一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法技术

本发明专利技术提供了一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法，包括步骤：采用低磷营养液培育小麦幼苗，获得小麦样品苗，其中，所述低磷营养液中的磷元素浓度≤0.5 mmol/L；利用体式显微镜观察所述小麦样品苗的根系颜色；当所述小麦样品苗的根系颜色呈黄褐色时，初步判断该小麦品种为磷低效小麦品种；当所述小麦样品苗的根系颜色呈白晶色时，初步判断该小麦品种为磷高效小麦品种。因此，本发明专利技术提供的上述方法以不同磷效率小麦品种幼苗根系颜色为依据，只需要少量根系，并且无损伤、可在较短的时间内、批量地迅速初步筛选出不同磷效率小麦品种，具有效率高、重复性好、费用低廉等优点，极大地缩短了筛选周期，节约了大量的时间和人力。节约了大量的时间和人力。节约了大量的时间和人力。

【技术实现步骤摘要】
一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法


[0001]本专利技术属于小麦品种的生产和育种领域，具体涉及一种不同磷效率小麦品种的快速筛选方法。

技术介绍

[0002]小麦作为世界上种植面积最广的谷类作物之一，为全球提供了约30%的蛋白质和能量，增加小麦产量对稳定全球粮食安全具有重要意义。磷（P）是作物生长所必需的必需营养元素，也是植物体内许多重要有机化合物（如核酸、蛋白质、ATP等）的主要组成成分，在物质循环、能量代谢和抵御逆境胁迫方面发挥着重要作用。土壤中的磷很容易被土壤矿物固定，导致其利用效率较低（约10%），严重制约了作物产量的提升。为了解决土壤“缺磷”问题，人们通过向土壤中施用过量的磷肥以实现增产的目的，这就导致大部分磷肥积累在土壤中，通过地表径流、地下淋滤等途径污染地表水和地下水，对于工农业生产和生态环境安全构成威胁。
[0003]研究表明，筛选和培育磷高效作物品种是目前解决植物需磷和土壤供磷不足这一矛盾的重要途径，对于缓解农田土壤磷危机、保护生态环境和保障粮食质量安全具有重要意义。截至目前，有关磷高效品种的筛选方法和筛选指标已有相关报道，如通过磷肥利用率、磷肥农学效率、磷收获指数、磷肥偏生产力等，这些指标和方法是基于大田试验，具有周期长、劳动量大且受季节性影响较大等特点，无法在秋、冬季节开展试验；此外，大田的耕层土壤中磷含量波动较大，易受到水、肥等管理措施及气候条件的影响，年际间的试验结果重复性较差。为获得确定结果往往需要进行多年、多点的反复种植，这种方法经济性极差，难以满足育种家和生产上对不同磷效率品种的急切性需求。
[0004]为此，中国专利技术专利申请CN106577268A和CN110969369A先后公开了一种磷高效利用小麦品种的筛选方法，但是所选用的筛选指标是基于大田试验或者水培试验如通过磷肥利用率、磷肥农学效率、磷收获指数、磷肥偏生产力以及相对株高、相对干物质重、相对磷含量、相对叶绿素含量等指标进行，这些筛选指标具有周期长、劳动量大且受季节性影响较大等特点，无法在秋、冬季节开展试验；同时，大田的耕层土壤中磷含量波动较大，易受到水、肥等管理措施及气候条件的影响，年际间的试验结果重复性较差。
[0005]另外，也有研究以
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P同位素示踪技术进行不同磷素效率小麦品种的筛选，但因其具有破坏性、分析成本高和费时费工等缺点难以得到普及和推广。还有研究以高光谱遥感技术等手段进行筛选，虽然能够实现非接触、非破坏性地获得连续性的光谱信息，但因其主要以叶片形状、叶片颜色、植株长势等指标进行监测，非常容易受到水分、肥等条件的影响，并且只能在拔节期以后叶片伸展开才能进行监测，无法对分蘖期以前的叶片特征进行评估，从而影响检测结果的准确性。
[0006]虽然依据上述方法和指标能够筛选出不同磷效率小麦品种，但是现有的筛选方法和指标存在筛选周期长、成本高、劳动强度大、经济性差、破坏性大等问题，无法满足育种家和生产上对不同磷效率品种的迫切性和便捷性需求。

技术实现思路

[0007]鉴于此，本专利技术确有必要提供一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法，该方法极大程度上缩短了筛选周期、降低了筛选成本、实现了无损监测，提高了筛选效率和准确度。
[0008]为此，本专利技术提供的技术方案如下：一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法，包括以下步骤：采用低磷营养液培育小麦幼苗，获得小麦样品苗，其中，所述低磷营养液中的磷元素浓度≤0.5 mmol/L；利用体式显微镜观察所述小麦样品苗的根系颜色；当所述小麦样品苗的根系颜色呈黄褐色时，初步判断该小麦品种为磷低效小麦品种；当所述小麦样品苗的根系颜色呈白晶色时，初步判断该小麦品种为磷高效小麦品种。
[0009]基于上述，所述低磷营养液为pH值5.5～6.5的Hoagland营养液。
[0010]基于上述，所述Hoagland营养液的配方包括：1～8 mmol/L Ca(NO3)2·
4H2O、2～10 mmol/L KNO3、0～0.5 mmol/LNa2HPO4、0.5～4 mmol/L MgSO4·
7H2O、0.025～0.2 mmol/L EDTA
‑
Fe、11.5～92.4 μmol/L H3BO3、2.28～18.2 μmol/L MnCl2·
4H2O、0.1～0.6 μmol/L CuSO4·
5H2O、0.2～1.0 μmol/LZnSO4·
7H2O和0.05～0.5 μmol/L(NH4)2MoO4·
2H2O。优选地，该Hoagland营养液中的磷元素浓度可以为0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5 mmol/L，更优选地，所述Hoagland营养液中的磷浓度为0.1 mmol/L。
[0011]基于上述，获得所述小麦样品苗的步骤包括：采用水培法将长至二叶一心的健壮小麦幼苗置于所述Hoagland营养液人工培养7～14 d，获得所述小麦样品苗。
[0012]其中，经过上述初筛品种之后，可采用现有技术对经过上述初步筛选出的小麦品种中的磷元素进行定量分析，以精确确定不同磷效率小麦品种，从而提高小麦种质资源的筛选效率和准确性。
[0013]本专利技术的筛选原理为：在低磷环境下，根系表面吸收的Fe
2+
、Mn
2+
等微量元素会被根系中的O2氧化成Fe(OH)3和Mn(OH)3胶膜，这种铁锰胶膜受低磷浓度诱导产生，呈浅黄色，并且对磷具有很强的结合能力，基于此，不同小麦品种根系的铁锰胶膜含量不同，其根系颜色也不同，对磷的结合能力也具有明显差异，综合反映为不同小麦品种对磷素的利用效率存在显著差异。即，小麦品种的根系颜色能够反映出小麦品种对磷素的利用效率。
[0014]因此，本专利技术提供的上述小麦品种的筛选方法在低磷环境下，以小麦幼苗根系颜色为依据，只需要少量根系，并且无损伤、可在较短的时间内，批量地迅速初步筛选出不同磷效率小麦品种，具有效率高、重复性好、费用低廉等优点，可以有效地压缩田间试验的周期，节约大量的时间和人力，降低了小麦品种的选育成本，加速了磷高效型小麦育种的步伐。经过初步筛选后，再结合现有方法对初步筛选出的小麦品种中的磷元素进行定量分析，进一步精确确定不同小麦品种的磷效率，大幅度提高不同磷效率基因型小麦的种质资源筛选效率和便捷性，对加快我国磷高效型小麦育种进程具有重要意义。
[0015]另外，本专利技术提供的上述小麦品种的筛选方法对其它不同磷效率植物的快速鉴定具有重要参考价值，具有非常广阔的应用前景，同时，利用本专利技术提供的改良Hoagland营养液也能够为富铁、富锰小麦种质资源的筛选提供借鉴。
附图说明
[0016]图1为本专利技术实施例一提供的0.1 mmol/L P处理7d时不同磷效率小麦品种根系的体式显微镜观察图。
[0017]图2为本专利技术实施例一提供的0.5 mmol/L P处理7d时不同磷效率小麦品种根系的体式显微镜观察图。
[0018]图3为本专利技术实施例一提供的1 m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速筛选不同磷效率小麦品种的方法，包括以下步骤：采用低磷营养液培育小麦幼苗，获得小麦样品苗，其中，所述低磷营养液中的磷元素浓度≤0.5 mmol/L；利用体式显微镜观察所述小麦样品苗的根系颜色；当所述小麦样品苗的根系颜色呈黄褐色时，初步判断该小麦品种为磷低效小麦品种；当所述小麦样品苗的根系颜色呈白晶色时，初步判断该小麦品种为磷高效小麦品种。2.根据权利要求1所述的快速筛选不同磷效率小麦品种的方法，其特征在于，所述低磷营养液为pH值5.5～6.5的Hoagland营养液。3. 根据权利要求2所述的快速筛选不同磷效率小麦品种的方法，其特征在于，所述Hoagland营养液的配方包括：1～8 mmol/L Ca(NO3)2·
4H2O、2～10 mmol/L KNO3、0～0.5 mmo...

【专利技术属性】
技术研发人员：王龙，赵鹏，周琼琼，睢福庆，刘红恩，肖亚涛，杨金康，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：