稻植株培育：

1.1、选取待检测水稻品种种子50粒，在清水中浸泡48小时，期间更换清水一次。浸泡完成后沥干多于水分，将种子置于37℃恒温箱中催芽，催好芽的种子直接播撒于田间苗床上进行育秧。

1.2、当苗龄达到25天时，拔出秧苗进行大田移栽，之后进行正常的水肥管理，直至水稻生长至抽穗扬花期。

(2)培养基的预处理：将实施例1中配制好的花粉萌发培养基，移入38℃水浴锅中，使玻底培养皿漂浮于水面，让花粉萌发培养基升温至38℃，期间盖上玻底培养皿皿盖，防止水蒸气在培养基表面冷凝。

(3)接种花粉及培养：

3.1、培养基预升温完成后，揭去玻底培养皿皿盖，摘取待检测水稻稻穗上正在开花的颖花，将花粉均匀撒在花粉萌发培养基表面，每个玻底培养皿接入三朵颖花花粉。

3.2、盖好完成花粉接入的玻底培养皿皿盖，继续38℃温育培养5min，完成花粉萌发培养。

(4)花粉萌发率统计：

4.1、将完成花粉萌发培养的玻底培养皿置于光学显微镜下镜检并拍照，每个玻底培养皿拍摄三个视野，每个待检测材料设置三个重复，以花粉管长度超过花粉粒直径作为花粉萌发标准，统计视野中的花粉萌发率。

4.2、以花粉萌发率为评价标准，构建抽穗扬花期水稻高温耐性鉴定体系。当花粉平均萌发率大于等于80％，则认为是抽穗扬花期耐高温植株；当30％<花粉平均萌发率<80％时，则认为是抽穗扬花期高温中度敏感植株；当花粉平均萌发率小于等于30％，则认为是抽穗扬花期高温敏感植株，检测结果参见图1。

图1为水稻花粉离体培养实际样本鉴定结果及成熟穗图。从图中可以看出：耐高温水稻的花粉萌发率明显高于高温敏感植株，同时高温处理5min后就可以获得检测结果，证明按照本发明方法检测水稻高温耐性的方法，具有检测灵敏度高，反应迅速等优势。

实施例3：

按照实施例2的方法检测耐高温及高温敏感水稻植株，调整步骤3.2中温育温度分别为36℃、37℃、38℃、39℃、40℃。

图2为水稻花粉离体培养实际样本鉴定结果，从图中可以看出：温度对花粉萌发率具有显著影响，当温育温度为38℃时，能很好地区分出耐高温及高温敏感水稻。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神实质和技术方案的情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同替换、等效变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。