一种利用植物表型性状筛选抗逆资源的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用植物表型性状筛选抗逆资源的方法，涉及抗逆育种技术领域。本发明专利技术以筛选植物抗逆性资源为目标，结合生理生化指标检测，通过大量表型性状的聚类分析，将不同抗逆性植物资源分为几大类，采用主成分分析法确定影响聚类分析结果的主要表型性状，通过对已筛选出的表型性状与生理生化指标进行相关性分析，最终筛选出与植物抗逆性理化指标存在相关性的表型性状，进而实现通过植物表型性状筛选抗逆资源。本发明专利技术提供的筛选方法具有无损、快速、高效、低廉、直观的显著特点。

A method for screening resistant resources using phenotypic traits of plants

The invention relates to a method for screening stress-resistant resources by using plant phenotypic characteristics, and relates to the technical field of stress-resistant breeding. The present invention aims at screening plant stress-resistant resources, combines physiological and biochemical index detection, classifies different stress-resistant plant resources into several major categories by clustering analysis of a large number of phenotypic traits, determines the main phenotypic traits affecting the clustering analysis results by principal component analysis, and through the screened phenotypic traits and physiology. Through the correlation analysis of biochemical indexes, the phenotypic traits related to the physical and chemical indexes of plant stress resistance were finally screened, and the stress-resistant resources were screened through plant phenotypic traits. The screening method provided by the invention has the characteristics of non-destructive, fast, efficient, cheap and intuitive.

【技术实现步骤摘要】
一种利用植物表型性状筛选抗逆资源的方法
本专利技术涉及抗逆育种
，具体涉及一种利用植物表型性状筛选抗逆资源的方法。
技术介绍
自19世纪末孟德尔提出遗传规律以来，到20世纪中叶遗传育种理论得到空前发展，开辟了以杂交育种为主的作物育种途径。进入生理生化、分子育种阶段后，仍以亲本目标性状改良为主，并未跳出杂交育种的主线。随着人们生活水平的提高，消费需求的不断提升和作物栽培模式多样化，以蔬菜生产周年化为例，不断出现的逆境环境(包括低温、高温、旱涝、盐碱化等)对作物的生长产生了巨大影响，如何选育抗逆性品种成为杂交育种的另一主要方向。20世纪八九十年代，抗逆育种研究重点进行了生理生化检测指标的筛选与鉴定，最终确定了高低温、盐碱化条件下作物本身的应激性变化指标，包括：脯胺酸含量、可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、甘氨酸甜菜碱含量、质膜通透性(电导率)、抗氧化酶含量(POD、SOD)、丙二醛含量为检测植物抗逆性的主要理化指标。进入分子生物学时代以后，植物的抗逆性研究深入到控制上述理化指标发生的基因定位，通过QTL定位了水稻、小麦、玉米、萝卜、大白菜、黄瓜、番茄等作物的不同数量性状的相关基因，并正进行基因干预、编辑、翻译、表达的相关研究。当前筛选植物抗逆性种质资源的筛选，仍以生理生化指标检测和QTL基因定位为手段。生理生化、分子水平的检测在抗逆性植物资源筛选的过程中发挥了巨大的作用，为其精确定位、定向改造创造了可能。但是受种质资源群体大的影响，筛选目标性状植物资源利用生理生化和分子检测存在以下的问题：检测相关指标首先需要人为创造逆境条件，需要的辅助设施、设备多而复杂，人员管理水平要求高；检测过程需要对植物的植株进行破坏性取样，如叶片摘除等；检测大样本群体时，取样与检测任务量大，结果延迟性明显、效率较低；检测手段精细，对操作员要求高，稍有疏忽易导致检测结果无效或误判；费用昂贵，药品、试验仪器设备的需求量大，成本高；实验结果直观性差等。目前缺乏一种高效的抗逆育种方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种利用植物表型性状筛选抗逆资源的方法。本专利技术提供的筛选方法具有无损、快速、高效、低廉、直观的显著特点。本专利技术提供了一种通过植物表型性状筛选目标抗逆性资源的方法，包括以下步骤：1)采集植物资源的表型性状数据；2)对步骤1)所述表型性状数据进行整理，筛选出描述性表型性状数据和数值型表型性状数据；3)将所述描述性表型性状数据进行数值化处理，得到数值化表型性状数据；4)将步骤2)中的数值型表型性状数据和步骤3)得到的数值化表型性状数据进行表型性状的聚类分析，得到聚类分析结果；5)检测在逆境胁迫下种植的植物资源的植株样本的生理生化指标，得到生理生化检测结果；6)根据步骤5)得到的生理生化检测结果，对植物资源进行抗逆性排序，得到抗逆性排序结果；判定各个植物资源的抗逆性能，确定抗逆性标样资源；7)将步骤4)得到的聚类分析结果和步骤6)得到的抗逆性排序结果进行吻合性比对；8)对影响步骤4)聚类分析结果的表型性状进行主成分分析，筛选出影响聚类分析结果的主要表型性状；9)当步骤7)进行吻合性比对一次性吻合后，将步骤8)筛选出的主要表型性状与步骤5)得到的生理生化检测结果进行相关性分析，筛选出与抗逆指标相关性强、具有连锁性的目标表型性状指标；10)当步骤7)进行吻合性比对后不吻合时，调整步骤8)筛选出的主要表型性状，重新确定新的步骤1)中的表型性状后再重复步骤1)～4)，将重复得到的聚类分析结果与步骤6)得到的抗逆性排序结果重新进行吻合性比对，直至主要表型性状与抗逆性排序结果相吻合；11)将步骤10)吻合后对应的聚类分析结果进行主成分分析，筛选出影响聚类分析结果的吻合后的主要表型性状；12)将步骤11)吻合后的主要表型性状与步骤5)得到的生理生化检测结果进行相关性分析，筛选出与抗逆指标相关性强、具有连锁性的目标表型性状指标；13)当步骤9)或步骤12)筛选出的单一目标表型性状指标与生理生化检测结果相关系数大于0.8时，此单一目标表型性状指标能够用于植物资源的抗逆性判定，为与抗逆性相关的单一表型性状；14)以步骤13)筛选出的与抗逆性相关的单一表型性状为鉴定指标，在同类植物不同资源的抗逆性鉴定中，直接通过与抗逆性相关的单一表型性状筛选目标抗逆性资源；15)当步骤9)或步骤12)筛选出的多个目标表型性状累加后与生理生化检测结果相关系数大于0.4时，所述多个目标表型性状为与抗逆性相关的多个表型性状；16)以步骤15)筛选出的与抗逆性相关的多个表型性状为鉴定指标，在同类植物不同资源的抗逆性鉴定中，采集待检测资源的与抗逆性相关的多个表型性状对应的数据，与步骤6)获得的抗逆性标样资源相同的表型性状的数据进行聚类分析，与抗逆性标样资源聚类距离近的为目标抗逆性资源。所述步骤5)与所述步骤1)～4)没有时间先后顺序的限定；所述步骤10)与所述步骤8)和9)没有时间先后顺序的限定；所述步骤15)与所述步骤14)没有时间先后顺序的限定。优选的是，步骤1)中所述植物资源为正常生长条件下的植物资源。优选的是，步骤1)中所述表型性状包括子叶形状、子叶缺刻、下胚轴长度、株高、叶片绒毛、叶色、叶面绒毛、叶缘、始花期、叶面积、果实大小和重量中的一种或多种。优选的是，步骤3)中所述数值化处理的方法包括设定相对值或设定代码。优选的是，步骤5)所述生理生化检测的指标包括脯胺酸含量、可溶性糖含量、可溶性蛋白含量、抗氧化酶测定、电导率和丙二醛含量中的一种或多种。优选的是，步骤5)所述植株样本包括叶片、果实、茎秆、根系。优选的是，步骤6)所述抗逆性排序的方法为：依据一个或多个生理生化指标的生理生化检测结果数值高低进行排序，与抗逆性正相关的生理生化指标按由高到低排序，与抗逆性负相关的生理生化指标按照由低到高进行排序。优选的是，步骤6)所述抗逆性标样资源的获取方法为：根据生理生化检测结果，获得与抗逆性正相关指标最高或与抗逆性负相关指标最低的资源，为抗逆性标样资源。本专利技术还提供了黄瓜表型性状第一雌花节位和连续坐果力在筛选耐低温黄瓜资源中的应用。优选的是，第一雌花节位越低，黄瓜的低温耐性越强；连续坐果力越强，黄瓜的低温耐性越强。本专利技术提供了一种利用植物表型性状筛选抗逆资源的方法。本专利技术通过一次性实验，就能筛选确定与植物资源抗逆性相关的表型性状，在植株正常生长的状态下，通过特定的外在表现性状数据采集，通过聚类分析，快速筛选出目标抗逆性资源。本专利技术提供的方法具有无损、快速、高效、低廉、直观的显著特点。附图说明图1为本专利技术提供的描述性表型性状数值化转换示例图；图2为本专利技术提供的筛选方法技术路线流程图；图3为本专利技术实施例2提供的不同黄瓜资源样本耐低温性能力聚类分析；图4为本专利技术实施例2提供的黄瓜叶面积、脯胺酸含量、MDA含量、电导率、POD活性曲线图；图5为本专利技术实施例2提供的聚类分析黄瓜资源耐低温材料筛选示意图。具体实施方式本专利技术提供了一种通过植物表型性状筛选目标抗逆性资源的方法，包括以下步骤：1)采集植物资源的表型性状数据；2)对步骤1)所述表型性状数据进行整理，筛选出描述性表型性状数据和数值型表型性状数据；3)将所述描述性表型性状数据进行数值化处理，得到数值化表型性状数据；4)将步骤2)中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种通过植物表型性状筛选目标抗逆性资源的方法，包括以下步骤：1)采集植物资源的表型性状数据；2)对步骤1)所述表型性状数据进行整理，筛选出描述性表型性状数据和数值型表型性状数据；3)将所述描述性表型性状数据进行数值化处理，得到数值化表型性状数据；4)将步骤2)中的数值型表型性状数据和步骤3)得到的数值化表型性状数据进行表型性状的聚类分析，得到聚类分析结果；5)检测在逆境胁迫下种植的植物资源的植株样本的生理生化指标，得到生理生化检测结果；6)根据步骤5)得到的生理生化检测结果，对植物资源进行抗逆性排序，得到抗逆性排序结果；判定各个植物资源的抗逆性能，确定抗逆性标样资源；7)将步骤4)得到的聚类分析结果和步骤6)得到的抗逆性排序结果进行吻合性比对；8)对影响步骤4)聚类分析结果的表型性状进行主成分分析，筛选出影响聚类分析结果的主要表型性状；9)当步骤7)进行吻合性比对一次性吻合后，将步骤8)筛选出的主要表型性状与步骤5)得到的生理生化检测结果进行相关性分析，筛选出与抗逆指标相关性强、具有连锁性的目标表型性状指标；10)当步骤7)进行吻合性比对后不吻合时，调整步骤8)筛选出的主要表型性状，重新确定新的步骤1)中的表型性状后再重复步骤1)～4)，将重复得到的聚类分析结果与步骤6)得到的抗逆性排序结果重新进行吻合性比对，直至主要表型性状与抗逆性排序结果相吻合；11)将步骤10)吻合后对应的聚类分析结果进行主成分分析，筛选出影响聚类分析结果的吻合后的主要表型性状；12)将步骤11)吻合后的主要表型性状与步骤5)得到的生理生化检测结果进行相关性分析，筛选出与抗逆指标相关性强、具有连锁性的目标表型性状指标；13)当步骤9)或步骤12)筛选出的单一目标表型性状指标与生理生化检测结果相关系数大于0.8时，此单一目标表型性状指标能够用于植物资源的抗逆性判定，为与抗逆性相关的单一表型性状；14)以步骤13)筛选出的与抗逆性相关的单一表型性状为鉴定指标，在同类植物不同资源的抗逆性鉴定中，直接通过与抗逆性相关的单一表型性状筛选目标抗逆性资源；15)当步骤9)或步骤12)筛选出的多个目标表型性状累加后与生理生化检测结果相关系数大于0.4时，所述多个目标表型性状为与抗逆性相关的多个表型性状；16)以步骤15)筛选出的与抗逆性相关的多个表型性状为鉴定指标，在同类植物不同资源的抗逆性鉴定中，采集待检测资源的与抗逆性相关的多个表型性状对应的数据，与步骤6)获得的抗逆性标样资源相同的表型性状的数据进行聚类分析，与抗逆性标样资源聚类距离近的为目标抗逆性资源。所述步骤5)与所述步骤1)～4)没有时间先后顺序的限定；所述步骤10)与所述步骤8)和9)没有时间先后顺序的限定；所述步骤15)与所述步骤14)没有时间先后顺序的限定。...

【技术特征摘要】
1.一种通过植物表型性状筛选目标抗逆性资源的方法，包括以下步骤：1)采集植物资源的表型性状数据；2)对步骤1)所述表型性状数据进行整理，筛选出描述性表型性状数据和数值型表型性状数据；3)将所述描述性表型性状数据进行数值化处理，得到数值化表型性状数据；4)将步骤2)中的数值型表型性状数据和步骤3)得到的数值化表型性状数据进行表型性状的聚类分析，得到聚类分析结果；5)检测在逆境胁迫下种植的植物资源的植株样本的生理生化指标，得到生理生化检测结果；6)根据步骤5)得到的生理生化检测结果，对植物资源进行抗逆性排序，得到抗逆性排序结果；判定各个植物资源的抗逆性能，确定抗逆性标样资源；7)将步骤4)得到的聚类分析结果和步骤6)得到的抗逆性排序结果进行吻合性比对；8)对影响步骤4)聚类分析结果的表型性状进行主成分分析，筛选出影响聚类分析结果的主要表型性状；9)当步骤7)进行吻合性比对一次性吻合后，将步骤8)筛选出的主要表型性状与步骤5)得到的生理生化检测结果进行相关性分析，筛选出与抗逆指标相关性强、具有连锁性的目标表型性状指标；10)当步骤7)进行吻合性比对后不吻合时，调整步骤8)筛选出的主要表型性状，重新确定新的步骤1)中的表型性状后再重复步骤1)～4)，将重复得到的聚类分析结果与步骤6)得到的抗逆性排序结果重新进行吻合性比对，直至主要表型性状与抗逆性排序结果相吻合；11)将步骤10)吻合后对应的聚类分析结果进行主成分分析，筛选出影响聚类分析结果的吻合后的主要表型性状；12)将步骤11)吻合后的主要表型性状与步骤5)得到的生理生化检测结果进行相关性分析，筛选出与抗逆指标相关性强、具有连锁性的目标表型性状指标；13)当步骤9)或步骤12)筛选出的单一目标表型性状指标与生理生化检测结果相关系数大于0.8时，此单一目标表型性状指标能够用于植物资源的抗逆性判定，为与抗逆性相关的单一表型性状；14)以步骤13)筛选出的与抗逆性相关的单一表型性状为鉴定指标，在同类植物不同资源的抗逆性鉴定中，直接通过与抗逆性相关的单一表型性状筛选目标抗逆性资源；15)当步骤9)或步骤12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓东，张爱霞，王明秋，王玉海，牟金贵，刘学岷，孟川，陈占良，
申请(专利权)人：河北省农林科学院经济作物研究所，
类型：发明
国别省市：河北,13