一种大麦作物抗旱材料的筛选方法

技术领域

本发明涉及作物筛选技术领域，具体而言，涉及一种大麦作物抗旱材料的筛选方法。

背景技术

随着全球气候变化，干旱已成为制约作物生长发育主要因子，由旱灾所造成的损失对社会生活及经济发展产生不可估量的影响，选育抗旱品种已成了全世界关注的问题。大麦(Hordeum vulgare L.)是一种主要的粮食和饲料作物，也是酿造啤酒的主要原料。在世界谷类作物中，大麦的种植总面积和总产量仅次于小麦、水稻、玉米，是中国古老粮种之一，已有几千年的种植历史。因大麦具有分蘖能力强，根系发达等与抗旱性有关的形态指标，常在盐碱、旱坡、丘陵以及干旱半干旱地区被当作抗旱作物栽培，但在大麦生长季节常常遭遇到不同程度的干旱胁迫。

现有技术中，为筛选出具有较佳抗干旱能力的大麦作物，通常需要耗费较长时间。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的在于提供一种大麦作物抗旱材料的筛选方法，以解决上述技术问题。

本申请可这样实现：

本申请提供一种筛选大麦作物抗旱材料的方法，包括以下步骤：将多个待筛选大麦作物品种进行种植，比较各待筛选大麦作物在拔节期所受的干旱胁迫指标结果，以在拔节期具有最优干旱胁迫指标综合结果的大麦作物作为筛选后的抗旱材料。

在可选的实施方式中，种植包括：将待种植的大田中进行随机区组设计，将待筛选的大麦作物随机分为干旱胁迫处理组和正常灌水处理组并播种于大田中；随后按以下方式分别对干旱胁迫处理组和正常灌水处理组进行灌水处理：

干旱胁迫处理组：在拔节期内不灌水，其余生长期正常灌水；

正常灌水处理组：在幼苗长至各生长期前，均进行正常灌水。

在可选的实施方式中，灌水是于待灌水的生长期前3天进行。

在可选的实施方式中，每个待灌水的生长期对应的灌水量为0.1-0.15m

在可选的实施方式中，播种采用点播方式进行；

优选地，点播按以下方式进行：每行的行长为1-1.5m，每行播种的粒数为30-50粒，相邻两行之间的行距为0.2-0.3m；

优选地，区组中，走道宽为0.2-0.4m，保护行宽为1-1.5m；

优选地，每个品种至少设置3-5个重复。

在可选的实施方式中，干旱胁迫指标包括株高、穗长、穗粒数、有效分蘖数和百粒重。

在可选的实施方式中，干旱胁迫指标综合结果以根据干旱胁迫指标测定值计算得到的综合抗旱系数、抗旱性度量值以及加权抗旱系数中的至少一种方式进行评价。

在可选的实施方式中，综合抗旱系数按以下方式计算：

单项抗旱系数按以下方式计算：DC＝Xi/CKi；其中，Xi表示干旱胁迫处理的指标测定值，CKi表示正常灌水处理的指标测定值，n为干旱胁迫指标的数量。

在可选的实施方式中，抗旱性度量值按以下方式计算：

其中，D为抗旱性度量值，μ(xi)为各基因型各干旱胁迫指标的隶属函数值，γi为第i个干旱胁迫指标贡献率，表示第i个指标在所有指标中的重要程度，xi、x

在可选的实施方式中，加权抗旱系数值按以下方式计算：

其中，WDC为加权抗旱系数值，r

本申请的有益效果包括：

本申请通过以拔节期的麦类作物幼苗进行抗旱性评价来鉴定麦类作物整个生育期的抗旱性，避免了通过整个生育期筛选抗旱材料的繁琐过程。上述过程可以通过实验室水培的方法模拟干旱胁迫进行拔节期抗旱性评价，受外界环境影响小，使实验结果更准确。该方法节省时间和成本，实现了简单、易行、高效、准确获得麦类作物抗旱材料的目的。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。

下面对本申请提供的大麦作物抗旱材料的筛选方法进行具体说明。

发明人创造性地发现：拔节期干旱对大麦成株期的生产指标影响结果与大麦全生育期干旱胁迫得到的结果一致，因此，本申请提出将拔节期的抗旱性能结果指导大麦作物抗旱材料的筛选。也即，通过大麦拔节期干旱的相关指标判断大麦的抗旱性能，从而缩短抗旱材料筛选的实验时间，为麦类作物抗旱材料提供方便快捷和准确的筛选方法。

可参考地，本申请提出的筛选大麦作物抗旱材料的方法，主要包括以下步骤：将多个待筛选大麦作物品种进行种植，比较各待筛选大麦作物在拔节期所受的干旱胁迫指标结果，以在拔节期具有最优干旱胁迫指标综合结果的大麦作物作为筛选后的抗旱材料。

其中，种植包括：将待种植的大田中进行随机区组设计，将待筛选的大麦作物随机分为干旱胁迫处理组和正常灌水处理组并播种于大田中；随后按以下方式分别对干旱胁迫处理组和正常灌水处理组进行灌水处理：

干旱胁迫处理组：在拔节期内不灌水，其余生长期正常灌水；

正常灌水处理组：在幼苗长至各生长期前，均进行正常灌水。

田间区组设计中，每个小区保证土壤肥力中等均匀，地势平坦，灌溉方便。正常灌水试验田与干旱胁迫试验田除灌溉外其他处理均保持一致。

此外，随机区组设计的其它条件可参照现有技术，在此不做过多赘述。每个处理组优选重复至少3次。

较佳地，用于播种的种子选取饱满状态的大麦种子，于3月种植。

在具体的实施方式中，播种可采用点播方式进行。

例如，点播可按以下方式进行：每行的行长可以设为1-1.5m，每行播种的粒数可以为30-50粒，相邻两行之间的行距可以设为0.2-0.3m。

区组中，走道宽可以设为0.2-0.4m，保护行宽可以设为1-1.5m。

优选地，每个品种至少设置3-5个重复，以提高筛选结果的准确性。

需说明的是，播种所涉及操作以及田间参数可参照现有技术，在此不做过多赘述。

作为参考地，干旱胁迫处理组的灌水可以是待播种后长出的幼苗长至拔节期前正常灌水，其它生育期不灌水，使其充分受旱。正常灌水处理组的灌水可以是待播种后长出的幼苗长至拔节期前浇1次水、抽穗期前浇1次水、灌浆期前浇1次水。灌水的原则也可理解为：幼苗长至不同生育时期前，正常灌水，在需要干旱胁迫的生育期内不灌水，使其充分受旱。

在某些实施方式中，上述灌水可以于待灌水的生长期前3天进行。每个待灌水的生长期对应的灌水量可以为0.1-0.15m

进一步地，正常灌水处理组还可进行定期定量补水，以保证大麦生长处于水分充足供应状态。

干旱胁迫的试验例如可在防雨棚内进行，通过开启和关闭防雨棚控制温度和降水。就干旱胁迫处理组而言，干旱处理在定苗后不再进行灌溉，使大麦生长一直处于相对干旱状态。为防止干旱程度太严重，干旱处理至抽穗期前可灌1次水(灌水量90mm)。

本申请中，干旱胁迫指标示例性地可包括株高、穗长、穗粒数、有效分蘖数和百粒重，此外，也可根据筛选需要加入其它可用于评价干旱胁迫的指标。上述干旱胁迫指标的测定均以平均值代表考察性状值，确保实验数据的准确性。

进一步地，本申请中干旱胁迫指标综合结果优选以根据干旱胁迫指标测定值计算得到的综合抗旱系数、抗旱性度量值以及加权抗旱系数中的至少一种方式进行评价。

上述综合抗旱系数按以下方式计算：

其中，CDC为综合抗旱系数(comprehensive drought resistance coefficient)，DC为单项抗旱系数(drought resistance coefficient)。

也即，DC为单项抗旱系数指株高(Plant height)、穗长(Spike length)、穗粒数(Number of grains per panicle)、有效分蘖数(Number of effective tillers)或百粒重(100grain weight)。

单项抗旱系数按以下方式计算：DC＝Xi/CKi；其中，Xi表示干旱胁迫处理的指标测定值，CKi表示正常灌水处理的指标测定值，n为干旱胁迫指标的数量。

抗旱性度量值按以下方式计算：

其中，D为抗旱性度量值(drought resistance evaluation value)，μ(xi)为各基因型各干旱胁迫指标的隶属函数值，P

加权抗旱系数值按以下方式计算：

其中，WDC为加权抗旱系数值(weight drought resistance coefficient)，γ

此外，当需要获得各指标权重系数(ω

需说明的是，本申请中未详细记载的其它有关干旱胁迫指标综合结果数据的处理与分析内容可参照现有技术，在此不做过多赘述，以下实施例和试验例同理。

以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。

实施例1

本实施例提供一种大麦作物抗旱材料的筛选方法，其主要步骤为：

(1)大田随机区组设计，设干旱胁迫和正常灌水2个处理，每个处理小区按随机区组排列，重复3次。

上述田间区组设计中，每个小区保证土壤肥力中等均匀，地势平坦，灌溉方便。正常灌水试验田与干旱胁迫试验田除灌溉外其他处理均保持一致。

(2)幼苗的种植，选取饱满的大麦种子按照步骤(1)的随机区组设计，于3月点播于田间。

具体播种的种子涉及9个品种，分别为①G0584001、②Z1450066W、③资源69-G231M004M、④菲特36、⑤丹青4号、⑥ZDM5458、⑦资源144-C70677055、⑧ZDM5430、⑨IL-12；上述9份材料均由甘肃农业大学麦类实验室提供。

上述大麦种子采用点播，行长1m，每行30粒，每个品种3行，行距0.2m，走道宽0.3m，保护行宽1m。

(3)不同处理组的灌水方式：

正常灌水处理组的灌水方式：待步骤(2)中正常灌水处理组的幼苗长至拔节期前浇1次水，抽穗期前浇1次水，灌浆期前浇1次水，每次灌水量为120mm。在此基础上，通过定期定量补水的方法，保证大麦生长处于水分充足供应状态。

干旱胁迫处理组的灌水方式：待步骤(2)中干旱胁迫处理组的幼苗长至拔节期前正常灌水(灌水量120mm)，其他各生育期不灌水，使其充分受旱。上述干旱胁迫的试验在防雨棚内进行，通过开启和关闭防雨棚控制温度和降水。为防止干旱程度太严重，干旱处理至抽穗期前灌1次水(灌水量90mm)。

(4)形态指标的测定：待成熟后，每小区取样15株，以5株为一个重复，测定株高、穗长、穗粒数、有效分蘖、百粒重。

上述测定均以平均值代表考察性状值。

(5)数据处理分析，运用SPSS19.0进行数据处理和统计分析，采用配对t检验对各指标测定值进行平均值差异显著性检测(P<0.05)，通过综合抗旱系数(CDC值)、抗旱性度量值(D值)、和加权抗旱系数(WDC值)分别进行成株期抗旱性综合评价。

综合抗旱系数按以下方式计算：

抗旱性度量值按以下方式计算：

加权抗旱系数值按以下方式计算：

试验例

以实施例1为例，设置对照组1-3，其中，对照组1为全生育期干旱胁迫，对照组2为仅抽穗期进行干旱胁迫，对照组3为仅灌浆期进行干旱胁迫。也即，各对照组与实施例1的区别仅在于干旱胁迫对应的大麦生长期不同，其余条件均相同。

对实施例1以及对照组1-3种植所得的大麦植株进行性能比较，具体如下：

①取全生育期干旱的大麦和仅拔节期干旱的大麦植株，对其成株期形态指标(株高、穗长、穗粒数、有效分蘖数、百粒重)取样测量，然后通过单项抗旱系数(DC)和综合抗旱系数(CDC)分析，其结果如表1至表4所示。

表1全生育期干旱胁迫处理下各项指标的抗旱系数

表2拔节期干旱胁迫处理下各项指标的抗旱系数

表3全生育期干旱胁迫处理下各项指标的抗旱指数

表4拔节期干旱胁迫处理下各项指标的抗旱指数

由表1至表4结果可以看出：全生育期干旱筛选出参试材料3号、9号、5号、2号和4号为单项抗旱系数高的品种，6号和8号品种为单项抗旱系数低的品种，3号、5号和9号为综合抗旱系数高的品种。

仅拔节期干旱处理的品种，成株期性状表现与全生育期干旱的结果相似。其中，3号、9号、5号、8号和7号为单项抗旱系数高的品种，3号、8号和9号为综合抗旱系数高的品种，1号和6号品种为抗旱系数低的品种。

由此可见，仅拔节期干旱对大麦抗旱性的表现与全生育期筛选的指标相似度较大。

②取全生育期干旱的大麦和仅抽穗期干旱的大麦植株，对其成株期形态指标(株高、穗长、穗粒数、有效分蘖数、百粒重)取样测量，然后通过单项抗旱系数(DC)和综合抗旱系数(CDC)分析，其结果如表1、表3、表5和表6所示。

表5抽穗期干旱胁迫处理下各项指标的抗旱系数

表6抽穗期干旱胁迫处理下各项指标的抗旱指数

结合表1、表3、表5和表6结果可以看出：全生育期干旱筛选出参试材料3号、9号、5号、2号和4号为单项抗旱系数高的品种，6号和8号品种为单项抗旱系数低的品种，3号、5号、9号为综合抗旱系数高的品种，6号、7号、8号为综合抗旱系数低的品种。

仅抽穗期干旱处理的品种，1号、2号、3号、7号和8号为单项抗旱系数高的品种，1号、2号、3号、7号、8号为综合抗旱系数高的品种，5号和6号品种为综合抗旱系数低的品种。

由此可见，仅抽穗期干旱对大麦抗旱性的表现与全生育期筛选的指标结果相差较大。

③取全生育期干旱的大麦和仅灌浆期干旱的大麦植株，对其成株期形态指标(株高、穗长、穗粒数、有效分蘖数、百粒重)取样测量，然后通过单项抗旱系数(DC)和综合抗旱系数(CDC)分析，其结果如表1、表3、表7和表8所示。

表7灌浆期干旱胁迫处理下各项指标的抗旱系数

表8灌浆期干旱胁迫处理下各项指标的抗旱指数

结合表1、表3、表7和表8结果可以看出：全生育期干旱筛选出参试材料3号、9号、5号、2号和4号为单项抗旱系数高的品种，6号和8号品种为单项抗旱系数低的品种，3号、5号、9号为综合抗旱系数高的品种。

仅灌浆期干旱处理的品种，3号、4号、5号和9号为单项抗旱系数高的品种，3号、4号、5号和9号为综合抗旱系数高的品种，2号、6号和8号品种为综合抗旱系数低的品种。

由此可见，仅灌浆期干旱对大麦抗旱性的表现与全生育期筛选的指标相似度较低，不建议作为抗旱筛选的主要指标。

④利用上述全生育期干旱的大麦和分别在拔节期、抽穗期和灌浆期干旱的大麦植株的成株期形态指标(株高、穗长、穗粒数、有效分蘖、百粒重)测量结果，通过抗旱指标隶属函数值及抗旱性综合评价的分析，根据下列标准分抗旱级别(Drought resistance level,DRL)：1级——极强，隶属函数值在0.8以上；2级——强，隶属函数值在0.5～0.8；3级——中等，隶属函数值在0.3～0.5；4级——弱，隶属函数值在0.2～0.3；5级——极弱，隶属函数值在0.2以下。其结果如表9至表12所示。

表9全生育期抗旱指标隶属函数值及抗旱性综合评价

表10拔节期抗旱指标隶属函数值及抗旱性综合评价

表11抽穗期抗旱指标隶属函数值及抗旱性综合评价

表12灌浆期抗旱指标隶属函数值及抗旱性综合评价

由表9至表12可以看出：全生育期干旱筛选出的抗旱系数高的品种为3号、7号和8号，抗旱系数低的品种为2号、4号和9号。仅拔节期干旱筛选的抗旱品种为1号、6号和8号，仅抽穗期干旱筛选的抗旱品种为3号，仅灌浆期干旱处理筛选的抗旱品种为6号和9号。

由此可见，通过综合抗旱性分析，拔节期干旱筛选的耐旱品种与全生育期筛选的品种最为接近，该方法可以作为筛选大麦作物抗旱材料的方法。

综上所述，本申请通过对拔节期的麦类作物幼苗进行抗旱性评价来鉴定麦类作物整个生育期的抗旱性，避免了通过整个生育期筛选抗旱材料的繁琐过程。上述过程可以通过实验室水培的方法模拟干旱胁迫进行拔节期抗旱性评价，受外界环境影响小，使实验结果更准确。该方法节省时间和成本，实现了简单、易行、高效获得麦类作物抗旱材料的目标。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。