一种兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价和选育方法

本发明属于甘蔗育种，特别涉及一种兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法。

背景技术：

1、甘蔗是热带和亚热带地区的重要经济作物之一，甘蔗中含有丰富的糖分是制造蔗糖的原料，还含有对人体新陈代谢非常有益的各种维生素、脂肪、蛋白质、有机酸、钙、铁等物质，可以直接作水果食用。广西是世界第二大产糖省，甘蔗栽培面积和糖产量均占全国60％以上。在甘蔗栽培过程中，会通过施用大量化肥特别是氮肥来提高甘蔗产量，广西蔗地年施氮量为500～755kg/hm2，是巴西的6～10倍，超世界平均施氮水平3倍以上。大量偏施氮肥会造成生产成本高、土壤酸化等问题，目前全广西约八十万公顷的甘蔗几乎都种植在ph低于5.0的酸性土壤上；土壤酸害是限制作物生长与产量的主要非生物胁迫因子，在酸化土壤中，铝、锰、氢等离子会游离出来，对植物产生毒害；同时，钙、镁、磷等元素的有效性降低，造成植物养分缺乏，从而导致甘蔗产量品质下降、固氮效率低和大面积宿根黄化等。我国甘蔗品种联合固氮效率相对很低，只有约百分之五，有研究表明甘蔗高效联合固氮系统的形成与长期不施或少施氮肥有关，但我国现有的甘蔗栽培品种由于长期处于高氮胁迫下，甘蔗体内能低氮存活的细菌数量低，很难形成高效联合固氮系统。筛选、培育和推广固氮和耐酸铝甘蔗品种是有效利用酸性土壤、解决氮肥过量施用、提高作物生产力的最根本和有效的措施。甘蔗的品种繁多，如何准确、高效的评价和选育兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗品种，是固氮和耐酸铝甘蔗育种研究的基础。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法，能简单、高效地对甘蔗固氮特性和耐酸铝特性进行评价，能精确选育出兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗品种。

2、为实现上述目的，本发明提供一种兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法，包括甘蔗固氮性评价和甘蔗耐酸性特性评价，所述甘蔗固氮性评价包括：

3、将甘蔗单芽种茎或甘蔗苗在装有栽培基质的试验桶中培养5～6个月，然后取甘蔗植株进行nifh基因的qpcr分析，确定固氮甘蔗品种；

4、所述甘蔗耐酸铝特性评价包括：

5、将若干甘蔗单芽种茎或甘蔗苗分别放入试验水培液和对照水培液中进行培养，所述试验水培液的ph为3～3.5、铝离子浓度为100～200μmol/l，所述对照水培液ph为6～6.5、氯化铝浓度为0，其他同试验水培液；培养15～30天，取根系，测试根系重量和根系活力，计算耐酸铝评价指标l，根据耐酸铝评价指标l确定甘蔗的耐酸铝特性，计算公式如下：

6、l＝0.5*a+0.5*w

7、a＝a1/ao

8、w＝w1/wo

9、其中，a表示根系活力指标，w表示根系重量指标；a1表示通过试验水培液培养的甘蔗根系活力，a0表示通过对照水培液培养的甘蔗根系活力；w1表示通过试验水培液培养的甘蔗根系重量，wo表示通过对照水培液培养的甘蔗根系重量。

10、优选的，上述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法中，所述栽培基质中全氮含量不高于90mg/kg，ph为5.5～7。

11、优选的，上述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法中，所述nifh基因的qpcr分析为：以甘蔗叶片的cdna为模板进行pcr检测，扩增出nifh条带，则该甘蔗为固氮甘蔗品种。

12、优选的，上述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法中，采用乙炔还原法测定叶片的还原乙烯量，根据还原乙烯量确定固氮甘蔗品种的固氮等级，还原乙烯量≥800nmol c2h4/(g.fw.h)，为1级；还原乙烯量为401～799nmol c2h4/(g.fw.h)，为2级；还原乙烯量≤400nmol c2h4/(g.fw.h)，为3级。

13、优选的，上述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法中，l≤0.5，为酸铝敏感型甘蔗品种；0.5＜l＜0.8，为中间型甘蔗品种；l≥0.8为耐酸铝型甘蔗品种。

14、优选的，上述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法中，将固氮等级为1的固氮甘蔗品种进行甘蔗耐酸铝特性评价，筛选出l≥0.8的甘蔗品种，即为兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗品种。

15、一种兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源选育方法，应用上述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法进行筛选得到的1级固氮甘蔗品种和耐酸铝型甘蔗品种作为亲本进行杂交得到杂交种子，将杂交种子进行播种、培育得到甘蔗实生苗。

16、优选的，上述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源选育方法中，将所述的甘蔗实生苗培养，按上述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法进行筛选，选育获得兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗亲本组合。

17、优选的，上述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源选育方法中，所述杂交过程在甘蔗母本开花后先轻轻摇动母本使母本花粉散落抛弃，然后对甘蔗母本花序进行喷施调节剂，所述调节剂为6～10mg/l还原型谷胱甘肽、3～5mg/lα-萘乙酸钠的水溶液。通过对甘蔗母本花序喷施调节剂能够提高甘蔗母本柱头活力，提高柱头的可授性，同时有利于后续种子发育，提高杂交种子的结实率，从而提高甘蔗品种选育工作效率。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

19、本发明的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价和选育方法，通过对甘蔗植株进行nifh基因的qpcr分析确定固氮品种，建立耐酸铝评价指标l，根据耐酸铝评价指标l确定甘蔗的耐酸铝特性，综合评价可以有效筛选出兼具固氮和耐酸铝特性甘蔗品种；评价结果直观准确，能够快速区分固氮和耐酸铝特性的甘蔗品种或者品系和快速准确的选择选育固氮和耐酸铝特性的的甘蔗优良亲本组合，促进对兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗品种的选育研究与开发利用。在选育杂交过程中通过对甘蔗母本花序喷施调节剂能够提高甘蔗母本柱头活力，提高柱头的可授性，延长可授粉时间，提高杂交种子的结实率，从而提高甘蔗品种选育工作效率。

技术特征：

1.一种兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法，其特征在于，包括甘蔗固氮性评价和甘蔗耐酸性特性评价，所述甘蔗固氮性评价包括：

2.根据权利要求1所述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法，其特征在于，所述栽培基质中全氮含量不高于90mg/kg，ph为5.5～7。

3.根据权利要求1所述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法，其特征在于，所述nifh基因的qpcr分析为：以甘蔗叶片的cdna为模板进行pcr检测，扩增出nifh条带，则该甘蔗为固氮甘蔗品种。

4.根据权利要求3所述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法，其特征在于，采用乙炔还原法测定叶片的还原乙烯量，根据还原乙烯量确定固氮甘蔗品种的固氮等级，还原乙烯量≥800nmolc2h4/(g.fw.h)，为1级；还原乙烯量为401～799nmolc2h4/(g.fw.h)，为2级；还原乙烯量≤400nmolc2h4/(g.fw.h)，为3级。

5.根据权利要求3所述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法，其特征在于，l≤0.5，为酸铝敏感型甘蔗品种；0.5＜l＜0.8，为中间型甘蔗品种；l≥0.8为耐酸铝型甘蔗品种。

6.根据权利要求5所述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法，其特征在于，将固氮甘蔗品种进行甘蔗耐酸铝特性评价，筛选出l≥0.8的甘蔗品种，即为兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗品种。

7.一种兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源选育方法，其特征在于，应用权利要求5所述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法进行筛选得到的1级固氮甘蔗品种和耐酸铝型甘蔗品种作为亲本进行杂交得到杂交种子，将杂交种子进行播种、培育得到甘蔗实生苗。

8.根据权利要求7所述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源选育方法，其特征在于，将所述的甘蔗实生苗培养，按权利要求6所述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法进行筛选，选育获得兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗亲本组合。

9.根据权利要求7所述的兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源选育方法，其特征在于，所述杂交过程在甘蔗母本开花后先轻轻摇动母本使母本花粉散落抛弃，然后对甘蔗母本花序进行喷施调节剂，所述调节剂为6～10mg/l还原型谷胱甘肽、3～5mg/lα-萘乙酸钠的水溶液。

技术总结
本发明涉及甘蔗育种技术领域，具体公开了一种兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗种质资源评价方法，包括：甘蔗固氮性评价和甘蔗耐酸性特性评价，所述甘蔗耐酸铝特性评价包括：将若干甘蔗单芽种茎或甘蔗苗分别放入试验水培液和对照水培液中进行培养，所述试验水培液的pH为3~4、铝离子浓度为100~200μmol/L，所述对照水培液pH为6~6.5、铝离子浓度为0，其他同试验水培液；培养15~30天，取根系，测试根系重量和根系活力，计算耐酸铝评价指标L，确定甘蔗的耐酸铝特性。本发明的评价方法，可以有效筛选出兼具固氮和耐酸铝特性甘蔗品种，评价结果直观准确，能够快速准确的选择选育固氮和耐酸铝特性的的甘蔗优良亲本组合，有利于兼具固氮和耐酸铝特性的甘蔗品种的选育工作。

技术研发人员：罗霆,普拉卡,刘晓燕,杨祖丽,颜睿,李鸣,廖仕同,黄柯钧,李淑敏
受保护的技术使用者：广西壮族自治区农业科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15