[發明專利]一種基于自發發光的玉米種子萌發期抗旱性評價方法

有效

• 申請號: 201310405064.5
• 申請日: 2013-09-06
• 公開（公告）號: CN103477749A
• 公開（公告）日: 2014-01-01
• 發明（設計）人: 習崗;劉鍇;高宇;樊琳琳;梁成;趙燕燕
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: A01C1/00
• 分類號: A01C1/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 李娜

技術領域

本發明屬于農業技術領域，涉及一種作物抗逆性評價的方法，具體涉及一種基于自發發光的玉米種子萌發期抗旱性評價方法。

背景技術

在我國干旱和半干旱地區，玉米在播種后的萌發期經常遭遇干旱，而萌發的玉米種子對干旱又非常敏感，使種子萌發和出苗經常受到很大影響，采用萌發期抗旱性較強的玉米種子對于我國干旱和半干旱地區的糧食生產具有重要意義。

要選育萌發期抗旱性較強的玉米種子需要首先建立一套能夠準確鑒定和評價玉米種子萌發期抗旱性的方法和技術。

長期以來，玉米種子萌發期抗旱性的強弱都是根據干旱脅迫下玉米種子發生的生物學變化來評價的，評價指標有生物抗旱指標和生理抗旱指標兩大類。生物抗旱指標是以干旱脅迫對品種生長發育造成的直接傷害為依據，評價指標有種子萌發抗旱指數（GDRI）、儲藏物質轉運率、相對發芽率、胚根條數、主胚根長度、胚芽鞘長度、株高等。生理抗旱指標以干旱脅迫下品種的生理生化反應變化為依據來評價作物品種的抗旱性，據不完全統計，生理抗旱指標有呼吸速率、質膜透性、脯氨酸含量、丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、過氧化氫酶（CAT）活性、過氧化物酶（POD）活性、硝酸還原酶活性、ATP酶活性、蛋白水解酶活性、VC含量、K+含量等。由于研究發現，依靠單一的生理指標不能準確評價作物抗旱性，近年來研究向多個指標綜合評定的抗旱性隸屬函數法、聚類分析和灰色關聯度分析等數量分析方法以及抗旱基因的篩選和QTL(quantitative?trait?locus)定位等更深層次等方面發展。

然而，在現行的抗旱性評價方法中，生物抗旱指標測定繁雜，工作量大和周期長，需要在宏觀性狀出現以后才能評價，不能進行早期診斷；生理抗旱指標大多是通過試管實驗的破壞性測量獲取的，不能做到無損檢測；多指標的數量分析方法依據的是試管實驗的片面結果，而且需要測量的指標多而繁，工作量大；分子生物學技術需要破壞生物組織，而且離不開繁瑣的樣品制備程序和復雜的檢測程序，測量成本很高。

更為重要的是，作物抗旱性是作物細胞在干旱脅迫下自我調節能力的體現，它是通過細胞內各組分的相互協作來實現的，而現今有關研究中的基礎數據大多來源于破壞性的試管實驗，這些實驗的特點是需要離體操作，即要將細胞破碎、純化和富集，不能進行活細胞的實時定位測量，造成了細胞內各組分、各層次之間相互作用信息的丟失，其測定結果無法反映生物代謝或者生命的真實運轉狀態。因此，盡管應用生物學方法研究作物抗旱性取得了許多進展，但是其研究結果不能準確反映干旱脅迫下細胞自我協調的能力和作物抗旱性，需要發展基于活體細胞生命信息的、能夠反映干旱脅迫下細胞整體代謝變化、并能實現無損和快速測量的作物抗旱性評價新方法。

生物光子學的研究表明，在黑暗中的作物種子有微弱的發光現象，這種發光是種子在細胞生命活動中產生的，稱自發發光。研究發現，萌發種子的自發發光與發生在萌發種子中的細胞呼吸代謝和DNA合成密切相關，是一種反映種子細胞生理代謝的生命信息。由于干旱抑制了萌發種子的生理代謝，必然造成自發發光的減少，那么，根據干旱脅迫下萌發玉米自發發光的變化程度就可以判斷玉米種子萌發期抗旱性的強弱。由于這種評判方法是通過測量種子發光來實現的，能夠反映出干旱脅迫下細胞整體代謝的變化情況、因而具有判斷準確的優點；又由于種子發光的測量不需要破壞種子，測量迅速，具有無損和快速的特點。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于自發發光的玉米種子萌發期抗旱性評價方法，解決現有檢測方法周期長、費時費力、破壞性測量和評價不準的問題。本發明經過試驗，確定了評價玉米種子萌發期抗旱性的條件、測量方法和評價指標，按照本發明提出的方法得到的抗旱性數據能夠無損、快速、準確地反映玉米種子萌發期抗旱性的強弱。

本發明所采用的技術方案是，一種基于自發發光的玉米種子萌發期抗旱性評價方法，具體按照以下步驟實施：

步驟1：在待評價的玉米種子中選擇飽滿程度和大小一致的種子，清洗、消毒；

步驟2：將步驟1得到的處理后的玉米種子均勻放置在鋪有兩層濾紙的培養皿中，加入PEG-6000溶液進行水分脅迫；

步驟3：將步驟2得到的玉米種子放入培養箱中，25℃條件下恒溫避光培養，每隔24h更換PEG-6000溶液；

步驟4：在水分脅迫開始測量玉米種子的自發發光，記為此后，每隔24小時測量玉米種子自發發光，記為I_SL；

步驟5：按照下式計算玉米種子在水分脅迫下的萌發過程中每隔24小時的自發發光相對變化率：