CN111742932B - 一种提高荔枝花期授粉受精能力的化合物及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明属于植物培育技术领域，具体涉及一种提高荔枝花期授粉受精能力的化合物及其应用，为在生产上探寻一种能够促进荔枝授粉受精且安全环保的试剂，本发明通过在荔枝花期喷施纳米二氧化钛溶液，或者配制含纳米二氧化钛的授粉液进行人工授粉的方式改善荔枝花期自然授粉受精或人工授粉状况，从而提高荔枝花期的授粉受精能力，以降低荔枝花期由于阴雨低温或干旱高温而造成的授粉受精不良的问题；纳米二氧化钛在荔枝花期的应用，不仅可以有效延长荔枝开花时间和雌雄花相遇时间，提高花粉萌发率、花粉活力和柱头容受性，促进荔枝花期授粉受精，增强荔枝在花期抵抗低温阴雨迫害或高温干旱的能力，提高坐果率，而且可以减少喷施流失率，安全无毒。

Description

一种提高荔枝花期授粉受精能力的化合物及其应用

技术领域

本发明属于植物培育技术领域，具体涉及一种提高荔枝花期授粉受精能力的化合物及其应用。

背景技术

荔枝(Litchi chinensis Sonn.)为无患子科(Sapindaceae)荔枝属(LitchiSonn.)著名的亚热带常绿果树，起源于中国，因果实形、色、香、味俱佳和营养丰富而被誉称为“岭南果王”、“人间仙果”、“佛果”以及“果王”等，美誉驰名中外。我国是荔枝原产国及世界第一生产大国，主要分布在广东、广西、福建、海南和台湾等地，面积和产量分别占全世界的81％和70％。在华南各省区农村产业结构中荔枝属于支柱产业之一，荔枝也是我国最具竟争力、出口创汇潜力大的南亚热带果品之一。

荔枝是雌雄同穗异花的果树，而且雌、雄花往往分期开放。荔枝花主要靠蜜蜂等昆虫媒介传播花粉进行授粉受精。在出现雌雄花同时开放、又有适宜的环境和气候条件(如风大、风向多变、晴天、湿度小等)的情况下，自然风也可以传播花粉使雌花授粉受精。

开花坐果是果树产量形成的关键环节，对于大多数果树而言，授粉受精是结果的前提。荔枝在生产中会经常出现“花而不实”或“少实”的现象，导致产量低而不稳，造成这种现象的主要原因之一是开花期间受不良气候的影响，如春季花期低温阴雨，气温低使荔枝延迟开花，空气湿度大影响蜜蜂活动，或者开花期间过度干旱，使花蜜粘稠，不利于蜂媒活动，从而导致授粉受精不良，严重时可导致当年颗粒无收。

在荔枝花期到来前搭建临时避雨棚虽避免了雨水影响，但仍不能解决阴雨期间空气湿度大，温度低的问题，且耗费成本高。使用植物生长调节剂等化学调控方式，如在花期对即将开放的雌花喷施腐胺(Put)来延长雌蕊的寿命、授粉时喷施硼酸促进花粉管萌发伸长，可在一定程度上改善花质但化学试剂以水剂形式喷施到植物上，施用后只有小部分被植物吸收，未被利用的大部分随着雨水淋溶、冲刷和蒸发进入水体、土壤和空气中，造成肥效流失和环境污染。

因此，生产上急需探寻能够促进荔枝授粉受精且安全环保的试剂，以缓解荔枝花期因遭遇阴雨天气等因素而造成荔枝授粉受精不良的问题，最终实现丰产稳产，减少环境污染。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明应用亲水性纳米二氧化钛作为应对荔枝花因遭遇不良天气而导致授粉受精不良的解决方法，使用该方法，在提高粘附性不易被雨水冲淋的同时又能保持促进荔枝授粉受精的特性，且对环境友好无公害。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

本发明的首要目的是提供一种提高荔枝花期授粉受精能力的化合物，所述化合物为纳米二氧化钛。

为缓解荔枝花期阴雨低温或干旱高温天气下授粉受精不良的问题，本发明提供一种新材料-纳米二氧化钛，以应对上述问题，具体为：在荔枝花期喷施纳米二氧化钛溶液，或者配制含纳米二氧化钛的授粉液进行人工授粉，由于纳米二氧化钛具有的粘附特性，因而很容易渗透到荔枝组织内而被吸收，纳米二氧化钛改善荔枝花果期生长以及改善荔枝花期人工授粉效果的研究表明，纳米二氧化钛可以提高荔枝花粉的活力，促进花粉的萌发，对柱头容受性良好，延长雌花开放和雌雄花相遇时间，增加不同荔枝品种的坐果率，从而降低花期阴雨低温或干旱高温带来的危害。

优选的，所述荔枝品种包括但不限于妃子笑、桂味、糯米糍、大红袍。

本发明的第二个目的是提供纳米二氧化钛在提高荔枝花期授粉受精能力方面的应用。

优选的，所述荔枝品种包括但不限于妃子笑、桂味、糯米糍、大红袍。

优选的，所述应用可以是在自然授粉时，在荔枝花期喷施纳米二氧化钛溶液。将纳米二氧化钛配制成不同浓度的溶液(比如150、300、450、600、900mg/L)，于荔枝花期进行喷施，可以改善荔枝花果期的生长状况，促进荔枝花粉的萌发，延长雌花开放和雌雄花相遇时间，增加不同荔枝品种的坐果率。

优选的，所述应用可以是人工授粉时，在荔枝花期喷施包含纳米二氧化钛的授粉液。将纳米二氧化钛与花粉配制成包含不同浓度纳米二氧化钛(比如150、300、450、600mg/L)的授粉液，于荔枝花期进行人工授粉，对荔枝柱头容受性良好，且能增加不同荔枝品种的坐果率。

优选的，在上述两种方法中，所述纳米二氧化钛的喷施浓度不大于900mg/L。不同浓度的纳米二氧化钛对荔枝花果期生长的改善效果不同，可以根据不同的需求选择适合的纳米二氧化钛浓度。

优选的，在上述应用中，所述纳米二氧化钛在使用前，需先往其中添加少量清水,置于超声机中超声分散一段时间，以保证纳米二氧化钛试剂形成均一的溶液。

优选的，在上述应用中，着重喷施花穗，喷施至有水珠滴落。

优选的，所述授粉液包括花粉、纳米二氧化钛和水，所述花粉、纳米二氧化钛和水的质量比为1-5：0.15-0.60：5000。

此外，纳米二氧化钛还可以作为新的“植物生长调节剂”，应用于改善蔬菜、花卉或其他高等植物的生殖生长中。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在荔枝花期喷施纳米二氧化钛溶液，或者配制含纳米二氧化钛的授粉液进行人工授粉的方式改善荔枝花期自然授粉受精或人工授粉状况，从而提高荔枝花期的授粉受精能力，以降低荔枝花期由于阴雨低温或干旱高温而造成的授粉受精不良的问题，本发明具有以下优点：

(1)有效延长荔枝开花时间和雌雄花相遇时间，提高花粉萌发率、花粉活力和柱头容受性，促进荔枝花期授粉受精，增强荔枝在花期抵抗低温阴雨迫害的能力，提高坐果率。

(2)所使用的纳米二氧化钛，除了能提高授粉受精外，还能增加光合作用，促进植物生长，提高植物抗逆境的能力。

(3)本发明通过施用具有粘附性能、对荔枝生长发育具有促进作用的纳米材料，试剂更容易进入植物体中发挥作用，从而减少了喷施流失率，提高试剂利用率。

(4)纳米二氧化钛化学稳定性好，且具有安全无毒、廉价等优点，可改善因滥用植物生长调节剂化学品给农业环境带来的污染，减少对传粉昆虫的危害，且可明显降低使用成本。

附图说明

图1为人工授粉后柱头花粉的原位萌发图(A为授粉4h后柱头花粉的原位萌发情况；B为授粉6h后柱头花粉的原位萌发情况；C为授粉24h后柱头花粉的原位萌发情况)。

具体实施方式

下面对本发明的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

下述实验例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，为可从商业途径得到的试剂和材料。

实施例1纳米二氧化钛改善荔枝花果期生长的研究

试验方法：先往亲水性纳米二氧化钛中加入少量清水,置于超声机中于超声功率为500w、超声频率为20kHz的条件下超声分散10min，再用水将其配制成不同浓度的纳米二氧化钛溶液(0、150、300、450、600、900mg/L)，在花蕾期选择晴朗上午对荔枝全株进行喷洒处理(着重喷施花穗)，喷施至有水珠滴落，喷施后记录花期的开花动态(每批花开起止时长、雌雄花相遇时长)、花粉萌发率、花粉管长度以及坐果率等生长状况。

(1)开花动态观察

以“妃子笑”和“桂味”两个荔枝品种为观察对象，于第一批雌花/雄花蕾期上午对全株分别喷施150mg/L和450mg/L浓度的纳米二氧化钛溶液，以喷施相同体积的清水为对照，喷施后统计整株花穗数量(坐果期统计果穗数)，记录每批花起止开放时长至谢花期，并计算处理后每批雌雄花相遇时长，考察纳米二氧化钛溶液对延长花期的效果。

试验结果显示，采用浓度为150mg/L的纳米二氧化钛溶液于蕾期处理“妃子笑”荔枝后，其第一批雌花开放天数为6天，较对照组延长2天。采用浓度为450mg/L的纳米二氧化钛溶液于蕾期处理“桂味”荔枝后，其雌雄花相遇天数为2天，较对照组延长了1天；采用浓度为450mg/L的纳米二氧化钛溶液于蕾期处理“妃子笑”荔枝后，其雌雄花相遇天数为4天，较对照延长了2天。

(2)花粉萌发率和花粉管长度观察

2.1纳米二氧化钛在不同培养温度(16℃、28℃)下对“糯米糍”荔枝花粉萌发率的影响

在荔枝花期，环境温度低于20℃(如阴雨天气)，不利于花粉萌发；温度过高，则会容易造成花蜜粘稠，不利于花粉传播。为验证纳米二氧化钛对花粉萌发的促进作用，收集经不同浓度的纳米二氧化钛溶液(0、300、600、900mg/L)喷施处理后的开花期盛开的雄花花粉，于室内使用培养基法将花粉分别置于16℃、28℃培养箱中进行培养，并增加光照与黑暗培养，检测处理后不同温度下花粉的萌发率。并设置硼酸溶液(0、0.1％、0.2％、0.3％)和腐胺溶液(0、20、40、60mg/L)作为对照，硼酸溶液和腐胺溶液对花粉的处理与纳米二氧化钛溶液相同。

试验结果显示，16℃培养时对照组(纳米二氧化钛的浓度为0时)的萌发率为0.58％±0.31％、28℃时为1.59％±0.60％。浓度为300、600、900mg/L的纳米二氧化钛溶液在16℃时的花粉萌发率分别为17.40％±2.49％、15.04％±1.91％、13.87％±2.12％，在28℃时的花粉萌发率则分别为16.57％±4.18％、17.67％±3.53％、13.25％±3.75％，均高于对照组。16℃时，浓度为40mg/L的腐胺溶液的花粉萌发率最高，达到25.68％±5.73％，浓度为60mg/L和20mg/L时萌发率分别为17.71％±3.10％、17.34％±2.48％；28℃时，浓度为60mg/L的腐胺溶液的花粉萌发率最高，为30.16％±4.15％，浓度为40mg/L和20mg/L时萌发率分别为14.03％±1.58％、13.90％±2.37％。

16℃时，浓度为0.1％的硼酸的花粉萌发率最高，为10.36％±2.01％，浓度为0.3％和0.2％时萌发率分别为2.44％±0.87％、2.05％±0.64％；28℃时，也是浓度为0.1％的硼酸的花粉萌发率最高，为8.73％±3.66％，浓度为0.3％和0.2％时萌发率分别为2.40％±0.72％、1.74％±0.75％。

由上述数据可知，虽然腐胺处理的萌发率比纳米二氧化钛高，但受温度和浓度影响较大。纳米二氧化钛与硼酸、腐胺相比，处理结果的相对较为稳定，且处理结果比硼酸处理的萌发率要好。

2.2纳米二氧化钛在28℃时对“桂味”荔枝花粉萌发率和花粉管长度的影响

按2.1的方法，观察不同浓度的纳米二氧化钛溶液(0、150、300、450、600、900mg/L)在28℃时对“桂味”荔枝花粉萌发率和花粉管长度的影响。

试验结果显示，当纳米二氧化钛溶液的浓度为450.0mg/L时，花粉的萌发率最高，为22.31％，150.0mg/L和300.0mg/L的浓度次之，花粉的萌发率分别为20.08％、19.88％，而对照组的花粉萌发率为14.31％；当纳米二氧化钛溶液的浓度为450.0mg/L时，对花粉管的促进效果最佳，花粉管长237.66μm，300.0mg/L和600.0mg/L的浓度次之，花粉管长分别为211.12μm、216.37μm，对照组为159.71μm。

(3)坐果率统计

为评价纳米二氧化钛处理对荔枝坐果率的影响，以“大红袍”、“桂味”、“妃子笑”荔枝为观察对象，用不同浓度的纳米二氧化钛溶液分别在蕾期和第一批雄花开放期处理花穗，在雌花开花5天后统计剩余雌花数作为初始坐果数，之后每10天记录一次，统计第一批生理落果量与最终坐果量，计算坐果率。

试验结果显示，纳米二氧化钛在蕾期处理“大红袍”荔枝花穗后，坐果率以浓度150mg/L为最高，其平均单穗坐果量是对照组的5.3倍，其次为450mg/L，其平均单穗坐果量是对照组的4.6倍。纳米二氧化钛在蕾期处理“桂味”花穗后，其坐果率以浓度600mg/L为最高，平均单穗坐果量是对照组的4倍；其次为150mg/L，其平均单穗坐果量是对照组的3倍。

纳米二氧化钛在第一批雄花开放期处理“大红袍”荔枝花穗后，坐果率以浓度600mg/L为最高，平均单穗坐果量是对照组的4.4倍；其次为150mg/L，其平均单穗坐果量是对照组的3.4倍。纳米二氧化钛在第一批雄花开放期处理“妃子笑”荔枝花穗后，坐果率以浓度600mg/L为最高，平均单穗坐果量比对照组高4.4倍；其次为150mg/L，其平均单穗坐果量比对照组的高3.4倍。

实施例2纳米二氧化钛改善荔枝花期人工授粉效果的研究

试验方法：荔枝在阴雨花期常常无蜜蜂进行授粉，需要人工辅助授粉，为验证纳米二氧化钛对荔枝花期人工授粉效果的影响，设置包含不同浓度纳米二氧化钛(0、150、300、450、600mg/L)的授粉液(花粉：纳米二氧化钛：水＝1g：0.15g：5kg)进行人工授粉，授粉前两天选择雌蕊花柱伸出且即将开放的花穗，用28×36cm大小的木浆纸防水袋子将整个花穗套起来，不伤到花和叶子，挂牌。在套袋后2天内选自晴朗的上午(09:00-12:00)对当天雌花开放数量稍多的、柱头伸展角度为120°-180°的雌花进行人工授粉，用喷壶将上述授粉液喷施于雌花上，喷施后在每批花起止开放时长至谢花期进行雌蕊柱头容受性和坐果率试验。

(1)雌蕊柱头容受性检测

为评价纳米二氧化钛人工授粉后，雌蕊柱头对花粉的容受性，观察其对花粉萌发伸长的影响，避免因无传粉造成减产，以包含浓度为450mg/L的纳米二氧化钛的花粉液对“桂味”荔枝进行人工授粉后为观察对象，分别于授粉后4h、6h、24h取下雌蕊，置于FAA固定液(70％酒精∶冰乙酸∶38％甲醛＝18：1：1)中固定，使用ZEISS AxioScope A1荧光显微镜观察，激发波长为360nm-370nm。

在利用包含浓度为450mg/L的纳米二氧化钛的花粉液对“桂味”荔枝进行人工授粉后，于4h、6h、24h对雌蕊柱头进行取样，观察花粉的原位萌发情况，如图1所示的观察结果显示，人工授粉4h后，花粉管在柱头顶部，人工授粉6h后，开始向子房伸长，人工授粉24h后，到达花柱中部，证明采用纳米二氧化钛进行人工授粉处理后，对荔枝柱头容受性良好，无抑制作用。

(2)坐果率统计

以“大红袍”、“妃子笑”荔枝为观察对象，在人工授粉雌花开花5天后统计剩余雌花数作为初始坐果数，之后每10天记录一次，统计第一批生理落果量与最终坐果量，计算坐果率。

试验结果显示，采用纳米二氧化钛对“大红袍”荔枝进行人工授粉后，当纳米二氧化钛的浓度为150mg/L时，坐果率最高，平均单穗坐果率是对照组的1.6倍；采用纳米二氧化钛对“妃子笑”荔枝进行人工授粉后，当纳米二氧化钛的浓度为450mg/L时，坐果率最高，平均单穗坐果率比对照组的高1.8倍。

综合实施例1和实施例2可以看出，纳米二氧化钛具有尺寸效应，可以通过气孔渗透到植物组织中，从而促进荔枝花粉的萌发、对柱头容受性良好，延长雌花开放和雌雄花相遇时间，增加不同荔枝品种的坐果率，或可作为新的“植物生长调节剂”，对蔬菜、花卉或其他高等植物的生殖生长也适用。

以上对本发明的实施方式作了详细说明，但本发明不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.纳米二氧化钛在提高荔枝花期授粉受精能力方面的应用。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，所述荔枝品种包括但不限于妃子笑、桂味、糯米糍、大红袍。

3.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，在荔枝花期喷施纳米二氧化钛溶液。

4.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，人工授粉时，在荔枝花期喷施包含纳米二氧化钛的授粉液。

5.根据权利要求3或4所述的应用，其特征在于，所述纳米二氧化钛的喷施浓度不大于900mg/L。

6.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，所述授粉液包括花粉、纳米二氧化钛和水，所述花粉、纳米二氧化钛和水的质量比为1-5：0.15-0.60：5000。

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