一种小麦抗晚霜冻能力的田间鉴定与评价方法技术

本发明专利技术公开了一种小麦抗晚霜冻能力的田间鉴定与评价方法，通过对不同小麦品种在返青‑拔节期实施阶段性增温至药隔期，药隔期内利用自然低温霜冻或人工移动装置在田间进行模拟霜冻，以待测品种形态、生理生化、产量指标进行聚类分析评价抗霜性。与现有技术盆栽环境下的用单一指标或极少指标评价小麦抗霜性的方法相比，本发明专利技术的方法更加客观准确可靠，为小麦品种的抗霜性鉴定，抗霜性品种选育以及生产提供技术依据。

A field identification and evaluation method of wheat resistance to late frost

【技术实现步骤摘要】
一种小麦抗晚霜冻能力的田间鉴定与评价方法
本专利技术属于小麦选育
，特别涉及一种小麦抗晚霜冻能力的田间鉴定与评价方法。
技术介绍
霜冻害是小麦生产上的主要气象灾害之一。霜冻害是植物在生长时期，温度骤降至0℃以下，使植物组织发生结冰，原生质受到破坏，而造成的植株伤害或死亡，是一种突发性的灾害。在我国冬小麦主产区，霜冻发生在初冬称为早(秋)霜冻，发生在春季，称晚(春)霜冻。早霜冻主要伤害小麦叶片，使叶尖或一段叶片冻枯，受害较轻。小麦完成春化后生长发育加快，随着幼穗分化期的后移，对低温的敏感性增加，幼穗的抗霜力总体呈下降的趋势。黄淮麦区的晚霜冻主要发生在春季3月下旬到4月上中旬，此时小麦处于拔节期到挑旗期，幼穗分化由小花原始分化期-雌雄蕊分化期-药隔形成期到四分体形成期，幼穗各部分迅速发育，是影响穗粒数和产量的关键时期。发生晚霜冻致使叶片、穗下茎、幼穗不同程度受害，幼穗部分死亡或全穗枯死，造成不同程度的减产。黄淮麦区小麦霜冻年际发生发生频率为30—40％。自然霜冻中各级冻害穗数、穗粒数和实际籽粒重均显著低于未受冻穗，冻害越重，穗粒数和籽粒重越低。小麦穗分化处于药隔期时，于夜间-4℃低温胁迫3d，产量平均降幅为68.4％，穗数平降幅为46.3％，穗粒数下降27.3％，千粒重下降22.1％。因此，晚霜冻对小麦生产构成严重威胁。小麦晚霜冻害的发生与气候、土壤、植株营养和水分、栽培方式等有关，但品种抗寒性是关键性内在因素。选育抗霜性强的品种是减轻霜冻害的重要途径，因此鉴定品种的抗霜性对小麦生产具有重要意义。小麦抗霜性是受到0℃及以下的低温胁迫后，通过一系列复杂的生理生化反应及形态结构的变化，对低温环境进行响应。现有技术在模拟低温盆栽环境下，测得生理生化指标(如叶片相对电导率、抗氧化酶活性、丙二醛含量、可溶性蛋白含量等)鉴定品种抗寒性，并采用单一指标或多种指标来评价作物的抗寒性。少有自然低温大田环境下，用生理生化指标结合幼穗形态及产量进行的抗寒性综合评价，更没有在小麦低温敏感期之前，对鉴定品种给以阶段性增温，而后采用形态指标、生理生化指标、产量指标进行抗寒性综合评价。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种小麦抗晚霜冻能力的田间鉴定与评价方法。技术方案如下：一种小麦抗晚霜冻能力的田间鉴定与评价方法，通过对不同小麦品种在返青-拔节期实施阶段性增温至药隔期，药隔期内利用自然低温霜冻或人工移动装置在田间进行模拟霜冻，以待测品种形态、生理生化、产量指标进行聚类分析评价抗霜性，所述药隔期是指小麦幼穗分化发育过程中，雄蕊原基的体积增大并沿其中部自上而下出现微凹纵沟，形成两个小孢子囊，之后分化为四个小孢子囊，雌蕊原基顶端凹陷逐渐分化出两枚柱头原基，并继续生长成羽状柱头，有芒的品种沿外稃中脉伸长的阶段。进一步的，在小麦适播期对待监测品种进行小区播种，不同品种播量和行距密度一致，返青期内通过搭建温棚或地埋电热线增温分别对待测小麦品种增温，增温处理时间20-28天，日平均最低温度到最高温度的范围在4.4-27.1℃，日平均温度增加0.85℃-0.9℃，极限高温限制在32℃，在待鉴定品种生长发育处于温度敏感期时，去掉大棚或地埋电热线。进一步的，在霜冻低温来临前3天，分别检测小麦品种霜冻前生理生化指标，自然霜冻日间最低温度在0℃以下，并能维持2小时以上，若在小麦挑旗期没有低于0度以下的低温出现，则采用人工霜冻装置对待测品种田间种植区的小麦低温处理，在处理前对待测品种霜冻前生理生化指标进行测定，处理温度-5℃-0℃，装置内温度均匀温度变幅为±0.5℃，低温维持时间4-6小时，所述生理生化指标包括相对电导率、叶绿素含量、叶绿素荧光参数(FM/FV)、光合速率，叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量。进一步的，在自然霜冻低温发生或人工霜冻处理3天内测定各品种的生理生化指标，所述生理生化指标包括相对电导率、叶绿素含量、叶绿素荧光参数(FM/FV)、光合速率，叶片超氧化物歧化酶(SOD)活性、过氧化物酶(POD)活性、过氧化氢酶(CAT)活性、丙二醛(MDA)含量。进一步的，计算每一品种的平均隶属度值：利用小麦品种的霜冻前和霜冻后测得的生理指标值，进行隶属函数分析，得到每个品种的每项指标相对性状的隶属函数值，以多个性状的隶属度平均值即隶属度平均值作为评价指标，隶属度平均值越高，抗寒性越强，计算方法如下：以公式(1)计算性状相对值xj作为抗冻系数评价品种抗霜性:性状相对值xj＝(低温处理下指标测定值/对照测定值)×100％(1)；以公(2)和公式(3)计算各品种相对性状的隶属度值，其中，与抗寒性呈正相关的指标叶绿素、叶绿素荧光、光合速率、SOD活性、POD活性、CTA活性隶属度值以公式(2)计算，与抗寒性呈负相关的指标MDA含量和相对电导率隶属度值以公式(3)计算，每一品种相对性状隶属度值的平均值即为该品种的平均隶属度值：U(xij)＝(xij－xjmin)/(xjmax－xjmin)(2)；U(xij)＝1－(xij－xjmin)/(xjmax－xjmin)(3)；式中，U(xij)为i品种j指标的隶属函数值，xij为i品种j指标的相对值，xjmin和xjmax为各品种j指标相对值的最小值和最大值。进一步的，在自然霜冻低温发生或人工霜冻处理后1-2周，对各待测小麦品种的幼穗冻伤率进行调查，幼穗冻伤率(％)＝(幼穗冻伤和冻死穗数/调查总穗数)*100。进一步的，对各待测小麦品种成熟后，进行单收单打测得每小区产量。本专利技术所取得的技术优势：(1)在春季小麦药隔期前给小麦进行阶段性增温，使得幼穗发育趋于一致，同时使幼穗分化加快。研究表明对不同小麦品种抗霜冻性鉴定的最佳时期是小麦幼穗发育处于药隔期前后。因为春季温度波动大，不同品种对温度敏感度不同，生长发育不一致，自然田间条件下，各品种的幼穗发育差异较大。在春季给小麦进行阶段性增温，给小麦提供较好的温度条件，有利于各品种小麦健壮生长，幼穗发育趋于一致，同时使幼穗分化加快，为保证品种鉴定结果的可靠性和准确性做好准备。(2)在大田自然霜冻低温下鉴定，若没有自然低温的条件下，采用移动霜冻装置在田间模拟霜冻进行鉴定。优点是田间进行且结果可靠，目前小麦抗寒性鉴定多采用盆栽方法，在人工气候室进行低温处理，空间小不利于小麦根系发育，小麦根长2米以上，小麦对生育环境的改变必然引起自身一系列的生理生化响应，依据其测的生理生化指标进行分析和评价各品种的抗寒性与大田结果差异较大。(3)鉴定在小麦低温敏感期进行，即药隔期前后，并采用幼穗冻伤率这个最直观有效的指标。(4)以待测品种生理生化指标隶属度平均值、幼穗冻伤率、产量三个指标进行聚类分析，能较好地反应鉴定材料在抗寒性方面的遗传关系，也能区分鉴定材料抗寒敏感性的差异，为小麦育种和小麦抗霜减灾生产发挥作用。区别于现有技术采用单一形态指标叶片的受伤程度进行分级，或单本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种小麦抗晚霜冻能力的田间鉴定与评价方法，其特征在于，通过对不同小麦品种在返青-拔节期实施阶段性增温至药隔期，药隔期内利用自然低温霜冻或人工移动装置在田间进行模拟霜冻，以待测品种形态、生理生化、产量指标进行聚类分析评价抗霜性，所述药隔期是指小麦幼穗分化发育过程中，雄蕊原基的体积增大并沿其中部自上而下出现微凹纵沟，形成两个小孢子囊，之后分化为四个小孢子囊，雌蕊原基顶端凹陷逐渐分化出两枚柱头原基，并继续生长成羽状柱头，有芒的品种沿外稃中脉伸长的阶段。/n

【技术特征摘要】
1.一种小麦抗晚霜冻能力的田间鉴定与评价方法，其特征在于，通过对不同小麦品种在返青-拔节期实施阶段性增温至药隔期，药隔期内利用自然低温霜冻或人工移动装置在田间进行模拟霜冻，以待测品种形态、生理生化、产量指标进行聚类分析评价抗霜性，所述药隔期是指小麦幼穗分化发育过程中，雄蕊原基的体积增大并沿其中部自上而下出现微凹纵沟，形成两个小孢子囊，之后分化为四个小孢子囊，雌蕊原基顶端凹陷逐渐分化出两枚柱头原基，并继续生长成羽状柱头，有芒的品种沿外稃中脉伸长的阶段。


2.根据权利要求1所述的小麦抗晚霜冻能力的田间鉴定与评价方法，其特征在于，在小麦适播期对待监测品种进行小区播种，不同品种播量和行距密度一致，返青期内通过搭建温棚或地埋电热线增温分别对待测小麦品种增温，增温处理时间20-28天，日平均最低温度到最高温度的范围在4.4-27.1℃，日平均温度增加0.85℃-0.9℃，极限高温限制在32℃，在待鉴定品种生长发育处于温度敏感期时，去掉大棚或地埋电热线。


3.根据权利要求2所述的小麦抗晚霜冻能力的田间鉴定与评价方法，其特征在于，在霜冻低温来临前3天，分别检测小麦品种霜冻前生理生化指标，自然霜冻日间最低温度在0℃以下，并能维持2小时以上，若在小麦挑旗期没有低于0度以下的低温出现，则采用人工霜冻装置对待测品种田间种植区的小麦低温处理，在处理前对待测品种霜冻前生理生化指标进行测定，处理温度-5℃-0℃，装置内温度均匀温度变幅为±0.5℃，低温维持时间4-6小时，所述生理生化指标包括相对电导率、叶绿素含量、叶绿素荧光参数、光合速率，叶片超氧化物歧化酶活性、过氧化物酶活性、过氧化氢酶活性、丙二醛含量。


4.根据权利要求3所述的小麦抗晚霜冻能力的田间鉴定与评价方法，其特征在于，在自然霜冻低温发生或人工霜冻处理3天内测定各品种的生理生化指标，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：席凯鹏，张建诚，席吉龙，杨娜，王珂，姚景珍，席天元，许爱玲，王健，卫晓东，
申请(专利权)人：山西省农业科学院棉花研究所，
类型：发明
国别省市：山西;14