一种基于氯酸盐敏感性的氮高效大麦筛选方法技术

一种基于氯酸盐敏感性的氮高效大麦筛选方法，通过研究揭示氯酸盐对氮高效大麦各指标的关系，并确立适合氮高效大麦的氯酸盐筛选体系及评价指标，利用苗高和地上部干重作为大麦氮高效的筛查指标，苗高和地上部同时对氯酸盐敏感的大麦品种定义为氮高效大麦，可以在大麦早期快速区分氮素吸收效率，节省了鉴定时间，提高了鉴定效率；可以进行大规模筛选鉴定，表型明显，准确率更高，避免单一指标的不准确性，重复性好，适合大规模的材料鉴定。适合大规模的材料鉴定。

【技术实现步骤摘要】
一种基于氯酸盐敏感性的氮高效大麦筛选方法


[0001]本专利技术属于大麦育种
，具体涉及一种基于氯酸盐敏感性的氮高效大麦筛选方法。

技术介绍

[0002]氮是植物生长发育所必需的大量元素之一，会影响作物的产量和品质。因此在农业生产上，通常施用大量的氮肥，以保证获得最大的作物产量。但是氮肥的有效利用率不超过50％，大部分的氮肥最终流失到土壤和水体中，造成许多环境问题，如土壤酸化、水体富营养化、全球变暖等等。因此，开展作物氮高效育种，可以提高作物产量，同时减少氮肥的使用，是当前可持续农业发展的理想途径。
[0003]大麦(Hordeum vulgare L)是世界上仅次于水稻、小麦和玉米的第四大粮食作物，其耐旱、耐盐、耐瘠和耐低温的特点使其在世界各地广泛种植，并且大麦用途广泛，可用于食品、啤酒、饲料等。因此，在大麦中开展氮高效育种，具有重要的意义。
[0004]不同基因型的大麦品种对氮素吸收和利用的能力不同，因而开展大麦氮高效育种，首先就需要筛选获取耐低氮或者氮高效的大麦种质资源。目前耐低氮或者氮高效的大麦筛选方式有三种方式：1)成熟期根据籽粒产量直接计算的氮素利用效率；2)根据低氮胁迫和正常供氮条件下幼苗地上部干重的相对值区分；3)同位素标记。
[0005]目前这些筛选方法存在问题：1)周期长、费时费力，环境影响大，可重复性差，大规模开展难；2)低氮胁迫的浓度和处理时间，没有统一标准，同时相对值也无法做统计分析，对于临界值附近数据或者差异小的材料区分困难；3)不适合大样本筛选。
[0006]氮素利用效率是一个非常复杂的数量性状，主要由氮素吸收效率和氮素利用效率两部分组成的。然而，到目前为止，关于大麦氮高效品种的筛选鉴定还没有统一的标准。田间产量通常是筛选氮高效或耐低氮大麦品种的最佳性状，而田间试验往往需要较长的时间和较大的空间，而且受到环境的影响比较大，因此，其使用常常受到很大的限制。
[0007]研究人员试图建立一套基于苗期的早期大麦氮高效或耐低氮筛选鉴定体系。目前，通常主要是利用低氮胁迫下苗期的地上部干重(SDW)来筛选耐低氮种质。另外，N15标记虽然是鉴定氮高效吸收的有效方法，但不适合样本容量较大的群体的表型测量。
[0008]地方品种是适应当地环境条件的早期驯化群体，具有丰富的遗传多样性。而且早期的作物生产使用的肥力水平比较低，因而这些地方品种中很可能蕴含着大量氮高效种质或者与氮高效相关的基因。因此，对大麦地方品种的研究将可以为开展大麦氮高效育种奠定较好的材料基础。
[0009]氯酸盐是硝酸盐的类似物，同样能够被硝酸盐转运蛋白吸收到植物体内，然后在硝酸盐还原酶的作用下被还原为亚氯酸盐，而亚氯酸盐对植物具有毒害作用，从而抑制植物的生长并引起失绿症状(M
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ros等2002；Siddiqi等1992；Harper 1981)。因而，很多研究人员利用植物对氯酸盐处理的反应来筛选获得氮高效种质材料，并解析内在的分子机理。迄今为止，这一筛选体系已经在水稻(Oryza sativa L.)(Hu等2015；Teng等2006)、玉米
(Zea mays L.)(Mclure等2010；魏杰等2020)等植物中得到应用，并且在水稻中克隆了相关基因。
[0010]目前，利用氯酸盐在水稻和玉米氮高效筛选中有相应的报道，但是均是以苗高作为氯酸盐敏感性筛查指标。在大麦生长过程中苗高仅是幼苗生长的一种性状，其代表性可能不够，或者说在区分材料生长的整体状况存在不足。
[0011]Karunarathne等利用氯酸盐处理大麦后，根据叶片的失绿程度作为筛选鉴定指标，即叶片不失绿为0级，1
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20％叶片失绿为1级，20
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40％叶片失绿为2级，40
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60％叶片失绿为3级，60
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80％叶片失绿为4级，80
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100％叶片失绿为5级，失绿程度越高，表明受到氯酸盐毒害的程度越深，也说明其氮素利用效率越大。尽管这一基于氯酸盐处理的判定标准能够进行氮高效大麦材料的筛选鉴定，但通过叶色判断往往存在一定的主观性，而且实际估算也相对困难，特别是难以对差异小的材料进行区分，无法准确对氮高效大麦进行分类。

技术实现思路

[0012]本专利技术的目的在于提供一种基于氯酸盐敏感性的氮高效大麦筛选方法，选取大麦苗高和地上部干重作为氯酸盐敏感度的氮高效大麦筛选指标，并确定获得了氮高效差异的品种，可以在大麦早期快速区分氮素吸收效率，效率更高，可以进行大规模筛选鉴定，表型明显，相关指标便于统计分析，准确率更高。
[0013]为了达到上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0014]一种基于氯酸盐敏感性的氮高效大麦筛选方法，包括以下步骤：
[0015]1)将大麦种子消毒，冲洗干净，室温浸种5～6小时，催芽过夜，待种子露白后放到湿润的滤纸上，移至3～6℃环境中暗处理1～3天，暗处理结束后发芽；
[0016]2)取生长一致的大麦幼苗，放入正常供氮营养液中培养，营养液pH为5.8～7.0；
[0017]3)在一叶一心期以氯酸盐营养液进行胁迫处理，以在正常供氮营养液中生长的大麦幼苗作为对照，每种处理各设3次以上重复，胁迫处理时间1～5天；
[0018]其中，所述的氯酸盐营养液中利用氯酸根代替硝酸根，且氯酸根浓度为0.001～0.004mol/L，其余成分及含量与正常供氮营养液相同；
[0019]4)胁迫处理结束后收苗，冲洗干净，测量苗高，将根和地上部分开装袋，杀青，烘干至恒重，测定地上部干重；
[0020]5)将氯酸盐营养液胁迫处理的大麦幼苗与正常供氮营养液处理的大麦幼苗的地上部干重和苗高分别进行对比，利用苗高和地上部干重作为氮高效大麦的筛选指标。
[0021]优选的，步骤2)中，所述正常供氮营养液中：KNO3：0.001～0.003mol/L，KCl：0.001mol/L，CaCl2：0.00036mol/L，MgSO4：0.00054mol/L，KH2PO4：0.00018mol/L。本专利技术的正常供氮营养液配方参考Huetal等人(Huetal,Variation in NRT1.1B contributes to nitrate
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use divergence between rice subspecies,Nature Genetics)2015年发表的的配方。
[0022]优选的，步骤4)中，所述杀青温度为100～105℃。
[0023]优选的，步骤4)中，所述烘干温度为70～80℃。
[0024]本专利技术中利用氯酸盐营养液对大麦开展大麦氮高效筛选鉴定，基于苗高和地上部干重的氯酸盐敏感度作为筛选指标，简单、准确的筛选出氮高效大麦。
[0025]氯酸盐是硝酸盐的类似物，能够被硝酸盐转运蛋白吸收到植物体内，然后在硝酸盐还原酶的作用下被还原为亚氯酸盐，而亚氯酸盐对植物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于氯酸盐敏感性的氮高效大麦筛选方法，包括以下步骤：1)将大麦种子消毒，冲洗干净，室温浸种5～6小时，催芽过夜，待种子露白后放到湿润的滤纸上，移至3～6℃环境中暗处理1～3天，暗处理结束后发芽；2)取生长一致的大麦幼苗，放入正常供氮营养液中培养，营养液pH为5.8～7.0；3)在一叶一心期以氯酸盐营养液进行胁迫处理，以在正常供氮营养液中生长的大麦幼苗作为对照，每种处理各设3次以上重复，胁迫处理时间1～5天；其中，所述的氯酸盐营养液中利用氯酸根代替硝酸根，且氯酸根浓度为0.001～0.004mol/L，其余成分及含量与正常供氮营养液相同；4)胁迫处理结束后收苗，冲洗干净，测量苗高，将根和地上部分开装袋，杀青，烘干至恒重，测定地上部干重；5)将氯酸盐营养...

【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：上海市农业科学院，
类型：发明
国别省市：