一种比较植物耐强光能力的方法
【专利摘要】本发明公开了一种比较植物耐强光能力的方法。本发明公开的一种比较植物耐强光能力的方法，是将在相同培养条件下得到的相同生长期的不同待测植物的某同一叶位的连体叶片平铺，并在相同温度和相对湿度条件下，将所述连体叶片在与光线垂直的位置接受相同的强光处理。本发明公开的方法可用于耐强光高温或耐强光低温品种鉴定，该方法操作简便，快速，适合大规模鉴定，对植物耐强光的基础研究和耐强光植物品种的选育具有重要意义。
【专利说明】一种比较植物耐强光能力的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种比较植物耐强光能力的方法，属于生物【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 自然环境下，当植物叶片吸收的光能超过光合作用所能利用的范围时，这些相对 过剩的光能会促使产生大量活性氧，进而引起叶片光合效率下降而发生光抑制（Powl es et al.，1984)。随着外界光强的增强和强光持续时间的延长，强光引起的光抑制会发展为光氧 化，伴随叶片色素含量的降低。对一年生农作物（如水稻、小麦等）而言，强光引起的光抑 制和光氧化会限制光合产物向籽粒的转移，甚至会引起叶片提早衰老而造成减产。因此，培 育耐强光的作物新品种是作物高产育种的重要途径之一。
[0003] 植物对强光引起的光抑制或光氧化呈现物种、亚种和品种间的差异。对不同作物 品种耐强光特性的鉴定有助于加快培育耐强光的作物新品种。可以用叶绿素含量和叶绿 素突光参数如光系统II最大光化学效率（Fv/Fm)来反映植物耐强光引起光抑制或光氧化 的程度。一般认为，Fv/Fm下降至0.75以下，表明发生了光抑制。耐强光的品种经强光处 理后，叶绿素含量和Fv/Fm下降幅度小，而对强光敏感的品种经强光处理后，叶绿素含量和 Fv/Fm下降幅度大。
[0004] 一般在实验室利用人工模拟相对强光和低浓度甲基紫精（也称MV)模拟光氧 化条件处理离体叶圆片的方法来进行植物耐光氧化研究（Iwao et al. 1984 ;Mitsuko et al. 1995)。MV是除草剂百草枯（Paraquat)的主要成分，作为光系统I的人工电子受体，产 生超氧阴离子（〇2_)。因为该方法受人工光源、操作复杂等因素，并未直接应用于大规模的 品种筛选中。
[0005] 焦德茂等（1991)建立了简易的大规模光氧化鉴定体系，具体做法是将水稻离体 功能叶片（剑叶或倒二叶），用透明玻璃压入盛有2. 5厘米水层的白瓷盘里，放置室外经 晴天日光连续处理5-7天，依据处理后叶片保持绿色的程度进行分级来鉴定水稻耐强光品 种。他们利用该方法对165份不同来源的水稻品种进行了光氧化鉴定，发现了一些耐强光 的品种（Jiao et al. 1992 ;顾行影等1992 ;焦德茂等1994)。方先文等（1998)采用该方法 对10个小麦品种的耐光氧化特性进行了检测。姜华等（2008)和孙小霞等（2009)利用该 方法对水稻耐光氧化基因进行了 QTL定位。由于该方法要求连续5-7天的晴天才能进行鉴 定，因此其鉴定结果易受天气影响，其准确性和重复性不易控制。Li等（2010)在该方法的 基础上做了改进。主要是利用5X5的欧司朗金属卤化物灯（HQI-TS 150W/D)作为人工光 源，可以提供受光面积为1平方米，光强约为IOOOymol nT2 的稳态均质光源，具体做法 是将小麦旗叶中部约5厘米的叶段夹于两个玻璃片之间，置于盛有5厘米水层的ImX Im的 玻璃池内，经IOOOymol nT2 S4的人工光源连续处理3天，通过比较处理前后叶绿素含量和 Fv/Fm变化反映不同小麦品种的耐强光特性。Li等（2010)利用该方法对一个DH群体进行 光氧化处理，定位了小麦耐强光QTL。
[0006] 以上光氧化鉴定方法是以离体叶片为材料开展的，尽管离体叶片强光处理的方法 可在一定程度上反映植物对强光的耐受性，但这种方法无法完全反映植物自身连体叶片对 强光的响应过程。一般可以在人工光源下直接对植物植株进行光照处理，然后比较功能叶 片经强光处理后的光合效率，进行光抑制或光氧化研究。由于整株植物所占的空间较大，不 同叶位叶片互相遮挡，叶片角度，植株间互相遮挡等因素，所研究特定叶片受光并不一致， 因此，该方法不适合对较多植株进行较为准确的耐强光鉴定。建立规模化的连体叶片耐强 光处理的方法是植物耐强光研究和作物耐强光品种选育的重要基础。因此，本发明旨在建 立一种植物连体叶片耐强光鉴定方法。
【发明内容】
[0007] 本发明的目的是提供一种比较植物耐强光能力的方法。
[0008] 本发明提供一种比较植物耐强光能力的方法，是将在相同培养条件下得到的相同 生长期的不同待测植物的某同一叶位的连体叶片平铺，并在相同温度和相对湿度条件下， 将所述连体叶片在与光线垂直的位置接受相同的强光处理，使得该同一叶位的连体叶片的 光系统II最大光化学效率Fv/Fm均小于0. 75,得到不同待测植物的处理后的该连体叶片； 测定不同待测植物的处理前的该连体叶片的光系统II最大光化学效率Fv/Fm，记作A ;测定 不同待测植物的处理后的该连体叶片的光系统II最大光化学效率Fv/Fm，记作B ;将同一待 测植物的A减去B所得的值记作C ;如果待测植物X的C值小于待测植物Y的C值，则待测 植物X的耐强光能力好于待测植物Y ;
[0009] 所述连体叶片为连接于整株待测植株上的非离体叶片，操作时可将整株待测植株 放入强光处理设备中进行操作；
[0010] 所述植物为同一种植物。
[0011] 上述方法中，所述相对湿度为40 % -60 %。
[0012] 上述任一所述的方法中，所述生长期为两叶一心期；
[0013] 所述同一叶位为第二叶。
[0014] 上述任一所述的方法中，所述强光处理的光强为700-1000 ii mol m 2 s \具体为 T7OOlimol m2 s^SOOymol m2 S1或 lOOOymol m2 s1。
[0015] 上述任一所述的方法中，所述强光处理的处理时间为10min-4h，具体为10min、 20min、30min、lh、L 5h、3h 或 4h。
[0016] 上述任一所述的方法中，所述得到不同待测植物的处理后的该连体叶片和所述测 定不同待测植物的处理后的该连体叶片的光系统II最大光化学效率Fv/Fm之间还包括黑 暗处理的步骤。
[0017] 上述任一所述的方法中，所述黑暗处理的时间为15-20min，具体为15min ;
[0018] 所述光系统II最大光化学效率Fv/Fm测定时，饱和光强设定为3000 ii mol nT2 s' 饱和闪光时间为Is ;
[0019] 所述温度为20-42°C，具体为23-26°C，再具体为25-26°C，更具体为20°C、25°C、 31°C、37°C和 42°C。
[0020] 一种使植物的连体叶片的光系统II最大光化学效率Fv/Fm小于0. 75的方法也属 于本发明的保护范围，是将植物的连体叶片平铺，将所述连体叶片在与光线垂直的位置接 受强光处理；
[0021] 所述强光处理的光强具体为700-1000 ii mol m_2 s-1，具体为700 ii mol m_2 s-1、 800 u mol nT2 s-1 或 1000 u mol nT2 s-1 ;
[0022] 所述连体叶片为连接于整株植株上的非离体叶片，操作时可将整株植株放入强光 处理设备中进行操作。
[0023] 上述任一所述的方法中，所述植物为禾本科植物，具体为小麦或水稻。
[0024] 上述任一所述的方法在植物选育中的应用也属于本发明的保护范围；
[0025] 所述植物为禾本科植物，具体为小麦或水稻。
[0026] 本发明提供的方法可用于耐强光高温或耐强光低温品种鉴定，该方法操作简便， 快速，适合大规模鉴定，对植物耐强光的基础研究和耐强光植物品种的选育具有重要意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0027] 图1为待鉴定叶片耐强光鉴定示意图。
[0028] 图2为小麦叶片经强光处理不同时间后的Fv/Fm变化。
[0029] 图3为小麦叶片在不同温度下经强光处理后的Fv/Fm变化。
[0030] 图4为小麦不同叶位连体叶片经强光处理后的Fv/Fm变化。
[0031] 图5为水稻叶片强光处理前后的Fv/Fm变化。
【具体实施方式】
[0032] 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。
[0033] 下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0034] 小偃54 (Triticumaestivum) 2000年通过陕西省农作物品种审定委员会的审定。
[0035] 京411 (Triticumaestivum L.) 1991年、1992年分别通过北京市农作物审定委员 会和国家农作物品种审定委员会的审定。
[0036] 小偃54和京411均是禾本科小麦属普通小麦冬小麦品种。
[0037] 两优2163 (Oryza sativa) 2000年4月通过福建省农作物品种审定委员会审定。
[0038] 明恢63 (Oryza sativa)在文献"谢华安等.籼型杂交水稻汕优63及其恢复系明 恢63的选育研究.福建省农科院学报.1987. "中公开过，公众可从福建省农业科学院获得， 1997年12月通过福建省科技成果鉴定，是我国目前使用面积最大的恢复系。
[0039] 两优2163为禾本科水稻杂交稻品种，明恢63为禾本科水稻杂交稻恢复系。
[0040] 下述实施例用光系统II最大光化学效率（Fv/Fm)来反映植物耐强光引起光抑制 或光氧化的程度。一般认为，Fv/Fm下降至0.75以下，表明发生了光抑制。耐强光的品种 经强光处理后，Fv/Fm下降幅度小，而对强光敏感的品种经强光处理后，Fv/Fm下降幅度大。
[0041] 实施例1、耐强光检测实验
[0042] -、小麦幼苗的培养
[0043] 将小偃54和京411的种子经30 % H2O2 (10-30 % H2O2均可）浸种消毒 10min(10-20min均可）后，转移至放有湿润滤纸的培养皿中置于22°C (20-25°C均可）恒 温箱中发芽，第二天将露白的种子摆于盛有自来水的尼龙网盘（30cmX20cmX8. 5cm(长X 宽X深））中，在智能人工气候箱（型号为HP1000GS，购自武汉瑞华仪器设备有限责任公 司）中生长。培养条件为：14h光周期（12-14h光周期均可），光强150ii mol JiT2 S4 (由仪 器自带的1^0光源提供，100-30011111〇1111_28_1均可）；白天温度为201：(15-221：均可）， 夜间温度为151：(10-151：均可），相对湿度40%-60%。培养7天（7-10天均可）后，将幼 苗移入30cmX30cmX15cm(长X宽X深）盛有全营养液（如表1所示）的塑料盒中，继 续在智能人工气候箱中培养（培养条件相同）至第二片叶完全展开（处于两叶一心期，大 约为发芽后20-24天）时进行强光处理。
[0044] 表1小麦全营养液配方（1000倍，余量为去离子水）
【权利要求】
1. 一种比较植物耐强光能力的方法，是将在相同培养条件下得到的相同生长期的不同 待测植物的某同一叶位的连体叶片平铺，并在相同温度和相对湿度条件下，将所述连体叶 片在与光线垂直的位置接受相同的强光处理，使得该同一叶位的连体叶片的光系统II最大 光化学效率Fv/Fm均小于0. 75,得到不同待测植物的处理后的该连体叶片；测定不同待测 植物的处理前的该连体叶片的光系统II最大光化学效率Fv/Fm，记作A ;测定不同待测植物 的处理后的该连体叶片的光系统II最大光化学效率Fv/Fm，记作B ;将同一待测植物的A减 去B所得的值记作C ;如果待测植物X的C值小于待测植物Y的C值，则待测植物X的耐强 光能力好于待测植物Y ; 所述连体叶片为连接于整株待测植株上的非离体叶片； 所述植物为同一种植物。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述相对湿度为40% -60%。
3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述生长期为两叶一心期； 所述同一叶位为第二叶。
4. 根据权利要求1-3任一所述的方法，其特征在于：所述强光处理的光强为 700-1000 u mol Iii2S1,具体为 700 u mol In2S^SOOiimol Iii2S1 或 1000 u mol IH2S1tj
5. 根据权利要求1-4任一所述的方法，其特征在于：所述强光处理的处理时间为 10min_4h,具体为 10min、20min、30min、lh、L 5h、3h 或 4h。
6. 根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于：所述得到不同待测植物的处理后 的该连体叶片和所述测定不同待测植物的处理后的该连体叶片的光系统II最大光化学效 率Fv/Fm之间还包括黑暗处理的步骤。
7. 根据权利要求1-6任一所述的方法，其特征在于：所述黑暗处理的时间为15-20min， 具体为15min。
8. -种使植物的连体叶片的光系统II最大光化学效率Fv/Fm小于0. 75的方法，是将植 物的连体叶片平铺，将所述连体叶片在与光线垂直的位置接受强光处理； 所述连体叶片为连接于整株植株上的非离体叶片。
9. 根据权利要求1-8任一所述的方法，其特征在于：所述植物为禾本科植物，具体为小 麦或水稻。
10. 权利要求1-9任一所述的方法在植物选育中的应用。
【文档编号】A01G7/04GK104303867SQ201410549301
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月16日 优先权日:2014年10月16日
【发明者】李宏伟, 郑琪, 李滨, 李振声 申请人:中国科学院遗传与发育生物学研究所