CN111527884A - 一种授粉用花粉的制取方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种授粉用花粉的制取方法，属于本发明涉及花粉采集及保存技术领域。采集的花蕾经破碎、筛选去除杂质后得到纯净花药，花药被送入速冻仓快速冻结，冻结后再送入干燥仓升华脱水干燥，干燥后的花药裂开释放出包裹在内的花粉，花粉和花药的混合物使用花药花粉分离机将花粉分离出来得到纯净的花粉。采用本发明的技术对花药采用低温冷冻干燥技术，对花粉的生物活性影响小，制成的花粉活性高，制成后的花粉水分含量低，干燥度高，利于长时间保存并维持花粉的高活性；干燥速度快，节省时间，利于大规模工业化生产。

Description

一种授粉用花粉的制取方法

技术领域

本发明公开了一种授粉用花粉的制取方法，涉及花粉采集及保存技术领域。

背景技术

植物开花并且完成授粉才能结出果实，雄花产生花粉，雌蕊接受花粉从而授粉结出果实。授粉是植物有性生殖结成果实不可缺少的环节，它有两种方式：自花授粉和异花授粉两种方式。自花授粉指这一朵花的花粉落到这一朵花雌蕊柱头上而完成授粉的现象。自然界少数植物是自花传粉的，如大麦、小麦、大豆等。很多果树也可以自花授粉如：苹果、梨、桃等，但是通常果树自花授粉结果率很低，或完全不结果。异花授粉是指异株、异花以及不同无性系之间的授粉。有的植物雄蕊和雌蕊不长在同一朵花里，甚至不长在同一株植物上，这些花就无法自行授粉了，它们的雌蕊必须得到另一朵雄花的花粉完成授粉才能结出果实。异花授粉容易产生杂种优势。

在自然条件下，昆虫（包括蜜蜂、甲虫、蝇类和蛾类等）和风是最主要的两种传粉媒介，此外蜂鸟、蝙蝠和蜗牛等也能传播花粉。现实情况中，常因气候条件不良、授粉植株配置不够合理、授粉昆虫不足等原因，导致授粉不良降低结实率和坐果率，极端条件下授粉不良甚至可以导致当年绝收，对经济作物而言将严重影响农业生产效益，粮油作物授粉不良将导致严重减产影响居民生活水平甚至影响国计民生。因此，农作物授粉在农业生产中尤其重要。

在现代农业生产中为了确保产量、品质和风味口感，通常采取人为干预的方式提高作物授粉效率，而其中人工授粉是最为主要的手段之一。而人工授粉需要精制的成品花粉，因而需要提前制备花粉。为了克服自然授粉的诸多弊端和不确定性，人工制取花粉后通过设备或人工授粉的方法给作物授粉是保证作物产量、品质以及经济效益最为重要且最为有效的手段。

制备授粉用花粉是一项耗时多、工序繁琐、成本高以及技术复杂的工作，因而市面商品花粉价格昂贵。但是，相比授粉效果差造成的减产甚至绝收损失，花粉的制取和人工授粉显然值得人们为此进行投入。在经济作物中，苹果、梨、桃、李、杏、石榴、猕猴桃等水果常常因为授粉树花期不遇、低温、风沙、多雨等自然气候原因导致授粉不良而坐果率低下导致大幅减产，人工授粉是确保稳产、丰产以及品质优异的主要手段。

由于同一个品系的农作物物候期基本相同，雌、雄株花期接近，并且绝大多数作物盛花期也就2-3天，因此授粉的花粉很难达到当年制取当年使用的理想状态（大部分作物，制粉完成，花朵也凋谢了，无法做到及时授粉），除开自然授粉以外，种植者采购的用于授粉的商品花粉多数为冷冻保存一年甚至是几年后的花粉。大部分种类的不能马上使用需要长时间保存的花粉需要很高的干燥度（含水量5%以下）才能在长时间的冷冻保存中保持花粉的活性，冷冻保存的花粉如果含水量过高，由于花粉自带酶的作用会使花粉在存储过程中活性显著降低甚至死亡，花粉会失去使用价值。

目前，规模化和专业化种植的粮油作物，水果、蔬菜等经济作物人工授粉应用已经相当常见，随着农业产业的发展，对花粉以及人工授粉的需求和应用将会更加重要和普遍。

基于上述分析，一种花粉水分含量低，干燥度高，利于后期保存，高活性、安全、高效，能大规模工业化生产的授粉用花粉的制取方法是目前行业内急需的。

发明内容

鉴于上述不足，本发明公开了一种高活性、安全、高效的授粉用花粉的制取方法。本发明中，采集的花蕾经破碎、筛选去除杂质后得到纯净花药，花药被送入速冻仓快速冻结，冻结后再送入干燥仓升华脱水干燥，干燥后的花药裂开释放出包裹在内的花粉，花粉和花药的混合物使用花药花粉分离机将花粉分离出来得到纯净的花粉。

本发明是通过如下手段实现的：

一种授粉用花粉的制取方法，包括如下步骤：

（1）花蕾的采集与传统方法无异，通过人工，采摘翌日开放的含苞待放花蕾，如果采集的花蕾湿度较大（沾有雨水或露水）可使用脱水设备去除表面水分，也可以在就阴、通风处将花蕾摊开晾干至花蕾萎蔫状态；

（2）花蕾破碎和花药花瓣分离采用一体式设备，设备同时完成破碎和过筛工作，一次性完成破碎及花药的分离，得到较为纯净的花药；

（3）花药干燥：将准备好的花药盛放于容器内置于低温冷柜中冷冻，如果使用的冻干设备可以在冷阱中进行预冷冻则可将常温花药直接送入冷阱预冷；随后将预冷好的花药快速转移至冷干机物料盘并送入冷干机启动冻干流程；

（4）花粉分离：取出已经干燥的花药花粉混合物，送入花粉花药分离机将花粉从混合物中分离出来，分离提纯的授粉用花粉可直接装入密闭容器放入低温冷柜等存储设施中保存，也可通过回温吸湿后用于植株的授粉。

进一步的，步骤（3）所述低温冷冻温度为-80℃~-40℃，冷冻时间为2~4h。

进一步的，步骤（3）所述低温冷冻处理后的花药中心温度为-45℃~-35℃。

进一步的，步骤（3）所述干燥终点为花药的含水量小于5%。

进一步的，步骤（4）所述授粉用花粉置于-40℃~-30℃冷柜中密封保存。

进一步的，所述保存时间为三年。

本发明还公开了一种根据上述任一所述的制取方法制得的授粉用花粉。

进一步的，采用上述制取方法制得的授粉用花粉冷柜密闭封存时间为三年。

本发明还公开了一种上述授粉用花粉的使用方法，包括：

将授粉用花粉从冷柜中取出，常温下打开包装，自然吸湿12小时，随后进行植株的授粉。

本发明还公开了一种根据上述制取方法制得的授粉用花粉在在果树、花卉、粮油作物大田种植授粉及杂交育种实验中的应用。

本发明的有益效果在于：

1、本发明解决了传统吸粉设备收集授粉花粉低效率、低质量的问题，且该方式不会受天气等外界环境因素的影响，无论是在高温、低温或雨天，都能很好的搜集花粉，花粉收集率高，且花粉质量高。

2、采用本发明的制取方式能有效解决传统依靠蜜蜂采集花粉或是直接在树上吸取花粉造成的目标花粉纯度低的缺陷，同时还解决了蜜蜂授粉导致的柱头粘液内的活性物质与花粉接触导致花粉过早萌发失去再次授粉的价值的问题，使得获得的花粉不仅纯度高，且后期进行干燥处理后活性依旧得到保证。

3、采用本发明的制取方式能有效解决传统花粉块收集后需烘干粉碎成极细的粉末状带来的大部分花粉失去活性的缺陷，而本发明的技术手段可以安全、快速且稳定地让花粉的含水量低于5%，达到花粉在储存期内活性降低速度明显减慢的效果。

4、采用本发明的制取方法，解决了传统干燥处理时花粉活性低、纯度低的缺陷，同时有效解决了规模化生产过程中生产成本增加的问题，耗时、耗能均明显得到控制，即：同样在采集花蕾，花药花瓣分离，花药干燥，花药花粉分离的操作中，本发明不会增加投入成本，同时最终获得的花粉质量显著优于传统工艺。

附图说明

图1为猕猴桃雄花花蕾；

图2为猕猴桃雄花花药；

图3为猕猴桃雄花花粉；

图4为“烘干-1”组花粉萌发情况；

图5为“烘干-2”组花粉萌发情况；

图6为“冻干-1”组花粉萌发情况；

图7为储藏后“烘干-1”组花粉萌发情况；

图8为储藏后“烘干-2”组花粉萌发情况；

图9为储藏后“冻干-1”组花粉萌发情况。

具体实施方式

实施例1

猕猴桃授粉用花粉的制取

（1）猕猴桃雄花花蕾的采集与传统方法无异，通过人工，采摘翌日开放的含苞待放花蕾（如图1所示），如果采集的花蕾湿度较大（沾有雨水或露水）可使用脱水设备去除表面水分，也可以在就阴、通风处将花蕾摊开晾干至花蕾萎蔫状态；

（2）花蕾破碎和花药花瓣分离采用一体式设备，设备同时完成破碎和过筛工作，一次性完成破碎及花药的分离，得到较纯净的花药（如图2所示）；

（3）将准备好的花药盛放于容器内置于低温冷柜中冷冻，温度设置为-50℃，冷冻时间3h，以花药中心温度达到预设温度-40℃即可，如果使用的冻干设备可以在冷阱中进行预冷冻则可将常温花药直接送入冷阱预冷；

（4）将预冷好的花药快速转移至冷干机物料盘并送入冷干机启动冻干流程。温度依据设备的不同，一般24h后即可达到理想的干燥程度，如果设备开启辅热，则物料辅热温度不应超过25℃；

（5）取出已经干燥的花药花粉混合物，送入花粉花药分离机将花粉从混合物中分离出来，分离提纯的授粉用花粉（如图3所示）可直接装入密闭容器放入低温冷柜等存储设施中长期保存，也可通过回温吸湿后马上用于植株的授粉。

试验例1

检测不同工艺对花粉质量的影响

1、研究对象

取同一批次新鲜花蕾制取的授粉用花粉三份，分别命名为：“烘干-1”组、“烘干-2” 组及“冻干-1” 组。

1.1烘干-1组花药使用传统烘干工艺干燥，以32℃恒温烘干24小时，烘干房相对空气湿度35%，提纯后精制花粉含水量9.15%，加工日期2019年4月8日至4月9日；

1.2烘干-2组花药使用传统烘干工艺干燥，以32℃恒温烘干36小时，烘干房相对空气湿度35%，提纯后精制花粉含水量6.08%，加工日期2019年4月8日至4月9日；

1.3冻干-1组花药使用本发明工艺所述的冻干工艺干燥，其中：

（1）预冷设备：海尔低温冷冻转换柜，型号：DW/BD-55W151E，温度设置-50℃，预冷时间3小时，花药温度-44℃；

（2）冷干设备型号：TFDS0.25，生产厂家：烟台中孚冷链设备有限公司，新鲜花药提纯后精制花粉含水量4.23%，加工日期2019年4月8日至4月9日。冷干时间24小时，辅热温度24℃。

2、花粉活性鉴定方法

2.1花粉处理：

利用组织培养法测定各组花粉的生活力，在 25-30℃培养箱培养 4 h。每个样本进行4次重复，每个重复随机选定 3个视野，测定各组花粉萌发率，具体结果如表1、图4-6所示，其中“烘干-1”组的萌发率如图4所述示，“烘干-2”组的萌发率如图5所述示，“冻干-1”组的萌发率如图6所述示。

2.2分析方法

采用 DPS 软件处理，用 LSD 方法进行各处理间差异显著性分析。

3、试验结果

各组花粉的萌发率根据表1、图4-6的结果所示：

表 1 各样本花粉萌发率

。

注：表中各列不同小写字母表示存在显著差异（P=0.05），大写字母表示存在极显著差异（P=0.01）。

根据表1与图4-6的结果可知，“烘干-1”组萌发率平均值为 42.02%，“烘干-2”组萌发率平均值为37.44%，两者在统计学比较上并无显著差异（P＞0.05），且两样本花粉萌发率均较低。“冻干-1”组的萌发率平均值达到74.41%，相比“烘干-1”组与“烘干-2”组的萌发率，“冻干-1”组均表现出极显著的差异（P＜0.01）。由此可见，采用本发明所述的冻干工艺干燥能有效改善传统干燥方法花粉萌发率低的缺陷，保证花粉的萌发率可以高达74%及以上，具有明显提升花粉萌发率的效果。冷冻干燥工艺制取的授粉用花粉活性比传统加温烘干工艺高一倍以上，冷冻干燥工艺具有巨大的经济价值和适用价值，对农业生产具有降费增效的显著作用。

试验例2

测试不同花粉对猕猴桃授粉的效果

2019年4月，我公司使用经冻干工艺制取的花粉（“冻干-1”组）进行猕猴桃实地授粉应用，为了体现差异同样使用前文实验所述“烘干-1”组、“烘干-2”组的花粉用于授粉效果对比，划定授粉面积各为一亩（667m²，株行距3m*4m，每亩定植55株，树龄五年，植株长势良好、健壮），猕猴桃品种为“东红”（此品种对授粉有着较高的要求，如果授粉不良或未成功授粉，谢花期幼果发育会明显地迟缓甚至直接掉果）。

授粉机械：新西兰KIWIPOLLEN®公司产汽油动力便携式授粉机，出粉档位5档，出粉速率3克/分钟，不掺和任何辅料稀释，直接使用授粉用花粉。

2019年4月12日，于盛花期进行人工授粉，同片果园划定3片，每片一亩，树势趋同、花蕾数量一致，极少蜜蜂造访的园区编号，每亩分别于4月12日及4月13日上午各授粉一次，每次用花粉量10克，每片共计使用花粉20克，分别于一周后计数统计各组的坐果率，一月后测定幼果大小、果实横纵比及目测长势，结果如表2所示。

表2 各组花粉对猕猴桃的授粉情况影响

。

根据表2结果可知， 三组花粉平均每株的花蕾数量并未表现出明显的差异（P＞0.05），但是“冻干-1”组的平均每株掉果数量、掉果率则表现出极低的优势，且显著低于“烘干-1”组及“烘干-2”组（P＜0.01）。在1月后果实的平均横径与纵径上，“冻干-1”组同样表现出了明显的优势，长势显著优于“烘干-1”组及“烘干-2”组（P＜0.05）。由此可见，采用本发明所述的冻干工艺干燥能有效改善传统干燥方法花粉授粉率低且后期果实生长不佳的缺陷，达到提高花粉授粉成功率、增强果子长势及美观程度的效果。

试验例3

储存后的花粉生活力检测

2020年4月我司将本文所述三个样本 “烘干-1”、“烘干-2”及“冻干-1”同批次剩余花粉进行一年储存后出库试验，检测不同制粉工艺制取的花粉存储后的活性，验证不同工艺对花粉储藏活性的影响。

花粉储藏设备：捷胜（JS）直冷型超低温冷柜，型号：DW-45W28。

出入库时间：入库时间2019年4月9日，出库时间2020年4月2日；储藏时间358天；储藏期冷柜温度设置-40℃。

花粉生活力检测方法同本文“试验例1”，检测时间：2020年4月2日。检测结果如表3、图7-9所示：

表3 储藏花粉各样本检测情况（%）

。

根据表3的结果可知，各组花粉经过近一年的储存后各样本花粉的生活力均有所降低，“冻干-1”组的花粉活性衰减幅度最小，储存一年后只降低了8%，但其萌发率仍然高达68.45%。而“烘干-1”组的活性衰减率最高，达到22.98%；“烘干-2”组的活性衰减率达到11.93%；其两组在一年后的萌发率分别只有32.36%、32.79%，均显著低于“冻干-1”组一年后的花粉萌发率（P＜0.01）。由此可见，采用传统烘干工艺处理花粉后在储藏一年之后，花粉的活性衰减率显著高于本发明的冻干工艺，尤其在进行授粉后的萌发率观察上，表现出了更为严重的衰减劣势。另外，从表3的结果可以判断，花粉生活力降低幅度与花粉的含水量呈正相关关系，即：花粉含水率越高活性衰减越明显，由此可见，采用本发明工艺处理后的花粉能有效解决传统的花粉在储存期间的含水率下降的问题，最终达到维持花粉含水量及活性的效果。

综上所述，冻干工艺制取的花粉活性和耐储藏性显著优于传统烘干工艺，相较传统烘干工艺制取的花粉具有更高的授粉坐果率、更好果实生长膨大效果、改善果实美观度以及提升果实商品化率的作用。同时，使用高活性的花粉授粉，在保证产量和品质的情况下，花粉用量可以更少，支出成本更低，在对农业生产有更好保障的同时，还能促进节能降费、增产增收，对保障国家粮食安全、维护社会稳定有着重要的作用。

只有使用本文所述的新型冻干工艺，才能同时达到花粉高活性、高干燥度以及良好的耐储性。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种授粉用花粉的制取方法，包括：

（1）花蕾采集：采摘含苞待放的花蕾，晾干至花蕾萎蔫状；

（2）花药分离：花蕾破碎、过筛，得花药；

（3）花药干燥：花药低温冷冻处理，转至冷干机物料盘进行冻干干燥；

（4）花粉分离：将干燥后的花药进行分离，得到授粉用花粉低温保存。

2.根据权利要求1所述的制取方法，其中：

步骤（3）所述低温冷冻温度为-80℃~-40℃，冷冻时间为2~4h。

3.根据权利要求1所述的制取方法，其中：

步骤（3）所述低温冷冻处理后的花药中心温度为-45℃~-35℃。

4.根据权利要求1所述的制取方法，其中：

步骤（3）所述干燥终点为花药的含水量小于5%。

5.根据权利要求1所述的制取方法，其中：

步骤（4）所述授粉用花粉置于-40℃~-30℃冷柜中密封保存。

6.根据权利要求5所述的制取方法，其中：

所述保存时间为三年。

7.一种根据权利要求1~6任一所述的制取方法制得的授粉用花粉。

8.根据权利要求7所述制取方法制得的授粉用花粉，其中：

所述花粉行冷柜密闭封存时间为三年。

9.一种根据权利要求8所述授粉用花粉的使用方法，包括：

将授粉用花粉从冷柜中取出，常温下打开包装，自然吸湿12小时，随后进行植株的授粉。

10.一种根据权利要求6所述制取方法制得的授粉用花粉在在果树、花卉、粮油作物大田种植授粉及杂交育种实验中的应用。

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