CN110432100A - 基于深浅层根胁迫处理的水稻双筒抗旱鉴定装置和方法 - Google Patents
基于深浅层根胁迫处理的水稻双筒抗旱鉴定装置和方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于农作物抗性鉴定技术领域，公开了基于深浅层根胁迫处理的水稻双筒抗旱鉴定装置和方法，装置包括栽培装置和培养套筒，且栽培装置置于培养套筒正上方且中心轴重合，还包括箱体和控制阀。通过上述装置进行水稻抗旱鉴定的方法包括：播种和发芽、灌沙和移栽、栽培和处理，根据水稻的苗期、分蘖期、开花期或灌浆期分别控制培养套筒内外根系的生长环境进行胁迫处理，并定期观察记录生长数据及内筒和外筒根量。本发明的套筒式结构简单且独特，深根全部落入内筒中，浅根全部落入外筒里，经分析深浅层根各自生物学功能可为区块化研究根系功能提供技术支撑。
Description
技术领域
本发明属于农作物抗性鉴定技术领域，具体涉及一种基于深浅层根胁迫处理的水稻双筒抗旱鉴定装置和方法，通过对水稻的深层根和浅层根分别进行胁迫处理实现区块化研究根系。
背景技术
植物根系具有特有的形态特征如根系分布的密度、深度和范围等，这些特征对植物的抗逆尤其是抗旱胁迫具有重大影响，因此开展根系结构研究并细化不同位置根胁迫对植物的影响具有重要实践意义。而现有的栽培和观察手段都无法对深层根和浅层根分别进行处理和调查，通过文献和专利也未见有相似技术报道。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种基于深浅层根胁迫处理的水稻双筒抗旱鉴定装置，针对水稻不同角度深浅层根分别进行胁迫处理培养进行特殊设计得到，用于水稻根系结构研究，特别是细化不同位置根胁迫对水稻生长的影响。
本发明的另一目的在于提供通过上述水稻双筒抗旱鉴定装置进行水稻抗旱鉴定的方法，步骤简单、方法独特，便于观察和分析不同生长期的水稻深层根和浅层根在不同生长环境中的变化。
本发明的上述发明目的通过以下技术方案实现：
第一方面，本发明的基于深浅层根分别胁迫处理的水稻双筒抗旱鉴定装置，包括：
栽培装置，为圆形平底且表面均匀带孔的米篮式结构；
培养套筒，由相互隔离的底部带有通水口Ⅰ的外筒和底部带有通水口Ⅱ的内筒组成，所述内筒内径与所述栽培装置圆形平底的直径相同，所述外筒内径与所述栽培装置上沿直径相同；其中：
所述栽培装置置于所述培养套筒正上方，其圆形平底与所述内筒口紧密接触，且保持所述外筒、内筒和所述栽培装置的中心轴重合；所述栽培装置高度小于所述内筒与所述外筒的高度差；
还包括：用于放置所述培养套筒的箱体，以及控制所述通水口Ⅰ和所述通水口Ⅱ进出水/或营养液的控制阀。
进一步，所述箱体的底面积大于所述培养套筒的底面积，同时可放置多个培养筒，箱体高度不低于所述通水口的高度，可根据处理需要水位高低自行设置。
进一步，所述栽培装置的高度小于所述内筒与所述外筒的高度差至少3cm。
进一步，所述通水口Ⅱ位于所述内筒底侧壁，且连接有PVC管外延穿过所述外筒壁，所述通水口Ⅱ与所述外筒相互隔离，所述PVC管连接有软管。
进一步，所述栽培装置的材质为塑料或不锈钢材料。
进一步，所述控制阀为夹子。
第二方面，一种水稻抗旱鉴定方法，通过上述水稻双筒抗旱鉴定装置进行水稻抗旱鉴定，包括以下步骤：
ⅰ)播种和发芽：挑选饱满的水稻种子，清水浸泡后常温发芽；
ⅱ)灌沙和移栽：筛选颗粒均匀的沙土，装入所述培养套筒内至高度达到所述内筒上沿，将所述栽培装置底面平放至所述内筒上，浇水后加沙至沙子高度与所述栽培装置上沿齐平；
ⅲ)栽培和处理：挑选强壮整齐的水稻幼苗，移栽到所述栽培装置正中心，播种深度1-3cm，在水稻正常生长的温度和光照环境下正常栽培生长1-40天，期间定期加入营养液或肥料，
ⅳ)水稻深浅层根胁迫处理：根据水稻的苗期、分蘖期、开花期或灌浆期分别控制所述外筒和所述内筒内生长环境相同或不同，分别进行生长胁迫处理；
ⅴ)观察和记录：定期观察记录包括株高、分蘖、卷叶、含水量和生物学产量的生长数据，经步骤ⅳ)中水稻深浅层根胁迫处理后，洗根，分别观察和记录内筒和外筒根量。
进一步，步骤ⅳ)所述生长胁迫处理，通过控制所述培养套筒内不同生长期所需水或营养液的含量实现，包括：
加入水或营养液时，将所述培养套筒置于含有水或营养液的所述箱体内，控制所述箱体液位高度保持所述培养套筒内液位高度与其一致；
排出水或营养液时，开启所述控制阀，经与所述通水口Ⅰ和所述通水口Ⅱ分别连接的软管排出。
本发明的有益效果是：
1)本发明的水稻双筒抗旱鉴定装置结构简单且独特，通过套筒式结构设计并将培养套筒放置在大的箱体中，通过控制箱体内的水或营养液液位，保证内筒和外筒培养基质的水分和营养成分可以独立精确控制，相互不影响，保证不同植株培养条件的一致性，通过内外筒的设计使植物的深根全部落入内筒中，浅根全部落入外筒里。
2)本发明的抗旱鉴定方法可以较简便的对植物的深浅层根分别进行胁迫处理，并分析这些深浅层根各自生物学功能，为区块化研究根系功能提供技术支撑，是进行精细植物根系功能研究的必要条件。另外，种植栽培条件、处理时期和性状调查可以根据需要进行调整，无特别限定，不仅可以获得植物地上部分的生长数据，通过洗根等手段还能获得完整的地下部分的生长数据，并实现深浅层根的准确区分。
附图说明
图1是水稻双筒抗旱鉴定装置的主视图；其中：1-栽培装置；2-培养套筒，201-外筒，202-内筒，203-通水口Ⅰ，204-通水口Ⅱ。
图2是水稻双筒抗旱鉴定装置的俯视图。
图3是生长25天的水稻苗。
图4是正在旱处理的水稻苗。
图5是旱处理35天的IRAT109水稻；其中：左边3株为T1，右边3株为T2。
图6是洗根过程的照片。
图7是洗完根的照片；其中：左边为明恢63-T3，右边为IRAT109-T3。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
参见图1和图2，基于深浅层根胁迫处理的水稻双筒抗旱鉴定装置，包括：
栽培装置1，为圆形平底且表面均匀带孔的米篮式结构；
培养套筒2，由相互隔离的底部带有通水口Ⅰ203的外筒201和底部带有通水口Ⅱ204的内筒202组成，栽培装置1圆形平底的直径与内筒202内径相同、其上沿直径与外筒201内径相同，且其高度小于内筒202与外筒201的高度差；
还包括用于放置培养套筒2的箱体，以及控制通水口Ⅰ203和通水口Ⅱ204进出水/或营养液的控制阀；其中：
栽培装置1置于培养套筒2正上方，其圆形平底与内筒202口接触，保持外筒201、内筒202和栽培装置1的中心轴重合。
在某一实施方式中，箱体的底面积大于培养套筒2的底面积，同时可放三个培养筒。
在某一实施方式中，栽培装置1的高度小于内筒202与外筒201的高度差至少3cm。
在某一实施方式中，所述通水口Ⅱ204位于所述内筒202底侧壁，且连接有PVC管外延穿过所述外筒201壁，所述通水口Ⅱ204与所述外筒201相互隔离，所述PVC管连接有软管。
通过上述水稻双筒抗旱鉴定装置进行水稻抗旱鉴定的方法，包括以下步骤：
ⅰ)播种和发芽：挑选饱满的水稻种子，清水浸泡后，常温发芽；
ⅱ)灌沙和移栽：筛选颗粒均匀的沙土，装入上述培养套筒2内，高度至所述内筒202上沿，将所述栽培装置1底面平放至内筒上，浇水后加沙至沙子高度与所述栽培装置1上沿齐平；
ⅲ)栽培和处理：挑选强壮整齐的小苗，移栽到所述栽培装置1正中心，播种深度1-3cm，在水稻正常生长所需温度和光照环境下培养，并定期加营养液或肥料，正常栽培生长1-40天；
ⅳ)水稻深浅层根胁迫处理：根据苗期、分蘖期、开花期或灌浆期分别控制所述外筒201和所述内筒202内生长环境相同或不同，进行生长胁迫处理；包括：
加水或营养液时，将所述培养套筒2置于含有水或营养液的所述箱体内，通过控制所述箱体液位高度控制所述培养套筒2内液位高度；
排水或营养液时，开启所述控制阀，经与所述通水口Ⅰ203和所述通水口Ⅱ204连接的软管排出；
ⅴ)观察和记录：定期观察记录包括株高、分蘖、卷叶、含水量和生物学产量数据，经步骤ⅳ)中水稻深浅层根胁迫处理后，洗根，分别观察和记录内筒和外筒根量。
以下通过具体实施例进一步解释说明本发明的技术方案。
实施例
上述水稻双筒抗旱鉴定装置进行水稻抗旱鉴定的方法，具体步骤为：
(1)播种和发芽
挑选饱满的明恢63和IRAT109的种子，清水浸泡一天后，28℃+光照12小时条件下发芽，10天后可准备移栽。
(2)灌沙和移栽
筛选颗粒均匀的细沙，装入如图2所示的培养套筒内，高度至内筒的上沿。将带小孔的塑料平底篮子底面平放至内筒上。要求篮子的上沿与外筒内径相同，篮子的底部直径与内筒内径相同，篮子的高度小于内外筒高度差至少3厘米。
浇水后加沙，最后沙子高度与篮子上沿齐平。
挑选强壮整齐的小苗，移栽到篮子中央，播种深度在表面以下2厘米左右。移栽后正常生长25天，苗情况如图3所示。
(3)栽培和处理
在植物正常生长所需的温度和光照环境下栽培，定期加营养液或者肥料。本实验从移栽后35天开始断水处理，此时为水稻干旱最敏感的时期--孕穗期。
设置4种处理：CK(内筒和外筒都有水)，T1(内筒无水，外筒有水)，T2(内筒有水，外筒无水)和T3(内筒和外筒都无水)。开始断水时，打开软管上的夹子，让需要干旱的筒内的水经过软管自然排干。同时将筒放到大箱体中，箱子里加上一定深度的水，打开需要浇水的内筒和/或外筒对应的203和/或204外软管上的夹子，将软管浸入水中，通过软管连接需要加水的筒和外面的箱体，使需要加水的筒和外面箱体的水位保持一致，所有箱体的水位高度保持一致，都控制在10厘米。
(4)观察和记录
定期观察记录数据如株高、分蘖、卷叶、含水量、生物学产量等，如表1所示。
表1：两个水稻品种的3种干旱处理后表型数据
图4和图5为干旱处理过程的照片。处理结束后，可通过洗根的方法，分别调查内筒外筒的根量等农艺性状，洗根过程和结果如图6和图7所示。
如表1所示，比较不同材料，无论是哪种处理，水稻品种IRAT109的深根比和抗旱性明显大于明恢63(表1和图7)，明恢63对干旱更为敏感，在T3全旱的时候，无法抽穗，结实率为零。IRAT109在单独深根或者浅根干旱时，仍能保持较高水平的结实率。比较同一个材料的不同处理，T2处理比T1和T3处理的结实率都要高，说明内筒有水即深层根有水对植物的产量形成更为重要。深浅根对干旱的响应差异很大，需要进一步扩大样品开展研究，本方法成功展示了不同材料的不同位置根干旱胁迫对作物的差异影响，在植物根系研究中具有很好的应用价值。
Claims (8)
1.基于深浅层根胁迫处理的水稻双筒抗旱鉴定装置，其特征在于，包括：
栽培装置(1)，为圆形平底且表面均匀带小孔的米篮式结构；
培养套筒(2)，由相互隔离的底部带有通水口Ⅰ(203)的外筒(201)和底部带有通水口Ⅱ(204)的内筒(202)组成，所述内筒(202)内径与所述栽培装置(1)圆形平底的直径相同，所述外筒(201)内径与所述栽培装置(1)上沿直径相同；其中：
所述栽培装置(1)置于所述培养套筒(2)正上方，其圆形平底与所述内筒(202)上口紧密接触，且保持所述外筒(201)、内筒(202)和所述栽培装置(1)的中心轴重合，所述栽培装置(1)高度小于所述内筒(202)与所述外筒(201)的高度差；
还包括：用于放置所述培养套筒(2)的箱体，以及控制所述通水口Ⅰ(203)和所述通水口Ⅱ(204)进出水/或营养液的控制阀。
2.根据权利要求1所述的水稻双筒抗旱鉴定装置，其特征在于，所述套筒(201)的直径和深度均大于所述培养套筒(202)的直径和深度，两者相互隔绝且底部圆心重合。
3.根据权利要求1所述的水稻双筒抗旱鉴定装置，其特征在于，所述栽培装置(1)的高度小于所述内筒(202)与所述外筒(201)的高度差至少3cm。
4.根据权利要求1所述的水稻双筒抗旱鉴定装置，其特征在于，所述通水口Ⅱ(204)位于所述内筒(202)底侧壁，且连接有PVC管外延穿过所述外筒(201)壁，所述通水口Ⅱ(204)与所述外筒(201)相互隔离，且所述PVC管连接有软管。
5.根据权利要求1所述的水稻双筒抗旱鉴定装置，其特征在于，所述栽培装置(1)的材质为塑料或不锈钢材料。
6.根据权利要求1所述的水稻双筒抗旱鉴定装置，其特征在于，所述控制阀为夹子。
7.一种水稻抗旱鉴定方法，其特征在于，通过权利要求1-6任一项所述水稻双筒抗旱鉴定装置进行水稻抗旱鉴定，包括以下步骤：
ⅰ)播种和发芽：挑选饱满的水稻种子，清水浸泡后常温发芽；
ⅱ)灌沙和移栽：筛选颗粒均匀的沙土，装入所述培养套筒(2)内至高度达到所述内筒(202)上沿，将所述栽培装置(1)底面平放至所述内筒(202)上，浇水后加沙至沙子高度与所述栽培装置(1)上沿齐平；
ⅲ)栽培和处理：挑选强壮整齐的水稻幼苗，移栽到所述栽培装置(1)正中心，播种深度1-3cm，在水稻正常生长的温度和光照环境下正常栽培生长1-40天，期间定期加入营养液或肥料；
ⅳ)水稻深浅层根胁迫处理：根据水稻的苗期、分蘖期、开花期或灌浆期分别控制所述外筒(201)和所述内筒(202)内生长环境相同或不同，分别进行生长胁迫处理；
ⅴ)观察和记录：定期观察记录包括株高、分蘖、卷叶、含水量和生物学产量的生长数据，经步骤ⅳ)中水稻深浅层根胁迫处理后，洗根，分别观察和记录内筒和外筒根量。
8.如权利要求7所述的水稻抗旱鉴定方法，其特征在于，步骤ⅳ)所述生长胁迫处理，通过控制所述培养套筒(2)内不同生长期所需水或营养液的含量实现，包括：
加入水或营养液时，将所述培养套筒(2)置于含有水或营养液的所述箱体内，控制所述箱体液位高度保持所述培养套筒(2)内液位高度与其一致；
排出水或营养液时，开启所述控制阀，经与所述通水口Ⅰ(203)和所述通水口Ⅱ(204)分别连接的软管排出。
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