CN114190270A - 一种梨树授粉液 - Google Patents

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Abstract

本发明属于果树生产技术领域，公开了一种梨树授粉液，每1L该梨树授粉液中包含以下成分：120～180g蔗糖、0.05～0.15g硼酸和0.7～1.1g葡萄糖酸钙，0.08～0.09g磷酸氢二钠和0.7～0.8g磷酸二氢钾，0.3～0.5g黄原胶。其中磷酸氢二钠和磷酸二氢钾形成的缓冲体系可以维持授粉液的pH值在花粉萌发和花粉管生长的最适范围，从而解决在农业生产过程中因水质变化导致pH值不一，授粉效率不稳定的问题。该配方中所用试剂不含危险化学品，价格便宜，易于获得，且配置溶液极为简便，不需额外调整pH值，可显著降低成本。优化的梨树授粉液配方提高了对不同水源条件的适应性，增强了授粉效果的稳定性。

Description

一种梨树授粉液
技术领域
本发明属于果树生产技术领域，具体涉及一种优化的梨树授粉液配方，筛选了梨液体授粉缓冲液配方，选择磷酸氢二钠-磷酸二氢钾作为最优选的梨树授粉液pH缓冲体系。
背景技术
梨属植物中自交不亲和现象普遍存在，通常情况下自花授粉结实率不足7.0％。在农业生产中，需借助授粉措施，才能保证梨的丰产稳产及果实的优质美观。目前，农业生产中较为常用的授粉技术主要有配制授粉树、人工点粉、蜜蜂授粉、固体喷粉以及液体授粉等。其中液体授粉技术是一种新型的授粉技术，其方法主要是将花粉配制成含特定成分的溶液，并结合喷雾机械，使其以液滴形式散落于柱头，以达到授粉目的。具有节省人工、授粉速度快等特点，还能够增加柱头水分和养分，延长授粉受精时间[1]。
梨树液体授粉技术从提出至今已经有很长一段时间，但是过去由于花粉贮藏困难易失活、易溶胀死亡；花粉分散不均匀、喷头容易堵塞以及营养液悬浮能力差等原因，并没有得到很好的推广和应用[2]。南京农业大学梨工程技术研究中心通过对梨树液体授粉关键技术环节进行较全面的研究，筛选出了适合梨树授粉的花粉营养液：15％蔗糖+0.05％硝酸钙+0.01％硼酸+0.04％黄原胶，其中蔗糖作为主要的渗透调节剂，硝酸钙和硼酸作为促进花粉萌发的物质，黄原胶作为花粉分散剂[1]。在此基础之上，也确定了梨树液体授粉最经济的花粉用量，以达到提高授粉效率、节省成本的目的[1]。目前，该项技术已在江苏、上海、新疆、山西、甘肃等地推广应用，起到了节本增效的作用。
受诸多因素影响，梨树授粉期间花粉活性有效时间较短，授粉结果往往波动比较大，一定程度上限制了其在生产上的应用。我们还筛选出能明显促进梨花粉萌发和花粉管生长，且方便易得的葡萄糖酸钙以替换梨树液体授粉配方中的硝酸钙[3]。牛自勉[4]应用以复合氨基酸为营养剂和以稀土为主要介质的授粉稳定剂，一方面提高了梨坐果期间的养分供应，促进了坐果；另一方面，降低了花粉悬浊液的渗透势，进一步增加了授粉效果的稳定性，并能可在一定程度上提高果实的营养品质[5]。
梨树液体授粉过程需要合适的溶液环境，pH值、钙、硼、蔗糖等因素对花粉的萌发及花粉管生长都有显著影响。目前，主要营养物质已通过授粉液配方进行了合理控制，可以满足花粉萌发和花粉管生长的正常需要，但是适宜的溶液pH条件往往难以满足。实际生产中，果农多直接用河水、井水等自然水体配制授粉液，其pH易受不同地区水质差异影响，严重情况下会导致花粉萌发率低于10％，以致授粉失败[6]。截至目前，水质问题只能通过使用纯化水，提高了液体授粉的成本，增加了液体授粉技术推广的难度。
在梨的液体授粉的过程中，pH值对花粉的萌发和生长至关重要，因此，本研究筛选了可以缓解生产中梨授粉液pH变化的缓冲体系，探究了不同pH环境中和不同缓冲体系下梨花粉萌发及花粉管生长情况，并结合缓冲限度和试剂成本等因素选定最为适宜的缓冲体系磷酸氢二钠-磷酸二氢钾体系，以期优化梨树液体授粉配方，增强授粉效果的稳定性以及该技术对不同自然环境的适应性。这对推广省力化授粉技术，推进梨产业发展具有重要实践意义。
[1]齐开杰，陶书田，吴巨友等，梨树省力化液体授粉技术[J]，中国南方果树，2017，46(3):168-169
[2]王兆龙，王义菊，姜福东等.梨不同授粉措施的研究进展[J]，烟台果树，2019，146(2):3-4
[3]戴雨沁，程梦雨，薄雨心等，钙源对梨花粉萌发及花粉管生长的影响[J]，江苏农业科学，2020，48(19):142-144+155
[4]牛自勉，阎和建，梨树液体授粉稳定剂与营养剂的综合效应[J]，中国农学通报，2008(10):377-380
[5]牛自勉，阎和建，赵海亮，几种液体授粉稳定剂对梨树坐果的效应[J]，山西农业科学，2010，38(11):26-28
[6]王鹏，曹鹏，齐开杰，吴巨友，张绍铃，水质对梨树液体授粉的花粉萌发率的影响[J]，中国南方果树，2018，47(2):145-147
发明内容
本发明目的在于解决农业生产过程中，因液体授粉时授粉液pH值变化，导致花粉萌发率和授粉效率降低等问题。提供一种优化的梨树授粉液配方，通过筛选能够维持最佳pH范围的授粉液缓冲体系，缓解田间授粉过程中因水质引起的pH的变化，达到降低成本并且提高授粉效率的目的。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
一种优化的梨树授粉液，每1L该梨树授粉液中包含以下成分：120～180g蔗糖、0.05～0.15g硼酸和0.7～1.1g葡萄糖酸钙，0.08～0.09g磷酸氢二钠和0.7～0.8g磷酸二氢钾，0.3～0.5g黄原胶。
作为一种优选技术方案：每1L该梨树授粉液中包含以下成分：140～160g蔗糖、0.09～0.11g硼酸和0.8～1.0g葡萄糖酸钙，0.08～0.09g磷酸氢二钠和0.7～0.8g磷酸二氢钾，0.35～0.45g黄原胶。
最优选的：每1L该梨树授粉液中包含以下成分：150g蔗糖、0.1g硼酸和0.9g葡萄糖酸钙，0.0852g磷酸氢二钠和0.7349g磷酸二氢钾，0.4g黄原胶。
上述配方配置的梨树授粉液的pH范围为6.0～7.0，且不需要额外调整。
上述的梨树授粉液在梨树液体授粉中的应用。
上述梨树授粉液中的磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲体系可以维持授粉液的pH在最佳范围。添加磷酸氢二钠-磷酸二氢钾体系后，田间采集的4种水样配制的授粉液的pH都被稳定至pH 6.0～7.0，且梨花粉萌发率和花粉管长度较无缓冲体系的授粉液均有显著提高。
上述优化的梨树授粉液的制备过程为：按比例称取蔗糖、硼酸和葡萄糖酸钙，磷酸氢二钠和磷酸二氢钾，依次用适量水溶解后，再加入黄原胶溶液作为分散剂，最终再定容。
首先，对梨树授粉液的pH值进行分析，筛选出适宜梨花粉萌发和花粉管生长的最佳pH值范围在6.0～7.0。其次，配制5种不同类型的缓冲液，添加不同浓度的氢氧化钙来检测缓冲体系的pH值上限；同时，培养梨花粉，检测其萌发率和花粉管长度，获得最优授粉液缓冲体系(磷酸氢二钠-磷酸二氢钾体系)。再结合田间采集的4种水样配制授粉液进行试验，发现其pH值均被稳定在最佳pH值范围，并适宜花粉萌发和花粉管生长。在本发明的实施例部分，整个技术路线如图1所示，并阐述了具体的方案实施过程。
与原有液体授粉配方相比，本发明具有以下优点和效果：
本专利中使用的磷酸氢二钠和磷酸二氢钾不仅使用量少，容易配制，而且价格低廉，容易获得，可以节省成本。
本专利中使用磷酸氢二钠和磷酸二氢钾配制的缓冲液来优化液体授粉原有的配方，可以解决由于水质的问题而引起的授粉液pH值的变化，从而显著提高授粉的效率。
附图说明
图1本发明的技术路线图。
图2不同pH条件下梨花粉萌发及花粉管生长情况，标尺为50μm。
图3不同pH条件下梨花粉萌发率(A)和花粉管长度(B)。
图4不同缓冲体系及氢氧化钙浓度下梨花粉萌发及花粉管生长状态，标尺为50μm。
图5不同缓冲体系及氢氧化钙浓度下梨花粉萌发率(A)和花粉管长度(B)。
图6不同水样配制的未添加及添加缓冲体系的授粉液中梨花粉的萌发及花粉管生长情况，标尺为50μm。
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试验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂商店购买得到的。
实施例1：不同pH值授粉液对‘丰水’梨花粉生长的影响
花粉采自‘丰水’梨。于晴天采集长势良好的大蕾期梨花收集花药，在25℃烘箱内干燥24h，待花药开裂散粉后过筛，去除花药残渣。用硫酸纸将花粉分装，置于装有变色硅胶的密封容器中，冻存于-20℃中备用。花粉试验前5h，取出花粉置于25℃培养箱内，恢复花粉活性。
使用MES-Tris(30mmol/L)缓冲体系配制不同pH值梨树授粉液，以分析pH值对梨花粉生长的影响，其他成分还包括150g/L蔗糖、0.1g/L硼酸和0.9g/L葡萄糖酸钙，0.4g/L黄原胶，设置5.5、6.0、6.2、6.4、6.5、6.6、6.8、7.0、7.5、8.0共10个pH梯度。在离心管中加入0.5mL不同pH值授粉液和适量梨花粉，振荡使其充分悬浮于授粉液中。将离心管置于25℃100rpm的恒温振荡培养箱中培养。分别在培养2h和5h后观察统计花粉萌发率和花粉管长度。
发现在不同pH值授粉液中，梨花粉的萌发率存在显著差异。培养2h观察花粉发现，在不同pH值授粉液中其萌发率表现出先上升后下降的趋势。当pH值为6.4时，萌发率最高为38.45％。培养5h观察发现，在所设pH值范围内，花粉萌发率随pH值的上升而降低。当pH值为5.5时，萌发率最高为63.92％(图2和图3A)。其次，梨花粉管长度也随授粉液pH值的变化呈现显著差异。培养2h的花粉，随pH值变化其花粉管长度表现出先上升后下降的趋势。当pH值为6.4时，花粉管平均长度可达42.04μm。培养至5h时，在pH值5.5～6.4范围内，花粉管长度随pH值的上升而逐渐增加；在pH 6.4～6.6时，花粉管长度达到最高水平。在pH 6.6～8.0范围内，花粉管长度随pH值的上升而下降(图2和图3B)。因此，在pH值6.0～7.0范围内适宜梨花粉的萌发及花粉管生长，可满足梨树液体授粉需求。
实施例2：梨树授粉液缓冲体系的配制
首先，称取15g蔗糖、0.01g硼酸和0.09g葡萄糖酸钙。加入适量蒸馏水溶解，加入黄原胶水溶液至终浓度0.4g/L，定容至80mL。其次，配制不同浓度的氢氧化钙授粉液，0mM、1mM、2mM、3mM、4mM五个浓度，向5份上述80mL的授粉液中，分别加入0g、0.0074g、0.0148g、0.0222g、0.0296g的氢氧化钙充分溶解，以模拟田间水源含较高钙离子导致的pH变化。
设置5种缓冲体系，柠檬酸-柠檬酸钠(A)、柠檬酸-柠檬酸钾(B)、磷酸氢二钠-磷酸二氢钾(C)、磷酸氢二钠-柠檬酸(D)、MES-Tris(E)。配制0.1M柠檬酸、0.1M柠檬酸钠、0.2M磷酸氢二钠、0.1M柠檬酸钾、0.03M磷酸氢二钠、0.03M磷酸二氢钾、0.3M MES、0.25M Tris的母液。按照表1配方称取对应质量的试剂，分别加水溶解定容至100mL。
配制含缓冲体系的授粉液，以pH值6.4为体系缓冲标准，按照表2中缓冲体系母液添加配方，将蒸馏水(CK)和5种缓冲体系分别加入5个浓度的氢氧化钙授粉液中，使授粉液体积补齐至100mL，颠倒混匀。使用pH计分别测定以上配制的30种溶液的pH值。
表1缓冲体系母液配方
Figure BDA0003350817480000051
表2缓冲体系母液添加配方
Figure BDA0003350817480000052
Figure BDA0003350817480000061
实施例3：不同缓冲体系的缓冲限度测定
根据实施案例2，pH值在6.0～7.0范围内梨花粉的萌发活性可基本满足液体授粉需求。分别向加入上述5种缓冲体系的授粉液中(不含氢氧化钙的授粉液)缓慢加入氢氧化钙溶液，至pH到达7；向无缓冲体系的授粉液中加入等量氢氧化钙浓溶液，充分混匀后，用pH计测定其pH值，所得结果即为该缓冲体系对应的缓冲上限。结果显示5种缓冲体系的pH缓冲能力上限均超过了10，可将自然水源的高pH值降低至利于花粉生长的范围内(表3)。
表3不同缓冲体系的缓冲限度
Figure BDA0003350817480000062
实施例4：不同缓冲体系对含氢氧化钙授粉液pH值的影响
分别向含有未添加氢氧化钙和添加氢氧化钙的授粉液中添加上述5种缓冲体系，之后，测定缓冲液的pH值，从而检测缓冲体系对pH值的影响。结果显示5种缓冲体系均不同程度地降低了氢氧化钙引起的授粉液pH值的变化。氢氧化钙浓度为0mM时，原授粉液的pH值为5.88，略低于梨花粉萌发的适宜pH范围6.0～7.0。分别加入5种缓冲体系后，授粉液的pH值均被调整至6.0以上，其中含磷酸氢二钠-柠檬酸(D)的授粉液的pH值最高，为6.37；加入氢氧化钙后，原授粉液的pH均达到了9以上，显著超出了梨花粉萌发的适宜pH范围。当氢氧化钙浓度在1mM～3mM时，5种缓冲体系均能将授粉液的pH控制在6.0～7.0，且含磷酸氢二钠-磷酸二氢钾(C)的授粉液pH值显著高于其它4种。当氢氧化钙浓度为4mM时，含磷酸氢二钠-柠檬酸(D)和MES-Tris(E)体系的授粉液的pH值仍在7.0以内，分别为6.75和6.72；其余三种体系对应的授粉液pH值均超过7.0，其中含柠檬酸-柠檬酸钠(A)和柠檬酸-柠檬酸钾(B)体系的授粉液pH值相对偏高为8.44和8.38，含磷酸氢二钠-磷酸二氢钾(C)体系的授粉液的pH值为7.42(表4)。
从缓冲效果来看，5种体系的缓冲能力表现为柠檬酸-柠檬酸钠(A)≤柠檬酸-柠檬酸钾(B)<磷酸氢二钠-磷酸二氢钾(C)<磷酸氢二钠-柠檬酸(D)<MES-Tris(E)。正常状态下，未受严重污染的自然水体的pH一般不超过8.5，而5种体系的缓冲上限均在10以上。因此，5种体系的缓冲能力均能满足将自然水体配制的授粉液的pH调整至梨花粉萌发适宜pH范围的实际需求。
表4不同缓冲体系中加入氢氧化钙后授粉液的pH值
Figure BDA0003350817480000071
实施例5：不同缓冲体系对含氢氧化钙授粉液授粉效果的影响
花粉的培养参考实施案例2。将梨花粉置于含不同缓冲体系的氢氧化钙授粉液中恒温震荡培养3h。
结果显示，柠檬酸-柠檬酸钠(A)、柠檬酸-柠檬酸钾(B)、磷酸氢二钠-柠檬酸(D)体系中梨花粉的萌发和生长受到了明显抑制(图4)。授粉液氢氧化钙浓度为0mM时，三种体系中花粉的萌发率和花粉管长度均显著低于对照(CK)；氢氧化钙浓度增加后，柠檬酸-柠檬酸钠(A)、柠檬酸-柠檬酸钾(B)体系中花粉萌发率及花粉管长度未显著改变，磷酸氢二钠-柠檬酸(D)中效果略有提高，并在一定程度上缓解了高pH值对花粉萌发及生长的抑制作用(图5)，但是依旧处于较低水平，无法满足液体授粉需求。
授粉效果最佳的为磷酸氢二钠-磷酸二氢钾(C)，MES-Tris(E)次之，两者在氢氧化钙浓度为0mM时的花粉萌发及花粉管长度均维持在较高水平，可见其成分本身不会对花粉活性产生抑制作用(图5)。同时，两种缓冲体系还可显著缓解不同氢氧化钙浓度下，高pH值对梨花粉萌发及生长的抑制作用，使花粉始终维持较高的活力，能够满足液体授粉需求。然而，MES-Tris(E)试剂市场价格较高，若将其作为缓冲体系应用于生产，将大大增加授粉成本。因此，磷酸氢二钠-磷酸二氢钾(C)更适宜作为梨树授粉液缓冲体系，并由此确定所用磷酸缓冲液中磷酸氢二钠浓度为0.6mmol/L(相当于0.0852g/L)，磷酸二氢钾浓度为5.4mmol/L(相当于0.7349g/L)。
实施例6：磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲体系在不同水样梨树授粉液中的效果
水样分别采自江苏省南通市如皋市苏塘村的井水(Ⅰ)、宿迁市泗阳县王集镇的井水(Ⅱ)、徐州市睢宁县梁集镇仝圩社区的自来水(Ⅲ)和井水(Ⅳ)。
参考实施案例2，配制4种水样的授粉液，配制前先测定4种水样的的初始pH值。称取4份梨树授粉液配方试剂(15g蔗糖、0.01g硼酸、0.09g葡萄糖酸钙)，分别加入水样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ溶解，加入黄原胶溶液至终浓度0.04％(w/v，g/100ml)，定容至100mL并混匀。测定上述四种水样配制的授粉液pH值。
使用不同水样，分别配制含磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲体系的梨树授粉液(15g蔗糖、0.01g硼酸、0.09g葡萄糖酸钙，0.0085g磷酸氢二钠和0.0735g磷酸二氢钾)，分别加入80mL水样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ溶解，再加入黄原胶溶液至终浓度0.04％(w/v)，定容至100mL。颠倒混匀，测定上述四种不同水样配制的含磷酸氢二钠-磷酸氢二钾缓冲体系梨树授粉液的pH值。
试验前测定各水样的初始pH值，水样Ⅰ和Ⅱ接近中性分别为7.02和7.17，水样Ⅲ呈弱碱性为7.54，水样Ⅳ呈碱性为8.16。用水样Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ分别配制梨树授粉液，测得pH值分别为7.26、7.53、7.61、7.91，皆超出了花粉萌发的适宜pH范围(6.0～7.0)；再用这四种水样分别配制含磷酸氢二钠-磷酸二氢钾缓冲体系的梨树授粉液，测得pH值分别为6.64、6.73、6.46、6.77(表5)。结果表明，加入缓冲体系的四种授粉液的pH值均显著下降，且均调整至适宜梨花粉萌发的pH范围。
表5不同水样配制的未添加及添加缓冲体系的授粉液pH
Figure BDA0003350817480000081
参考实施案例2，花粉在恒温振荡培养3h，统计花粉生长状况、萌发率和花粉管长度。花粉在培养3h时观察发现，花粉管生长状态良好(图6A)。在含缓冲体系配制的授粉液中花粉萌发率较无缓冲体系的显著增加(图6B)，花粉管长度显著增长(图6C)。
由此可见，磷酸氢二钠-磷酸二氢钾体系作为梨树授粉液缓冲体系具有很好的pH稳定效果，能够保障梨花粉的正常萌发，且在不同水质的应用成效显著。
最终筛选得到最优化的梨树授粉液，每1L该梨树授粉液中包含以下成分：150g蔗糖、0.1g硼酸和0.9g葡萄糖酸钙，0.0852g磷酸氢二钠和0.7349g磷酸二氢钾，0.4g黄原胶。制备时，可按比例称取蔗糖、硼酸和葡萄糖酸钙，磷酸氢二钠和磷酸二氢钾，依次用适量水溶解后，再加入黄原胶溶液作为分散剂，最终再定容。
实施例7
每1L该梨树授粉液中包含以下成分：140g蔗糖、0.09g硼酸和0.8g葡萄糖酸钙，0.08g磷酸氢二钠和0.7g磷酸二氢钾，0.35g黄原胶。制备方法同实施例6。
实施例8
每1L该梨树授粉液中包含以下成分：160g蔗糖、0.11g硼酸和1.0g葡萄糖酸钙，0.09g磷酸氢二钠和0.8g磷酸二氢钾，0.45g黄原胶。制备方法同实施例6。
实施例9
每1L该梨树授粉液中包含以下成分：120g蔗糖、0.05g硼酸和0.7g葡萄糖酸钙，0.08g磷酸氢二钠和0.7g磷酸二氢钾，0.3g黄原胶。制备方法同实施例6。
实施例10
每1L该梨树授粉液中包含以下成分：180g蔗糖、0.15g硼酸和1.1g葡萄糖酸钙，0.09g磷酸氢二钠和0.8g磷酸二氢钾，0.5g黄原胶。制备方法同实施例6。

Claims (5)

1.一种梨树授粉液，其特征在于：每1L该梨树授粉液中包含以下成分：120～180g蔗糖、0.05～0.15g硼酸和0.7～1.1g葡萄糖酸钙，0.08～0.09g磷酸氢二钠和0.7～0.8g磷酸二氢钾，0.3～0.5g黄原胶。
2.根据权利要求1所述的梨树授粉液，其特征在于：每1L该梨树授粉液中包含以下成分：140～160g蔗糖、0.09～0.11g硼酸和0.8～1.0g葡萄糖酸钙，0.08～0.09g磷酸氢二钠和0.7～0.8g磷酸二氢钾，0.35～0.45g黄原胶。
3.根据权利要求1所述的梨树授粉液，其特征在于：每1L该梨树授粉液中包含以下成分：150g蔗糖、0.1g硼酸和0.9g葡萄糖酸钙，0.0852g磷酸氢二钠和0.7349g磷酸二氢钾，0.4g黄原胶。
4.根据权利要求1～3中任一所述的梨树授粉液，其特征在于：配置的所述梨树授粉液的pH范围为6.0～7.0。
5.权利要求1～4中任一所述的梨树授粉液在梨树液体授粉中的应用。
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