CN105210854B - 一种国槐人工授粉的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种国槐人工授粉的方法，包括以下步骤：（1）花粉收集；（2）整枝：（3）去雄；（4）授粉：去雄后立即授粉，授粉时间在晴朗天气日出至日落之间的任意时间段进行；（5）套袋：整个花序授粉结束后套上授粉袋，并扎紧授粉袋；（6）去袋：授粉5~7天后将授粉袋摘除。本发明针对国槐品种，提供一种国槐的人工授粉方法，操作简单、高效，授粉率和座果率较高，为国槐定向杂交育种提供技术支持。

Description

一种国槐人工授粉的方法

技术领域

本发明属于杂交育种方法技术领域，具体为一种国槐人工授粉的方法。

背景技术

树木杂交育种是对遗传基础不同的树种或同一树种的不同类型或个体进行人工交配而获得杂种，再将杂种根据育种目标加以选择、鉴定，从而培养出新的优良品种。有性杂交是树木产生遗传变异的原因之一。通过杂交，可把双亲的优良特性综合在一起，形成新的品种；也可将双亲中控制同一性状的不同基因积累在子代中，创造出双亲不曾有过的、全新的性状。此外，由于双亲非等位基因的相互作用，虽然子代没有表现出任何超越亲本的新性状，但在生长和发育势能、生殖力、抗逆性等方面却可产生出显著优于双亲的杂种优势。对于前两种作用形成的子代，可通过选择，培育出遗传性稳定的品种。而对于杂种优势的利用，则可通过无性繁殖系选育，长期保持杂种一代的优势效应。

国槐(Sophora japonica L.)在分类上属于蝶形花科(Papilionaceae)槐属(Sophora)，多年生落叶乔木，又叫槐树、家槐等，是一种集药用、材用、食用、观赏与一身的高效生态及经济树种，在我国广泛分布，是我国北方广泛应用的遮荫树和行道树，绿化效果极佳，是城市绿化首选树种。目前国槐新品种的培育主要依靠自然变异，如聊红槐、双季米槐、平安槐、金叶槐等，利用自然变异获得的新品种性状不可控，随机性比较大，而人工杂交育种可根据育种目的自由选择父母本，通过杂交选育获得性状可控的新品种，从而提高乡土树种国槐的利用价值和经济价值。到目前为止还没有文献或者专利报道国槐大规模人工杂交育种或授粉的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种国槐人工授粉的方法，为国槐定向杂交育种提供技术支持。

本发明采用以下技术方案：

一种国槐人工授粉的方法，包括以下步骤：

(1)花粉收集；

(2)整枝：当脱落花朵中长雄蕊类型的花朵占总花朵数量的60％以上，并且花枝上出现小果荚，此时进行整枝，在所述整枝时间段内将花序上已开放的花朵和未开放的小花朵以及小果荚全部摘除，只剩下含苞待放的大花朵；

(3)去雄；

(4)授粉：去雄后立即授粉，授粉时间在晴朗天气日出至日落之间的任意时间段进行；

(5)套袋：整个花序授粉结束后套上授粉袋，并扎紧授粉袋。

(6)去袋：授粉5～7天后将授粉袋摘除。

步骤(1)中，为提高花粉的活性和发芽率，确保人工授粉的效果，花粉的收集优选采用以下两种方法中的一种或两种，以下两种方法收集的国槐花粉的活性和发芽率较高。

1)花粉收集的方法：晴好天气的早上，选择当天盛开的花朵，将花粉磕到硫酸纸上，包好，放在呈有干燥剂的干燥器中，冷藏(优选4℃)，保存待用，保存期5-7天。

采用硫酸纸的好处：硫酸纸纸质纯净、强度高、透明好、不变形、耐晒、耐高温、抗老化，对花粉的保存效果好。

2)授粉前一天剪取带有含苞待放花朵的花枝，插入装有清水的瓶中，第二天早上选取开放花朵的新鲜花粉进行授粉。

步骤(2)中，为了提高国槐授粉率，使其效果最好，所述长雌蕊类型花朵中长雌蕊的长度是大于10mm。

为了提高国槐授粉率，使其效果最好，确定优选的整枝部位为花枝中部到末端。经过大量的观察和实验证明，发现在自然条件下国槐结果的花朵一般都是位于花枝中部到末端，说明此部位的人工授粉成功率高。

国槐花序为复圆锥花序，花期七到八月，且同一棵树上不同花序的花期也不一致，国槐初花期开放的花朵一般都自然脱落(初花期一般是指7月初到7月中上旬)，收集脱落花朵进行统计，中、短雌蕊类型的花朵数量在80％以上，随着时间的推移，长雌蕊占得比例越来越大，当长雌蕊类型的花朵占总花朵的比例达到60％以上时，国槐花期进入盛花期的中后期，花枝上出现已经授粉成功的小果荚，后续的花朵可用于人工整枝，整枝之后去雄、授粉。此外观察发现自然条件下国槐结果的花朵一般都是位于花枝中部到末端。这与实际的实验结果一致。

为了提高国槐授粉率，使其效果最好，选择优选的整枝母树：选择树龄为15-30年长势健壮的国槐株系作为母株。进一步优选的，选择树龄为15-20年长势健壮的国槐株系作为母株。

国槐母树的年龄直接决定着国槐人工授粉结实率，选择树龄15-20年长势健壮的株系作为母株，低于15年树龄的国槐由于其自身的生长特性，导致株系人工授粉结实率较低；由于国槐自身的生长和营养特性等，造成繁殖器官老化等问题，所以超过三十年的株系其人工授粉结实率基本为零。

步骤(3)中，为了提高国槐授粉率，使其效果最好，选择含有长雌蕊的含苞待放的花朵进行去雄，不符合此条件的花朵去除(剪掉)。

优选的，所述含苞待放的花朵状态为：花朵没有开放，形态饱满，发育完全，花药没有裂开，柱头没有被花粉污染，一般第二天早上就会盛开。

利用解剖镜和显微镜分别观察雌蕊的柱头和花粉萌发情况来确定花朵是否具有可授性。发育完全但还没有开放也就是含苞待放的大花朵(大花朵的长度大于14mm，这样的花朵一般在第二天早上就会盛开)，花药还没有裂开，花粉不具有萌发能力，柱头没有被花粉污染且具有授粉活力，因此适合进行授粉。开放花朵的花药已经完全裂开，释放出黄色花粉，此时的花粉完全成熟且具有萌发能力，雌蕊的柱头上也已密布成熟花粉，因此开放花朵不能用来进行人工去雄。

解剖镜下及自然条件下观察发现，国槐花朵存在长、中、短三种类型的雌蕊，早期开放的花朵一般是短、中型雌蕊，都会自然脱落，人工授粉的预实验也发现这两种类型的花朵自身发育有问题，不能完成授粉，因此不用来进行人工去雄。长雌蕊型的花朵自然状态下能够授粉结出果荚，可选择此种类型的含苞待放的花朵进行人工去雄。

进一步优选的，所述含苞待放的花朵选择在花枝中部到末端，经过大量的观察和实验证明，发现在自然条件下国槐结果的花朵一般都是位于花枝中部到末端，说明此部位的人工授粉成功率高。

去雄是阻止国槐自花授粉，为了提高去雄的效率，保证人工授粉效果。优选采用以下两种方法中的一种或两种。

1)用左手食指和拇指捏住杂交花朵的花萼，将尖头镊子的尖端插入花朵旗瓣中央，稍微用力挑开花朵，露出雌蕊，然后用镊子分别将花瓣和花药轻轻夹住并全部拔出，拔出时用力的方向与国槐花生长的方向一致，去雄结束。

2)用左手食指和拇指捏住杂交花朵的花萼，用右手食指和拇指捏住杂交花朵顶端，然后将花瓣轻轻夹住并全部拔出，再去除花药。

步骤(4)中，授粉的具体操作优选采用以下两种方法中的一种或两种。

1)用小号毛笔蘸取收集好的花粉，轻轻涂抹在去雄花朵的雌蕊柱头上，柱头显示为淡黄色，说明花粉已成功涂抹上，授粉结束；

2)将当天开放的花朵的花粉直接涂抹到去雄花朵的雌蕊柱头上，柱头显示为淡黄色，说明花粉已成功涂抹上，授粉结束。

授粉后，在授粉花序的上部套上标签，标签上写明父本和母本、授粉时间、授粉花朵个数。

步骤(6)中，授粉三个月后将成熟的杂交种子摘下，同时统计果荚个数和种子数目。

本发明适合国槐的所有品种：如聊红槐、双季米槐、平安槐、五叶槐、龙爪槐、金枝槐、金叶槐等。

本发明的有益效果是：

(1)本发明针对国槐品种，提供一种国槐的人工授粉方法，操作简单、高效，授粉率和座果率较高，为国槐定向杂交育种提供技术支持。

(2)根据国槐自身的生长性质和其复圆锥花序的特点，研究确定一种适合国槐人工杂交授粉时间方法，简单快捷，容易操作，本发明确定的人工杂交授粉时间为最佳授粉时机，适宜人工杂交授粉，能够使母树成功受精，授粉率非常高，效果好，大量结出果荚从而满足科研和生产所需，为国槐高效率的人工授粉提供了理论基础和技术支持。

(3)通过实验结果发现国槐授粉母株要选择树龄在15-30年长势健壮的株系，在盛花期的中后期，可根据两个依据来进行判断：长雌蕊与中短雌蕊的比例达到6：4以上；花枝上有授粉结出的小果荚，选择含苞待放的大花朵进行人工授粉，其授粉率在80％以上，座果率在35％以上，因此本发明中的确定授粉时间的方法可在国槐人工杂交育种中运用。

附图说明

图1：含苞待放大花朵形态、雌蕊和雄蕊、花粉萌发情况、柱头状态。

图2：开放花朵形态、雌蕊和雄蕊、花粉萌发情况、柱头状态。

图3：解剖镜下长、中、短三种类型雌蕊形态。

图4：国槐花枝上结果荚部位。

图5和图6：去雄操作步骤照片。

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。

实施例1

一种国槐人工授粉的方法，包括以下步骤：

1、花粉收集:

2013年7月16日上午到聊城大学聊红槐保存基地，用高枝剪剪取带有盛开花朵的花序，摘下盛开花朵，将花粉磕到硫酸纸上，包好，放在呈有干燥剂的干燥器中，冰箱冷藏室(4℃)，保存待用，保存期5-7天；剩余的花枝插入装有清水的瓶中，第二天早上有大量花朵开放，释放出新鲜花粉，直接使用这些花粉进行授粉。

2、整枝：7月17日在山东省寿光滨海国家森林公园选取三棵国槐作为母本，将花序上已开放的花朵和未开放的小花朵全部摘除，只剩下含苞待放的大花朵。

3、去雄：采用以下方法中的一种或两种。

(1)如图5所示，用左手食指和拇指捏住杂交花朵的花萼，将尖头镊子的尖端插入花朵旗瓣中央，稍微用力挑开花朵，露出雌蕊，然后用镊子分别将花瓣和花药轻轻夹住并全部拔出，拔出时用力的方向与国槐花生长的方向一致，去雄结束；

(2)如图6所示，用左手食指和拇指捏住杂交花朵的花萼，用右手食指和拇指捏住杂交花朵顶端，然后将花瓣轻轻夹住并全部拔出，再去除花药。

4、授粉：去雄后立即授粉，授粉时间在晴朗天气日出至日落之间的任意时间段进行。7月20日上午授粉时用当天盛开的花朵的花粉直接涂抹到去雄花朵的雌蕊柱头上，下午及以后授粉使用保存的花粉：用小号毛笔蘸取收集好的花粉，轻轻涂抹在去雄花朵的雌蕊柱头上，柱头显示为淡黄色，说明花粉已成功涂抹上，授粉结束。

5、套袋：整个花序授粉结束后套上授粉袋，并用订书机将授粉袋口扎紧。

6、挂牌：在授粉花序的上部套上标签，标签上写明父本和母本、授粉时间、授粉花朵个数。

7、去袋：7月23日将授粉袋摘除，同时统计成功授粉花朵数目。

8、收种：10月15日将杂交种子摘下，同时统计结果荚个数和种子数目，如表1所示。

实施例2

一种国槐人工授粉的方法，包括以下步骤：

1、花粉收集:

2014年7月19日上午到聊城大学聊红槐保存基地，用高枝剪剪取带有盛开花朵的花序，摘下盛开花朵，将花粉磕到硫酸纸上，包好，放在呈有干燥剂的干燥器中，冰箱冷藏室(4℃)，保存待用，保存期5-7天；剩余的花枝插入装有清水的瓶中，第二天早上有大量花朵开放，释放出新鲜花粉，直接使用这些花粉进行授粉。

2、整枝：

7月20日在山东省寿光滨海国家森林公园选取树龄在15-20年的三棵国槐作为母本，将花序上已开放的花朵和未开放的小花朵全部摘除，只剩下含苞待放的大花朵。

母树的年龄直接决定着国槐人工授粉结实率，选择长势健壮的株系作为母株，超过三十年的株系其人工授粉结实率基本为零。

利用统计脱落花朵长雌蕊与中、短雌蕊比例以及观察花枝上剩余花朵授粉情况的方法来确定人工整枝时间。国槐花序为复圆锥花序，花期七到八月，且同一棵树上不同花序的花期也不一致，国槐初花期开放的花朵一般都自然脱落，收集脱落花朵进行统计，短雌蕊的花朵数量在80％以上，随着时间的推移，长雌蕊占得比例越来越大，当长雌蕊的比例达到60％以上时，国槐花期进入盛花期的中后期，花枝上出现已经自然授粉成功的小果荚，后续的花朵可用于人工授粉。此外观察发现自然条件下国槐结果的花朵一般都是位于花枝中部到末端，如图4所示。这与我们的实验结果一致。

根据上述去雄时间的统计计算，本实施例2中的去雄时间选择在2014年7月20日。

3、去雄：

选择去雄花朵：

如图1和图2所示，利用解剖镜和显微镜分别观察雌蕊的柱头和花粉萌发情况来确定花朵是否具有可授性。发育完全但还没有开放也就是含苞待放的大花朵，这样的花朵一般在第二天早上都会盛开，花药还没有裂开，花粉不具有萌发能力，柱头没有被花粉污染且具有授粉活力，因此适合进行去雄、授粉。

如图3所示，解剖镜下及自然条件下观察发现，国槐花朵存在长、中、短三种类型的雌蕊，早期开放的花朵一般是短、中型雌蕊，都会自然脱落，人工授粉的预实验也发现这两种类型的花朵不能完成授粉，因此不宜用来进行人工去雄、授粉。长雌蕊型的花朵自然状态下能够授粉结出果荚，可选择长雌蕊类型的含苞待放的花朵进行人工去雄、授粉。其他不符合此条件的花朵剪掉。

去雄：采用以下方法中的一种或两种。

(1)如图5所示，用左手食指和拇指捏住杂交花朵的花萼，将尖头镊子的尖端插入花朵旗瓣中央，稍微用力挑开花朵，露出雌蕊，然后用镊子分别将花瓣和花药轻轻夹住并全部拔出，拔出时用力的方向与国槐花生长的方向一致，去雄结束；

(2)如图6所示，用左手食指和拇指捏住杂交花朵的花萼，用右手食指和拇指捏住杂交花朵顶端，然后将花瓣轻轻夹住并全部拔出，再去除花药。

4、授粉：去雄后立即授粉，授粉时间在晴朗天气日出至日落之间的任意时间段进行。7月20日上午授粉时用当天盛开的花朵的花粉直接涂抹到去雄花朵的雌蕊柱头上，下午及以后授粉使用保存的花粉：用小号毛笔蘸取收集好的花粉，轻轻涂抹在去雄花朵的雌蕊柱头上，柱头显示为淡黄色，说明花粉已成功涂抹上，授粉结束。

5、套袋：整个花序授粉结束后套上授粉袋，并用订书机将授粉袋口扎紧。

6、挂牌：在授粉花序的上部套上标签，标签上写明父本和母本、授粉时间、授粉花朵个数。

7、去袋：7月25日将授粉袋摘除，同时统计成功授粉花朵数目。

8、收种：10月15日将杂交种子摘下，同时统计结果荚个数和种子数目，如表2所示。

表1实施例1中花朵授粉及结实情况

表2实施例2中花朵授粉及结实情况

国槐的自然座果率在10-15％左右，实施例1中的人工授粉的座果率在24.4％左右，实施例2中的人工授粉座果率在40％左右，实施例1明显的高于自然条件下的座果率，实施例2明显高于实施例1和自然条件下的座果率，说明此人工授粉技术完全可以应用于国槐的杂交育种。

上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (7)

1.一种国槐人工授粉的方法，其特征是，包括以下步骤：

（1）花粉收集；

（2）整枝：当脱落花朵中长雌蕊类型的花朵占总花朵数量的60%以上，并且花枝上出现小果荚，此时进行整枝，在所述整枝时间段内将花序上已开放的花朵和未开放的小花朵全部摘除，只剩下含苞待放的大花朵；长雌蕊的长度大于10mm；

（3）去雄：选择含有长雌蕊的含苞待放的花朵进行去雄，不符合此条件的花朵去除；

（4）授粉：去雄后立即授粉，授粉时间在晴朗天气日出至日落之间的任意时间段进行；

（5）套袋：整个花序授粉结束后套上授粉袋，并扎紧授粉袋；

（6）去袋：授粉5~7天后将授粉袋摘除。

2.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（1）中，花粉收集的方法采用以下方法中的一种或两种：

1）晴好天气的早上,选择当天盛开的花朵，将花粉磕到硫酸纸上，包好，放在呈有干燥剂的干燥器中，冷藏，保存待用，保存期5-7天；

2）授粉前一天剪取带有含苞待放花朵的花枝，插入装有清水的瓶中，第二天早上选取开放花朵的新鲜花粉进行授粉。

3.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（2）中，确定整枝对象：选择树龄为15~30年长势健壮的国槐株系作为母株。

4.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（3）中，去雄的具体操作采用以下方法中的一种或两种：

1）用左手食指和拇指捏住杂交花朵的花萼，将尖头镊子的尖端插入花朵旗瓣中央，稍微用力挑开花朵，露出雌蕊，然后用镊子分别将花瓣和花药轻轻夹住并全部拔出，拔出时用力的方向与国槐花生长的方向一致，去雄结束；

2）用左手食指和拇指捏住杂交花朵的花萼，用右手食指和拇指捏住杂交花朵顶端，然后将花瓣轻轻夹住并全部拔出，再去除花药。

5.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（4）中，授粉具体操作采用以下两种方法中的一种或两种：

1）用小号毛笔蘸取收集好的花粉，轻轻涂抹在去雄花朵的雌蕊柱头上，柱头显示为淡黄色，说明花粉已成功涂抹上，授粉结束；

2）授粉具体操作为：将当天开放的花朵的花粉直接涂抹到去雄花朵的雌蕊柱头上，柱头显示为淡黄色，说明花粉已成功涂抹上，授粉结束。

6.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（4）中，授粉后在授粉花序的上部套上标签，标签上写明父本和母本、授粉时间、授粉花朵个数。

7.如权利要求1所述的方法，其特征是，步骤（6）中，授粉三个月后将成熟的杂交种子摘下，同时统计结果荚个数和种子数目。