专利名称：一种鉴定植物地上营养器官对根系贡献能力的方法
技术领域：
本发明涉及一种鉴定植物地上营养器官对根系贡献能力的方法，适用于可嫁接的栽培植物，本发明为研究植物地上营养器官对根系贡献能力提供了一种科学、有效的方法。
背景技术：
地上部在植物的生长发育中发挥着极为重要的作用，它可以通过光合作用提供植物生长所需要的碳水化合物。生产上的很多耕作措施和耕作制度其实都是为了最大限度地进行光合生产。地上部质量的好与坏直接影响着碳同化、生长调节物质的变化和植物的生长发育进程等生命活动。根系作为植物的三大营养器官之一，发挥着为植物生长发育提供所需的水分和矿质营养的功能。以往的研究中只注重经济产量的研究，而忽略了其他部分。而作物的生长发育和产量形成过程就是地上部光合作用和根群吸收水分、养分的统一过程。人们对地上部研究较多而对地下部的生长发育以及产量研究的较少，关于地上部对根系生长发育贡献能力的研究更少。由于地上部性状非常复杂，任何一个单一的性状都无法反映地上部对根系生长发育的影响。因此，在如何准确评价地上部对根系发育的影响方面尚缺少综合性的指标。地上部与根系之间相互影响、相互促进，根系的大小、发达程度与地上部有着直接的关系，故难以准确评估根系的生长发育和根系性状是其自身的表现还是来地上部的影响，也不能将地上部对根系生长发育的贡献能力分离开来，因此，难以对其进行客观、准确和全面的鉴定与描述，无法准确评估地上部营养器官对根系生长发育的贡献能力。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种鉴定植物地上营养器官对根系贡献能力的方法，即一种鉴定待测植株地上营养器官对植株根系性状的贡献能力是否高于对照植株地上营养器官的方法，包括如下步骤:I)制备待测植株嫁接嵌合体和对照植株嫁接嵌合体，所述待测植株嫁接嵌合体的砧木和所述对照植株嫁接嵌合体的砧木来源于同一植物品种，且所述砧木不来源于所述待测植株和所述对照植株；2)检测所述待测植株嫁接嵌合体和所述对照植株嫁接嵌合体的根系性状，确定所述待测植株地上营养器官对植株根系性状的贡献能力是否高于对照植株地上营养器官；所述对照植株为进行鉴定比较所用的植株；所述植株根系为所述植株的直根系或须根系，所述植株根系性状可根据植株种类及育种目标的不同，选择不同的根系性状进行检测。所述根系性状可为所述根系的形态性状，和/或所述根系的产量性状。
在上述方法中，所述待测植株嫁接嵌合体的接穗和所述对照植株嫁接嵌合体的接穗来源于不同的植物品种。
在上述方法中，所述待测植株嫁接嵌合体的接穗来自于所述待测植株，所述对照植株嫁接嵌合体的接穗来自于所述对照植株。在上述方法中，所述砧木与所述待测植株嫁接嵌合体的接穗可来自同一植物物种或品种，也可来自不同的植物物种或品种；所述砧木与所述对照植株嫁接嵌合体的接穗可来自同一植物物种或品种，也可来自不同的植物物种或品种。在上述方法中，所述待测植株嫁接嵌合体的接穗和所述对照植株嫁接嵌合体的接穗均可来源于大豆Glycine max (L.)Merr.。在上述方法中，所述站木可来源于大豆Glycine max (L.)Merr.。在上述方法中，当所述砧木、所述待测植株嫁接嵌合体的接穗和所述对照植株嫁接嵌合体的接穗均来源于大豆Glycine max(L.)Merr.时,所述根系的形态性状可为主根长度和/或侧根数；所述根系的产量性状可为根系干重。在本发明的实施例中，所述对照植株为大豆Glycine max (L.) Merr.自贡鸯鸯冬豆，所述待测植株地上部营养器官来源于如下24个大豆Glycine max (L.)Merr.品种之一:爬蔓青、上蔡二糙平顶式、菏泽牛毛黄、益都平顶黄、新黄豆、莒选23、齐黄10、兖黄I号、丰收黄、文丰7号、跃进5号、诱变30、冀豆4号、鲁豆4号、豫豆2号、中豆19、科丰6号、鲁豆
11、冀豆7号、豫豆22、冀豆12、中黄13、郑92116、中黄30。在上述方法中，所述制备待测植株嫁接嵌合体和对照植株嫁接嵌合体中，所述待测植株嫁接嵌合体的接穗和所述对照植株嫁接嵌合体的接穗的发育时期一致；所述待测植株嫁接嵌合体的砧木和所述对照植株嫁接嵌合体的砧木的发育时期一致；所述接穗可来自于种子萌发至第一对真叶完全展开时的植株；所述砧木可来自于种子萌发至子叶完全展开时的植株。本发明保护上述任一所述方法在筛选植株地上营养器官对根系性状的贡献能力高于对照植株地上营养器官的应用，所述对照植株为进行筛选比较所用的植株。本发明还适用于豆类如绿豆Vigna radiata、瓜类如南瓜Cucurbitamoschata或黄瓜 Cucumis sativus Linn、暮类如甘暮 Ipomoea batatas Lam.、木暮 ManihotesculentaCrantz和马铃薯Solanum tuberosum L.及果木等可以嫁接的栽培植物。实验证明，以大豆品种自贡鸳鸯冬豆为砧木，以包括大豆自贡鸳鸯冬豆在内的25种不同大豆品种的根系为砧木，获得的25种不同嫁接嵌合体在根系的形态性状如主根长度和侧根数、根系的产量性状如根系干重上存在显著差异。本发明通过嫁接技术，形成根系起始状态完全相同而地上部不同的嫁接复合体，对地上部性状进行客观鉴定，在地下部基因型和初试状态相同的情况下来评估地上部对根系生长发育的贡献和影响。通过此方法可以可靠评估地上部对根系生长发育的贡献能力，筛选出地上部对根系性状贡献能力强的品种，为作物育种提供优异亲本。本发明所提供的评估地上部对根系生长发育贡献能力和影响的方法，可保证研究中根系的一致性；可通过根系性状来直接反映植物地上营养器官对根系的贡献能力。
具体实施例方式下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、利用嫁接技术鉴定不同大豆品种地上部对根系性状的贡献能力一、试验材料石占木；自贡鸳'鸯冬豆，学名Glycinemax(L.)Merr.，国家农作物种质库(网址:http://icgr.caas.net.cn)统一编号为ZDD13279，购自北京中农作科技发展有限公司。接穗:生产上大面积推广的品种，共24个。具体名称和来源如下:1.爬蔓青:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD02924。2.上蔡二糙平顶式:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD03190。3.菏泽牛毛黄:学名Glycinemax (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD02876。4.益都平顶黄:学名Glycinemax(L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD02715。5.新黄豆:学名Glycinemax (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD02570。6.莒选23:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD02615。7.齐黄10:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD02581。 8.究黄I号:学名Glycinemax (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD02643。9.丰收黄:学名Glycinemax(L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD02612。10.文丰7号:学名Glycine max(L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD02611。11.跃进5号:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD09895。12.诱变30:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD07987。13.冀豆4号:学名Glycine max(L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD18630。14.鲁豆4号:学名Glycine max(L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD09884。15.豫豆2号:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD10089。16.中豆19:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD11579。17.科丰6号:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD08024。18.鲁11:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD19379。19.冀豆7号:学名Glycine max(L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD18632。20.豫22:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD19410。21.冀12:学名Glycine max (L.)Merr.，国家农作物种质库统一编号为ZDD23040。22.中黄13:学名Glycine max (L.)Merr.,国家农作物种质库统一编号为ZDD23876。23.郑92116:学名G]ycine max (L.) Merr.,国家农作物种质库统一编号为ZDD23277。24.中黄30:学名Glycine max (L.) Merr.,中国农业科学院作物科学研究所选育，审定编号:国审豆2006015，购自北京中农作科技发展有限公司。25.自贡鸯鸯冬豆,学名Glycine max(L.)Merr.,国家农作物种质库统一编号为ZDD13279，购自北京中农作科技发展有限公司。二、试验方法以自贡鸳鸯冬豆为砧木，以包括自贡鸳鸯冬豆在内的步骤一所述的25种不同大豆品种为接穗，按照如下插接法分别进行嫁接，获得25种嫁接嵌合体:
(I)竹签制备:选用粗细合适的牙签去尖后将其削成双面楔形，斜面长度I 2cm,竹签的直径根据砧木的生长状况选择；(2)砧木与接穗准备:砧木和接穗的种子均选择籽粒饱满的种子；将接穗的种子播种于营养床内，4 5天后将站木种子播种于营养钵(IOXlOcm)内；待砧木的子叶展开后，利用组培用手术刀片和竹签将砧木生长点剔除，然后将竹签沿着生长点中心垂直向下扎孔，深度为I 1.5cm，竹签暂不拔出，同时注意竹签不能伤害到砧木的子叶；待第一对真叶展开后，在距真叶下I 1.5cm处下刀将接穗根据竹签的性状削为楔形，斜面与真叶所在位置平行，长度Icm左右，同时将两个真叶切除；(3)相互嫁接:将竹签拔出，迅速把接穗插入到砧木的插孔当中，是接穗的削面与竹签的斜面吻合，然后用封口膜固定；(4)嫁接后管理:用底部剪出缺口的透明塑料杯将嫁接后的植株覆盖，保湿，缓苗，同时如果有生长点从子叶处冒出应及时剔除。待嫁接植株成活后将嫁接植株移栽到田间。实验采用完全随机区组设计，共设3个区组(重复)，每个区组设25个小区(处理)，每个小区的面积为0.81平方米，每个小区内种植嵌合体植株的穴距0.9m，行距0.9m，每穴定苗5株，按常规方法进行田间管理。三、不同地上部(接穗)对根系性状贡献能力的比较1.上述步骤二获得的大豆嫁接嵌合体的大豆收获后，统计各大豆嫁接嵌合体植株地下部砧木的根系形态性状:主根长度(从嫁接的部位到主根拉直后主根根尖末端的长度)，再利用LSD法进行多重比较，标记字母法的统计结果如表I所示，表I中的数值为3个重复的平均值，数值后的小写字母表示a =0.05显著水平，以不同大豆品种为接穗获得的不同嫁接嵌合体，在同一性状数值后若含有相同的小写字母，则表示二者无显著差异，若无相同的小写字母，则表示二者差异显著。表I结果表明，不同的地上部(接穗)可以影响砧木的根系形态性状如主根长度。表I不同品种(接穗)对砧木自贡鸳鸯冬豆主根长度的影响
权利要求
1.一种鉴定待测植株地上营养器官对植株根系性状的贡献能力是否高于对照植株地上营养器官的方法，包括如下步骤: 1)制备待测植株嫁接嵌合体和对照植株嫁接嵌合体，所述待测植株嫁接嵌合体的砧木和所述对照植株嫁接嵌合体的砧木来源于同一植物品种，且所述砧木不来源于所述待测植株和所述对照植株； 2)检测所述待测植株嫁接嵌合体和所述对照植株嫁接嵌合体的植株根系性状，确定所述待测植株地上营养器官对植株根系性状的贡献能力是否高于对照植株地上营养器官。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述待测植株嫁接嵌合体的接穗和所述对照植株嫁接嵌合体的接穗来源于不同的植物品种。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述根系性状为所述根系的形态性状，和/或所述根系的质量性状。
4.根据权利要求1一3中任一所述的方法，其特征在于:所述待测植株嫁接嵌合体的接穗和所述对照植株嫁接嵌合体的接穗均来源于大豆Glycinemax (L.)Merr.。
5.根据权利要求1一4中任一所述的方法，其特征在于:所述砧木来源于大豆Glycinemax(L.)Merr.。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于:所述根系的形态性状为主根长度和/或侧根数；所述根系的质量性状为根系干重。
7.根据权利要求1一6中任一所述的方法，其特征在于:所述制备待测植株嫁接嵌合体和对照植株嫁接嵌合体中，所述待测植株嫁接嵌合体的接穗和所述对照植株嫁接嵌合体的接穗的发育时期一致；所述待测植株嫁接嵌合体的砧木和所述对照植株嫁接嵌合体的砧木的发育时期一致。
8.权利要求1-7中任一所述方法在筛选植株地上营养器官对根系性状的贡献能力高于对照植株地上营养器官中的应用。
全文摘要
本发明公开了一种鉴定植物地上营养器官对根系贡献能力的方法。本发明所提供的方法，包括以下步骤1)制备待测植株嫁接嵌合体和对照植株嫁接嵌合体，所述待测植株嫁接嵌合体的砧木和所述对照植株嫁接嵌合体的砧木来源于同一植物品种，且所述砧木不来源于所述待测植株和所述对照植株；2)检测所述待测植株嫁接嵌合体和所述对照植株嫁接嵌合体的植株根系性状，确定所述待测植株地上营养器官对植株根系性状的贡献能力是否高于对照植株地上营养器官。本发明适用于马铃薯、甘薯、山药、大豆、黄瓜、南瓜、果木、番茄等可以嫁接的栽培植物，为鉴定植物根系性状及评估植物地上营养器官对根系性状贡献能力提供了一种科学的方法。
文档编号A01G1/06GK103070024SQ20131001010
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月11日 优先权日2012年3月29日
发明者韩天富, 曹晓宁, 孙 石, 吴存祥, 侯文胜, 蒋炳军, 贾贞 申请人:中国农业科学院作物科学研究所