棉花抗逆性鉴定技术标准体系的建立

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0087

农学学报 ›› 2023, Vol. 13 ›› Issue (6): 5-10.doi: 10.11923/j.issn.2095-4050.cjas2022-0087

棉花抗逆性鉴定技术标准体系的建立

郑曙峰¹(), 王延琴²(), 徐道青¹, 彭军², 阚画春¹, 刘小玲¹, 王维¹, 陈敏¹, 李淑英¹

¹ 安徽省农业科学院棉花研究所，合肥 230031
² 中国农业科学院棉花研究所/棉花生物学国家重点实验室，河南安阳 455000

收稿日期:2022-06-25 修回日期:2022-08-15 出版日期:2023-06-20 发布日期:2023-06-15
通讯作者: 王延琴，女，1969年出生，河南遂平人，研究员，硕士，研究方向：棉花品质及农产品质量与食物安全。通信地址：455000 河南省安阳市文峰区黄河大道38号中国农业科学院棉花研究所，Tel：0372-5058579，E-mail：381450499@qq.com。
作者简介:
郑曙峰，男，1968出生，安徽潜山人，三级研究员，硕士，研究方向：作物栽培、农业标准化、植物营养与土壤肥料。通信地址：230031 安徽省合肥市庐阳区农科南路40号安徽省农业科学院棉花研究所，Tel：0551-62827157，E-mail：228951560@qq.com。
基金资助:
农业农村部农业行业标准制定和修订项目“制定《棉花耐渍涝性评价鉴定技术规范》标准”()(181721301092371053); “制定《棉花涝渍防控技术规程》标准”(181821301092372049); “制定《棉花抗旱性鉴定评价技术规程》标准”“制定《棉花耐盐性鉴定评价技术规程》标准”(农办质[2018]20号第9项); 财政部和农业农村部国家现代农业产业技术体系“国家棉花产业技术体系”(CARS-15-34); 安徽省农业科学院科技创新团队(2023YL006)

Stress Resistance of Cotton: Establishing the Identification Technical Standard System

ZHENG Shufeng¹(), WANG Yanqin²(), XU Daoqing¹, PENG Jun², KAN Huachun¹, LIU Xiaoling¹, WANG Wei¹, CHEN Min¹, LI Shuying¹

¹ Cotton Research Institute, Anhui Academy of Agricultural Sciences, Hefei 230031, Anhui, China
² State Key Laboratory of Cotton Biology/ Cotton Research Institute, China Academy of Agricultural Sciences, Anyang 455000, Henan, China

Received:2022-06-25 Revised:2022-08-15 Online:2023-06-20 Published:2023-06-15

摘要/Abstract

摘要：

棉花是中国主要的经济作物，分布区域广，生产周期长，受生态逆境胁迫影响大。培育和筛选抗逆性强的棉花品种是减少逆境灾害的主要途径，而研究棉花品种的抗逆性鉴定技术和标准是至关重要的基础工作。归纳了近年来国内外作物抗逆性鉴定的基本方法，分析了棉花干旱、渍涝、盐碱、高温热害和低温冻害冷害等5种常发易发非生物逆境（生态逆境）抗逆性鉴定的鉴定时期、鉴定方法、鉴定指标和抗逆性判定级别等，总结了抗逆性鉴定标准制定和标准体系建立的基本原则、框架和内容等。提出了进一步研究的基本思路，主要包括：研究基于光谱/高光谱等新技术的快速便捷无损抗逆性鉴定、复合逆境下抗逆性鉴定、利用分子生物学手段直接找出相关抗逆基因并以此来进行抗逆性鉴定等技术。

关键词: 棉花, 抗逆性, 鉴定技术, 标准体系, 抗旱性, 耐渍涝性, 耐盐性, 耐冷性, 耐热性

Abstract:

Cotton is a major cash crop in China, which is widely distributed, has a long production cycle and is greatly affected by abiotic stresses. Breeding and screening cotton varieties with strong stress resistance are the main ways to reduce stress disasters, and the study on abiotic stress resistance identification techniques and standards of cotton varieties is crucial. For this purpose, this paper summarized basic methods of crop stress resistance identification at home and abroad in recent years, as well as the identification contents, identification periods, identification methods, identification indicators and stress determination levels of five common and frequent abiotic stresses (ecological stresses) of cotton, such as drought, waterlogging, salinization, high temperature and heat injury, and cold and chilly injury. The paper also summed up basic principles, framework and content for formulating stress identification standards and establishing the standard system. The basic ideas for further research are proposed, mainly including fast, convenient and non-destructive stress resistance identification based on new technologies such as Spectrum/Hyperspectrum, stress resistance identification under complex stresses, and direct location of relevant stress resistance genes by molecular biology for identifying stress resistance.

Key words: cotton, stress resistance, identification technology, standard system, drought resistance, water logging tolerance, salt tolerance, cold injury tolerance, heat injury tolerance

郑曙峰, 王延琴, 徐道青, 彭军, 阚画春, 刘小玲, 王维, 陈敏, 李淑英. 棉花抗逆性鉴定技术标准体系的建立[J]. 农学学报, 2023, 13(6): 5-10.

ZHENG Shufeng, WANG Yanqin, XU Daoqing, PENG Jun, KAN Huachun, LIU Xiaoling, WANG Wei, CHEN Min, LI Shuying. Stress Resistance of Cotton: Establishing the Identification Technical Standard System[J]. Journal of Agriculture, 2023, 13(6): 5-10.

图/表 1

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鉴定内容	标准编号和标准名称	鉴定时期	鉴定方法	判定指标	抗逆性分级
抗旱性鉴定	NY/T 3534—2020《棉花抗旱性鉴定技术规程》^[5]	种子萌发期鉴定	用15%聚乙二醇 6000水溶液模拟干旱胁迫，进行发芽实验	相对发芽率(GI)=干旱胁迫处理下发芽率/对照处理下发芽率×100	1级（极强）：GI≥90.0； 2级（强）：75.0≤GI≤89.9； 3级（中等）：50.0≤GI≤74.9； 4级（弱）：GI<50.0
		苗期鉴定	“干旱胁迫—复水法”3次	相对存活苗率(LP)=待测品种存活苗率×0.5/对照存活苗率×100	1级（极强）：LP≥90.0； 2级（强）：75.0≤LP≤89.9； 3级（中等）：50.0≤LP≤74.9； 4级：LP<50.0
		全生育期鉴定	全生育期干旱处理	抗旱指数(DRI)=(Y_a²×Y_M)/(Y_A²×Y_m) Y_a：待测品种干旱处理下的产量；Y_m：待测品种对照处理下的产量；Y_A：对照品种干旱处理下的产量；Y_M：对照品种对照处理下的产量	1级（极强）：DRI≥1.2； 2级（强）：1.10≤DRI≤1.19； 3级（中等）：0.90≤DRI≤1.09； 4级（弱）：DRI<0.89
耐渍涝性鉴定	NY/T 3567—2020《棉花耐渍涝性鉴定技术规程》^[6]	发芽出苗期鉴定	淹水处理下进行发芽实验	耐涝指数(WTI)=供试样品淹水处理下的出苗率/供试样品不淹水处理下的出苗率×100	1级（高耐渍涝）：WTI≥50.0； 2级（耐渍涝）：30.0≤WTI<50.0； 3级（低耐渍涝）：10.0≤WTI<30.0； 4级（不耐渍涝）：WTI<10.0
耐渍涝性鉴定	NY/T 3567—2020《棉花耐渍涝性鉴定技术规程》^[6]	盛蕾期鉴定	盛蕾期淹水处理	耐涝指数(WTI)=供试样品淹水处理下的产量/供试样品不淹水处理下的产量×100	1级（高耐渍涝）：WTI≥65.0； 2级（耐渍涝）：55.0≤WTI<65.0； 3级（低耐渍涝）：45.0≤WTI<55.0； 4级（不耐渍涝）：WTI<45.0
耐盐性鉴定	NY/T 3535—2020《棉花耐盐性鉴定技术规程》^[7]	种子萌发期鉴定	1.5% NaCl溶液模拟盐分胁迫，进行发芽实验	相对发芽率(GI)=盐胁迫处理下发芽率/对照处理下发芽率×100	1级（极强）：GI≥90.0； 2级（强）：75.0≤GI≤89.9； 3级（中等）：50.0≤GI≤74.9； 4级（弱）GI<50.0
		苗期鉴定	苗期0.4% NaCl溶液模拟盐分胁迫	相对存活苗率(LP)=待测品种存活苗率×0.5/对照存活苗率×100	1级（极强）：LP≥90.0； 2级（强）：75.0≤LP≤89.9； 3级（中等）：50.0≤LP≤74.9； 4级（弱）：LP<50.0
		全生育期鉴定	全生育期0.4% NaCl溶液模拟盐分胁迫	耐盐指数(STI)=(Y_a²×Y_M)/(Y_A²×Y_m) Y_a：待测品种盐胁迫处理下的产量；Y_m：待测品种对照处理下的产量；Y_A：对照品种盐胁迫处理下的产量；Y_M：对照品种对照处理下的产量	1级（极强）：STI≥1.2； 2级（强）：1.10≤STI≤1.19； 3级（中等）：0.90≤STI≤1.09； 4级（弱）：STI<0.89
耐冷性鉴定	DB34/T 3926—2021《棉花耐冷和耐热性鉴定评价技术规程》^[8]	种子发芽期鉴定	12℃低温胁迫下进行发芽实验，25℃发芽试验为对照	相对发芽率(GI)=低温胁迫处理下发芽率/对照处理下发芽率×100 相对长芽率(GL)=低温胁迫处理下长芽率对照处理下发芽率×100 种子露白即视为发芽，芽长超过种子长度视为长芽	Ⅰ级（极强）：GI≥80.0和GL≥40.0； Ⅱ级（强）：80.0>GI≥60.0和GL≥30.0； Ⅲ级（中等）：60.0>GI≥40.0和GL≥20.0； Ⅳ级（弱）：40.0>GI≥20.0和GL≥10.0；Ⅴ级（弱）：40.0>GI≥20.0和GL≥10.0
耐热性鉴定	DB34/T 3926—2021《棉花耐冷和耐热性鉴定评价技术规程》^[8]	盛花期鉴定	盛花期40℃ 高温胁迫处理15~20 d	P=(M_T-M_O)/(N_T-N_O)；R=P_T/P_O×100 P：铃脱比（成铃数与脱落数的比）；M_T：高温胁迫后的成铃数；M_O：高温胁迫前的成铃数；N_T：高温胁迫后的脱落果节数；N_O：高温胁迫前的脱落果节数；R：耐高温热害指数；P_T：高温胁迫处理的平均铃脱比；P_O：对照处理的平均铃脱比	Ⅰ级（极强）：R≥80.00； Ⅱ级（强）：80.00>R≥60.00； Ⅲ级（中等）：60.00>R≥40.00； Ⅳ级（弱）40.00>R≥20.00； Ⅴ级（弱）：R<20.00

鉴定内容	标准编号和标准名称	鉴定时期	鉴定方法	判定指标	抗逆性分级
抗旱性鉴定	NY/T 3534—2020《棉花抗旱性鉴定技术规程》^[5]	种子萌发期鉴定	用15%聚乙二醇 6000水溶液模拟干旱胁迫，进行发芽实验	相对发芽率(GI)=干旱胁迫处理下发芽率/对照处理下发芽率×100	1级（极强）：GI≥90.0； 2级（强）：75.0≤GI≤89.9； 3级（中等）：50.0≤GI≤74.9； 4级（弱）：GI<50.0
		苗期鉴定	“干旱胁迫—复水法”3次	相对存活苗率(LP)=待测品种存活苗率×0.5/对照存活苗率×100	1级（极强）：LP≥90.0； 2级（强）：75.0≤LP≤89.9； 3级（中等）：50.0≤LP≤74.9； 4级：LP<50.0
		全生育期鉴定	全生育期干旱处理	抗旱指数(DRI)=(Y_a²×Y_M)/(Y_A²×Y_m) Y_a：待测品种干旱处理下的产量；Y_m：待测品种对照处理下的产量；Y_A：对照品种干旱处理下的产量；Y_M：对照品种对照处理下的产量	1级（极强）：DRI≥1.2； 2级（强）：1.10≤DRI≤1.19； 3级（中等）：0.90≤DRI≤1.09； 4级（弱）：DRI<0.89
耐渍涝性鉴定	NY/T 3567—2020《棉花耐渍涝性鉴定技术规程》^[6]	发芽出苗期鉴定	淹水处理下进行发芽实验	耐涝指数(WTI)=供试样品淹水处理下的出苗率/供试样品不淹水处理下的出苗率×100	1级（高耐渍涝）：WTI≥50.0； 2级（耐渍涝）：30.0≤WTI<50.0； 3级（低耐渍涝）：10.0≤WTI<30.0； 4级（不耐渍涝）：WTI<10.0
耐渍涝性鉴定	NY/T 3567—2020《棉花耐渍涝性鉴定技术规程》^[6]	盛蕾期鉴定	盛蕾期淹水处理	耐涝指数(WTI)=供试样品淹水处理下的产量/供试样品不淹水处理下的产量×100	1级（高耐渍涝）：WTI≥65.0； 2级（耐渍涝）：55.0≤WTI<65.0； 3级（低耐渍涝）：45.0≤WTI<55.0； 4级（不耐渍涝）：WTI<45.0
耐盐性鉴定	NY/T 3535—2020《棉花耐盐性鉴定技术规程》^[7]	种子萌发期鉴定	1.5% NaCl溶液模拟盐分胁迫，进行发芽实验	相对发芽率(GI)=盐胁迫处理下发芽率/对照处理下发芽率×100	1级（极强）：GI≥90.0； 2级（强）：75.0≤GI≤89.9； 3级（中等）：50.0≤GI≤74.9； 4级（弱）GI<50.0
		苗期鉴定	苗期0.4% NaCl溶液模拟盐分胁迫	相对存活苗率(LP)=待测品种存活苗率×0.5/对照存活苗率×100	1级（极强）：LP≥90.0； 2级（强）：75.0≤LP≤89.9； 3级（中等）：50.0≤LP≤74.9； 4级（弱）：LP<50.0
		全生育期鉴定	全生育期0.4% NaCl溶液模拟盐分胁迫	耐盐指数(STI)=(Y_a²×Y_M)/(Y_A²×Y_m) Y_a：待测品种盐胁迫处理下的产量；Y_m：待测品种对照处理下的产量；Y_A：对照品种盐胁迫处理下的产量；Y_M：对照品种对照处理下的产量	1级（极强）：STI≥1.2； 2级（强）：1.10≤STI≤1.19； 3级（中等）：0.90≤STI≤1.09； 4级（弱）：STI<0.89
耐冷性鉴定	DB34/T 3926—2021《棉花耐冷和耐热性鉴定评价技术规程》^[8]	种子发芽期鉴定	12℃低温胁迫下进行发芽实验，25℃发芽试验为对照	相对发芽率(GI)=低温胁迫处理下发芽率/对照处理下发芽率×100 相对长芽率(GL)=低温胁迫处理下长芽率对照处理下发芽率×100 种子露白即视为发芽，芽长超过种子长度视为长芽	Ⅰ级（极强）：GI≥80.0和GL≥40.0； Ⅱ级（强）：80.0>GI≥60.0和GL≥30.0； Ⅲ级（中等）：60.0>GI≥40.0和GL≥20.0； Ⅳ级（弱）：40.0>GI≥20.0和GL≥10.0；Ⅴ级（弱）：40.0>GI≥20.0和GL≥10.0
耐热性鉴定	DB34/T 3926—2021《棉花耐冷和耐热性鉴定评价技术规程》^[8]	盛花期鉴定	盛花期40℃ 高温胁迫处理15~20 d	P=(M_T-M_O)/(N_T-N_O)；R=P_T/P_O×100 P：铃脱比（成铃数与脱落数的比）；M_T：高温胁迫后的成铃数；M_O：高温胁迫前的成铃数；N_T：高温胁迫后的脱落果节数；N_O：高温胁迫前的脱落果节数；R：耐高温热害指数；P_T：高温胁迫处理的平均铃脱比；P_O：对照处理的平均铃脱比	Ⅰ级（极强）：R≥80.00； Ⅱ级（强）：80.00>R≥60.00； Ⅲ级（中等）：60.00>R≥40.00； Ⅳ级（弱）40.00>R≥20.00； Ⅴ级（弱）：R<20.00

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[1]	鹿红卫, 杨美丽, 苏玉杰, 程建梅, 赵树政, 秦贵文, 张文成. 国审玉米新品种‘永优988’选育模式探究[J]. 农学学报, 2023, 13(5): 10-14.
[2]	孙宪印, 米勇, 牟秋焕, 吕广德, 亓晓蕾, 孙盈盈, 尹逊栋, 王瑞霞, 吴科, 钱兆国. 黄淮麦区旱肥地小麦新品种（系）苗期抗旱性初步鉴定与分类[J]. 农学学报, 2023, 13(4): 9-17.
[3]	金路路, 徐敏, 王子胜. 脱叶催熟剂对棉花产量影响及应用效果分析[J]. 农学学报, 2023, 13(3): 35-39.
[4]	张志方, 张守林, 张素娟, 章慧玉, 李长建. 国审玉米单交种‘浚单658’的选育及启示[J]. 农学学报, 2023, 13(2): 5-9.
[5]	李廷刚, 巩东营, 张倩倩. 棉花抗黄萎病遗传学研究进展[J]. 农学学报, 2022, 12(9): 31-36.
[6]	贾新平, 梅雪莹, 贾俊丽, 罗海蓉, 易能, 唐玲, 刘华周. 中国休闲农业和乡村旅游标准体系研究[J]. 农学学报, 2022, 12(8): 92-100.
[7]	高飞雨. 转基因技术生物安全管理机制发展的对策与建议[J]. 农学学报, 2022, 12(7): 89-93.
[8]	郭振威, 李永山, 陈梦妮, 范巧兰, 王慧. 棉花秸秆还田对棉花生长和土壤的影响研究进展[J]. 农学学报, 2022, 12(12): 18-22.
[9]	赵玉兵, 张杰, 刘连涛, 孙东磊. 基于SPEI的河北省南部棉花生长季干旱特征分析[J]. 农学学报, 2022, 12(12): 56-62.
[10]	徐敏, 李憬霖, 叶福民, 朱鹤, 王子胜. 温湿度对棉花种子萌发的影响研究[J]. 农学学报, 2022, 12(10): 10-14.
[11]	刘晓, 耿军, 邢茂德, 刘萍, 刘超. 诱集植物在棉花害虫防治中的应用[J]. 农学学报, 2022, 12(10): 21-24.
[12]	文卿琳, 刘绍东. 南疆无膜滴灌栽培对棉花出苗及生长指标的影响[J]. 农学学报, 2021, 11(6): 19-24.
[13]	刘永华, 李鲜花, 崔凡, 刘翠英. PEG模拟干旱胁迫对聚合草叶片生理特性的影响[J]. 农学学报, 2021, 11(6): 25-28.
[14]	温赛群, 袁光, 张智猛, 张冠初, 慈敦伟, 丁红, 徐扬, 姜常松, 戴良香. 花生品种苗期耐盐性评价与筛选[J]. 农学学报, 2021, 11(6): 29-35.
[15]	王维, 郑曙峰, 徐道青, 刘小玲, 阚画春, 陈敏, 李淑英, 路献勇, 程福如, 路曦结. 无人机在棉田管理中的应用[J]. 农学学报, 2021, 11(4): 44-50.