一种鉴选耐弱光作物的方法
【专利摘要】本发明公开了一种鉴选耐弱光作物的方法，包括如下步骤：A.播种：在人工控制的生长环境下，进行作物常规播种；B.小孢子发育期辨识：作物挑旗后，当一半以上作物主茎的AD值在-2cm和+2cm范围内时，开始进行弱光胁迫处理；C.弱光胁迫处理：光照强度降低至正常晴天光照强度的0-10％，持续3-5d；D.主茎穗粒数计数：灌浆中期进行计数；E.作物耐弱光性判别。本发明对于作物应对中国雾霾、阴雨寡照、全球变暗等不利环境具有重要意义。
【专利说明】一种鉴选耐弱光作物的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及作物栽培种植【技术领域】，尤其是一种快速鉴选耐弱光作物的方法。
【背景技术】
[0002] 全球气候变化，光照变弱或阴雨寡照使作物生产受到威胁：光照强度是影响作物 光合作用、生长发育和产量的重要环境因子。随着全球气候变化、工业发展，人口密度的不 断加重，空气中气溶胶和其他污染物颗粒不断增加，显著降低了到达地球表面的太阳有效 福射，地球表面越来越暗（Stanhill and Cohen, 2001 ;Ramanathan and Feng, 2009 ;Li et al，2010 ;Mu et al，2010)。在我国小麦面积约占全国70%的黄淮海麦区和长江中下游麦 区，由于工业发达，空气污染严重，太阳总辐射平均每10年下降速度为-4. 5W/m2,直接辐射 下降速度为-6. 6W/m2. IOa (1961-2000年），年日照时数的距平值呈直线下降趋势，平均每 年下降5h(Che et al.，2005;Qian et al.，2007)。在河北北部、山东西部和河南北部下降 速率则超过lOOh/lOa (任国玉等，2005)。另外，在作物生殖生长期，天气阴雨寡照等不良气 候条件造成的弱光胁迫对作物产量和我国粮食安全造成了严重威胁。尤其是华北平原，近 年来大面积雾霾发生，能见度降低，对作物的光合作用，造成了一定影响，产量下降。因此， 筛选耐弱光或耐荫作物对于粮食稳产和高产有重要作用。
[0003] 在作物的生长发育过程中，开花前花粉发育时期是决定穗粒数的关键时期.任 何非生物胁迫都严重降低穗粒数（Rudy et al.，2011)。尤其是花粉发育的小孢子发育期 (Young Miscropores, YM)逆境是对穗粒数影响最敏感的时期（Thakur et al.，2010)。国外 也有部分研究者认为作物花粉发育的小孢子发育期或者花粉减数分裂期遮阴每穗的穗粒 数也急剧降低（Fischer&Stockman, 1980 ;Fischer, 1985 ;Savin&Slafer, 1991 ;Slafer et al. , 1994) 〇
[0004] 作物生殖生长期是作物尤其是经济作物获得经济产量的重要阶段，作物耐弱光鉴 选方法有许多种，但目前还未见有利用主茎穗粒数降低程度来判别作物生殖生长期耐弱光 性的报道。
[0005] 申请人:研究课题的主要参考文献列述如下：
[0006] I.Stanhill G. , Cohen S., Global dimming:a review of the evidence for a widespread and significant reduction in global radiation with discussion of its probable causes and possible agricultural consequences. Agricultural and Forest Meteorollogy. 2001, 107:255 - 278〇
[0007] 2. Ramanathan V. , Feng Y. A i r pollution, greenhouse gases and climate change: global and regional perspectives. Atmospheric Environment. 2009, 43:37 - 50。
[0008] 3. Li H. , Jiang D. , Wollenweber B. , Dai T. , Cao ff. Effects of shading on morphology, physiology and grain yield of winter wheat. European Journal of Agronomy. 2010, 33:267-275。
[0009] 4. Mu Η. , Jiang D. , Wollenweber Β. , Dai Τ. , Jing Q. , Cao W. Long-term low radiation decreases leaf photosynthesis,photochemical efficiency and grain yield in winter wheat. J. Agronj Crop Science. 2010, 196:38 - 47。
[0010] 5. Che H. Z.，Shi G. Y.，Zhang X. Y.，Arimoto R.，Zhao J. Q.，Xu L，Wang B.，Chen Z. H. , . Analysis of 40 years of solar radiation data from China,1961 - 2000. Geophysical Research Letters. 2005, 32:L06803, doi. 10. 1029/2004GL022322〇
[0011] 6. Qian Y. , Wang W. , Leung L. R., Kaiser D. P. Variability of solar radiation under cloud-free skies in China:the role of aerosols, Geophysical Research Lett ers.2007, 34:L12804, doi:10. 1029/2006GL02880。
[0012] 7.任国玉，郭军，徐铭志等.近50年中国地面气候变化基本特征.气象学 报.2005,63(6) :942-956〇
[0013] 11. Dolferus R., Ji X. M. , Richards R. A. Abiotic stress and control of grain number in cereals，Plant Science. 2011，181:331-341〇
[0014] 12. Thakur P. , Kumar S. ,Malik J A. , Berger J. D. , Nayyar H. Cold stress effects on reproductive development in grain crops:An owerview. Environmental and Experimental Botany. 2010,67:429-443。
[0015] 13. Fischer R. A, Stockman Y. M. Kernel number per spike in wheat (Triticum aestivum L.):responses to preanthesis shading. Australian Journal of Plant Physiology. 1980, 7:169-180。
[0016] 14. Fischer R. A. Number of kernels in wheat crops and the influence of solar radiation and temperature, Journal of Agricultural Science Cambridge. 1985, 105:447-461。
[0017] 15. Savin R. , Slafer G. A., Shading effects on the yield of an Argentinian wheat cultivar. Journal of Agricultural Science. 1991，116 :l_7〇
[0018] 16. Slafer G. A. , Calderinin D. F. , Miralles D. J. , Dreccer M. F. , Pre-anthesis shading effects on the number of grains of three bread wheat cultivars of different potential number of grains. Field Crops Research. 1994,36:31-39。
【发明内容】
[0019] 本发明要解决的技术问题是提供一种鉴选耐弱光作物的方法，在作物的小孢子发 育期进行弱光胁迫3-5d，然后恢复正常光照，灌浆前期或者中期根据主茎穗粒数降低程度 来筛选作物生殖生长期耐弱光的强弱，对于作物应对中国雾霾、阴雨寡照、全球变暗等不利 环境具有重要意义。
[0020] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0021] 一种鉴选耐弱光作物的方法，包括如下步骤：
[0022] A、播种：在人工控制的生长环境下，进行作物常规播种；
[0023] B、小孢子发育期辨识：作物挑旗后，测量作物所有主茎的AD值长度，挂牌标记并 登记标记日期；其中所述AD值为作物挑旗后旗叶与倒二叶的距离；当一半以上作物主茎的 AD值在-3cm和+4cm范围内时，开始进行弱光胁迫处理；
[0024] C、弱光胁迫处理：对部分标记的作物进行弱光胁迫，其余作为对照；光照强度降 低至正常晴天光照强度的0-10%，同时进行正常的浇水施肥管理，保证除了光照不同外，其 余管理与非弱光胁迫栽培时保持一致；弱光胁迫持续3-5d，然后解除弱光胁迫，恢复正常 光照，其余管理与非弱光胁迫时保持一致；
[0025] D、主茎穗粒数计数：灌浆中期，待籽粒已经清晰可见时剪掉已经标记的主茎，分别 计算弱光胁迫处理植株和对照植株的主茎穗粒数；
[0026] E、作物耐弱光性判别：根据如下公式进行判别，K值越大，耐弱光性越强：
[0027]
【权利要求】
1. 一种鉴选耐弱光作物的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤： A、 播种：在人工控制的生长环境下，进行作物常规播种； B、 小孢子发育期辨识：作物挑旗后，测量作物所有主茎的AD值长度，挂牌标记并登记 标记日期；其中所述AD值为作物挑旗后旗叶与倒二叶的距离；当一半以上作物主茎的AD 值在-3cm和+4cm范围内时，开始进行弱光胁迫处理； C、 弱光胁迫处理：对部分标记的作物进行弱光胁迫，其余作为对照；光照强度降低至 正常晴天光照强度的0-10%，同时进行正常的浇水施肥管理，保证除了光照不同外，其余管 理与非弱光胁迫栽培时保持一致；弱光胁迫持续3-5d，然后解除弱光胁迫，恢复正常光照， 其余管理与非弱光胁迫时保持一致； D、 主茎穗粒数计数：灌浆中期，待籽粒已经清晰可见时剪掉已经标记的主茎，分别计算 弱光胁迫处理植株和对照植株的主茎穗粒数； E、 作物耐弱光性判别：根据如下公式进行判别，K值越大，耐弱光性越强：
2. 根据权利要求1所述的鉴选耐弱光作物的方法，其特征在于：步骤A中，所述作物包 括小麦、玉米、水稻、谷子或者杂交谷子。
3. 根据权利要求1所述的鉴选耐弱光作物的方法，其特征在于：所播种的作物根据需 要提前进行春化处理。
4. 根据权利要求1所述的鉴选耐弱光作物的方法，其特征在于：步骤B中，当一半以上 作物主茎的AD值在-2cm和+2cm范围内时，开始进行弱光胁迫处理。
5. 根据权利要求1所述的鉴选耐弱光作物的方法，其特征在于：步骤C中，对2/3标记 的作物进行弱光胁迫，其余1/3作为对照。
6. 根据权利要求1所述的鉴选耐弱光作物的方法，其特征在于：步骤C中，弱光胁迫处 理时通过人为遮阴将光照强度降低至0,弱光胁迫持续3d。
7. 根据权利要求1所述的鉴选耐弱光作物的方法，其特征在于：步骤C中，弱光胁迫处 理时通过人为遮阴将光照强度降低至正常晴天光照强度的10%，弱光胁迫持续5d。
【文档编号】A01G1/00GK104488488SQ201410674281
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年11月23日 优先权日:2014年11月23日
【发明者】董宝娣, 董文琦, 刘孟雨, 师长海, 乔匀周, 赵欢, 郑鑫, 张明明, 陈骎骎 申请人:中国科学院遗传与发育生物学研究所