專利名稱：一種鑒定植物地上營養器官對根系貢獻能力的方法
技術領域：
本發明涉及一種鑒定植物地上營養器官對根系貢獻能力的方法，適用于可嫁接的栽培植物，本發明為研究植物地上營養器官對根系貢獻能力提供了一種科學、有效的方法。
背景技術：
地上部在植物的生長發育中發揮著極為重要的作用，它可以通過光合作用提供植物生長所需要的碳水化合物。生產上的很多耕作措施和耕作制度其實都是為了最大限度地進行光合生產。地上部質量的好與壞直接影響著碳同化、生長調節物質的變化和植物的生長發育進程等生命活動。根系作為植物的三大營養器官之一，發揮著為植物生長發育提供所需的水分和礦質營養的功能。以往的研究中只注重經濟產量的研究，而忽略了其他部分。而作物的生長發育和產量形成過程就是地上部光合作用和根群吸收水分、養分的統一過程。人們對地上部研究較多而對地下部的生長發育以及產量研究的較少，關于地上部對根系生長發育貢獻能力的研究更少。由于地上部性狀非常復雜，任何一個單一的性狀都無法反映地上部對根系生長發育的影響。因此，在如何準確評價地上部對根系發育的影響方面尚缺少綜合性的指標。地上部與根系之間相互影響、相互促進，根系的大小、發達程度與地上部有著直接的關系，故難以準確評估根系的生長發育和根系性狀是其自身的表現還是來地上部的影響，也不能將地上部對根系生長發育的貢獻能力分離開來，因此，難以對其進行客觀、準確和全面的鑒定與描述，無法準確評估地上部營養器官對根系生長發育的貢獻能力。

發明內容
本發明的一個目的是提供一種鑒定植物地上營養器官對根系貢獻能力的方法，即一種鑒定待測植株地上營養器官對植株根系性狀的貢獻能力是否高于對照植株地上營養器官的方法，包括如下步驟:I)制備待測植株嫁接嵌合體和對照植株嫁接嵌合體，所述待測植株嫁接嵌合體的砧木和所述對照植株嫁接嵌合體的砧木來源于同一植物品種，且所述砧木不來源于所述待測植株和所述對照植株；2)檢測所述待測植株嫁接嵌合體和所述對照植株嫁接嵌合體的根系性狀，確定所述待測植株地上營養器官對植株根系性狀的貢獻能力是否高于對照植株地上營養器官；所述對照植株為進行鑒定比較所用的植株；所述植株根系為所述植株的直根系或須根系，所述植株根系性狀可根據植株種類及育種目標的不同，選擇不同的根系性狀進行檢測。所述根系性狀可為所述根系的形態性狀，和/或所述根系的產量性狀。

在上述方法中，所述待測植株嫁接嵌合體的接穗和所述對照植株嫁接嵌合體的接穗來源于不同的植物品種。
在上述方法中，所述待測植株嫁接嵌合體的接穗來自于所述待測植株，所述對照植株嫁接嵌合體的接穗來自于所述對照植株。在上述方法中，所述砧木與所述待測植株嫁接嵌合體的接穗可來自同一植物物種或品種，也可來自不同的植物物種或品種；所述砧木與所述對照植株嫁接嵌合體的接穗可來自同一植物物種或品種，也可來自不同的植物物種或品種。在上述方法中，所述待測植株嫁接嵌合體的接穗和所述對照植株嫁接嵌合體的接穗均可來源于大豆Glycine max (L.)Merr.。在上述方法中，所述站木可來源于大豆Glycine max (L.)Merr.。在上述方法中，當所述砧木、所述待測植株嫁接嵌合體的接穗和所述對照植株嫁接嵌合體的接穗均來源于大豆Glycine max(L.)Merr.時,所述根系的形態性狀可為主根長度和/或側根數；所述根系的產量性狀可為根系干重。在本發明的實施例中，所述對照植株為大豆Glycine max (L.) Merr.自貢鴦鴦冬豆，所述待測植株地上部營養器官來源于如下24個大豆Glycine max (L.)Merr.品種之一:爬蔓青、上蔡二糙平頂式、菏澤牛毛黃、益都平頂黃、新黃豆、莒選23、齊黃10、兗黃I號、豐收黃、文豐7號、躍進5號、誘變30、冀豆4號、魯豆4號、豫豆2號、中豆19、科豐6號、魯豆
11、冀豆7號、豫豆22、冀豆12、中黃13、鄭92116、中黃30。在上述方法中，所述制備待測植株嫁接嵌合體和對照植株嫁接嵌合體中，所述待測植株嫁接嵌合體的接穗和所述對照植株嫁接嵌合體的接穗的發育時期一致；所述待測植株嫁接嵌合體的砧木和所述對照植株嫁接嵌合體的砧木的發育時期一致；所述接穗可來自于種子萌發至第一對真葉完全展開時的植株；所述砧木可來自于種子萌發至子葉完全展開時的植株。本發明保護上述任一所述方法在篩選植株地上營養器官對根系性狀的貢獻能力高于對照植株地上營養器官的應用，所述對照植株為進行篩選比較所用的植株。本發明還適用于豆類如綠豆Vigna radiata、瓜類如南瓜Cucurbitamoschata或黃瓜 Cucumis sativus Linn、暮類如甘暮 Ipomoea batatas Lam.、木暮 ManihotesculentaCrantz和馬鈴薯Solanum tuberosum L.及果木等可以嫁接的栽培植物。實驗證明，以大豆品種自貢鴛鴦冬豆為砧木，以包括大豆自貢鴛鴦冬豆在內的25種不同大豆品種的根系為砧木，獲得的25種不同嫁接嵌合體在根系的形態性狀如主根長度和側根數、根系的產量性狀如根系干重上存在顯著差異。本發明通過嫁接技術，形成根系起始狀態完全相同而地上部不同的嫁接復合體，對地上部性狀進行客觀鑒定，在地下部基因型和初試狀態相同的情況下來評估地上部對根系生長發育的貢獻和影響。通過此方法可以可靠評估地上部對根系生長發育的貢獻能力，篩選出地上部對根系性狀貢獻能力強的品種，為作物育種提供優異親本。本發明所提供的評估地上部對根系生長發育貢獻能力和影響的方法，可保證研究中根系的一致性；可通過根系性狀來直接反映植物地上營養器官對根系的貢獻能力。
具體實施例方式下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規方法。

下述實施例中所用的材料等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
實施例1、利用嫁接技術鑒定不同大豆品種地上部對根系性狀的貢獻能力一、試驗材料石占木；自貢鴛'鴦冬豆，學名Glycinemax(L.)Merr.，國家農作物種質庫(網址:http://icgr.caas.net.cn)統一編號為ZDD13279，購自北京中農作科技發展有限公司。接穗:生產上大面積推廣的品種，共24個。具體名稱和來源如下:1.爬蔓青:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD02924。2.上蔡二糙平頂式:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD03190。3.菏澤牛毛黃:學名Glycinemax (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD02876。4.益都平頂黃:學名Glycinemax(L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD02715。5.新黃豆:學名Glycinemax (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD02570。6.莒選23:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD02615。7.齊黃10:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD02581。 8.究黃I號:學名Glycinemax (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD02643。9.豐收黃:學名Glycinemax(L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD02612。10.文豐7號:學名Glycine max(L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD02611。11.躍進5號:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD09895。12.誘變30:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD07987。13.冀豆4號:學名Glycine max(L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD18630。14.魯豆4號:學名Glycine max(L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD09884。15.豫豆2號:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD10089。16.中豆19:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD11579。17.科豐6號:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD08024。18.魯11:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD19379。19.冀豆7號:學名Glycine max(L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD18632。20.豫22:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD19410。21.冀12:學名Glycine max (L.)Merr.，國家農作物種質庫統一編號為ZDD23040。22.中黃13:學名Glycine max (L.)Merr.,國家農作物種質庫統一編號為ZDD23876。23.鄭92116:學名G]ycine max (L.) Merr.,國家農作物種質庫統一編號為ZDD23277。24.中黃30:學名Glycine max (L.) Merr.,中國農業科學院作物科學研究所選育，審定編號:國審豆2006015，購自北京中農作科技發展有限公司。25.自貢鴦鴦冬豆,學名Glycine max(L.)Merr.,國家農作物種質庫統一編號為ZDD13279，購自北京中農作科技發展有限公司。二、試驗方法以自貢鴛鴦冬豆為砧木，以包括自貢鴛鴦冬豆在內的步驟一所述的25種不同大豆品種為接穗，按照如下插接法分別進行嫁接，獲得25種嫁接嵌合體:
(I)竹簽制備:選用粗細合適的牙簽去尖后將其削成雙面楔形，斜面長度I 2cm,竹簽的直徑根據砧木的生長狀況選擇；(2)砧木與接穗準備:砧木和接穗的種子均選擇籽粒飽滿的種子；將接穗的種子播種于營養床內，4 5天后將站木種子播種于營養缽(IOXlOcm)內；待砧木的子葉展開后，利用組培用手術刀片和竹簽將砧木生長點剔除，然后將竹簽沿著生長點中心垂直向下扎孔，深度為I 1.5cm，竹簽暫不拔出，同時注意竹簽不能傷害到砧木的子葉；待第一對真葉展開后，在距真葉下I 1.5cm處下刀將接穗根據竹簽的性狀削為楔形，斜面與真葉所在位置平行，長度Icm左右，同時將兩個真葉切除；(3)相互嫁接:將竹簽拔出，迅速把接穗插入到砧木的插孔當中，是接穗的削面與竹簽的斜面吻合，然后用封口膜固定；(4)嫁接后管理:用底部剪出缺口的透明塑料杯將嫁接后的植株覆蓋，保濕，緩苗，同時如果有生長點從子葉處冒出應及時剔除。待嫁接植株成活后將嫁接植株移栽到田間。實驗采用完全隨機區組設計，共設3個區組(重復)，每個區組設25個小區(處理)，每個小區的面積為0.81平方米，每個小區內種植嵌合體植株的穴距0.9m，行距0.9m，每穴定苗5株，按常規方法進行田間管理。三、不同地上部(接穗)對根系性狀貢獻能力的比較1.上述步驟二獲得的大豆嫁接嵌合體的大豆收獲后，統計各大豆嫁接嵌合體植株地下部砧木的根系形態性狀:主根長度(從嫁接的部位到主根拉直后主根根尖末端的長度)，再利用LSD法進行多重比較，標記字母法的統計結果如表I所示，表I中的數值為3個重復的平均值，數值后的小寫字母表示a =0.05顯著水平，以不同大豆品種為接穗獲得的不同嫁接嵌合體，在同一性狀數值后若含有相同的小寫字母，則表示二者無顯著差異，若無相同的小寫字母，則表示二者差異顯著。表I結果表明，不同的地上部(接穗)可以影響砧木的根系形態性狀如主根長度。表I不同品種(接穗)對砧木自貢鴛鴦冬豆主根長度的影響
權利要求
1.一種鑒定待測植株地上營養器官對植株根系性狀的貢獻能力是否高于對照植株地上營養器官的方法，包括如下步驟: 1)制備待測植株嫁接嵌合體和對照植株嫁接嵌合體，所述待測植株嫁接嵌合體的砧木和所述對照植株嫁接嵌合體的砧木來源于同一植物品種，且所述砧木不來源于所述待測植株和所述對照植株； 2)檢測所述待測植株嫁接嵌合體和所述對照植株嫁接嵌合體的植株根系性狀，確定所述待測植株地上營養器官對植株根系性狀的貢獻能力是否高于對照植株地上營養器官。
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述待測植株嫁接嵌合體的接穗和所述對照植株嫁接嵌合體的接穗來源于不同的植物品種。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特征在于:所述根系性狀為所述根系的形態性狀，和/或所述根系的質量性狀。
4.根據權利要求1一3中任一所述的方法，其特征在于:所述待測植株嫁接嵌合體的接穗和所述對照植株嫁接嵌合體的接穗均來源于大豆Glycinemax (L.)Merr.。
5.根據權利要求1一4中任一所述的方法，其特征在于:所述砧木來源于大豆Glycinemax(L.)Merr.。
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于:所述根系的形態性狀為主根長度和/或側根數；所述根系的質量性狀為根系干重。
7.根據權利要求1一6中任一所述的方法，其特征在于:所述制備待測植株嫁接嵌合體和對照植株嫁接嵌合體中，所述待測植株嫁接嵌合體的接穗和所述對照植株嫁接嵌合體的接穗的發育時期一致；所述待測植株嫁接嵌合體的砧木和所述對照植株嫁接嵌合體的砧木的發育時期一致。
8.權利要求1-7中任一所述方法在篩選植株地上營養器官對根系性狀的貢獻能力高于對照植株地上營養器官中的應用。
全文摘要
本發明公開了一種鑒定植物地上營養器官對根系貢獻能力的方法。本發明所提供的方法，包括以下步驟1)制備待測植株嫁接嵌合體和對照植株嫁接嵌合體，所述待測植株嫁接嵌合體的砧木和所述對照植株嫁接嵌合體的砧木來源于同一植物品種，且所述砧木不來源于所述待測植株和所述對照植株；2)檢測所述待測植株嫁接嵌合體和所述對照植株嫁接嵌合體的植株根系性狀，確定所述待測植株地上營養器官對植株根系性狀的貢獻能力是否高于對照植株地上營養器官。本發明適用于馬鈴薯、甘薯、山藥、大豆、黃瓜、南瓜、果木、番茄等可以嫁接的栽培植物，為鑒定植物根系性狀及評估植物地上營養器官對根系性狀貢獻能力提供了一種科學的方法。
文檔編號A01G1/06GK103070024SQ20131001010
公開日2013年5月1日 申請日期2013年1月11日 優先權日2012年3月29日
發明者韓天富, 曹曉寧, 孫 石, 吳存祥, 侯文勝, 蔣炳軍, 賈貞 申請人:中國農業科學院作物科學研究所