CN102742500B - 谷子人工杂交方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种谷子人工杂交的方法。该方法包括：1）对开花总数占小穗总数的10%-15%的谷子母本植株的穗进行如下处理：去除所述穗的部分穗码使每个所述穗保留15-25个穗码，并去除所保留穗码中所有开放小花和发育不完全的花；2）将经过步骤1）处理的母本穗浸湿后对其进行包裹使所述母本穗处于温度为23-30℃，空气相对湿度为95%以上的环境中18-21小时后进行去雄和授粉；3）将经过授粉的植株在所述母本穗与外界花粉隔离的状态下培养，收获种子。本发明采用包裹保湿去雄法，有效的防止母本花药开裂，能够延长去雄工作时间，同时也避免了人工去雄对柱头的机械损伤。

Description

谷子人工杂交方法

技术领域

本发明涉及谷子杂交的方法，特别涉及谷子人工杂交的方法。

背景技术

谷子（Setaria italic）具有抗旱、耐瘠的特性，是传统的优势粮饲兼用作物，我国主要种植在干旱、半干旱和半湿润易旱的华北、西北和东北地区，在南方也有零星种植。其中以河北省种植面积最大，其次是山西省和内蒙古自治区。谷子去壳后为小米，小米营养丰富、均衡，食用粗纤维是大米的5倍，北方百姓以粥食为主。谷草粗蛋白含量较高，与苜蓿草相当，产粮食谷子秸秆粗蛋白含量在8%左右，饲草谷子秸秆粗蛋白含量在15%以上，是最优质的饲草，对畜牧业发展中有重要作用。

谷子的花序为顶生穗状圆锥花序，一个谷穗是由穗轴（主轴）和众多的谷码组成，中央主轴粗壮，主轴上着生排列整齐的1级分枝，在1级分枝上又生出2级分枝，在2级分枝上又生出3级分枝。在第3级分枝的顶端着生一枚小穗花，每个小穗花基部有刚毛1-4根。每个1级分枝与其上的2-3级分枝、刚毛、众多小穗花簇在一起组成一个穗码（谷码）。每个小穗花由两片护颖包被着两朵小花，第一片护颖短小，长度约为小穗长度的1/3,第二护颖较大。两片护颖之间的两朵小花，一朵为上位花，一朵下位花，上位结实，下位退化，退化花只有内、外稃。结实小花由内颖、外颖、3枚雄蕊、1枚雌蕊和两枚鳞片组成。

谷子是一种自花授粉的小粒多花作物，一个谷穗的花可达近万个，花器小，仅有1-2毫米，且单穗小花发育不一致，花期持续一周多。在人工做杂交时，应在去雄前精细整穗，要去掉已开花、授粉和发育不完全的小花，只留下翌日将要开花的小花。在中国河北省的张家口谷子在一天内开花出现两个高峰期，第一个高峰在夜间的23-02时，第二个高峰在上午5-9时，中午和下午开花很少或根本不开花。谷子的这些特有习性使谷子人工杂交工作变得特别困难。整穗费时、去雄难、不便在开花时间收集花粉等。目前谷子的去雄方法有：人工手术摘花药法、温水杀雄法、化学药剂杀雄法、日光高温杀雄法等。前两种方法为常用方法。人工手术摘花药法是在授粉前人工一个个的摘去雄蕊的方法，该方法真杂交率高，但去雄工作效率太低，技术要求高，难度较大；温水杀雄法，是利用雌雄蕊对温度的反应不同，用温水浸泡母本穗杀死雄蕊不伤害雌蕊的去雄方法，一般用45-47℃温水浸泡7-15分钟，该方法去雄速度快，但去雄不彻底，真杂交率低，还容易因水温不同控制杀雄时间长短不好掌握而杀不死花粉或伤到柱头。谷子的这些去雄方法各有优缺点，操作起来或速度慢，或去雄不彻底，总不尽人意，需要有更好的方法来代替，促进谷子杂交育种的发展。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种谷子人工杂交的方法。

本发明所提供的谷子人工杂交的方法，包括如下步骤：

1）对开放小花总数占小穗总数的10%-15%的谷子母本植株的母本穗进行如下处理：去除所述母本穗的部分穗码使每个所述母本穗保留15-25个穗码，并去除所保留穗码中所有开放小花和发育不完全的花；

2）将经过步骤1）处理的所述母本穗浸湿后对其进行包裹使所述母本穗处于温度为23-30℃、空气相对湿度为95%以上的环境中18-21小时后进行第一次去雄；待经过所述第一次去雄的母本穗表面干燥后用谷子父本植株的花粉进行第一次授粉；

3）给经过所述步骤2）第一次授粉后的母本穗套上羊皮纸授粉袋并保持套袋状态4-6小时后，将所述母本穗浸湿后再进行第二次包裹使所述母本穗处于温度为23-30℃、空气相对湿度为95%以上的环境中18-21小时后进行第二次去雄；待经过所述第二次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉进行第二次授粉；

4）给经过所述步骤3）第二次授粉后的母本穗套上羊皮纸授粉袋并保持套袋状态4-6小时后，将所述母本穗浸湿后再进行第三次包裹使所述母本穗处于温度为23-30℃、空气相对湿度为95%以上的环境中进行第三次去雄；待经过所述第三次次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉进行第三次授粉；

5）将经过所述第三次授粉的植株在所述母本穗与外界花粉隔离的状态下培养，收获种子。

步骤1）中，所保留的穗码（谷码）可均匀分布在所述母本穗中。所述开放小花是指在小穗花的稃外可看到有授粉后残留下的柱头和花药的小穗，残留下花药呈灰褐色。

上述方法中，所述第一次去雄、所述第二次去雄和所述第三次去雄均按照如下方法进行：打开所述母本穗的包裹后晃动所述母本穗，甩掉大部分花药，再用真空吸引器施加2-3个大气压的吸力吸去剩余花药。

其中，晃动所述母本穗的方法可为一只手捏住所述母本植株的穗基部在另一只手上轻甩二三下。

上述方法中所述第一次去雄、所述第二次去雄和所述第三次去雄可在第二个高峰期过后进行。

步骤3）中所述父本植株的花粉可按照如下方法收集：在所述母本植株去雄前一天用羊皮纸授粉袋套住所述父本植株进入开花期的穗来收集花粉。这样可克服了谷子取粉时间仓促或取不上粉的问题。

在本发明的一个实施例中，母本为晋谷21号、父本为冀张谷5号。

本发明的方法通过对浸湿后的谷穗进行包裹，使谷穗处于水湿环境中，花粉管不开裂，有个别开裂的，花粉受潮湿不能散开，这样再用吸引器吸去花药，能彻底去雄。用吸引器吸去花药，比用镊子镊去速度快又不伤柱头。本发明采用包裹保湿去雄法，有效的防止母本花药开裂，能够延长去雄工作时间，同时也避免了用镊子去雄对柱头的机械损伤；该方法操作简单，易于推广，能极大得提高谷子杂交的杂交率和工作效率，能够大幅度的节约谷子杂交育种的操作时间。

具体实施方式

以下的实施例便于更好地理解本发明，但并不限定本发明。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

下面以晋谷21号作为母本、冀张谷5号作为父本为例，阐述本发明的谷子人工杂交的方法。

晋谷21号是从山西省农业科学院经济研究所引入的优质米高产品种，茎粗抗旱，但不抗红叶白发病。株高145-160cm，该品种幼苗绿色、鞘色绿色。生育期115-120天。

冀张谷5号是河北省张家口市农业科学院自己选育的优质米高产品种，抗旱抗病，株高155-170cm，幼苗绿色，叶鞘淡紫色。生育期120-125天。

实施例1、晋谷21号和冀张谷5号的人工杂交

实验在河北省的张家口市的大田中进行。设一个小区，小区内母本种植1行，株距和行距分别为3-4cm和34cm；父本种植3行，株距和行距分别为3-4cm和34cm。在母本行边种植父本，一行母本行边种植三行父本,三行父本分三期种植，每期相差4天，种第二期父本的同时种植母本。选择10个母本穗进行人工杂交。

具体实验方法如下：

1）当母本晋谷21号进入开花期，还未大量开花前，在下午14时后，从母本行中选择健壮优良的穗子，且该穗子刚开始开花，开放小花总数占小穗总数的10%-15%，用剪刀剪去穗子上部，下部和中部一部分小穗，把穗码（谷码）分开，每个母本穗中只留下15-25个穗码。用镊子夹去所有开放小花和发育不完全的花。留下的小花用肉眼看去，颖壳膨大、饱满、颖色淡绿、有光泽。

2）第一次去雄和第一次授粉

a）采用保湿纸和保湿膜双层包裹保湿机械去雄法进行第一次去雄

当步骤1）中晋谷21号母本穗整好后，就可包裹谷穗。方法是：用小桶盛上半桶水把保湿纸（拆为32k大）浸透，先把谷穗浸湿再用浸透的两层保湿纸包住谷穗，接着用保湿膜（拆剪成50cm²大小）再包一层，要包严实，防止水分漏掉或蒸发。将谷穗包裹18-21小时到第2天上午（以包裹当天为第一天）的第二个开花高峰期过后进行第一次去雄，如从第一天15：00-18：00开始包裹谷穗至第二天9：00-12：00打开包裹进行第一次去雄。在所包裹的整个期间内该包裹内处于湿纸包裹状态（相当于水浸泡），该包裹内温度为23-30℃、其空气相对湿度为95%以上。

去雄的方法是：取下保湿膜和保湿纸后，一手捏住谷穗基部在另一只手上轻甩二三下，甩掉部分花药后，再用医用真空吸引器施加2-3个大气压的吸力吸去余下的花药。马上用羊皮纸授粉袋套上谷穗防止外来花粉串粉。

b）第一次授粉

在母本去雄前一天就用羊皮纸授粉袋套住所选父本已进入开花期的穗子来收集花粉。每有一个母本穗对应要套住三个父本穗。到第二天父本穗子大量开花时，将采粉袋折口向上，轻轻敲打羊皮纸授粉袋抖下花粉，将三袋花粉混装到一个袋子中备用。母本穗去雄后柱头就具有接受花粉的能力，待母本穗表面干燥后立即授粉。做法是取下母本谷穗上的羊皮纸授粉袋，将装有花粉的羊皮纸授粉袋，直接套到母本穗子上，回折袋口，然后用回形针别紧。接着一手捏住袋口，一手上下重复轻轻敲打羊皮纸授粉袋，使花粉均匀洒落到母本穗上。最后在母本植株上挂上吊牌，写明杂交组合和杂交日期。每隔20分再轻轻敲打羊皮纸授粉袋一到二次，完成第一次授粉。

3）第二次去雄和授粉

给经过第一次授粉后的母本穗套上羊皮纸授粉袋以与外界花粉隔离，并保持套袋状态4-6小时后，在下午取下羊皮纸授粉袋，将母本穗浸湿后再进行第二次包裹使母本穗处于湿纸包裹状态（相当于水浸泡）18-21小时至第三天上午（以第一次包裹当天为第一天）的第二个开花高峰期过后进行第二次去雄；在所包裹的整个期间该包裹内温度为23-30℃、空气相对湿度为95%以上。

待经过第二次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉进行第二次授粉。

第二次去雄和第二次授粉的具体操作同第一次去雄和第一次授粉。

4）第三次去雄和授粉

给经过第二次授粉后的母本穗套上羊皮纸授粉袋以与外界花粉隔离，并保持套袋状态4-6小时后，在下午取下羊皮纸授粉袋，将母本穗浸湿后再进行第三次包裹使母本穗处于湿纸包裹状态（相当于水浸泡）18-21小时至第四天上午（以第一次包裹当天为第一天）的第二个开花高峰期后进行第三次去雄；在所包裹的整个期间该包裹内温度为23-30℃、空气相对湿度为95%以上。

待经过第三次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉进行第三次授粉。

第三次去雄和第三次授粉的具体操作同第一次去雄和第一次授粉。

5）采收种子；第三次授粉后20－35天左右种子成熟，以米粒转白充实硬化为适宜收期。收种时应带记载本，边收获边核查牌子内容，边记载。并对应收获父母本种子。脱粒、装袋应于父本和母本种子袋上加注或♀，其中10个杂交穗分别收获装袋，并将一组杂交种子用回形针别在一起。以便下季田间鉴定真假杂交苗。

6）真假杂交苗鉴定

到第二年将收获的杂交种子、父本和母本，同时种植，每个点播2行，出苗后，观察杂交种子的苗色、鞘色，苗色、鞘色与母本一致的为自交苗（幼苗绿色、鞘色绿色），与父本冀张谷5号苗色、鞘色一致的为杂交成功的杂交苗（幼苗绿色、鞘色淡紫色）。统计每一个杂交穗的总出苗数，计算杂交率。结果如表1所示：

表1杂交率

结果表明，本申请平均人工杂交率为41.76%。

Claims (4)

1.谷子人工杂交的方法，包括如下步骤： 

1）对开放小花总数占小穗总数的10%-15%的谷子母本植株的母本穗进行如下处理：去除所述母本穗的部分穗码使每个所述母本穗保留15-25个穗码，并去除所保留穗码中所有开放小花和发育不完全的花； 

2）将经过步骤1）处理的所述母本穗浸湿后对其进行包裹使所述母本穗处于温度为23-30℃、空气相对湿度为95%以上的环境中18-21小时后进行第一次去雄；待经过所述第一次去雄的母本穗表面干燥后用谷子父本植株的花粉进行第一次授粉； 

3）给经过所述步骤2）第一次授粉后的母本穗套上羊皮纸授粉袋并保持套袋状态4-6小时后，将所述母本穗浸湿后再进行第二次包裹使所述母本穗处于温度为23-30℃、空气相对湿度为95%以上的环境中18-21小时后进行第二次去雄；待经过所述第二次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉进行第二次授粉； 

4）给经过所述步骤3）第二次授粉后的母本穗套上羊皮纸授粉袋并保持套袋状态4-6小时后，将所述母本穗浸湿后再进行第三次包裹使所述母本穗处于温度为23-30℃、空气相对湿度为95%以上的环境中进行第三次去雄；待经过所述第三次去雄的母本穗表面干燥后用所述谷子父本植株的花粉进行第三次授粉； 

5）将经过所述第三次授粉的植株在所述母本穗与外界花粉隔离的状态下培养，收获种子； 

所述第一次去雄、所述第二次去雄和所述第三次去雄均按照如下方法进行：打开所述母本穗的包裹后晃动所述母本穗，再用真空吸引器施加2-3个大气压的吸力吸去剩余花药； 

所述父本植株的花粉按照如下方法收集：在所述母本植株去雄前一天用羊皮纸授粉袋套住所述父本植株进入开花期的穗来收集花粉； 

所述方法中，所述第一次去雄、所述第二次去雄和所述第三次去雄均在开花高峰期过后进行。 

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：晃动所述母本穗的方法是一只手捏住所述母本植株的穗基部在另一只手上轻甩二至三下。 

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述真空吸引器为医用真空吸引器。 

4.权利要求1-3中任一所述的谷子人工杂交方法在谷子杂交育种中的应用。