豆科牧草紫花苜蓿手持式授粉器

摘要

本发明涉及一种豆科牧草紫花苜蓿手持式授粉器，它由两个彼此独立的微型辅助授粉器和微型集粉器组成。微型辅助授粉器包括连接在一起的枪身水平端和枪身竖直端；枪身水平端内有授粉腔膛，该授粉腔膛上设有授粉管、花粉容量器、微型电动机；微型电动机连有伸入花粉容量器中的动力螺旋棒；授粉腔膛内分别设有固定挡板、活动挡板，其末端依次连有花粉转运仓、鼓风腔；花粉转运仓上端设有转运仓口；鼓风腔上设有手动式风扇、鼓风腔回气管、手动式开关ON/OFF；枪身竖直端内置伸缩式手柄；微型集粉器包括集粉器手柄、花粉收集仓、可拆卸式集粉罩；花粉收集仓上设有伸缩式集粉头、集粉器手柄、末端设有微型过滤网的花粉转运口、活塞。本发明操作简单、效率高。

说明书

技术领域

本发明涉及蝶形花亚科苜蓿属植物紫花苜蓿的人工去雄、人工授粉、生殖繁育技术领域，尤其涉及豆科牧草紫花苜蓿（Medicago sativa. L）手持式授粉器。

背景技术

自然条件下，优良豆科牧草紫花苜蓿授粉主要依赖昆虫授粉。一方面，传粉昆虫对其花部构造塑成、花粉传递以及传粉系统的构建起着重要的作用；另一方面，传粉昆虫的选择性也使得花部形态、传粉系统不断向特化、高效的方向演化。但由于紫花苜蓿独特的蝶形花花部构造和异花授粉特性，传粉问题一直是制约紫花苜蓿遗传改良的一个重要因素。

根据植物的授粉方式不同，可分为自然授粉和人工辅助授粉两类。对于作物育种、制种以及品种选育等研究而言，主要采用人工授粉的方法，即：在确定父本和母本的基础上，通过人工采集父本植株的花粉，同时人工去除母本植株的花药和花粉（即人工去雄）后，将父本植株的花粉授在母本植株的柱头上，可以有效克服因某些外界条件的限制而导致的传粉不足，达到预期产量。

人工辅助授粉一般可以分为人工去雄、采集成熟花粉与异花授粉三个阶段。人工去雄包括物理去雄和化学去雄两种方法，其中物理去雄多采用镊子等工具，在花药成熟前，将花药从母本植株中去除，而只保留雌蕊用于授粉；化学去雄多采用酒精等化学药品，涂抹在母本植株的花药上，达到杀死花粉，而雌蕊依然存活的目的。成熟花粉采集通常采用硫酸纸袋或铝盒作为花粉容器，授粉时用毛笔、棉签等物品粘取花粉涂于待授花粉柱头上，该方法花粉损耗量大；同时，由于人工不断的粘取花粉，易造成花粉污染，导致杂交结果偏差，影响最终育种效果，且该方法工作强度大、劳动效率低，采集后需进行一次性转移等。

鉴于人工辅助授粉在农业育种生产中的诸多益处，为了克服以上的不足之处，人们发明了各种各样的授粉器，如专利号为CN200920118667.6的“电动授粉器”，专利号为200620112735.4的“偏仓式授粉器”，以及专利号为201220213101.3的“一种授粉均匀的花卉、果树授粉器”。但上述专利所公开的技术内容只涉及了人工辅助授粉器的单一串联技术，尚存在如下的不足之处：⑴授粉器只能进行授粉，而缺少对母本植株的人工去雄作用；⑵授粉器在收集花粉时不方便，且授粉时授粉器容易滑落，授粉不均，操作不方便，导致结实率低；⑶授粉器在长期使用的过程中，授粉头常常存在花粉堵塞，导致授粉不均匀；⑷授粉器拆装不方便，清洗困难，致使授粉时间短，增大授粉成本，进而导致电动式授粉器无法普遍使用；⑸常规授粉器主要针对花卉和果树设计，多为蔷薇科或十字花科植物。

紫花苜蓿为豆科蝶型花，由五枚离生花瓣构成，属两侧对称，最远轴为1片旗瓣（standard），2片翼瓣（wing）位于对称轴两侧，2片龙骨瓣（keel）位于最内侧，龙骨瓣往往部分合生。另外，雄蕊基部有蜜腺，引诱蜜蜂等具有长口吻的昆虫采食，9枚雄蕊合生成一管状，对着旗瓣的1枚雄蕊与管状合生的其它9枚雄蕊离生，形成一缺口，便于蜜蜂等昆虫深入至蜜腺基部。蝶形花花瓣的功能主要表现在以下几个方面：⑴旗瓣较大，色彩艳丽，一方面保护小花的内部结构，同时起到吸引传粉者拜访的作用；⑵翼瓣着生在旗瓣的内侧并紧贴龙骨瓣，下部包裹龙骨瓣，上部形成缺口，不仅起到支撑整个小花和保护龙骨瓣内雌雄合蕊的作用，还是传粉者觅食的登录平台，传粉昆虫停在翼瓣的边缘，将吻通过缺口伸到小花的基部取食花蜜；⑶两片龙骨瓣合生，紧紧包裹着雌雄合蕊，使雌雄合蕊弯曲，从而形成张力，是未来成熟花粉散发的动力来源，当龙骨瓣受到外力作用时，花粉通过雌雄合蕊弯曲产生的张力释放花粉；⑷蝶形花的花冠结构特殊，一方面可以吸引传粉昆虫完成传粉；另一方面通过龙骨瓣合生，包裹雌雄合蕊，可有效防止花粉被传粉昆虫或非传粉昆虫大量采食；⑸二体雄蕊（diadeiphous）9枚合生，1枚离生，离生的雄蕊主要是由于蜜腺着生和发育的原因造成，9枚雄蕊合生形成了坚固的结构，与龙骨瓣一起承受传粉者降落和觅食时产生的压力，而二体雄蕊和雌蕊在结构上的这种特殊性，可有效降低雌雄蕊之间的相互干扰，通过花萼保护整个花冠，也可起到一定的支撑作用。

另外，紫花苜蓿花粉粒大而粘重。紫花苜蓿花粉形态为近长球形（长40~45μm，宽25~30μm），赤道面观长椭圆形，具3孔沟，沟为条形，狭缝状，长几达两极，孔膜不突起，内孔明显；且花粉粒表面呈穴状纹饰，小而浅。

综上所述，考虑到紫花苜蓿是我国最主要的栽培牧草之一，种植面积广大，种质资源需求量高，而现有的授粉器在对紫花苜蓿授粉的过程中，授粉头常常存在花粉堵塞，进而导致授粉不均匀等问题。因此，在依靠昆虫传粉效率有限的情况下，亟需一种专一性的微型授粉器。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种操作简单、实用的豆科牧草紫花苜蓿手持式授粉器。

为解决上述问题，本发明所述的豆科牧草紫花苜蓿手持式授粉器，其特征在于：它由两个彼此独立的微型辅助授粉器和微型集粉器组成；微型辅助授粉器包括连接在一起的枪身水平端和枪身竖直端；所述枪身水平端的前侧内置有授粉腔膛，该授粉腔膛的前端设有带网状授粉头的授粉管；所述授粉腔膛的下侧设有与其相连通的花粉容量器，其上侧设有微型电动机；所述微型电动机连有动力螺旋棒，该动力螺旋棒伸入所述花粉容量器中；所述授粉腔膛内分别设有固定挡板、活动挡板，其末端依次连有与其相通的设在所述枪身水平端后侧的花粉转运仓、鼓风腔；所述花粉转运仓的上端设有转运仓口；所述鼓风腔内设有手动式风扇和延伸至所述枪身竖直端末端的鼓风腔回气管，其上设有手动式开关ON/OFF；所述枪身竖直端内置伸缩式手柄，该伸缩式手柄内设有所述鼓风腔回气管；所述微型集粉器包括集粉器手柄、花粉收集仓、可拆卸式集粉罩；所述花粉收集仓的一侧设有伸缩式集粉头，其另一侧通过微型阻隔网连有所述集粉器手柄，其内侧设有花粉转运口，其上端设有活塞；所述伸缩式集粉头的顶端设有可拆卸式集粉罩；所述集粉器手柄末端连有微型真空抽气泵；所述花粉转运口与所述转运仓口相接，其末端设有微型过滤网。

所述微型电动机固定在枪身壳体上壁上，其上端设有电动开关ON/OFF，该电动开关ON/OFF内装有5 V纽扣电池，且该微型电动机的动力轴与所述动力螺旋棒的上端相连。

所述固定挡板设在所述授粉腔膛下部的腔壁上。

所述活动挡板位于所述固定挡板的上侧，且其上端固定在所述授粉腔膛的腔道上壁处。

所述手动式风扇安装在所述鼓风腔壳体内侧壁，其上设有转动轴，该转动轴通过连接杆与所述手动式开关ON/OFF相连。

所述手动式开关ON/OFF设置在所述伸缩式手柄壳体的内侧壁上。

所述授粉腔膛与所述鼓风腔的后侧均设有拆装结合口。

所述微型过滤网为200目的过滤网。

所述微型真空抽气泵下端设有抽气泵电动开关ON/OFF，该抽气泵电动开关ON/OFF内装有12 V纽扣电池。

所述微型阻隔网为500目的过滤网。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1、由于本发明中设有花粉转运仓，因此，通过转运仓口不但可获得来自微型集粉器收集的纯净成熟花粉，而且当手动式开关ON/OFF启动时，带动鼓风腔内手动式风扇以一定的转速转动，调节和控制鼓风腔内的空气流速，由空气流携带花粉转运仓内储存的纯净成熟花粉通过固定挡板和活动挡板进入授粉腔膛，使花粉沿着授粉腔膛到达授粉器内部的花粉容量器内。

2、由于本发明中设有固定挡板和活动挡板，因此，可保护微型辅助授粉器内部的部件不被花粉沾染，并可节省大量花粉；同时，当鼓风腔内手动式风扇启动时，因为活动挡板的重量轻而被吹起来，这样就便于鼓风腔内产生持续、稳定的空气流携带转运仓内的花粉进入微型辅助授粉器内，但不会影响空气流速及传粉效果。

3、由于本发明中设有手动式开关ON/OFF，因此，可以根据伸缩式手柄按动的频率调节和控制鼓风腔内手动式风扇的转速，便于鼓风腔内产生持续、稳定的空气流，通过携带授粉腔膛内花粉转运仓储存的纯净成熟花粉，从而实现对紫花苜蓿母本植株的授粉。

4、由于本发明在花粉转运口末端设置200目（相当于75μm）微型过滤网，因此，可有效提高进入花粉转运仓内花粉的纯度。

5、由于本发明中设有可拆卸式集粉罩，因此，可有效减缓由于蝶形花的弹花机制而引起的花粉损失，进而提高花粉的集粉率。

6、由于本发明中设有微型真空抽气泵，因此，按动抽气泵电动开关ON/OFF时微型真空抽气泵开始工作，因此，可有效提高吸入花粉收集仓的花粉量。

7、由于本发明在花粉收集仓内微型真空抽气泵前端设置500目（相当于25μm）微型阻隔网，因此，可有效阻隔花粉通过抽气泵散放到花粉收集仓外，减少不必要的花粉损失。

8、由于本发明中花粉收集仓的上端设有活塞，因此，可达到倾倒废弃的花粉和清洗的目的。

9、传统的人工去雄技术复杂、费工费力，且对雌蕊的间接伤害较大。而本发明微型集粉器不但可有效采集成熟纯净的花粉，而且可用于人工去雄，通过将待授粉的母本植株按照花粉采集的详细步骤，采用本发明微型集粉器将其所有的花粉全部采集后进行移除，从而快速、高效地达到人工去雄的目的。

10、传统的授粉模式由于用力不均匀，且易损伤花柱，导致产生较多的畸形荚果。本发明是模拟大自然的风式授粉，更符合植物的生长繁衍规律，不直接接触母本植物的花柱使花粉在定向风力的作用下直接喷向花蕊，所以不会对花蕊造成直接的伤害，提高对紫花苜蓿授粉的充分性和均匀性，从而提高紫花苜蓿的结荚率与结实率，增加种子产量。

11、本发明操作简单、实用、易拆卸，且授粉目标性强、花粉用量少、授粉效率高、费用低廉。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的微型辅助授粉器结构示意图。

图2为本发明的微型集粉器结构示意图。

图中：1—网状授粉头      2—授粉管     3—微型电动开关ON/OFF  4—微型电动机 5—花粉容量器 6—动力螺旋棒 7—活动挡板 8—固定挡板 9—转运仓口     10—花粉转运仓    11—手动式风扇    12—授粉腔膛 13—手动式开关ON/OFF  14—伸缩式手柄 15—鼓风腔回气管16—集粉器手柄  17—活塞  18—微型过滤网  19—花粉收集仓  20—可拆卸式集粉罩  21—伸缩式集粉头  22—花粉转运口  23—微型阻隔网  24—微型真空抽气泵  25—抽气泵电动开关ON/OFF。

具体实施方式

如图1、图2所示，豆科牧草紫花苜蓿手持式授粉器，它由两个彼此独立的微型辅助授粉器和微型集粉器组成。

微型辅助授粉器包括连接在一起的枪身水平端和枪身竖直端；枪身水平端的前侧内置有授粉腔膛12，该授粉腔膛12的前端设有带网状授粉头1的授粉管2；授粉腔膛12的下侧设有与其相连通的花粉容量器5，其上侧设有微型电动机4；微型电动机4连有动力螺旋棒6，该动力螺旋棒6伸入花粉容量器5中；授粉腔膛12内分别设有固定挡板8、活动挡板7，其末端依次连有与其相通的设在枪身水平端后侧的花粉转运仓10、鼓风腔；花粉转运仓10的上端设有转运仓口9；鼓风腔内设有手动式风扇11和延伸至枪身竖直端末端的鼓风腔回气管15，其上设有手动式开关ON/OFF13；枪身竖直端内置伸缩式手柄14，该伸缩式手柄14内设有鼓风腔回气管15。

微型集粉器包括集粉器手柄16、花粉收集仓19、可拆卸式集粉罩20；花粉收集仓19的一侧设有伸缩式集粉头21，其另一侧通过微型阻隔网23连有集粉器手柄16，其内侧设有花粉转运口22，其上端设有活塞17；伸缩式集粉头21的顶端设有可拆卸式集粉罩20；集粉器手柄16末端连有微型真空抽气泵24；花粉转运口22与转运仓口9相接，其末端设有微型过滤网18。

其中：

微型电动机4固定在枪身壳体上壁上，其上端设有电动开关ON/OFF3，该电动开关ON/OFF3内装有5 V纽扣电池，且该微型电动机4的动力轴与动力螺旋棒6的上端相连。微型电动机由中国广东省揭阳市榕城区新宝微型电机厂提供的型号为HFA130-15120的新宝电机牌电动机；5 V纽扣电池由浙江省义乌市百盛电子商务有限公司提供的型号为AGO的中性牌纽扣电池。

固定挡板8设在授粉腔膛12下部的腔壁上。

活动挡板7位于固定挡板8的上侧，且其上端固定在授粉腔膛12的腔道上壁处。

手动式风扇11安装在鼓风腔壳体内侧壁，其上设有转动轴，该转动轴通过连接杆与手动式开关ON/OFF13相连。

手动式开关ON/OFF13设置在伸缩式手柄14壳体的内侧壁上。

授粉腔膛12与鼓风腔的后侧均设有拆装结合口。

微型过滤网18为200目的过滤网。

微型真空抽气泵24下端设有抽气泵电动开关ON/OFF25，该抽气泵电动开关ON/OFF25内装有12 V纽扣电池。微型真空抽气泵由四川省成都市气海机电制造有限公司提供的型号为VAA6005的微型真空抽气泵；12 V纽扣电池由广东省深圳市九阳电池公司提供的型号为九阳12V、23A的纽扣电池。

微型阻隔网23为500目的过滤网。

在收集父本植株的花粉时，首先安装微型集粉器上的可拆卸式集粉罩20，伸展开伸缩式集粉头21，用其顶端撞击紫花苜蓿即将开放成熟花朵的龙骨瓣，或直接用镊子轻轻剖开龙骨瓣，手持集粉器手柄16，按动抽气泵电动开关ON/OFF25，使微型真空抽气泵24工作。然后，连接花粉转运口22和转运仓口9，通过花粉转移将花粉收集仓19内收集的纯净花粉转运到花粉转运仓10内。在对母本植株的花柱进行授粉时，将微型辅助授粉器的网状授粉头1轻轻接触到蝶形花花穗柄上，停留0.5至1秒钟，切记不要直接放在花朵或果实上，以免造成伤害。最后，调整按动手动式开关ON/OFF13的频率（25次/min），调节和控制鼓风腔内手动式风扇11的转速，通过空气流携带花粉转运仓10内储存的来自花粉收集仓19的纯净成熟花粉，在鼓风腔内手动式风扇11的作用下使过滤后的花粉通过固定挡板8和活动挡板7进入授粉腔膛12，随后花粉沿着授粉腔膛12到达微型辅助授粉器内部的花粉容量器5中，按动微型电动开关ON/OFF3使微型电动机4带动动力螺旋棒6工作（50转/min），一方面可充分搅拌花粉并起到辅助鼓风的作用，另一方面可实现对紫花苜蓿授粉的均匀性且有效避免花粉损伤。在动力螺旋棒6的充分搅拌下，使纯化后的花粉得到充分混合，进入授粉管2到达网状授粉头1，从而实现对紫花苜蓿的授粉。

微型集粉器同时也可以用于人工去雄，具体步骤如下：

⑴将待授粉的母本植株按照上述花粉采集的步骤，采用设置在微型集粉器左侧的伸缩式集粉头21，启动微型真空抽气泵24将其所有的花粉全部采集后进行移除；

⑵在此基础上所余下的花部结构，即为人工去雄后的雌蕊；

⑶将人工去雄采集的所有花粉弃之不用，通过花粉收集仓19上端设置的活塞17倾倒废弃的花粉和清洗微型集粉器；

⑷采用清洗干净的微型集粉器采集父本植株的花粉，转移至微型辅助授粉器对人工去雄后的雌蕊按前述授粉方法进行授粉即可。