一种产量相关小麦氮效率早期评价的方法

1.本发明属于农业作物性能评价技术领域，具体涉及一种产量相关小麦氮效率早期评价方法。


背景技术：

2.我国农业目前进入新的历史发展阶段，农业发展由过度依赖资源消耗、满足量的需求，向绿色生态可持续、满足质的需求转变。目前我国肥料利用率（30%左右）远低于发达国家（40%-60%），小麦是我国主要的粮食作物，小麦生产上对化肥需求依然强劲，随着氮肥施用量的增多，小麦表现出的耐肥性，使得氮素效率不断下降。因此，如何提高小麦氮素效率，成为了迫切解决的问题。
3.研究表明小麦不同基因型对氮素的吸收、利用存在显著的差异，因此充分挖掘氮高效基因潜力，培育氮高效的小麦新品种是解决这一迫切问题的有效途径。但小麦氮营养性状是典型的数量性状，其表型效应由基因型效应和环境效应共同决定，因此所涉及氮效率相关的性状众多，目前在氮效率鉴定方面存在指标多、程序复杂、效率低等问题，使之难以应用到小麦育种当中。因此，如何快速、准确的评价小麦氮营养效率，进而指导小麦氮高效育种及科学合理的进行氮肥运筹，成为当前亟待解决的重要问题。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种产量相关小麦氮效率早期评价方法，能够满足简便、快速规模化评价小麦氮效率需求。
5.为实现上述目的，本发明所采取的技术方案是：本发明提供了一种产量相关小麦氮效率早期评价方法，其具体包括如下步骤：1）对苗期小麦进行水培实验，营养液设置正常氮和低氮两个处理，除氮素外其他营养成分一致，小麦种子经过消毒灭菌清洗后，放置于培养盒中；2）在25℃、16h/d光照的环境下培养5-7d后，选取长势一致的幼苗去除胚乳，冲洗根部后，用滤纸吸干幼苗表面多余水分，称重；3）转移至育苗盘中，营养液育苗20~30d，期间每天补充蒸馏水，使初始溶液体积不变，营养液ph保持在6.0~6.2之间，定期更换营养液；4）育苗结束后取出，冲洗根部，用滤纸吸干幼苗表面多余水分，称重，按照下式计算小麦氮效率：氮效率系数γ =低氮处理下生物增加量/正常氮处理下生物增加量；5）通过氮效率系数r对小麦品种进行评价。
6.作为本发明进一步的改进，所述步骤5）中小麦品种分为高效、中高效、中低效和低效四类。
7.作为本发明进一步的改进，所述高效的氮效率系数γ ≥0.9，所述中高效的氮效率系数如下：0.7≦γ ＜0.9；所述中高效的氮效率系数如下：0.4＜γ ＜0.7；所述低效的氮效率系数γ ≦0.4。
8.作为本发明进一步的改进，所述正常氮处理的氮含量为5～8mmol/l、低氮处理的氮含量为2～3mmol/l。
9.作为本发明进一步的改进，所述营养液为hoagland营养液。
10.本发明的优点在于：本发明解决了在小麦氮效率鉴定方面存在评价指标多、耗时长、缺乏简单、经济可规模化的评价方法等问题，提供小麦早期氮效率评价方法。本发明从品种改良的角度，以与产量相关的苗期生物增加量的氮效率系数为评价标准，简便、快速规模化识别不同小麦品种的氮效率，为小麦氮高效育种及氮肥合理运筹提供理论依据和技术支撑。
附图说明
11.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
12.图1 ril群体289个株系苗期氮效率的评价；图2 ril群体中对n素敏感的株系；图3 ril群体中对n素不敏感的株系；图4在不同氮营养水平下，黄淮海麦区77份主推小麦品种表型性状与群体产量的相关性分析。
具体实施方式
13.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例和试验例本对发明进行清楚、完整的描述。
14.实施例1试验材料：以“百农矮抗58／小偃81
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ril群体（2020年f9代）的289个株系及亲本作为氮效率评价的试验材料，两亲本在前期氮素利用效率试验评价中，氮素利用效率差异显著：“矮抗58”，苗期氮效率系数为0.55；小麦品种“小偃81”苗期氮效率系数为0.87。
15.产量相关小麦氮效率早期评价方法：营养液设置正常氮（mn）和低氮（ln）两个处理，3次重复，两个处理氮含量分别为：mn（8mmol/l）、ln（2 mmol/l）其他营养成分参考hoagland营养液，选取均匀一致的种子，经10％h
202
消毒灭菌10min后用蒸馏水冲洗若干次，摆放在灭菌的蛭石培养盒中。
16.在25℃、16h/d光照的环境下培养6d后，选取长势一致的幼苗去除胚乳，在自来水下将根部蛭石冲洗干净，然后用吸滤纸将幼苗表面多余水分吸干，称量起始重量后插入96孔育苗盘中（每个育苗盘中24个小麦品种，每个品种4棵幼苗）并固定在盛有不同氮处理200ml hoagland营养液的塑料盒中。每天补充蒸馏水，使初始溶液体积不变，期间用0.5％的naoh溶液调节ph使其在6.0～6.2之间,每5天更换一次营养液,培养25d。
17.将植株从营养液中取出后，在自来水下将根部蛭石冲洗干净，，然后用吸滤纸将幼苗表面多余水分吸干，称重，统计幼苗培养前后生物增加量。
18.按照公示计算氮效率系数γ=低氮处理下生物增加量/正常氮处理下生物增加量，
按照评价标准进行评价: 高效的氮效率系数γ ≥0.9，所述中高效的氮效率系数如下：0.7≦γ ＜0.9；所述中高效的氮效率系数如下：0.4%＜γ ＜0.7%；所述低效的氮效率系数γ ≦0.4%。
19.结果：通过苗期水培试验，完成了“矮抗58／小偃81"ril群体289个株系苗期氮效率的评价，将289个株系中高效的株系有42个；中高效的株系有98个；中低效的株系有108个；低效的株系有41个（图1）。其中对于n素敏感的株系即低效的株系形态见图2，其中对于n素不敏感的株系即高效的株系形态见图3。
20.试验例1 方法可靠性评价实验材料：以黄淮冬麦区主要推广的77份小麦品种为材料。
21.（1）苗期水培试验：营养液设置正常氮（mn）和低氮（ln）两个处理，3次重复，两个处理氮含量分别为：mn（8mmol/l）、ln（2 mmol/l）其他营养成分参考hoagland营养液（hoaglandet al.，1950），选取均匀一致的种子，经10％ h
202
消毒灭菌10min后用蒸馏水冲洗若干次，摆放在灭菌的蛭石培养盒中。在25℃、16h/d光照的环境下培养6d后，选取长势一致的幼苗去除胚乳，在自来水下将根部蛭石冲洗干净，然后用吸滤纸将幼苗表面多余水分吸干，称量起始重量后插入96孔育苗盘中（每个育苗盘中12个小麦品种）并固定在盛有200ml营养液塑料盒中。每天补充蒸馏水，使初始溶液体积不变，期间用0.5％的naoh溶液调节ph使其在6.0～6.2之间,每5天更换一次营养液,培养25d。将植株从营养液中取出后，置于去离子水中将漂洗1分钟，去掉根部多余的离子，然后用吸滤纸将幼苗表面多余水分吸干，每个品种取出4株用于谷氨酰胺合成酶（gs）、叶绿素、氮累积量、根活力的测定，剩余株测量分别称取单株总鲜重，地上部鲜重、地下部鲜重、株高、根长、根数株高后，置于60
°
c 烘箱中烘烤至重量恒重，测量植株干重。
22.（2）田间试验：在石家庄鹿泉试验站进行，群体的田间种植采用裂区设计，主处理为施氮量，副处理为小麦材料。设置正常氮（mn）和低氮（ln）两个处理，根据播种前土壤肥力水平设定施肥量，正常氮（mn）处理磷钾肥和40%的氮肥以基肥形式一次施入，剩余的60%氮肥返青拔节期施入；低氮（ln）处理磷钾肥以基肥形式一次施入。小麦材料分为密播与稀播，密播主要用于小麦产量相关性状的测定；稀播主要用于单株氮相关性状调查。密播，按22万/亩基本苗播种；稀播将小麦品系品种按株距15cm，行距25cm点播，行长4m。分别在拔节期、孕穗期、开花期、灌浆前、中、后期测定硝酸及叶绿素的含量；收获前10天左右对亩穗数、穗粒数、单株穗数、株高、穗长、基部不育小穗数和顶部不育小穗数进行调查。正常收获，测量小区产量及各株系地上部分全部收获至网袋中，及时晾干脱粒，籽粒和秸秆分别收集，测量单株地上部总生物量、单株籽粒产量、单株秸秆产量及千粒重。
23.（3）测定方法：生理指标的测定方法：每个处理混合相同部位5株小麦的叶片，3次重复。将叶片液氮速冻保存后后置-80℃冰箱中，用于测定硝酸还原酶和谷氨酰胺合成酶活性。
24.硝酸还原酶活性：采用磺胺比色法（离体法）进行测定。
25.谷氨酰胺合成酶活性：利用谷氨酰胺转化为γ—谷氨酰基异羟肟酸,在酸性条件下与铁形成红色的络合物,该络合物在540nm处有最大吸收峰的原理,用分光光度计测定。
26.叶绿素含量:使用便携式sapd-502型叶绿素仪，采样仪器测定部位需一致，多次测量每个小麦品系叶片不同单株叶绿素含量，统计平均值。
27.（4）小麦氮效率、产量相关性状的统计分析苗期生物增加量= 低养分投入下的生物增加量/常规养分投入下的生物增加量。采用该公示可以消除不同品种间植株生长量本身的影响，真正反映“专一性”的养分效率。这个指标基本反映了相同的生理学反应，也就是一个品种对养分缺乏时的反应程度。
28.利用excel及spss19.0软件对小麦氮效率、产量相关性状进行统计分析。
29.（5）实验结果以黄淮冬麦区主要推广的77份小麦品种为材料，采用水培及大田试验相结合的方法，通过对不同氮营养水平下，小麦各个时期生理学性状、表型性状与群体产量进行相关性分析，在众多表型及生理指标中，苗期生物量增加量与产量相关度最高（见图4）。由此可见以相对生物增加量作为小麦氮效率的评价指标，不仅可靠性高，并且能在早期简单、高效可规模化评价小麦品种的氮效率，为小麦氮高效育种及氮肥合理运筹提供理论依据和技术支撑。
30.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。