CN107607700A - 一种棉花耐镉性的鉴定方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种方便、快捷、经济地鉴定棉花耐镉性的方法，包括：(1)将棉花种子脱绒，消毒处理，再用无菌水浸泡催芽；(2)对催芽后的种子进行镉胁迫处理，清水做对照，考察两种处理下的发芽率，进行耐镉性大小评价；其中，以邯242作为鉴定对照材料，计算相对萌发率，得到棉花种质耐镉评价标准；(3)采用步骤(1)中的方法对待鉴定棉花种质进行预处理，镉胁迫处理，清水做对照，考察其萌发率，以邯242作为鉴定对照材料，计算相对萌发率，根据步骤(2)中的棉花种质耐镉评价标准，鉴定待鉴定棉花种质的耐镉级别。本发明采用胁迫发芽法对棉花种质进行室内耐镉性鉴定，试验期5天，周期短，并且不受外界气候条件限制，花费少。

Description

一种棉花耐镉性的鉴定方法
技术领域
本发明属于农业领域中的品种评价技术，提供了一种快速评价棉花对重金属镉耐受性的鉴定方法，具体涉及棉花在镉污染土壤中的抗逆性，适用于棉花耐镉种质资源的筛选与评价。
背景技术
近年来，随着工农业生产的发展，矿产资源大量开发利用，工业“三废”排放量增加，农业自身污染加剧，农田土壤中有毒重金属含量急剧增加，重金属污染已成为当今污染面积、危害最大的环境问题之一(顾继光等，2005)。由于重金属污染毒理机制和生物效应的复杂性，对重金属污染的研究一直是国内外研究的重点，其中，镉(Cd)由于其高移动性和高毒害性尤为人们所关注，已被公认为农业环境中最具威胁的有毒重金属之一。据不完全统计，中国受镉污染的农田面积达到2.8×105hm2，每年生产的镉含量超标的农产品达1.46×1010kg，严重威胁着农业生态环境、人类的生活质量和健康(赵其国等，2002)。
2014年4月17日，环境保护部门和国土资源部发布的全国土壤污染状况调查显示，全国土壤总的点位超标率为16.7％，其中镉污染占比达82.8％，耕地土壤点位超标率为19.4％。我国对土壤重金属镉污染的学术研究已进行了几十年，“镉大米”事件使国人对重金属污染的重视达到了前所未有的程度，对污染土壤进行修复成为社会的共识。
目前，对污染土壤的修复方法有物理法、化学法和生物法，其中生物法中的植物修复技术具有简单、经济、不破坏农田结构、可以大面积实施、不会造成再次污染等优势，具有良好的前景。
棉花作为修复土壤重金属污染的植物具有以下优点(杨伟华等，2014)：(1)棉花对重金属有一定耐性，在非极端情况下即在现有大部分污染农田里都能够正常生长发育，产量和纤维品质基本不受影响；(2)棉花是主要农作物，种植面积大，适应性广，生物量大，对重金属吸收量多；(3)棉花植株易于拔除和转移，便于集中处理，不会造成二次污染；(4)棉花各种器官以纤维和种仁中积累的重金属最少，即食用与衣用产品是安全的。基于以上优点，筛选和培育棉花耐镉品种，对进一步改良镉污染土壤，扩大可耕种土壤面积具有重要意义。我国棉花种质资源丰富，为棉花耐镉性鉴定和筛选、耐镉品种培育提供了丰富的材料，所以建立一种方便快速且适合大规模筛选鉴定棉花耐镉材料的方法尤为重要。
发明内容
本发明的目的是提供一种方便、快捷、经济地鉴定棉花耐镉性的方法。
本发明所提供的鉴定棉花耐镉性的方法，包括下述步骤：
(1)将棉花种子进行脱绒处理，对脱绒后的棉花种子进行消毒处理，再用无菌水浸泡进行催芽，得到催芽后的种子；
(2)对催芽后的种子进行镉胁迫处理，清水做对照，考察两种处理下的萌发率，进行耐镉性评价；其中，以邯242作为鉴定对照材料，计算相对萌发率，得到棉花种质耐镉评价标准；
(3)采用步骤(1)中的方法对待鉴定棉花种质进行预处理，对预处理后的种子进行镉胁迫处理，清水做对照，考察其萌发率，以邯242作为鉴定对照材料，计算相对萌发率，根据步骤(2)中的棉花种质耐镉评价标准，鉴定待鉴定棉花种质的耐镉级别。
上述方法步骤(1)中，可采用浓硫酸对棉花种子进行脱绒处理。
所述消毒处理的操作可为：依次用NaClO溶液灭菌再用无菌水清洗。
所述NaClO溶液可为质量浓度0.5％的NaClO溶液。
所述灭菌的时间可为5-10min。
所述无菌水冲洗每次1min，可进行5-8次，具体可为5次。
所述无菌水浸泡的时间可为10-24h，具体可为12h。
上述方法步骤(2)中，所述镉胁迫处理的条件为：60mM CdCl2·2.5H2O处理5d。
萌发率＝镉胁迫处理萌发率/清水组萌发率×100％；
相对萌发率＝待测材料萌发率×50％/对照材料萌发率
所述棉花种质耐镉评价标准为：当相对萌发率≥90.0％时，该棉花种质为“高抗”耐镉级别；当相对萌发率在75.0％-89.9％之间时，该棉花种质为“抗”耐镉级别；当相对萌发率在60.0％-74.9％之间时，该棉花种质为“耐”耐镉级别；当相对萌发率在0.0％-59.9％时，该棉花种质为“不耐”耐镉级别。
本发明采用胁迫发芽法对棉花种质进行室内耐镉性鉴定，试验期5d，周期短，并且不受外界气候条件限制，花费少，初步建立了一种较为经济的、方便快速的耐镉鉴定方法。
本发明初步建立了一种棉花种质耐镉鉴定方法，为植棉修复重金属污染土壤提供材料和方法，为从棉花中挖掘耐镉基因提供依据和材料，进一步推动转基因技术在耐镉方面的应用。
附图说明
图1为不同品种在Cd2+处理5天后表型对比。
图2为芽期验证：芽期4mM Cd2+胁迫移到土里7天后的表型对比，其中，A为邯242对照与处理；B为冀4025对照与处理；邯242处理与对照株高与出苗数之间存在差异小，冀4025处理与对照株高与出苗数之间差异大。
图3为三叶期验证：两个品种邯242(高抗Cd2+)和冀4025(不耐Cd2+)三叶期胁迫12小时的表型症状对比，其中，A为邯242处理；B为冀4025处理；C为冀4025对照；D为邯242对照；冀4025比邯242叶子萎蔫严重。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明进行说明，但本发明并不局限于此。
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法；下述实施例中所用的试剂、材料等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例
(1)种子预处理
将棉花种子进行浓硫酸脱绒处理；
挑选大小一致、均匀饱满的种子，依次用质量浓度0.5％的NaClO溶液灭菌5-10min，再用蒸馏水反复清洗5-8次进行消毒处理；无菌水浸种催芽12h。
(2)镉胁迫条件筛选
材料：TM-1，新疆-2，GK50；每个品种100粒，三次重复。
竖直双夹层滤纸法：将滤纸平铺在塑料盘上，用(0、2、4、6、8、10、20、40、60mM)CdCl2·2.5H2O浸湿滤纸，将种子摆放在滤纸上，生长点朝向同一个方向，种子之间左右间隔5-7cm，沿种子位置横向卷起滤纸，并且种子应卷在滤纸中间，使得滤纸成直筒状。切记种子生长点朝下，将直筒状的滤纸竖直放置在烧杯中，烧杯底部加入一定量的镉溶液，使整个发芽时间滤纸保持湿润。
生长条件：将烧杯放入人工培养箱，28℃，24h黑暗处理3、5、7d。观察种子萌发情况(如图1)，发现在60mM、处理5d时萌发率存在显著差异。因此选择在60mM、处理5d作为镉胁迫处理条件，调查萌发率作为筛选的指标。
(3)棉花86份种质材料耐镉性评价
86份材料筛选：种子预处理(同步骤1)，种子均由抗逆鉴定课题保存，种质材料涵盖黄河流域、长江流域、西北内陆棉区的很大一部分品种，以及本课题自主创新的材料。86份材料名称如下表所示：
各品种在60mM下镉处理5d的萌发率统计结果如下：
按照萌发率高低进行品种排序：
(4)鉴定结果评价
根据耐镉评价结果，选择86份材料中耐镉性较强的邯242作为耐镉性鉴定的对照材料，计算各材料的相对萌发率，并将材料划分为如下四级：
相对萌发率＝待测材料萌发率×50％/对照材料的萌发率
表5耐镉性等级划分
耐性级别 相对萌发率％
不耐 ≦59.9
耐 60.0-74.9
抗 75.0-89.9
高抗 ≥90.0
(5)验证
用萌发率筛选的材料进行芽期、三叶期的验证，胁迫结果与发芽期胁迫相一致。验证如图示2、3。

Claims (5)

1.一种鉴定棉花耐镉性的方法，包括下述步骤：
(1)将棉花种子进行脱绒处理，对脱绒后的棉花种子进行消毒处理，再用无菌水浸泡进行催芽，得到催芽后的种子；
(2)对催芽后的种子进行镉胁迫处理，清水做对照，考察两种处理下的发芽率，进行耐镉性大小评价；其中，以邯242作为鉴定对照材料，计算相对发芽率，得到棉花种质耐镉评价标准；
(3)采用步骤(1)中的方法对待鉴定棉花种质进行预处理，对预处理后的种子进行镉胁迫处理，清水做对照，考察其萌发率，以邯242作为鉴定对照材料，计算相对萌发率，根据步骤(2)中的棉花种质耐镉评价标准，鉴定待鉴定棉花种质的耐镉级别。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，采用浓硫酸对棉花种子进行脱绒处理；
所述消毒处理的操作为：依次用NaClO溶液灭菌再用无菌水清洗；
所述NaClO溶液为质量浓度0.5％的NaClO溶液；
所述灭菌的时间为5-10min；
所述无菌水冲洗每次1min，进行5-8次；
所述无菌水浸泡的时间为10-24h。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，所述镉胁迫处理的条件为：60mM CdCl2·2.5H2O处理5d。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的方法，其特征在于：步骤(2)中，萌发率＝镉胁迫处理萌发率/清水组萌发率×100％；
相对萌发率＝待测材料萌发率×50％/对照材料萌发率。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的方法，其特征在于：所述棉花种质耐镉评价标准为：当相对萌发率≥90.0％时，该棉花种质为“高抗”耐镉级别；当相对萌发率在75.0％-89.9％之间时，该棉花种质为“抗”耐镉级别；当相对萌发率在60.0％-74.9％之间时，该棉花种质为“耐”耐镉级别；当相对萌发率在≦59.9％时，该棉花种质为“不耐”耐镉级别。
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