一种利用叶绿素荧光技术筛选耐高温玉米品种的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用叶绿素荧光技术筛选耐高温玉米品种的方法，以PI(abs)作为检测指标，对离体叶片进行高温黑暗处理，获得高温黑暗处理前后待测玉米品种叶片的PI(abs)；或在白天日最高温度35℃及以上，待天黑暗1小时后，测定田间待测玉米品种活体叶片的PI(abs)；PI(abs)高于对照品种的待测玉米品种为耐高温玉米品种；或在玉米生育期内每7天测定1次田间待测玉米品种PI(abs)值，当待测玉米品种的PI(abs)全生育期的平均值高于或等于对照品种全生育期的PI(abs)的平均值时，该待测玉米品种为耐高温玉米品种。本发明专利技术具有测量快速、损伤小、节约劳力和财力等特点，适合从大量品种选育优良品种。

Method for screening corn varieties with high temperature resistance by chlorophyll fluorescence technique

The invention discloses a method for screening high temperature resistant maize varieties using chlorophyll fluorescence technique, PI (ABS) as the detection index of leaves in vitro by high temperature treatment of dark, high temperature to be measured before and after treatment of dark maize leaf PI (ABS); or in the daytime maximum temperature of 35 DEG C or above, to be the dark days of 1 hours after the tested maize varieties were determined in vivo leaf PI (ABS); PI (ABS) is higher than that of the control varieties of tested maize varieties is high temperature resistant maize varieties; or during corn growth period every 7 days for 1 times of field corn varieties tested PI (ABS) value, when maize varieties the measured PI (ABS) the average value of the whole growth period is higher than or equal to the control varieties during the whole growth period of PI (ABS) the average value, the tested maize varieties is high temperature resistant maize varieties. The invention has the characteristics of fast measurement, little damage, labor saving and financial resources, etc., and is suitable for breeding excellent varieties from a large number of varieties.

【技术实现步骤摘要】
一种利用叶绿素荧光技术筛选耐高温玉米品种的方法
本专利技术属于玉米品种选育及评价
，涉及一种利用叶绿素荧光技术筛选耐高温玉米品种的方法，尤其是涉及一种应用叶绿素荧光技术考察玉米离体叶片的叶绿素荧光参数从而筛选出耐高温玉米品种的方法。
技术介绍
全球变暖已成为不争的事实，IPCC第四次评估报告显示，过去100年全球地面温度升高了0.74℃，预测本世界末气温将增加1.1-6.4℃。在全球气候变暖背景下，1951-2009年，中国平均温度上升了1.38℃，变暖速率达到0.23℃/10年，与全球变暖趋势一致。《中国应对气候变化国家方案》(2007)指出：未来我国气候变暖趋势将进一步加剧，与2000年相比，2020年年平均温度可能将升高1.3-2℃，2050年将升高2.3-3.3℃。2015年3月21日，世界气象组织发布2015年气候状况声明，声明称受人类活动和强厄尔尼诺的影响，2015年全球温度屡破纪录，高温热浪侵袭全球多国，多地温度创新高。2015年是自有现代观测以来最热的年份，比1961-1990平均值高出约0.76℃。热浪、暴雨、极度干旱和热带气旋等极端天气增多。其中93％的余热被释放到海洋中，海洋温度明显升高，海平面上升突破新纪录，这一气候趋势还将在2016年持续。2015年12月12日，全球195个国家通过了具有历史意义的全球气候变化新协议《巴黎协定》，这一协议成为历史上首个关于气候变化的全球性协定。根据协定，各方同意把可持续发展的要求和消除贫困的努力相结合，加强对气候变化威胁的全球应对，将全球平均气温升幅与前工业化时期相比控制在2℃以内，并继续努力争取把温度升幅限定在1.5℃之内，以大幅减少气候变化的风险和影响。中国科学家利用区域气候模式(RCM)对中国未来气候进行预估，结果表明：本世纪末中国冬季、夏季和年平均气温将较本世纪初分别上升3.6℃、3.8℃和3.5℃，未来中国大部分地区日最高和最低气温将显著升高，极端天气和高温事件呈增加趋势。玉米是世界第一大农作物，黄淮海地区是我国最大的玉米产区，随着全球气候变暖，高温胁迫对玉米的影响日益突出，35℃高温是田间危害玉米生长常出现的高温。光合作用是作物产量形成的基础，也是对高温最为敏感的生理反应之一，在其他高温诱导的伤害症状出现之前，光合作用已经受到高温的抑制。玉米属喜温作物，在生长发育过程中需要相对较高的温度，但温度过高会对玉米的光合作用过程、光合产物积累和产量形成造成不良影响。高温会破坏光系统Ⅱ(PSⅡ)，致使PSⅡ部分失活及光合电子传递以分子态氧为受体的支路反应增加，抑制光合代谢中的电子供应，明显降低PSⅡ的光能转化效率和光合电子传递效率，导致光合器官损伤从而抑制光合作用。高温对光系统Ⅱ的破坏可以通过叶绿素荧光参数的变化反映出来。在高温(热)胁迫下，植物体内叶绿素蛋白复合体发出的荧光可以作为热诱导引起的膜流动性和稳定性变化的敏感指标，研究高温胁迫下作物光合生理反应。叶绿素荧光与光合作用各个反应过程紧密相关，任何逆境胁迫对光合作用各过程产生的影响都可通过叶绿素荧光参数变化反映出来。当环境条件改变时，叶绿素荧光参数的变化在一定程度上可以反映环境因子对植物的影响，作为逆境条件下植物抗逆响应的指标。该技术对探讨非生物胁迫下植物光合生理机制及品种选育具有重要意义。叶绿素荧光参数可作为光合作用的有效指标，检测植物光化学活性的所有过程。能够在不影响植物正常生长的条件下，快速准确反映植物的光合生理状况。植物叶绿素效率分析仪(HandyPEA，Hansatech，英国，以下简称PEA仪)通过测定叶片光合作用过程中光系统对光能的吸收、传递、耗散、分配等参数，从而获得较为丰富的植物光合作用信息，为深入研究植物光合作用和选育优良品种提供依据。该技术具有测定快速且损伤小的特点，研究开发该技术可为育种工作者深入研究植物光合作用及选育优良品种提供相对迅速、简洁信息。但是，植物叶绿素效率分析仪测定叶片叶绿素荧光参数时会产生很多个参数，其中可作分析的参数有47个，包括：Tf(max)、Area、Fo、Fm、F1、F2、F3、F4、F5、Fo/Fm、Fv/Fo、dV/dto、dVG/dto、Vj、Vi、PHI(Po)、PSIo、PHI(Eo)、PHI(Do)、Sm、N、Sm/T(fmax)、SumK、Kn、Kp、ABS/RC、TRo/RC、ETo/RC、DIo/RC、RC/CSo、ABS/CSo、TRo/CSo、ETo/CSo、DIo/CSo、RC/CSm、ABS/CSm、TRo/CSm、ETo/CSm、DIo/CSm、SFI(abs)、10RC/ABS、PHIo/(1-PHIo)、PSIo/(1-PSIo)、PI(abs)、PI(cso)、PI(csm)、D.F.等，不同指标的意义、数值大小、量纲不同。全部分析工作量太大。究竟哪些参数能够反映植物光合作用耐高温的能力尚不清楚，耐高温的指标是什么也没有相关标准。这对于叶片荧光参数在品种光合耐高温潜力筛选中的应用是个重要障碍，限制了玉米高光效品种的选育。一旦遇到高温，导致玉米光合作用下降，严重减产。前人研究多用Fo(初始荧光)、Fv/Fm(最大光化学速率)、ETO/CS(单位面积电子传递的量子产额)和DIo/CS(单位面积的热耗散)等参数来鉴定品种在逆境下光合器官活力的变化。但一直未能确定一个有效的参数和测量方案作为衡量玉米叶片耐高温性状的指标和方法。表1：PEA相关叶绿素荧光参数的含义
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有玉米耐高温能力检测和评价技术的不足，通过研究不同温度、不同生育期、离体与活体条件下玉米叶片的叶绿素荧光参数，在47个荧光参数中筛选出11种数据：Fo、TRo/CS、ABS/CS、Fm、Fv、Fv/Fm、ETo/CS、PI(abs)、DIo/CS、RC/CSo，再进一步对11个参数分析发现，高温条件下，不同品种叶片的PI(abs)差异明显，该性能指数能够准确反映高温逆境胁迫对光合作用的影响。从而提供了一种利用叶绿素荧光技术快速鉴定光合作用耐高温(光合作用耐高温是指在高温逆境下光合作用效率降低效果较小)玉米品种的技术，选择PI(abs)作为筛选叶片抗高温的高光效玉米品种的主要检测指标，快速鉴定玉米叶片耐高温逆境的潜力。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：一种利用叶绿素荧光技术筛选耐高温玉米品种的方法，以PI(abs)作为筛选玉米耐高温玉米品种的检测指标，对离体叶片进行高温黑暗处理，获得高温黑暗处理前后的待测玉米品种叶片的PI(abs)，将待测玉米品种的PI(abs)与对照品种的PI(abs)，PI(abs)高于对照品种的待测玉米品种即为耐高温玉米品种；或在白天日最高温度35℃及以上的晴天，待天黑暗1小时后，测定田间待测玉米品种活体叶片的PI(abs)，将待测玉米品种的PI(abs)与对照品种的PI(abs)，PI(abs)高于对照品种的待测玉米品种即为耐高温玉米品种；或在玉米生育期内每7天测定1次田间待测玉米品种PI(abs)值，当待测玉米品种的PI(abs)全生育期的平均值高于或等于对照品种全生育期的PI(abs)的平均值，该待测玉米品种即为耐高温玉米品种。具体选自下述任一一种方法，或者方法(1)与方法(3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用叶绿素荧光技术筛选耐高温玉米品种的方法，其特征在于该方法以PI(abs)作为筛选玉米耐高温玉米品种的检测指标，对离体叶片进行高温黑暗处理，获得高温黑暗处理前后的待测玉米品种叶片的PI(abs)，将待测玉米品种的PI(abs)与对照品种的PI(abs)，PI(abs)高于对照品种的待测玉米品种即为耐高温玉米品种；或在白天日最高温度35℃及以上的晴天，待天黑暗1小时后，测定田间待测玉米品种活体叶片的PI(abs)，将待测玉米品种的PI(abs)与对照品种的PI(abs)，PI(abs)高于对照品种的待测玉米品种即为耐高温玉米品种；或在玉米生育期内每7天测定1次田间待测玉米品种PI(abs)值，当待测玉米品种的PI(abs)全生育期的平均值高于或等于对照品种全生育期的PI(abs)的平均值时，该待测玉米品种即为耐高温玉米品种。

【技术特征摘要】
1.一种利用叶绿素荧光技术筛选耐高温玉米品种的方法，其特征在于该方法以PI(abs)作为筛选玉米耐高温玉米品种的检测指标，对离体叶片进行高温黑暗处理，获得高温黑暗处理前后的待测玉米品种叶片的PI(abs)，将待测玉米品种的PI(abs)与对照品种的PI(abs)，PI(abs)高于对照品种的待测玉米品种即为耐高温玉米品种；或在白天日最高温度35℃及以上的晴天，待天黑暗1小时后，测定田间待测玉米品种活体叶片的PI(abs)，将待测玉米品种的PI(abs)与对照品种的PI(abs)，PI(abs)高于对照品种的待测玉米品种即为耐高温玉米品种；或在玉米生育期内每7天测定1次田间待测玉米品种PI(abs)值，当待测玉米品种的PI(abs)全生育期的平均值高于或等于对照品种全生育期的PI(abs)的平均值时，该待测玉米品种即为耐高温玉米品种。2.根据权利要求1所述的利用叶绿素荧光技术筛选耐高温玉米品种的方法，其特征在于该方法具体选自下述任一一种方法，或者方法(1)与方法(3)的结合，或者方法(2)与方法(3)的结合，或者方法(1)、方法(2)与方法(3)的结合：(1)、在玉米小喇叭口至大喇叭口期，选取玉米上部叶片，在中部1/2处横向剪取上部叶片，在黑暗环境、室温下测定玉米叶片的PI(abs)；再将叶片置于恒温箱内35-40℃下高温黑暗处理30分钟，取出叶片在黑暗环境、室温下测定PI(abs)；每个待测玉米品种取3张以上叶片，在每个叶片上选取3个以上区域进行测量；计算出在高温处理前后PI(abs)的平均值、；在相同的测定条件下，测定对照品种的高温处理前后PI(abs)的平均值以；分别比较待测玉米品种与对照品种高温处理前后PI(abs)的平均值，PI(abs)的平均值高于对照品种的待测玉米品种即为叶片光...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐灿明，季浩，胡启瑞，吴颖静，许小明，
申请(专利权)人：南京农业大学淮安研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32