一种快速测定苜蓿品种抗旱性和筛选抗旱苜蓿品种的方法

摘要

本发明提供一种快速测定苜蓿品种抗旱性的方法，所述方法是通过测定苜蓿在各个不同生长时期的叶片温度来测定苜蓿品种的抗旱性的，其中，叶片温度低的苜蓿品种抗旱能力强，叶片温度高的苜蓿品种抗旱能力弱。本发明还提供筛选抗旱苜蓿品种的方法。通过该方法可以快速地测定苜蓿品种的抗旱性，且该方法所得结果较为可靠，工作量少、重复性好、误差小、简单易行，能大批量进行。

说明书

技术领域

本发明属于农作物种植技术领域，具体地，涉及一种快速测定苜蓿品种抗旱性和筛选抗旱苜蓿品种的方法。

背景技术

苜蓿（Medicago sativa L.）是我国种植面积最大的多年生豆科牧草，主要栽培于干旱、半干旱气候区，具有产量高、品质好、利用方式多、适口性强、种植效益高、生产潜力大等优点，己经在中国北方大部分地区广泛种植，尤其在黄土高原干旱半干旱地区，因此，苜蓿在生态环境建设和畜牧业发展中具有十分重要的价值和地位。

长期以来，干旱一直是制约我国苜蓿产业化发展的瓶颈，特别是在西部地区，多数地区干旱少雨，经常会出现地区性的干旱，苜蓿生长经常受到影响，常常造成大幅度减产。选择耐旱的苜蓿品种至关重要。因此，通过抗旱鉴定提高苜蓿的抗旱性已成为干旱和半干旱地区苜蓿育种的重要手段之一。

在测定植物对各种不利环境因素胁迫的抗性中，抗旱性最难测定，简单、快速、可靠的抗旱性鉴定方法与鉴定指标是加速抗旱育种进程的前提条件，苜蓿抗旱性是指苜蓿在干旱条件下所具有的适应性和抵抗能力，即在土壤干旱或大气干旱条件下，苜蓿所具有的伤害最轻、产量下降最少的能力。抗旱鉴定就是对苜蓿的抗旱能力进行筛选、评价的过程。由于苜蓿的抗旱表现是其本身的抗旱遗传性和环境相互作用的结果，不仅与品种的基因型、生理生化反应、形态性状及生长发育时期等有关，而且受干旱胁迫的时间、地点及强度的影响，所以苜蓿抗旱性的评价方式是多种多样的。以致目前还难以精确地定量进行衡量。国内外对于鉴定苜蓿品种的抗旱性做了大量工作，鉴定抗旱性的方法也很多，对苜蓿抗旱鉴定、抗旱育种起到了重要的参考价值。

苜蓿抗旱性鉴定方法主要有田间直接鉴定法、抗旱棚或盆栽试验法及抗旱指标鉴定法等。田间直接鉴定法是在干旱地区田间条件下直接鉴定，并以此评价作物的抗旱性。此法的优点是操作简单，具有说服力，是育种者常用的方法，缺点是受环境条件如降雨量等的影响很大，重复性差，耗时多，工作量大。抗旱棚或盆栽试验法是通过控制水分来检测作物的抗旱性，该方法具有较好的重复性。但对设备的需求高，无法用于大批量的试验，而且与大田存在着环境条件差异，从而给试验带来一定的误差。抗旱指标鉴定法主要是从生理生化角度对供试材料不同抗旱指标进行深入研究，从而测定供试材料的抗旱性，该方法在自然条件和人工气候模拟条件下都可以进行，简单易行，缺陷是可选择和测定指标较多，工作量大，一般不能大批量的进行。目前对苜蓿的抗旱性鉴定已从各个方面做了大量研究，但由于苜蓿抗旱性的复杂性和对其抗旱机理的揭示尚不够深入，还未形成一个快速、简洁、准确的抗旱鉴定指标体系。

在苜蓿抗旱育种过程中，如何选择简单可靠的抗旱性鉴定方法，一直是苜蓿育种家们关注的重要问题。虽然，有关苜蓿抗旱的形态和生理指标被陆续提出来，但是至今所提出的一些抗旱指标和试验方法在实际应用中效果并不理想。由于不同指标对苜蓿抗旱性的贡献不一样，导致对苜蓿品种抗旱性评价工作量大，其测定的抗旱性能与品种实际抗旱能力有一定的出入，甚至出现一个品种多重身份的现象，这对苜蓿抗旱性评价研究的很不利。

发明内容

本发明提供了一种快速测定苜蓿品种抗旱性和筛选抗旱苜蓿品种的方法，通过该方法可以快速地测定苜蓿品种的抗旱性，且该方法所得结果较为可靠，工作量少、重复性好、误差小、简单易行，能大批量进行。

本申请人研究了叶片温度（简称“叶温”）与苜蓿品种抗旱性的关系，发现，苜蓿叶片温度与能量吸收和释放过程有关，苜蓿叶片吸收太阳辐射能，这种能量转换成热能，如果叶片不进行蒸腾活动，该热量将会使叶片温度升高，在水分供应减少的干旱情况下，蒸腾量也在逐渐减少，从而引起叶片温度上升，苜蓿叶片温度是环境和苜蓿内部因素共同影响的结果，苜蓿叶片温度随时间、空间的变化而相应的进行动态变化，在正常情况下苜蓿的叶片温度通过蒸腾失水来维持相对的稳定性，一旦遇到外界胁迫如干旱的影响，叶片温度的变化将被用来判断苜蓿受干旱胁迫的情况，在一定条件下，苜蓿叶片温度的变化与苜蓿生物量呈显著性相关，苜蓿叶片温度的变化可以显著的反映大田苜蓿的抗旱性，因此，叶片温度可以作为苜蓿品种抗旱筛选的指标和苜蓿耐旱育种的一种手段，从而用于苜蓿品种田间抗旱的鉴定。

本发明的第一个目的是提供一种快速测定苜蓿品种抗旱性的方法，所述方法是通过测定苜蓿在各个不同生长时期的叶片温度来测定苜蓿品种的抗旱性的，其中，叶片温度低的苜蓿品种抗旱能力强，叶片温度高的苜蓿品种抗旱能力弱。

进一步地，所述测定苜蓿在各个不同生长时期的叶片温度是在生长条件和生长环境相同的情况下，用测温仪测定受干旱胁迫时不同苜蓿品种在各个不同生长时期的叶片温度，优选地，所述测温仪为非接触式红外线测温仪。

叶温测量方法一般分为接触式和非接触式两种，接触式测温法的优点在于可以直接测得作物的叶面温度，缺点是工作量大，不适于大面积测量，另外，直接与叶子接触容易导致叶子环境条件的改变，近而影响测量精度，接触式测温仪主要有水银温度计、半导体点温计和热电偶等。上述两种仪器测量的精度均不够高。非接触式叶温测量法的优点是测量速度快，精度较高，简单易行，能大批量进行，是叶温测温方法的发展趋向。

 进一步地，所述测定苜蓿在各个不同生长时期的叶片温度是在生长条件和生长环境相同的情况下，分别在苜蓿苗期、分枝期、现蕾期、开花期测定受干旱胁迫时不同苜蓿品种叶片的温度，选择晴天中气温最高的时间进行测定；首先随机选择不同品种的苜蓿植株数株，每株选择同一高度、同一方向、同一着生部位的苜蓿小叶，再用非接触式红外线测温仪测定叶片正面的叶片温度，记录下每个品种的叶片温度数，计算出平均值。

优选地，所述非接触式红外线测温仪的分辨率大于0.1℃，精确度±2%，响应时间小于1秒。

在此条件下能较为精确的得到所测苜蓿叶片的温度。

优选地，所述方法适用于大田种植的苜蓿。

本发明的方法不仅适用于在抗旱棚或盆栽种植的苜蓿的抗旱性的测定，还能很好的适用于大田种植的苜蓿的抗旱性的测定，因此，有着很好的推广效果。

本发明的第二个目的是提供一种快速筛选抗旱苜蓿品种的方法，测定苜蓿在各个不同生长时期的叶片温度，叶片温度低的苜蓿品种抗旱能力强，叶片温度高的苜蓿品种抗旱能力弱。

进一步地，所述测定苜蓿在各个不同生长时期的叶片温度是在生长条件和生长环境相同的情况下，用非接触式红外线测温仪测定受干旱胁迫时不同苜蓿品种在各个不同生长时期的叶片温度。

进一步地，所述测定苜蓿在各个不同生长时期的叶片温度是在生长条件和生长环境相同的情况下，分别在苜蓿苗期、分枝期、现蕾期、开花期测定受干旱胁迫时不同苜蓿品种叶片的温度，选择晴天中气温最高的时间进行测定；首先随机选择不同品种的苜蓿植株数株，每株选择同一高度、同一方向、同一着生部位的苜蓿小叶，再用非接触式红外线测温仪测定叶片正面的叶片温度，记录下每个品种的叶片温度数，计算出平均值。

优选地，所述非接触式红外线测温仪的分辨率大于0.1℃，精确度±2%，响应时间小于1秒。

优选地，所述方法适用于大田种植的苜蓿。

本发明提供了一种快速测定苜蓿品种抗旱性的方法，所得结果可靠，工作量少、重复性好、误差小、速度快、简单易行，能大批量进行测定。通过大田实践证明，苜蓿叶温的变化规律与其抗旱性呈极显著相关性，应用本发明的方法鉴定的苜蓿品种抗旱性与应用苜蓿多指标综合评价的结果一致。

通过应用本发明的方法在甘肃兰州、定西、天水测定不同苜蓿品种抗旱性的试验表明，用叶温测定的结果与综合评价（测定不同苜蓿品种的草产量、电导率、叶绿素含量、CAT活性、POD活性、SOD活性、可溶性蛋白含量、脯氨酸含量等指标进行综合评价，见表1，表2和表3）的结果一致。

其中，在甘肃兰州测定的结果表明，用该发明测定的苜蓿抗旱性与综合评价的结果完全一致，甘肃定西测定的结果表明，除了“中兰1号”苜蓿的抗旱性（用该发明评价为中等，综合评价的结果为弱）评价结果不同外，其它品种的评定结果完全一致，甘肃天水测定的结果表明，“CK×杜”苜蓿的抗旱性用该发明的评价结果为弱，而综合评价的结果为中等，其它品种的评定结果则完全一致（见表4 ）。

综合以上试验点的研究表明，用本发明的方法评价苜蓿品种的抗旱性与测定产草量和生理生化指标的综合评价方法具有极高的一致性，从而说明本发明的用叶片温度评定的苜蓿抗旱结果与实际结果非常接近，是一种可靠、简便、经济的苜蓿品种抗旱性测定方法，为苜蓿抗旱品种的选育提供了理论依据。

表1 甘肃省兰州市大洼山试验点参试苜蓿品种抗旱性综合性分析

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表2  甘肃省定西市安定区试验点参试苜蓿品种抗旱性综合性分析

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表3  甘肃省天水市秦州区试验点参试苜蓿品种抗旱性综合性分析

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表4  不同试验点苜蓿叶温测定的抗旱性与综合性分析的比较

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本发明同时提供了筛选抗旱苜蓿品种的方法，所得结果比较可靠，工作量少、重复性好、误差小、速度快、简单易行，能大批量进行测定，因此，本发明在苜蓿抗旱新品种育种、品种间抗旱性鉴定等方面具有广泛的应用价值。

本发明解决了大田苜蓿抗旱性测定过程中工作量大、测定指标多、效率低、周期长、方法繁杂等不利因素，采用非接触式红外线测温仪测定叶片正面叶片温度的方法快速准确地测定大田受干旱胁迫条件下的苜蓿抗旱性, 从而为不同苜蓿品种抗旱性的鉴定及苜蓿抗旱性育种提供参考依据。本发明将极大地促进苜蓿抗旱性鉴定评价和抗旱育种工作的效率，对提高苜蓿品种抗旱性鉴定的准确性和对培育高产抗旱、优质兼备的苜蓿新品种及加快育种进程都具有十分重要的意义，生态效益、经济效益及社会效益十分显著。

具体实施方式

实施例1：本发明的快速测定苜蓿品种抗旱性方法的步骤如下：

（1）待鉴定苜蓿品种的种植与管理技术

苜蓿抗旱性是一个极其复杂的综合特性，发生在生长发育的各个阶段，不同生育阶段抵抗干旱胁迫的内在机制也不同，因而对于一个苜蓿品种主要生育期均需要进行抗旱性鉴定，从而提高抗旱性鉴定的准确性和科学性。苜蓿抗旱性鉴定的准确性受环境条件的影响很大，因此，在进行抗旱性鉴定之前首先要严格控制待鉴定苜蓿品种的种植与管理技术，主要包括选择肥力一致的试验地，种子处理过程要相同，整地包括翻耕、耙耱、平整、镇压以及其他地面处理技术要一样，播种技术、播种方法、播种量、播种时间要一致，田间管理，包括施肥、浇灌、松土和除草均要一致。这样才能确保给待鉴定苜蓿品种创造一个相同的环境和一致的生长条件，提高抗旱性鉴定的准确性。

测定苜蓿叶片温度对环境和自身一致性的要求较高，要求测定的苜蓿品种在种植方式、管理技术、生长状况、水分状况、土壤状况、测定时间及测定的叶面部位均要基本相同，这样才能减少误差。这对测定者的熟练程度和测定对象的选择要求较高。

（2）苜蓿叶片温度测定方法及过程

测定对象为受干旱胁迫的大田苜蓿品种，前提是步骤1）中所述的被测定的苜蓿品种无论是种植技术还是田间管理均需一致，测定时间为晴天的气温最高的时间（14：00左右），测定工具为非接触式红外线测温仪，分辨率大于0.1℃，精确度±2%，响应时间小于1秒即可。分别在苜蓿苗期、分枝期、现蕾期、开花期测定受干旱胁迫时不同苜蓿品种叶片的温度。具体测定方法为：先随机选择不同品种的苜蓿植株20株，重复3 次，每株选择同一高度、同一方向、同一着生部位的苜蓿小叶1-3片，用非接触式红外线测温仪测定叶片正面的叶片温度，记录下每个品种的叶片温度数，计算出平均值。

（3）同年异地多点的叶片温度测定

干旱条件下田间鉴定是最可靠的方法，选择降水量稀少而干旱的地区，按照上述步骤1）和2）中的种植管理及测定方法进行同年异地多点测定，根据测定的叶片温度数据比较和评价苜蓿品种的抗旱性，这样取得的结果较为准确和可靠。通过多点叶片温度数据，可比较不同苜蓿品种抗旱性的强弱，其中，叶片温度较低的品种抗旱性强，叶片温度较高的品种抗旱性较弱。

实施例二：抗旱苜蓿品种的筛选

在进行抗旱苜蓿品种的筛选时，采用与实施例一相同的实验方法与步骤，挑选出叶片温度较低的，得到筛选出的抗旱苜蓿品种。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。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。