[发明专利]一种对水稻光合能力高温稳定性的检测方法

说明书

技术领域

本发明属于农作物新品种选育技术领域，与作物生理学和作物生态学有关，本发明涉及一种水稻生态育种相关技术指标的测试分析方法，具体地，涉及一种对水稻育种材料的光合能力的高温稳定性的检测方法。

背景技术

水稻是世界上的主要粮食作物，水稻矮杆基因资源和杂种优势的利用使水稻产量取得了连续突破，但目前栽培的水稻光能利用率仍然还较低，通过提高水稻的光合作用效率来提高水稻产量仍有较大的潜力。由于我国人口的持续增长、人均耕地面积不断减少以及水资源的不足，要满足我国的粮食需求，在大幅增加水稻种植面积上已较困难，故提高水稻单产是今后的主要目标，提高光能利用率是提高水稻单产的有效途径之一。高光效水稻育种是水稻生理育种的重要方向，对育种后代材料的生理鉴定与评价指标体系的建立是进行生理育种中选择技术的基础工作。

全球“温室效应”的明显加剧，使高温逆境对水稻产量与品质的影响受到广泛关注。叶片是水稻进行光合作用的主要器官，其高光合作用效率是保证水稻碳同化、提高光能利用率的基础，有资料表明，水稻生育期中后3片功能叶的光合能力对籽粒充实度和品质有重要作用。从环境因素看，温度和光照是影响光合作用的主要生态条件，现有水稻品种在夏天午后高温或强光下光合速率会发生不同程度地明显下降，称为“光合午睡”现象，降低了光能利用和有机物合成与积累效率，对热带地区和我国长江中下游及华南稻区的水稻生产影响较大。

高光合效率的品种应具备较稳定的光合能力，其光合速率对高温或强光表现相对钝感，光合“午睡”出现的光、温起点值要比一般品种高。因此，出现“午睡”的光温起点值高低可作为评价水稻品种光合能力的一个生理标准，可用于高光效水稻育种后代的筛选和评价。将高温适应性与高光效育种结合探求一种评价水稻高产稳产的选择指标是目前缺少研究的内容。在高光效生理育种工作中，要求对大量育种资源和后代材料进行快速、准确鉴定。因此需要探索一些与光合特性更直接相关的、更易于准确测定的间接性状和指标是非常重要的基础技术。目前还没有一套简单适用的方法应用于对水稻光合作用高温稳定性的评价方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种对水稻光合能力的高温稳定性的检测方法。申请人的发明人为此进行了数年的研究，提出一套对水稻资源和育种后代进行光合能力温度稳定性评价的指标和鉴定方法。通过对30多份常用的水稻品种、不育系和恢复系进行高温下光合作用日变化动态变化观测，发现所有供试材料的叶片光合速率在上午9:00左右达到较大值，中午高温强光条件下都发生了明显的下降，光合“午睡”现象在供试水稻品种中普遍存在。不同材料光合“午睡”现象的程度不尽相同，但其光合最低点多发生在13:30左右。发明人将这两个时间点的光合速率值之差值进行显著性检验，可得出不同材料下降值的显著程度。这种差值年度间和重复间表现较好的稳定性，因此光合下降值可作为水稻光合能力的高温稳定性差异的评价指标之一。几种不同反应类型的水稻材料的光合日变化如附图5所示。

分析叶片温度、空气和胞间隙CO₂浓度、空气湿度、气孔导度等因子的日变化，可以看出叶片温度、光强、气孔导度与光合作用日变化有一致性变化趋势，空气湿度和CO₂浓度在水稻水体条件下不是主要影响因子。气孔导度是高温与强光引起的植物生理适应性保护反应。

申请人进一步在光照强度一致的人工生长箱和人工气候室中，在系列不同温度条件下测定光合速率(见实施例)，发现水稻叶片表面温度单因子也能引起光合值的下降，不同材料有不同的光合下降起点温度。因此，用光合差值和光合下降起点温度值可作为评价水稻叶片光合性能高温稳定性的指标之一。

具体地，本发明的技术方案如下：

一种对水稻光合能力高温稳定性的检测方法，其步骤包括：

A、自然高温强光条件下的光合稳定性鉴定

(1)测定材料的种植：试验用的水稻材料依其生育期确定其播种期，在中国长江中下游稻区早稻于每年的5月25日左右播种，中、晚稻于每年的5月10日左右播种，使其抽穗期处于每年的7月25日至8月15日之间；4-5叶期时移栽于大田，每份材料种植2个小区，每区种植4行共40株；正常肥水管理；

(2)测定材料的分组与定株：根据测试材料按生育期相近原则分成多个测试小组，每组测试材料不超过10份，要求测试水稻群体生长一致，并于始穗期前用叶绿素测定仪测每一植株主茎剑叶的叶绿素含量值(SPAD值)，选择小区内SPAD值最为接近的单株定株6株编号，作为后进行光合速率测定单株(见图1)；