CN115191304B - 一种高效诱导低龄魔芋开花结籽的方法 - Google Patents

一种高效诱导低龄魔芋开花结籽的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高效诱导低龄魔芋开花结籽的方法，涉及生物技术领域。该方法包括：将2‑3龄魔芋球茎清洗后，依次进行破除休眠、催芽和去除潜伏芽处理，之后再经低温处理和包裹处理，随后种植，授粉，结实；所述低温处理包括：将去除潜伏芽的球茎置于4±1℃暗环境下处理30‑40d；所述包裹处理包括将包含诱导处理液的包覆物包裹在经低温处理后的球茎的表面及顶芽的操作。本发明的方法可以使低龄魔芋开花结籽，并提高其结籽率。

Description

一种高效诱导低龄魔芋开花结籽的方法
技术领域
本发明涉及生物技术领域，特别是涉及一种高效诱导低龄魔芋开花结籽的方法。
背景技术
实生种子作为一种有性繁殖方法，对于恢复魔芋种芋抗性、质量及降低种芋带菌量具有十分重要的作用。而魔芋球茎一般4年以上才会开花结籽，这在很大程度上限制了魔芋实生种子的工厂化生产；另外，魔芋虽然雌雄同株，但雌蕊成熟一般早于雄蕊，导致自然条件下自花授粉成功率极低，而大批量的人工授粉常会因开花时间的不一致、温湿度的变化以及花粉质量等问题，导致雌蕊授粉质量参差不齐，影响规模化生产效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种高效诱导低龄魔芋开花结籽的方法，以解决上述现有技术存在的问题，本发明的方法可以使低龄魔芋开花结籽，并提高其开花结籽结籽率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种高效诱导低龄魔芋开花结籽的方法，包括：将2-3龄魔芋球茎清洗后，依次进行破除休眠、催芽和去除潜伏芽处理，之后再经低温处理和包裹处理，随后种植，授粉，结实；
所述低温处理包括：将去除潜伏芽的球茎置于4±1℃暗环境下处理30-40d，湿度50％-60％；
所述包裹处理包括将包含诱导处理液的包覆物包裹在经低温处理后的球茎的表面及顶芽的操作。
进一步地，所述破除休眠具体包括将清洗后的魔芋球茎在破除休眠的溶液中进行浸泡处理，所述破除休眠的溶液为含有20-30mg/L KT、1000-1500mg/L GA3和2.0％-4.0％硫脲的混合溶液。
进一步地，所述浸泡处理的时间为12-18h。
进一步地，所述催芽的具体操作条件包括：温度28±2℃，湿度80％-90％，光照时间12h/12h，光照强度1500-2000LUX。
进一步地，所述诱导处理液包括：所述诱导处理液包括：10-20mg/LZT+40-50mg/LTDZ+2-4mg/L 2,4-D+5-10mg/L IAA+0.001-0.002wt％GA3+0.5-1.0wt％脂肪醇聚氧乙烯醚，pH为6.5-7.0。
进一步地，所述包覆物还包括草木灰、消毒粉和防腐剂。
进一步地，所述消毒粉按照重量份计包括石灰4份、硫磷1份、硫酸钾1份和氢氧化铜1份；所述防腐剂为：0.4-0.5wt％苯甲酸钠+0.5-1.0wt％山梨酸钾+1.0-1.2wt％4-羟基苯甲酸丁酯+0.1-0.2wt％丙酸钠。
进一步地，所述种植为利用拱棚进行种植。
进一步地，所述授粉包括人工授粉和通过套种植物吸引生物媒介传粉。
进一步地，套种的植物包括波斯菊、百日菊、虞美人、毛苕子和紫花苜蓿中的至少两种。
本发明公开了以下技术效果：
本发明的低龄魔芋球茎通过去除周身潜伏芽及芽窝内叶芽等技术操作，低温和包裹处理，并与开花植物间作套种，使得低龄球茎开花率可达95.73％以上，花粉可育率可达到89.29％以上，平均结实率在90.27％以上，单果穗浆果数平均在67粒以上。
本发明在诱导低龄魔芋开花的同时，以人工授粉为主的情况下，积极营造生物多样性环境，利用生物媒介进行传粉，提高杂交授粉效率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1催芽后的魔芋球茎；
图2为实施例1的间作套种实景图；其中，A为摆种，B为起垄盖土；
图3为低龄魔芋开花图，其中，A为一叶一花，B为双花，C为双叶一花；
图4为实施例1魔芋果穗的结实图；
图5为实施例2魔芋果穗的结实图；
图6为实施例1雄蕊正常散粉，花粉可育。
具体实施方式
现详细说明本发明的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本发明的限制，而应理解为是对本发明的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
应理解本发明中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本发明。另外，对于本发明中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值，以及任何其他陈述值或在所述范围内的中间值之间的每个较小的范围也包括在本发明内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本发明所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本发明仅描述了优选的方法和材料，但是在本发明的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
在不背离本发明的范围或精神的情况下，可对本发明说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本发明的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见得的。本发明说明书和实施例仅是示例性的。
关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
实施例1
1、球茎筛选
①选择当年收获的2龄白魔芋球茎(将根状茎作为1龄种，种植一年生产出的2龄球茎)，球茎大小规格：100-250g。
②挑选表皮光滑、芽窝小、形体正常、芽眼饱满、顶芽短壮、无破损、无病斑虫眼的球茎，剔除破损、腐烂、畸形及有病虫眼的球茎。
2、处理
(1)前处理
1)清洗
在流水下冲洗30min，并用小毛刷清除球茎表面的泥土、根须等，尤其是顶芽芽窝周围以及球茎表面凹缝处的脏污。
2)破除休眠
选择在10月下旬-11月上旬对球茎进行破除休眠处理，此阶段球茎还未进入深休眠期，利于休眠的解除。配置20mg/L KT+1000mg/L GA3+4.0wt％硫脲的混合溶液，装于棕色密闭玻璃缸中；球茎清洗晾干后，分装于棕色密闭玻璃缸中，浸泡过夜(12h)，然后于流水中清洗20min，再于清水中浸泡24小时，晾干。
3)催芽
将破除休眠的球茎摆放于无菌室网架上，调节室内温度在28±2℃，湿度80％-90％，光照时间12h/12h，光照强度1500LUX，3-4周即可见顶芽及潜伏芽萌发，如图1。
4)去除潜伏芽
去除除顶芽及芽窝内侧芽以外的全部潜伏芽，因为球茎表面的潜伏芽不会生长分化为“花芽”，而且还会消耗种球茎的养分。
(2)诱导处理
1)低温处理
选择在当年的11月下旬至12月上旬进行，将球茎置于冷藏柜中，设置温度4±1℃，湿度50％-60％，暗处理30d。
2)包裹处理
①配置诱导处理液：10mg/L ZT+40mg/L TDZ+4mg/L 2,4-D+10mg/L IAA+0.001wt％GA3+1.0wt％脂肪醇聚氧乙烯醚，pH设置为6.5，并将诱导液分装于棕色密闭玻璃缸中；
②将草木灰与多元消毒粉(石灰、硫磷、硫酸钾和氢氧化铜按质量比为4:1:1:1)及防腐剂按2:2:1的质量比例混匀后倒入塑料盆中，覆盖住盆底即可，然后倒入诱导液(诱导液与盆中混合物的体积质量比为1.2:1)，搅拌均匀，使搅拌均匀后的混合物能黏住球茎表面；防腐剂：0.4wt％苯甲酸钠+0.5wt％山梨酸钾+1.2wt％4-羟基苯甲酸丁酯+0.2wt％丙酸钠；
③将球茎表面及顶芽用步骤②得到的混合物均匀裹住，顶芽端朝上置于塑料浅框中，再将润湿的薄棉布覆盖在球茎上，设置室温22-25℃，湿度维持在60％-70％；
④每天上午定期处理一次(即重复步骤③的操作)，连续处理7天，后一天处理时直接去除前一天的包裹物；整个操作及处理过程中，室内处于弱光(光照强度200-600LX)条件下，每次处理完，室内用紫外及臭氧或菇房用熏烟等进行消毒杀菌。
⑤诱导处理结束后，将球茎用流水洗净后晾干。
1)贮存
将处理完的球茎贮存于种芋库中，白天有可见光照射，保持室内通风透气，维持室温在8-10℃，湿度40％-50％。
2)侧芽处理
在2月底及3月初，当气温上升至15℃以上时，这时魔芋自身休眠已基本解除，顶芽与芽窝内侧芽进入快速生长阶段，在3月中下旬即可判断出球茎上的“花芽”和“叶芽”。有的顶芽是“花芽”，有的是芽窝内侧芽为“花芽”；及时去除芽窝内“叶芽”，而当顶芽为“叶芽”时，需保留顶芽，一是保证球茎的正常生长膨大，二是抑制球茎周身其他潜伏芽的萌发，防止球茎养分被消耗，避免果穗难以成熟或成熟慢、成熟度低等情况发生。
3、拱棚种植
(1)利用拱棚进行种植，遮阳网覆盖于拱棚外侧，拱棚两侧遮阳网可自由升降，遮阳网的遮光度以当地具体光照强度和光照时间来选择；拱棚两端为进出门，门栏用细钢丝制成，钢丝横竖间距为5-8cm，主要用于防止飞禽、动物等的破坏。
(2)在遮阳网外侧再覆一层白色塑料膜，以水平或稍倾斜搭建为宜，宽度较拱棚直径两侧各长出10-20cm左右；白膜可从两端往中间收缩，主要用于对降雨的控制，防止连续阴雨对种芋的浸泡和对魔芋开花散粉及授粉传粉的影响。
4、魔芋与开花植物间作套种
间作套种：采用宽垄2-3行平地起垄的种植方式，垄宽80-120cm，魔芋株距30-40cm，垄沟宽设定为30-40cm和50-60cm(起垄前的球茎播种现场见图2)，宽窄沟间隔设置，宽沟用于人工操作，窄沟主要用于种植开花植物。将波斯菊、百日菊、虞美人种子按1:1:1比例混匀后撒于窄垄沟，毛苕子和紫花苜蓿分别单独于窄垄沟播种，且依次间隔种植。
5、开花
低龄魔芋开花，最明显的特征是“花叶见面”，即“一叶一花”、“双叶一花”或“双花”(图3)等典型特征，且随着果穗的不断成熟，叶逐渐萎缩干瘪。
6、魔芋正常散粉、结实(图4、6)。
实施例2
1、球茎筛选
①选择当年收获的3龄花魔芋球茎(将根状茎作为1龄种，种植一年生产出2龄球茎，再将2龄球茎种植一年生产出的3龄球茎)，球茎大小规格：250-400g。
②挑选表皮光滑、芽窝小、形体正常、芽眼饱满、顶芽短壮、无破损、无病斑虫眼的球茎，剔除破损、腐烂、畸形及有病虫眼的球茎。
2、处理
(1)前处理
1)清洗
在流水下冲洗40min，并用小毛刷清除球茎表面的泥土、根须等，尤其是顶芽芽窝周围以及球茎表面凹缝处的脏污。
2)破除休眠
选择在10月下旬-11月上旬对球茎进行破除休眠处理，此阶段球茎还未进入深休眠期，利于休眠的解除。配置30mg/L KT+1500mg/L GA3+2.0wt％硫脲的混合溶液，装于棕色密闭玻璃缸中；球茎清洗晾干后，分装于棕色密闭玻璃缸中，浸泡过夜(18h)，然后于流水中清洗30min，再于清水中浸泡24小时，晾干。
3)催芽
将破除休眠的球茎摆放于无菌室网架上，调节室内温度在28±2℃，湿度80％-90％，光照时间12h/12h，光照强度1500LUX，3-4周即可见顶芽及潜伏芽萌发，如图1。
4)去除潜伏芽
去除除顶芽及芽窝内侧芽以外的全部潜伏芽，因为球茎表面的潜伏芽不会生长分化为“花芽”，而且还会消耗种球茎的养分。
(2)诱导处理
1)低温处理
选择在当年的11月下旬至12月上旬进行，将球茎置于冷藏柜中，设置温度4±1℃，湿度50％-60％，暗处理40d。
2)包裹处理
①配置诱导处理液：20mg/L ZT+50mg/L TDZ+2mg/L 2,4-D+5mg/L IAA+0.002wt％GA3+0.5wt％脂肪醇聚氧乙烯醚，pH设置为7.0，并将诱导液分装于棕色密闭玻璃缸中；
②将草木灰与多元消毒粉(石灰、硫磷、硫酸钾和氢氧化铜按质量比为4:1:1:1)及防腐剂按2:2:1的比例混匀后倒入塑料盆中，覆盖住盆底即可，然后倒入诱导液(诱导液与盆中混合物的体积质量比为1.5:1)，搅拌均匀，使搅拌均匀后的混合物能黏住球茎表面；防腐剂：0.5wt％苯甲酸钠+1.0wt％山梨酸钾+1.0wt％4-羟基苯甲酸丁酯+0.1wt％丙酸钠；
③将球茎表面及顶芽用步骤②得到的混合物均匀裹住，顶芽端朝上置于塑料浅框中，再将润湿的薄棉布覆盖在球茎上，设置室温22-25℃，湿度维持在60％-70％；④每天上午定期处理一次(即重复步骤③的操作)，连续处理7天，后一天处理时直接去除前一天的包裹物；整个操作及处理过程中，室内处于弱光(光照强度200-600LX)条件下，每次处理完，室内用紫外及臭氧或菇房用熏烟等进行消毒杀菌。
⑤诱导处理结束后，将球茎用流水洗净后晾干。
3)贮存
将处理完的球茎贮存于种芋库中，白天有可见光照射，保持室内通风透气，维持室温在8-10℃，湿度40％-50％。
4)侧芽处理
在2月底及3月初，当气温上升至15℃以上时，这时魔芋自身休眠已基本解除，顶芽与芽窝内侧芽进入快速生长阶段，在3月中下旬即可判断出球茎上的“花芽”和“叶芽”。有的顶芽是“花芽”，有的是芽窝内侧芽为“花芽”；及时去除芽窝内“叶芽”，而当顶芽为“叶芽”时，需保留顶芽，一是保证球茎的正常生长膨大，二是抑制球茎周身其他潜伏芽的萌发，防止球茎养分被消耗，避免导致果穗难以成熟或成熟慢、成熟度低等情况发生。
3、拱棚种植
(1)利用拱棚进行种植，遮阳网覆盖于拱棚外侧，拱棚两侧遮阳网可自由升降，遮阳网的遮光度以当地具体光照强度和光照时间来选择；拱棚两端为进出门，门栏用细钢丝制成，钢丝横竖间距为5-8cm，主要用于防止飞禽、动物等的破坏。
(2)在遮阳网外侧再覆一层白色塑料膜，以水平或稍倾斜搭建为宜，宽度较拱棚直径两侧各长出10-20cm左右；白膜可从两端往中间收缩，主要用于对降雨的控制，防止连续阴雨对种芋的浸泡和对魔芋开花散粉及授粉传粉的影响。
4、魔芋与开花植物间作套种
间作套种：采用宽垄2-3行平地起垄的种植方式，垄宽80-120cm，魔芋株距30-40cm，垄沟宽设定为30-40cm和50-60cm，宽窄沟间隔设置，宽沟用于人工操作，窄沟主要用于种植开花植物。将波斯菊、百日菊、虞美人种子按1:1:1比例混匀后撒于窄垄沟，毛苕子和紫花苜蓿分别单独于窄垄沟播种，且依次间隔种植。
5、开花
低龄魔芋开花，最明显的特征是“花叶见面”，即“一叶一花”、“双叶一花”或“双花”等典型特征，且随着果穗的不断成熟，叶逐渐萎缩干瘪。
6、魔芋正常散粉、结实(图5)。
对比例1
同实施例1，区别仅在于，诱导处理时只进行包裹处理，未进行低温处理。
对比例2
同实施例1，区别仅在于，诱导处理时只进行低温处理，未进行包裹处理。
对比例3
同时实施例1，区别在于，魔芋未与开花植物间作套种。
对比例4
同时实施例1，区别在于，催芽后的球茎未去除周身潜伏芽及芽窝内叶芽。
统计实施例1-2和对比例1-3的花穗平均结种数量和平均空穗率，以及球茎开花率，结果见表1，其中平均空穗率为所有开花结实的花穗的空穗率的平均值，球茎开花率按以下公式计算：
开花率＝开花球茎数量/播种的球茎×100％；
平均结实率＝结籽的球茎/开花的球茎×100％；
平均浆果数＝每个果穗平均浆果数；
花粉可育率＝产生可育花粉的球茎/开花的球茎×100％。
表1
实施例/对比例 球茎开花率 平均结实率 平均浆果数 花粉可育率
实施例1 95.73 90.27 67 89.29
实施例2 97.16 93.60 84 92.07
对比例1 82.38 70.71 36 56.32
对比例2 23.54 65.28 11 59.03
对比例3 96.60 85.94 52 91.71
对比例4 84.59 83.34 28 87.25
低龄魔芋球茎通过高低温和包裹处理，与开花植物间作套种，以及去除周身潜伏芽及芽窝内叶芽等技术操作，低龄球茎开花率可达到95.73％以上，花粉可育率可达到89.29％以上，平均结实率在90.27％以上，单果穗浆果数平均在67粒以上。
实验例1
表2诱导液各成分浓度正交试验设计
ZT/mg/L TDZ/mg/L 2,4-D/mg/L IAA/mg/L GA3/％ 脂肪醇聚氧乙烯醚/％
0 0 0 0 0 0
5 10 1 1 0.0005 0.2
10 20 2 2 0.001 0.4
20 40 4 4 0.002 0.8
40 80 8 8 0.004 1.6
80 160 16 16 0.008 3.2
采用正交试验法，对上述诱导液不同成分浓度复配后诱导产生的结果进行差异性分析，发现该组合：(10-20mg/L ZT+40-50mg/L TDZ+2-4mg/L 2,4-D+5-10mg/L IAA+0.001-0.002wt％GA3+0.5-1.0wt％脂肪醇聚氧乙烯醚)在诱导低龄魔芋球茎开花及花粉可育率等方面均表现最好。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种高效诱导低龄魔芋开花结籽的方法，其特征在于，包括：将2-3龄魔芋球茎清洗后，依次进行破除休眠、催芽和去除潜伏芽处理，之后再经低温处理和包裹处理，随后种植，授粉，结实；
所述低温处理包括：将去除潜伏芽的球茎置于4±1℃暗环境下处理30-40d，湿度50%-60%；
所述包裹处理包括将包含诱导处理液的包覆物包裹在经低温处理后的球茎的表面及顶芽的操作；
所述诱导处理液包括：10-20mg/L ZT+40-50mg/L TDZ+2-4mg/L 2,4-D+5-10mg/L IAA+0.001-0.002wt% GA3+0.5-1.0wt%脂肪醇聚氧乙烯醚，pH为6.5-7.0；
包含诱导处理液的包覆物还包括草木灰、消毒粉和防腐剂。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述破除休眠具体包括将清洗后的魔芋球茎在破除休眠的溶液中进行浸泡处理，所述破除休眠的溶液为含有20-30mg/L KT、1000-1500mg/L GA3和2.0%-4.0%硫脲的混合溶液。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述浸泡处理的时间为12-18h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述催芽的具体操作条件包括：温度28±2℃，湿度80%-90%，光照时间12h/12h，光照强度1500-2000LUX。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述消毒粉按照重量份计包括石灰4份、硫磷1份、硫酸钾1份和氢氧化铜1份；所述防腐剂为：0.4-0.5wt%苯甲酸钠+0.5-1.0wt%山梨酸钾+1.0-1.2wt% 4-羟基苯甲酸丁酯+0.1-0.2wt%丙酸钠。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述种植为利用拱棚进行种植。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述授粉包括人工授粉和通过套种植物吸引生物媒介授粉。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，套种的植物包括波斯菊、百日菊、虞美人、毛苕子和紫花苜蓿中的至少两种。
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