一种基于叶绿素荧光动力筛选广适性水稻的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于水稻育种领域，特别是一种基于叶绿素巧光动力筛选广适性水稻的方 法。
【背景技术】
[0002] 粮食安全是世界各国关注的首要问题，水稻作为中国种植面积最大的作物，对中 国粮食安全更是起到举足轻重的作用。自"超级稻"研究计划启动W来，中国超级稻育种取 得了令人瞩目的成就，而水稻稳产性和生态适应性历来受到水稻工作者的重视。广适性首 次由CMMYT(InternationalMaizaand怖ertImprovementCenter)通过小麦和玉米的育 种研究中重新赋予了作物广适性的内涵，即一种基因在多种环境中都能获得高产的能力。 水稻叶片光合作用对不同±壤、生态气候条件、耕作制度都有直接和快速的响应，光合作用 的稳定性是水稻适应多种不良逆境的重要生理基础。
[0003] 水稻产量高低取决于抽穗至成熟期的光合生产能力及光能利用率。水稻生育后期 是决定水稻产量的关键时期，开花后光合作用的70%都用于形成产量，其中剑叶的光合作 用占整个叶片光合作用的50%W上（广适性超高产杂交水稻选育的新成就与体会，陈立云 等，第1届中国杂交水稻大会论文集，2010年9月：54-58)。光系统II(PSII)是植物叶 片对外界环境变化反应最敏感的部位，叶绿素巧光动力学技术是检测光系统II生理反应的 无损伤探针，可快速，准确的反应植物的光合状态。叶绿素巧光可用于分析各种生物和非生 物胁迫胁迫对植物光合作用的影响，包括光照强度、水分、营养、大气环境等，通过对不同条 件下快速叶绿素巧光诱导动力学曲线的分析，可深入了解W上运些因素对植物光合机构主 要是PSII的影响W及光合机构对环境的适应机制。
[0004] 一个水稻品种欲大面积推广应用，需要具有广泛生态适应性，对各种生态逆境都 有一定的耐性。因此育种专家通常需在F1优势组合中经过多年多点的试验，花费较长时 间和较多种植面积，运样在一定程度上限制了新品种推广的进程（广适性杂交水稻的性 状特征研究，刘文江等，四川农业大学学报，2000, 2(18) : 137-140);而且在有限的年份里 较难遇及各种生态逆境的考验，运样的试验也仅限用于目标组合的鉴定，而难W用于一 定量优势组合的筛选，在使用环节上滞后（两系法亚种间杂交稻育种的若干思考，吕川 根等，中国农业科技导报，2007, 9(2) :38-43)。水稻有着内在的生理特性，一个品种的遗 传特性总在某些生理特性和指标上得到表现，即使其处于非逆境条件下。发掘和鉴定运 些特定的生理指标，可W有效反映品种的某些遗传特性，用于早期鉴定品种的广泛生态 适应性。目前已经有研究者利用生理特性通过测定叶片叶绿素含量、茎伤流、硝酸还原酶 活性等将水稻进行分型，利用公式计算其广适性，但此种方法存在需破坏水稻组织，且检 测指标较多的缺陷，目前无资料显示利用叶绿素巧光动力学的方法来筛选广适性水稻（田 间杂交水稻单年单点5种不同逆境的批量筛选及聚类分析，李霞等，中国生态农业学报， 2010, 3 (18) : 528-534)。因此开发一套简便快捷的筛选技术，对加快育种进程，提高育种效 率具有十分重要的作用。
【发明内容】
[0005] 针对上述问题，本发明提供一种基于叶绿素巧光动力筛选广适性水稻的方法，该 方法操作简便，无需破坏水稻组织，即可实现对水稻广适性的检测，本发明是运样实现的：
[0006] 一种基于叶绿素巧光动力筛选广适性水稻的方法，具体步骤如下：
[0007] 取水稻开花后15天的剑叶，分别于上午、中午测定其巧光动力学曲线，测定前样 品暗适应20min;
[0008] W巧光参数PIgbs作为评价参数，中午PI。心直大于1. 9,且中午PI值较上午下降 小于70%的样品水稻，即具有广适性水稻。
[0009] 优选的，本发明中，所述上午是指8:00-9:30时段内，所述中午是指12:30-14:00 时段内。
[0010] 进一步，本发明所述方法中，是通过植物效率仪测定巧光动力学曲线，其最大光强 为 3000umol/m2/s。
[0011] 淮稻5号是公认的广适性品种，经过多年试验试种，表现高产、稳产、优质。大田示 范试种一般亩产600-650公斤，产量潜力在750公斤W上。
[0012] 本发明基本原理在于：植物叶片在晴天中午会发生光抑制，光抑制会导致植物光 化学效率降低，光合产物量降低，低溫、高溫、干旱会加剧光抑制程度，而光抑制程度的高低 也反映了植物叶片抵御逆境的能力。光抑制主要发生在PSII阶段，而叶绿素巧光动力学能 够深入细致的分析PSII的生理状态，其中光合性能指数Plgb.能够准确反映植物光合机构 的状态，能够更好的反映环境胁迫对光合机构的影响。通过测定发现已知的广适性水稻品 种淮稻5号在中午依然能保持较高的光合性能指数（PLb,= 2. 03)，且较上午该值下降幅 度较小（下降百分比=64. 94% )。说明淮稻5号在逆境条件下依然然能够保持相对较高 的光合性能，运也与其广适的性能相符合。
[0013] 本发明W水稻开花后15天剑叶作为测定对象，利用叶绿素巧光动力学技术测定 剑叶的巧光动力学曲线，W获得PIgbs的值作为筛选条件，对水稻广适性进行筛选，整个实验 过程对植株没有任何损伤性，无需采样，减少对植株的损伤性；该检测操作简便准确，利用 单年单点即可确定材料对环境的适应能力，节省育种的年限和试验地的面积。
【具体实施方式】
[0014] 试验水稻2014年种植于江苏省农业科学院内试验大田，泰州实验基地大田和白 马湖实验基地大田，其中江苏省农业科学院内试验大田作为本发明检测数据采集点，=地 的实际产量作为本发明的结论验证。参加试验的配组材料均为自定义编号。
[001引实施例中使用的植物效率仪为英国汉莎公司生产的Hand-PEA;
[001引 实施例1
[0017]将编号依次为JD4801-JD4830的水稻品种植于江苏省农业科学院试验大田，每个 编号设置2个小区重复，大田统一水肥管理，取开花后15天剑叶作为测定对象；同时运些材 料在江苏泰州和江苏南京白马湖均种植，并统一水肥管理，并测定各个小区产量。选用淮稻 5号作为对照材料。
[001引 1、检测方法
[001引 1.1测定方法
[0020]W水稻开花后15天剑叶作为测定对象，测试前所有样品均用遮光夹暗适