一种作物幼苗培养鉴定方法及其装置

技术领域

本发明属于生物技术领域，尤其涉及作物幼苗的培养鉴定技术，具体为一种用于作物幼苗根系表型观察与鉴定、种子活力和苗期营养分析的方法及其装置 。

背景技术

幼苗期或苗期根系表型观察与鉴定是作物幼苗的培养鉴定技术中的重要内容，目前使用的幼苗期或苗期根系表型鉴定方法主要有以下两种：

第一种是栽培法，栽培（（温室）大田和盆栽等方式）所用基质多数情况下为土壤或者沙粒，其优点是最能接近玉米田间生长的真实土壤环境，但是对于根系表型观察或鉴定来说，该方法的缺点也很明显，不易于进行根系表型（实时）观察，对大量样本材料进行根系表型鉴定时，对样本根系的挖掘和清洗工作费时费力，而且极易对根系造成损坏，对根系的真实性表型性状数据的获取造成极大影响，此外由于土壤异质性的差异造成不同材料或不同单株间可获取的营养和水分等的差异，可重复性差，难以实现标准化。

第二种是发芽纸卷种法，该方法通过水培方式（水或营养液）极大的保证了种子获取水分的一致性，而且省去了对根系挖掘和清洗等的繁重工作量，并且能够确保根系的完整性，但是它也有不足之处，同一卷内的单株间空间紧凑，且易造成种子间的交叉污染，另外对于材料样本数量大、生物学重复次数多（三次及以上）的实验，则存在卷种工作量大、耗时长等问题。

现有技术中缺乏能够使作物幼苗期和苗期根系表现鉴定工作操作更简便、更高效、更标准化的专用方法及设备。

发明内容

为了克服现有技术的问题，本发明提出一种操作简便，能够实现高效、高通量、标准化的用于作物幼苗根系表型观察与鉴定、种子活力和苗期营养分析的方法及其装置。该方法适用于玉米、小麦、大麦、水稻、大豆、高粱、谷子、红豆等多种农作物。本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种作物幼苗培养鉴定方法，包括以下操作步骤：

步骤一、材料准备：准备大小两块固定板、两张大小相同的发芽纸、一个海绵条、两个紧固螺丝及一个容器；发芽纸长度为15~25cm，大固定板的长度等于或大于发芽纸的长度，小固定板的长度小于发芽纸的长度；大固定板的两端同一高度各设置一个螺丝孔，小固定板的两端同一高度各设置一个螺丝孔，且大固定的两个螺丝孔之间的宽度与小固定板的两个螺丝孔之间的宽度相同，发芽纸的宽度小于固定板两个螺丝孔之间的宽度，海绵条的宽度与发芽纸的宽度相同，大固定板的宽度大于小固定板的宽度；容器的侧壁设置有可供大固定板插入的竖向凹槽；

步骤二、种子固定：将大固定板放置在实验台上，取一张发芽纸平铺于大固定板上，发芽纸上端与大固定板上端对齐；

取至少2粒以上完整的种子在发芽纸上摆放成高度相同的一行，种子上端距离发芽纸上端5-15mm，种子间距10-25mm；

取另一张发芽纸覆盖于已摆放好种子的发芽纸上，并使其上下左右对齐；

取海绵条放置于上层的发芽纸上且覆盖住所有种子所在位置；

取小固定板放置在海绵条上方；

将紧固螺丝插入到螺丝孔中旋紧，使大小固定板之间保持挤压力以固定住种子、发芽纸和海绵条；

步骤三、种子萌发：在容器中加入清水，将固定好种子的大固定板插入容器侧壁的凹槽中，使大固定板垂直于容器底部，清水浸没发芽纸长度1/3；将容器口加盖或用保鲜膜封盖后放置；

步骤四、根系鉴定；

步骤五、种子活力分析；

步骤六、苗期营养分析。

进一步的方案，容器内壁设置有多组平行排列的竖向凹槽，每组中设置有一个种子固定装置。

进一步的，小固定板两端的螺丝孔不带螺纹，大固定板两端的螺丝孔带有螺纹，紧固螺丝从小固定板的螺丝孔插入并通过大固定板的螺丝孔旋紧。

进一步的，海绵条上下长度与小固定板上下长度一致，小固定板上下的长度为3~6cm，海绵条厚度为5~15mm。

进一步的，步骤四的具体操作为：放置期间随时取出固定板，掀开上面一层发芽纸对根系生长状况进行观察或分析，8天后取样进行根系表型鉴定，包括：测量初生根长度、计算种根数量并测量其长度、计算初生根上的根毛数量、根直径、根周长、根生物量。

进一步的，步骤五的具体操作为：对于同一物种不同材料测定的指标包括发芽速率、幼苗生长速率和发芽指数；或对同一物种同一材料进行种子发芽整齐度、幼苗整齐度测定。

进一步的，步骤六的具体操作为：对同一物种不同材料进行同一营养成分或浓度的利用效率分析；或对某一材料的野生型和突变型株系进行特定营养元素的缺素症观察与分析。

一种用于作物幼苗培养鉴定的装置，由一个上部开口的容器和种子固定装置组成；所述种子固定装置由大固定板、小固定板、两张发芽纸、一个海绵条以及紧固螺丝组成；所述大固定板和小固定板的两端分别设置有对应的螺丝孔，发芽纸及海绵条的宽度均小于大固定板两端螺丝孔之间的宽度；大固定板的内表面依次叠放两张发芽纸、海绵条、小固定板，紧固螺丝穿过小固定板及大固定板的螺丝孔将大固定板、小固定板、发芽纸、海绵条紧固为一个整体；大固定板上下的长度大于或等于发芽纸上下的长度，小固定板上下的长度小于发芽纸上下的长度；容器内壁的两侧设置有对应的竖向凹槽，大固定板插入凹槽中，使种子固定装置垂直立于容器内。

本发明的有益效果：

采用本发明的方法对作物幼苗根系表型观察与鉴定、种子活力和苗期营养分析，可以节省大量的时间成本和人力成本，提高了不同材料间的环境一致性，在扩宽了幼苗生长空间的同时也降低了临近株系间的交叉污染概率。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为作物幼苗培养鉴定时种子的摆放方式图片；

图2为大豆种子的幼苗根系表型观察的鉴定图片；

图3为玉米种子的幼苗根系表型观察的鉴定图片；

图4是本发明实施例2中的一种用于作物幼苗培养鉴定的装置的结构示意图；

图5是图4的分解结构示意图；

图6是种子固定装置的分解结构示意图。

附图说明：

1.容器，2.种子固定装置；3.大固定板；4.小固定板；5.发芽纸；6.海绵条；7.压紧固定件；8.螺丝孔；9.种子放置位点；10.凹槽。d.表示发芽纸上下的长度距离。

具体实施方式

实施例1：

一种作物幼苗培养鉴定方法，包括以下操作步骤：

步骤一、材料准备：准备大小两块固定板、两张大小相同的发芽纸、一个海绵条、两个紧固螺丝及一个容器。发芽纸长度为15~25cm（以玉米种子为例，发芽纸上下间长度裁为20cm），大固定板的长度等于或大于发芽纸的长度（相差0~10mm），小固定板的长度小于发芽纸的长度。大固定板的两端同一高度各设置一个螺丝孔，小固定的两端同一高度各设置一个螺丝孔，且大固定的两个螺丝孔之间的宽度与小固定板的两个螺丝孔之间的宽度相同，发芽纸的宽度小于固定板两个螺丝孔之间的宽度（发芽纸宽度应略小于固定板上两个螺丝孔间距3-8mm）。海绵条的宽度与发芽纸的宽度相同，海绵条的上下的长度与小固定板上下的长度一致，厚度一般为5-15mm。小固定板的上下的长度根据种子大小而定，一般为3~6cm,玉米种子时优选4cm左右。大固定板的宽度大于小固定板的宽度，一般情况小固定板宽度略小于大固定板的宽度5-10mm，以方便大固定板插入容器侧壁的凹槽，本实施例中的容器为长方体。

步骤二、种子固定：将大固定板放置在实验台上，取一张发芽纸平铺于大固定板上，发芽纸上端与大固定板上端对齐；本实施例取 6~12粒种子在发芽纸上摆放成高度相同的一行（摆放方式如图1所示，图中为小麦种子），小穗柄朝下，种子上端距离发芽纸上端约5~15mm(如果是玉米种子为10mm），种子间距10~25mm（如果是玉米种子约15mm）；取另一张发芽纸覆盖于已摆放好种子的发芽纸上，并使其上下左右对齐；取海绵条放置于上层的发芽纸且覆盖住所有种子所在位置，使海绵条宽度的中心线位置与种子所处水平线重合； 取小固定板放置在海绵条上方，使其上下两边与海绵条上下两边对齐；将紧固螺丝插入到螺丝孔中旋紧，使大小固定板之间保持挤压力以固定住种子、发芽纸和海绵条。海绵变形可以对紧固板的压力起到缓冲作用，且可以使种子固定的更加牢固。

步骤三、种子萌发：在容器中加入清水，将固定好种子的大固定板插入容器侧壁的凹槽中，使大固定板垂直与容器底部，清水浸没发芽纸长度1/3；将容器口加盖或用保鲜膜封盖可随机扎几个小孔。

步骤四、根系表型观察与鉴定：将容器放置在适合玉米种子发芽或生长的环境中，期间随时取出固定板，掀开上面一层发芽纸对根系生长状况进行观察或分析（观察过程的图片如图2、3所示），8天后取样进行根系表型鉴定，从中选取表型一致的进行鉴定，包括：测量初生根长度、计算种根数量并测量其长度、计算初生根上的根毛数量、根直径、根周长、根生物量；

步骤五、种子活力分析：

通过发芽速率、幼苗生长速率和发芽指数等相关指标，对同一物种（如玉米）的不同材料（如不同杂交种品种或不同自交系材料）进行种子活力测定；或对同一物种同一材料进行种子发芽整齐度、幼苗整齐度测定。

步骤六、苗期营养分析：

利用该装置进行同一物种不同材料对同一营养成分或浓度的利用效率分析；或对某一材料的野生型和突变型株系进行某种营养元素的缺素症观察与分析。

实施例2：

如图4~6所示，一种作物幼苗根系表型观察及鉴定装置，该装置可以作为实施例1中准备的材料，直接用于实施例1中。

一种用于作物幼苗培养鉴定的装置，由一个上部开口的容器1和种子固定装置2组成；所述种子固定装置2由大固定板3、小固定板4、两张发芽纸5、一个海绵条6以及紧固螺丝7组成；所述大固定板3和小固定板4的两端分别设置有对应的螺丝孔8，发芽纸5及海绵条6的宽度均小于大固定板两端螺丝孔之间的宽度；大固定板3的内表面依次叠放两张发芽纸5、海绵条6、小固定板4，紧固螺丝7穿过小固定板及大固定板的螺丝孔8将大固定板、小固定板、发芽纸、海绵条紧固为一个整体；发芽纸上下的长度距离d为15~25cm,大固定板3上下的长度大于或等于发芽纸5上下的长度，小固定板4上下的长度小于发芽纸5上下的长度；容器1内壁的两侧设置有对应的竖向凹槽10，大固定板3插入凹槽10中，使种子固定装置垂直立于容器内。

容器和大固定板、小固定板均为塑料材质。优选为透明硬质塑料。本实施例中容器为长方体，大固定板和小固定板的均为长方形，大固定板的下端有3个支脚。

容器1的内壁可以只设置一组凹槽，插入一个种子固定装置2，也可以设置多组凹槽设置多个种子固定装置。可以根据需要在容器1的上方加一个可拆卸的盖子，也可以用封口膜代替盖子。

使用方法： 1）将种子固定装置旋松紧固螺丝，大固定板朝下放在台面上。

2）依次取下小固定板、海绵条、一张发芽纸，将多粒种子排成一行放在另一张发芽纸上。

3）依次在种子上盖上发芽纸、海绵条、小固定板，旋紧紧固螺丝。

4）在容器底部倒入水。

5）将已经夹好种子的大固定板插入容器中。

最后应说明的是，以上仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳布置方案对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。