一种微生物接种液及小麦育种的方法
阅读说明：本技术 一种微生物接种液及小麦育种的方法 (Microbial inoculation and wheat breeding method ) 是由 李华一 杨效帆 罗钰彬 于 2021-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明涉及植物栽培技术领域,具体公开了一种微生物接种液及小麦育种的方法。本发明的微生物接种液,包括以下重量百分比的组分：硼酸0.005％～0.02％；硝酸钙0.005％～0.01％；羧甲基纤维素钠0.01％～0.02％和阿拉伯糖0.005％～0.2％,所述微生物接种液还包括浓度为10～(5)～10～(10)cfu/ml的微生物,微生物包括伯克氏菌和固氮醋酸杆菌中的至少一种,余量为水。本发明能够将微生物添加至制种过程中,使得微生物导入种子的内部,增加了小麦种子内部的微生物,提高了种子的微生物多态性。微生物采用本发明小麦育种的方法具有很高的定殖能力,微生物易于存活,能扩散到小麦的周身,有利小麦的生长。(The invention relates to the technical field of plant cultivation, and particularly discloses a microbial inoculation liquid and a wheat breeding method. The microbial inoculation liquid comprises the following components in percentage by weight: 0.005% -0.02% of boric acid; 0.005 to 0.01 percent of calcium nitrate; 0.01 to 0.02 percent of sodium carboxymethylcellulose and 0.005 to 0.2 percent of arabinose, and the microbial inoculation liquid also comprisesAt a concentration of 10 5 ～10 10 cfu/ml of microorganism, the microorganism comprises at least one of Burkholderia and acetobacter azotobacter, and the balance is water. The invention can add the microorganism into the seed production process, so that the microorganism is introduced into the interior of the seed, the microorganism in the interior of the wheat seed is increased, and the microbial polymorphism of the seed is improved. The method for breeding the wheat by the microorganisms has high colonization capacity, and the microorganisms are easy to survive, can be diffused to the whole body of the wheat and are beneficial to the growth of the wheat.)
技术领域
本发明涉及植物栽培
技术领域
，尤其是涉及一种微生物接种液及小麦育种的方法。背景技术
小麦分为冬小麦和春小麦，以冬小麦为例，九、十月开始整地和施肥，当地墒合适时便播种，对于地下害虫、种传病害需及时防治。而十一月开始，小麦进入分蘖期，这时候需促根增蘖，培育壮苗。小麦越冬期结束后，大约翌年的二月下旬，小麦返青拔节，这时候需壮杆防倒。小麦进入孕穗抽穗扬花期，一般需要加强肥水管理，防治小麦赤霉病等。灌浆期是小麦需水需肥的高峰期，可以喷施叶面肥如磷酸二氢钾硼肥等等。所谓一喷三防是在孕穗到灌浆期，把杀虫剂、杀菌剂、植物激素混合，从而防虫、防病、抗倒伏、增大穗子和粒重。大约翌年五月下旬、六月份，小麦进入收获期，适时收割，除去多余水分。
上述的种植管理模式广泛存在于植物栽培过程中，但是目前的小麦种植管理模式高度需要化学肥料、农药和植物生长调节剂，来促进作物的增产，忽视了利用植物自身固有的内生菌，使作物的生长完全依靠大水大肥，没有考虑到有益菌的促生促长功能。如果常年使用化肥，土壤里面营养转化相关的有益菌会逐渐消失，又加剧了小麦对于大水大肥的依赖。而农药的不合理施用，小麦农田里的各种中性菌和抗病耐病相关的有益菌会大量死亡，使土壤越种植越富集有害病菌。
植物内生菌可以起到调节生长，增加抗性，促进营养的作用。内生菌一般被理解为任何可以在植物组织内生长和繁殖的微生物，它们通常由植物招募，来源于种子或根际微生物群落。种子内生菌对作物的生长和产量作用重大，种子内生菌与宿主植物建立联系，构成植物微生物组的重要组成部分，从幼苗开始，种子微生物就发挥作用。而目前的育种领域，忽视了对种子内生菌功能的了解和育种过程中内生菌的补充。添加内生菌进入种子，在制种过程中将恢复种子中损失的有益菌或者微生物群落，从而完善种子内生菌作用，例如通过对宿主植物进行预警，或使其免受各种胁迫条件的影响，或者改善宿主植物根系对营养的摄取，对宿主植物的健康和适应性起着重要作用。
现有的制种策略缺乏在种子中补充大量微生物，从而使幼苗和植物后期无法从种子中继承微生物组，最终在免疫、营养、胁迫方面缺少适应性。并且，在农田中接种外来菌不易存活。农田土壤中有着本地菌，当在根际接种目标菌时候，目标菌和本地菌存在数量上的竞争关系。通过对空间和养料的争夺，本地菌获得上风，外源菌逐渐缺少空间和养料，最终外源菌不能定殖在根际和土壤中。一般的外源菌接种操作有浸种、灌根、喷施；浸种是指把作物种子浸没在微生物菌液当中，使外源菌能固定在种子周围；灌根是把微生物菌液浇灌在作物根系周围，使外源菌定殖在植物根圈；喷施是把微生物菌液喷洒在作物表面固定。这些操作的目的都是希望外源菌能够存活定殖在植物根系、内部、表面，但是受制于土壤环境、气候因素和本地菌，其定殖效果值得怀疑。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种微生物接种液及小麦育种的方法，本发明能够将微生物添加至制种过程中，使得微生物导入种子的内部，增加了小麦种子内部的微生物，提高了种子的微生物多态性。微生物采用本发明小麦育种的方法具有很高的定殖能力，能扩散到小麦的周身，有利小麦的生长。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：
第一方面，本发明提供了一种微生物接种液，包括以下重量百分比的组分：
硼酸0.005％～0.02％；硝酸钙0.005％～0.01％；羧甲基纤维素钠0.01％～0.02％和阿拉伯糖0.005％～0.2％，所述微生物接种液还包括浓度为105～1010cfu/ml的微生物，微生物包括伯克氏菌和固氮醋酸杆菌中的至少一种，余量为水。
作为本发明所述微生物接种液的优选实施方式，所述微生物为伯克氏菌或固氮醋酸杆菌。
作为本发明所述微生物接种液的优选实施方式，所述微生物接种液包括以下重量百分比的组分：硼酸0.01％～0.02％；硝酸钙0.005％～0.01％；羧甲基纤维素钠0.01％～0.02％和阿拉伯糖0.01％～0.2％。
第二方面，本发明提供了上述微生物接种液在小麦育种中的应用。
第三方面，本发明提供了上述微生物接种液在小麦开花期中的应用。
第四方面，本发明提供了一种小麦育种的方法，包括以下步骤：
S1、在小麦开花时期，去除基部和顶部的小穗，剩余的小穗在每条的三分之一处切割，杨花期间，连续使用上述微生物接种液对切割的小穗喷施，喷洒在小麦的叶片、茎秆、基部和土壤的菌要及时清除；
S2、在小麦齐穗时期，像小麦喷施芸苔素内酯和硼肥和磷酸二氢钾，开花后十天进入灌浆期，在灌浆期小麦籽粒开始沉积淀粉粒，进入成熟期后，籽粒的胚乳呈蜡质状，麦穗变黄，籽粒变硬；
S3、将步骤S2获得的小麦籽粒及时脱水和保存。
作为本发明所述小麦育种的方法的优选实施方式，所述步骤S1中，微生物接种液的使用量为每小穗680μg/ml～3500μg/ml。
作为本发明所述小麦育种的方法的优选实施方式，所述步骤S1中，可对切割后的小穗裸露的组织使用上述微生物接种液浸泡、涂布、包封或滴注。
作为本发明所述小麦育种的方法的优选实施方式，所述步骤S2中，磷酸二氢钾在小麦叶面上的施用为150g/亩～200g/亩。
作为本发明所述小麦育种的方法的优选实施方式，所述步骤S2中，如果麦田有脱肥现象，结合浇水施用尿素每亩十公斤。
本发明的主要原理为：在小麦开花时期，向小麦花器的子房中注入微生物接种液，利用植物在开花、受精过程中形成的花粉管通道，将外源微生物导入受精卵细胞，并进一步整合到植物的种子中，然后随着种子的发育而产生含有有益菌的新个体。该法最大的优点是不依赖植物组织培养，无需特殊仪器设备，技术简单。
小麦的开花时期是微生物接种时期，接种的微生物顺着花粉管进入受精卵或者受精极核当中。小麦开花时间因各地的种植品种和地理不同而有不同，大概为抽穗期之后第三天开始为杨花时间。杨花授粉时期是柱头微生物接种时期。中部地区杨花时间一般为四月末到五月初。开花时期，麦穗的中部先开花，露出花药，再扩展至上部和下部。在田间查看发现当一排小麦花药都裸露出来的时期是最佳微生物接种时期。如果一行小麦中只有几个麦穗挂着裸露的花药，须等两天。只有当小麦的颖壳大部分打开时才是微生物接种的最佳时期。一般小麦柱头的授粉时间五天到七天，足够微生物有益菌接种。小麦开花的最低温度是9-11度，最高温度是30度。最适宜温度为18-20度。如果是阴天气温合适，也会全天开花，降雨天则全天不开花。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明改善微生物(有益内生菌)的接种方式，将微生物接种于小麦开花时期，通过小麦的垂直遗传，使微生物定殖在组织内部，能够使微生物在子代中存活和发挥功能，能够缓解微生物接种后不易存活的问题。
本发明解决了小麦种子微生物数量过少的问题，通过对母本的接种和植物的垂直遗传，使有微生物足量稳定的转移到小麦种子上。
相对于传统育种方法，其缺点是制种的有益微生物比较少。本发明小麦育种的方法能够添加微生物到制种上，使得微生物导入至种子内部，增加了种子内部的微生物，提高了种子的微生物多态性。由于微生物在一开始就紧密的和小麦幼苗在一起，使得微生物有很高的定殖能力，能扩散到小麦的周身。
具体实施方式
为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。
在以下实施例和对比例中，所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法，所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1、一种微生物接种液
一种微生物接种液，包括以下重量百分比的组分：
硼酸0.005％；硝酸钙0.005％；羧甲基纤维素钠0.01％和阿拉伯糖0.005％，所述微生物接种液还包括浓度为105cfu/ml的微生物，微生物为伯克氏菌，余量为水。
上述微生物接种液的制备方法，包括以下步骤：
按照重量百分比取各原料，将羧甲基纤维素钠溶于水中，加入硼酸和硝酸钙溶解，然后加入阿拉伯糖，最后加入微生物混匀，即得微生物接种液。
实施例2、一种微生物接种液
一种微生物接种液，包括以下重量百分比的组分：
硼酸0.02％；硝酸钙0.01％；羧甲基纤维素钠0.02％和阿拉伯糖0.2％，所述微生物接种液还包括浓度为1010cfu/ml的微生物，微生物为固氮醋酸杆菌，余量为水。
上述微生物接种液的制备方法，包括以下步骤：
按照重量百分比取各原料，将羧甲基纤维素钠溶于水中，加入硼酸和硝酸钙溶解，然后加入阿拉伯糖，最后加入微生物混匀，即得微生物接种液。
实施例3、一种微生物接种液
一种微生物接种液，包括以下重量百分比的组分：
硼酸0.01％；硝酸钙0.01％；羧甲基纤维素钠0.02％和阿拉伯糖0.01％，所述微生物接种液还包括浓度为108cfu/ml的微生物，微生物为伯克氏菌，余量为水。
上述微生物接种液的制备方法，包括以下步骤：
按照重量百分比取各原料，将羧甲基纤维素钠溶于水中，加入硼酸和硝酸钙溶解，然后加入阿拉伯糖，最后加入微生物混匀，即得微生物接种液。
实施例4、一种微生物接种液
一种微生物接种液，包括以下重量百分比的组分：
硼酸0.01％；硝酸钙0.01％；羧甲基纤维素钠0.02％和阿拉伯糖0.01％，所述微生物接种液还包括浓度为108cfu/ml的微生物，微生物为固氮醋酸杆菌，余量为水。
上述微生物接种液的制备方法，包括以下步骤：
按照重量百分比取各原料，将羧甲基纤维素钠溶于水中，加入硼酸和硝酸钙溶解，然后加入阿拉伯糖，最后加入微生物混匀，即得微生物接种液。
实施例5、一种小麦育种的方法
原材料为：豫麦34号小麦和实施例3制备的微生物接种液。
一种小麦育种的方法，包括以下步骤：
S1、在五月十日左右的小麦开花时期，去除基部和顶部的小穗，剩余的小穗在每条的三分之一处切割，如果小麦品种开花时稃片开张较大，开放时间较长，能够提高有益菌的接种效率；杨花期间，连续使用实施例3制备的微生物接种液对切割的小穗喷施(每日小麦上午开花较多，人工喷施微生物接种液在早晨完成，避免在雨天操作)，也可对切割后的小穗裸露的组织使用实施例3制备的微生物接种液浸泡、涂布、包封或滴注；微生物接种液的使用量为每小穗680μg/ml～3500μg/ml。喷洒在小麦的叶片、茎秆、基部和土壤的微生物接种液要及时清除，避免干扰。对小穗下方的部位进行遮挡，防治微生物掉落在小麦的叶片、茎秆、基部和土壤，也要防止喷施对于别的小麦植株的干扰和影响。施用微生物接种液的小穗是处理组，未收到处理的小穗是对照组，对照组要严格的隔离避免微生物接种液污染。对于处理组和对照组要及时标记，以防后期混乱。在小麦花期，小麦容易感染小麦赤霉病，尤其是阴雨天，要及时预警防控赤霉病。
S2、在小麦的开花时期和灌浆时期，小麦的新陈代谢最为活跃，需要提供足够的能量和养料，水分的供应也要足够。在小麦齐穗时期，像小麦喷施芸苔素内酯和硼肥和磷酸二氢钾(根据实际情况而定)，满足授粉和灌浆的需要。如果麦田有脱肥现象，结合浇水施用尿素每亩十公斤。磷酸二氢钾在小麦叶面上的施用为150g/亩～200g/亩。灌浆期的用肥、用水和病害防控是小麦籽粒形成的关键。开花后十天进入灌浆期，在此之前要有足够的施肥和用水。如果田间干旱，不可以在杨花期浇水，要在杨花期结束以后浇水。并注意天气变化，风雨来临前不要浇水，避免引起倒伏。在灌浆期小麦籽粒开始沉积淀粉粒，进入成熟期后，籽粒的胚乳呈蜡质状，麦穗变黄，籽粒变硬，一般六月中旬开始收获，此时微生物存在于种子之中；
S3、将步骤S2获得的小麦籽粒及时脱水和保存，小麦的胚和胚乳中存在微生物，当种子萌发时，微生物可能随之蔓延到各个组织；在根圈和叶际也存在微生物。
将未接种实施例3制备的微生物接种液的豫麦34号小麦作为对照组，育种方法与上述相同，本实施例5接种实施例3制备的微生物接种液的豫麦34号小麦作为实验组，将对照组和实验组收获的小麦籽粒在无菌培养基上萌发，测定小麦籽粒生长成幼苗上的伯克氏菌的菌数，其测定结果为实验组伯克氏菌的菌数为1011cfu/ml。说明本发明花期接种方法能够恢复种子内特定微生物的数量，小麦幼苗期的菌存活数量达到1011cfu/ml，在本实施例中采用本发明的育种方法接种微生物易存活，种子内微生物数量较多。
实施例6、一种小麦育种的方法
本实施例小麦育种方法与实施例5相同，区别在于，采用郑丰3号小麦和实施例3制备的微生物接种液。
将未接种实施例3制备的微生物接种液的郑丰3号小麦作为对照组，育种方法与上述相同，本实施例6接种实施例3制备的微生物接种液的郑丰3号小麦作为实验组，将对照组和实验组收获的小麦籽粒在无菌培养基上萌发，测定小麦籽粒生长成幼苗上的伯克氏菌的菌数，其测定结果为实验组伯克氏菌的菌数为3×1010cfu/ml。说明本发明花期接种方法能够恢复种子内特定微生物的数量，小麦幼苗期的菌存活数量达到3×1010cfu/ml。
实施例7、一种小麦育种的方法
本实施例小麦育种方法与实施例5相同，区别在于，采用冀麦38号小麦和实施例4制备的微生物接种液。
将未接种实施例4制备的微生物接种液的冀麦38号小麦作为对照组，育种方法与上述相同，本实施例7接种实施例3制备的微生物接种液的冀麦38号小麦作为实验组，将对照组和实验组收获的小麦籽粒在无菌培养基上萌发，测定小麦籽粒生长成幼苗上的固氮醋酸杆菌的菌数，其测定结果为实验组固氮醋酸杆菌的菌数为6×1010cfu/ml。说明本发明花期接种方法能够恢复种子内特定微生物的数量，小麦幼苗期的菌存活数量达到6×1010cfu/ml。
对比例1
与实施例5相似，区别在于，微生物接种液中伯克氏菌替换为亚硝化单胞菌，其余微生物接种液组分及育种方法与实施例5相同。
将未接种对比例1制备的微生物接种液的豫麦34号小麦作为对照组，育种方法与上述相同，接种对比例1制备的微生物接种液的豫麦34号小麦作为实验组，将对照组和实验组收获的小麦籽粒在无菌培养基上萌发，测定小麦籽粒生长成幼苗上的亚硝化单胞菌的菌数，其测定结果为实验组亚硝化单胞菌的菌数为105cfu/ml。说明微生物的选择对小麦育种有着很大的影响。
对比例2
与实施例4相似，区别在于，微生物接种液中固氮醋酸杆菌替换为李斯特氏杆菌，其余微生物接种液组分及育种方法与实施例5相同。
将未接种对比例2制备的微生物接种液的冀麦38号小麦作为对照组，育种方法与上述相同，接种对比例2制备的微生物接种液的冀麦38号小麦作为实验组，将对照组和实验组收获的小麦籽粒在无菌培养基上萌发，测定小麦籽粒生长成幼苗上的李斯特氏杆菌的菌数，其测定结果为实验组李斯特氏杆菌的菌数为5×104cfu/ml，当微生物是其他菌种时，则微生物定殖能力很弱，不及本发明选择的伯克氏菌或固氮醋酸杆菌。
对比例3
与实施例5相似，区别仅在于，不在小麦花期接种，反而在根际和叶际喷施接种液，微生物接种液与实施例3相同。
实施例5的育种方法(采用实施例3制备的微生物接种液)作为实验组I，对比例3的育种方法(采用实施例3制备的微生物接种液)作为实验组II，将实验组I和实验组II收获的小麦籽粒在无菌培养基上萌发，测定小麦籽粒生长成幼苗上的伯克氏菌的菌数，其测定结果为实验组I伯克氏菌的菌数为1010cfu/ml，实验组II伯克氏菌的菌数为107cfu/ml。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
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