一种刺槐人工去雄和杂交控制授粉方法

摘要

本发明公开了一种刺槐人工去雄和杂交控制授粉方法，包括以下步骤：（1）制作授粉器；（2）选定杂交父本和母本植株，（3）采收花粉，（4）人工授粉，（5）授粉母株管理，（6）杂交成熟荚果采收；本方法详细描述了给刺槐花去雄、授粉的技术步骤，不损伤花瓣和雌蕊，能显著提高刺槐人工授粉结实率；提高刺槐人工杂交育种成功率。

说明书

技术领域

本发明属于植物育种技术领域，具体涉及一种刺槐人工去雄和杂交控制授粉方法。

背景技术

刺槐(RobiniapseudoacaciaL.)为豆科蝶形花亚科刺槐属阔叶大乔木，原产美国，17世纪初(1601年)被引入欧洲，至18世纪遍布欧洲各国。19世纪末由德国人首次将刺槐种源引入中国青岛，20世纪40～60年代又有来自日本、美国、朝鲜的几批刺槐种源种植在我国辽东、甘肃天水、湖南长沙和华北等地，到20世纪80年代末，我国有24个省、市、自治区栽植刺槐，仅河北、河南、山东、山西、辽宁等6省就达40亿株，成为我国华北、西北、东北南部、江淮流域诸省的主要用材林、薪炭林、水土保持林、海堤及河堤防护林树种。刺槐枝叶浓密，花开芳香浓郁，是优质蜜源树种；刺槐木材坚韧、抗冲击、耐腐朽、耐水湿，是重要的建筑、矿柱、车辆、造船用材；刺槐木材热值高，燃烧速度慢，是优质薪炭材和优良生物质能源树种；刺槐绿叶营养成分含量高，无毒无味，是上等牲畜饲料。刺槐作为多价值、多用途、抗逆性好、适生能力强的好树种，其优良新品种的应用前景十分广阔。

长期以来国内外刺槐育种主要以选择育种技术为主，极少采用人工杂交育种技术。选择育种技术是发现、选择和利用自然优良遗传变异单株或类型，方法简单易行，成本较低，但是不能根据人为意愿确定育种目标，更不能自主选择确定杂交亲本。人工杂交育种技术可以根据人为意愿，选择适合育种目标的杂交父母本，人工控制授粉过程，获得超亲杂交子代。通过对杂交子代的测定、筛选和利用，获得优良新品种。

刺槐是雌雄同株同花植物，两性花。总状花序，蝶形花冠，花瓣5枚，分为1枚旗瓣，2枚翼瓣，2枚龙骨瓣，如图4所示。开花顺序是，旗瓣先开张，后2个翼瓣开张，而2个龙骨瓣将雌蕊和雄蕊包合一起呈镰刀型，直到旗瓣和翼瓣枯萎败落也不开张。所以，刺槐花开放时从外观看不到花药和柱头，需借助工具拨开花瓣才能露出雄蕊和雌蕊，这给杂交育种人工授粉带来很大难度。人工授粉既要去掉雄蕊，还要拨开花瓣露出柱头，这给花朵带来损伤，影响其正常的生理生化过程，使人工授粉结实率低于自然结实率。刺槐自然结实率较低，平均30％，这使得刺槐人工杂交育种成功率受到限制。我们的试验结果是，采用常规方法给刺槐人工控制授粉其结实率在1％～5％，另外文献《刺槐开花传粉及交配方式》东北林业大学学报，公开人工去雄杂交平均坐果率仅为3.56％；迄今报道的有关刺槐人工授粉结实率也在这个范围内。

发明内容

针对目前杂交育种技术存在的问题，本发明提供一种给刺槐花去雄、授粉，而不损伤花瓣和雌蕊的方法，并发明一种授粉器。利用此方法和授粉器可以完成刺槐人工控制授粉过程，获得杂交种子。

一种刺槐人工去雄和杂交控制授粉方法，包括以下步骤：

(1)制作授粉器：所述授粉器包括盛有花粉的玻璃瓶，玻璃瓶采用橡胶瓶塞封闭，所述玻璃瓶内的橡胶瓶塞通过金属丝与橡皮相连；

(2)选定杂交父本和母本植株；

(3)采收花粉；

(4)去雄、授粉：在母本植株选择授粉花序，握住花序，捏住花朵，将花朵的旗瓣拨开，露出雄蕊，捏住花丝上端将花药去除；去雄后拨动花柱和柱头，让柱头从花瓣内露出，然后采用粘着花粉的授粉器对准柱头授粉，之后用镊子将花柱和柱头送回花瓣内，让授粉的花柱和柱头恢复自然位置；

(5)授粉母株管理；

(6)杂交成熟荚果采收。

步骤(1)中，本发明根据刺槐花序的生长特点，设计一种适合刺槐花的授粉器，包括盛有花粉的玻璃瓶和为一头部削尖另一头连接金属丝的圆柱型橡皮。

所述授粉器的制作方法是，将橡皮切成长1.8～2.2cm(优选2cm)，直径0.8～1.2cm(优选1cm)的圆柱体，将其中一头削尖，用于粘花粉，将另一头削平，在中间插入一根金属丝，与玻璃瓶中的橡胶瓶塞连接，细铁丝长度5～10cm(优选10cm)。

其中玻璃瓶高度4～6cm(优选5cm)，直径1.5～2.5cm(优选2cm)，圆柱形橡胶瓶塞。

所述授粉器是申请人经过长期实践摸索到的，其最适合刺槐花授粉时使用，其工作效率和授粉成功率均较高。

现有技术中有的采用毛笔作为授粉器，但是刺槐采用毛笔涂抹花粉的效果并不理想，根据刺槐花的生理特点和刺槐花粉的性质，本发明采用上述橡皮授粉器，简便、易操作，经过大量的试验验证，雌蕊授粉成功率和效率高，不损伤花瓣和雌蕊。

选用橡皮制作授粉器有四个优点，一是橡皮质地软、有弹性和韧性，易于铁丝插入并固定；二是易于粘着花粉；三是制作容易，成本低；四、与玻璃瓶中的橡胶瓶塞结合制成授粉器，花粉污染率小，授粉效率提高。

步骤(2)中，选定杂交父本和母本植株的方法是：选择进入生殖生长阶段的刺槐优良品种中幼龄林6～20年生健壮树作为杂交父母本植株。

选择树龄6～20年长势健壮的株系作为杂交父母本植株，低于6年树龄的刺槐由于其自身尚未完全进入生殖生长阶段，不宜实施人工授粉；超过20年生的株系由于自身的生长和营养特性，造成繁殖器官老化等问题，所以超过20年的株系不宜进行人工授粉。

早春对母树进行适当修剪，疏剪内堂枝，剪除树冠下部枯枝和细弱枝；在树木萌芽展叶时浇透地水，结合浇水施用有机肥或复混肥，每株施用5kg～8kg(优选5kg)有机肥或1kg～2kg(优选1kg)复混肥为宜。

对父本母本树木进行浇水施肥，使树木根系获得充足的养分和水分，有利于开花和结实。

步骤(3)中，采收花粉的方法是：在父本植株进入始花期后采集花枝，选择花冠前段明显弯折呈镰刀型而旗瓣尚未开张的花朵，收集花药。

具体的方法步骤为：在父本植株进入始花期后采集花枝，用高枝剪或枝剪将花枝剪下拿到室内，选择花冠前段明显弯折呈镰刀型而旗瓣尚未开张的花朵，用剪刀在花冠前三分之一内弯处剪开一半，用手撕掉花瓣，露出黄色花药，将花药剪下或用手掳下放在硫酸纸上，收集90-110个花朵后，将花药用硫酸纸包好放在生石灰中干燥24小时，打开纸包，用圆滑的硬笔杆轻轻碾压花药使其破裂散粉，将花粉装在授粉器的玻璃瓶中盖严瓶盖，放置在0～4℃低温的冰箱中贮藏。

采用硫酸纸的好处：硫酸纸纸质纯净、强度高、透明好、不变形、耐晒、耐高温、抗老化，对花粉的保存效果好。

经过观测和试验研究，始花期的刺槐花序其花朵发育成熟度不一致，只有达到成熟的花朵花粉才具有活力，其余不成熟花朵花粉不具萌发活力。本发明选择花冠前段明显弯折呈镰刀型而旗瓣尚未开张的花朵，此种花粉完全成熟且具有萌发能力，容易实现授粉，提高刺槐的结实率。

步骤(4)中，具体的方法步骤是：在母本植株上选择适宜授粉花序，轻握花序，捏住花朵，拿尖头镊子将花朵的旗瓣拨开，露出雄蕊，捏住花丝上端将花药掳掉，重复做2～3次，直到将全部花药去掉；接着用镊子轻轻拨动花柱和柱头，让柱头从花瓣内露出，然后迅速拿起粘着花粉的授粉器对准柱头授粉，轻轻碰着柱头即可粘上花粉，之后用镊子将花柱和柱头送回花瓣内，让授粉的花柱和柱头回复自然位置，这样就完成了1朵花的授粉；按照上述方法接着给第2朵花授粉，直到整个花序所有成熟花朵全部授完，把不成熟的花朵去掉，一般每个花序授粉花朵数量在10～15朵，然后给授粉花序套袋。

其中，所述适宜授粉花序为：花朵长到成熟，花冠长度不再增长，花冠前段明显弯折呈镰刀型，而旗瓣尚未开张，此时雌蕊已经成熟，适宜授粉。其他不符合要求的花朵从花序上去除。经过大量的试验验证，选择此条件的花序进行授粉，其授粉成功率和结实率大幅度提高。人工授粉的预实验也发现除此条件之外的花朵自身发育未成熟柱头不具粘液，或花朵已经过了开花期柱头可授性很差。

所述给授粉花序套袋的方法是：将整个授粉花序生长的小枝全部装进袋子，折叠捏紧袋口卷到上年生老枝上，用曲别针或夹子将袋口与枝条固定夹紧，使袋子不受风力转动或被风刮掉，袋子用硫酸纸制作，长度27cm，宽度17cm，长方形，一端开口。

步骤(5)中，授粉母株管理方法是：在授粉结束后5～7天摘掉套袋，用手轻轻舒展套袋的枝叶，给授粉母树适时浇水，喷施农药防治虫害(刺槐蚜虫和刺槐种子小蜂)，每隔8～12天(优选10天)喷洒一次，连续施用2～3次，在授粉后40天调查记录幼荚果座果率。

为授粉母树适时浇水，喷施农药，预防病虫害，提高结实率。

步骤(6)中，所述成熟荚果采收方法是：在授粉后80～90天采收成熟荚果，早于这个时间荚果内种子不成熟，晚于这个时间会增大荚果染菌发霉至种子失去活力的危险；准备好牛皮纸袋，将成熟荚果剪下放到纸袋内，标记好杂交父母本；将荚果晾晒干燥数天，拨开果皮取出种子，将种子放回纸袋内封口，放在室内阴凉干燥处贮藏。

本发明的有益效果是：

(1)现有技术中有的为了授粉简单、易行，在去雄过程中将花瓣全部拔出，虽然方便了给柱头授粉，但却失去了其保护作用，病虫危害严重；有的将雄蕊全部拔掉，然而刺槐花中龙骨瓣将雄蕊和雌蕊紧密包合，若将雄蕊全部拔出，影响雌蕊的生长位置以及生长发育；常规授粉工具是用毛笔，其存在花粉不易粘着，并且花粉用量大等弊端。面对现有技术中刺槐杂交时去雄操作技术要求高、授粉难度大的问题，本发明提供了一种刺槐去雄的方法和一种授粉器，该方法简便、易操作，并且不会损伤花瓣和雌蕊，容易实现授粉，降低雌蕊发生病虫害提高杂交育种坐果率。这与实际的试验结果一致。

(2)本发明的方法容易实现授粉，提高刺槐自然结实率；提高了刺槐人工杂交育种成功率。此方法可以完成刺槐人工控制授粉过程，获得杂交种子；能显著提高刺槐人工授粉结实率，高达20％以上；提高刺槐人工杂交育种成功率。

附图说明

图1是本发明的授粉器的结构示意图。

图2是本发明的橡皮的结构示意图。

图3是刺槐花瓣展开图。

图4是盛开的刺槐花朵照片。

图5是适宜授粉的花序及花朵照片。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明。

实施例1

本发明提供一种刺槐人工去雄和杂交控制授粉方法，包括以下步骤：

(1)制作授粉器：将橡皮4切成长2cm，直径1cm的圆柱体，将其中一头削尖，用于粘花粉，将另一头削平，在中间插入一根细铁丝3，与玻璃瓶中的橡胶瓶塞2连接，细铁丝长度约10cm，见图1和图2；其中玻璃瓶高度5cm，直径2cm，圆柱形橡胶瓶塞。

(2)选定杂交父本和母本植株，选择进入生殖生长阶段的刺槐优良品种中幼龄林6～20年生健壮树作为杂交父母本植株。早春对母树进行适当修剪，疏剪内堂枝，剪除树冠下部枯枝和细弱枝。在树木萌芽展叶时浇透地水，结合浇水施用适量有机肥或复混肥，每株施用5kg有机肥或1kg树木(果树)专用复混肥为宜。

(3)采收花粉，在父本植株进入始花期后采集花枝，用高枝剪或枝剪将花枝剪下拿到室内，选择花冠前段明显弯折呈镰刀型而旗瓣尚未开张的花朵，用剪刀在花冠前三分之一内弯处剪开一半，用手撕掉花瓣，露出黄色花药，将花药剪下或用手掳下放在硫酸纸上，收集一定数量(约100个)花朵后，将花药用硫酸纸包好放在生石灰中干燥24小时，打开纸包，用圆滑的硬笔杆轻轻碾压花药使其破裂散粉，将花粉装在授粉器的玻璃瓶中盖严瓶盖，放置在冰箱中低温(0～4℃)贮藏；

(4)人工授粉，在母本植株上选择适宜授粉花序(适宜授粉花序是指花朵长到成熟，花冠长度不再增长，花冠前段明显弯折呈镰刀型，而旗瓣尚未开张，此时雌蕊已经成熟，适宜授粉)，左手轻握花序，用食指和拇指捏住花朵，右手拿尖头镊子将花朵的旗瓣拨开(图3是刺槐花瓣展开图)，露出雄蕊，捏住花丝上端将花药掳掉，重复做2～3次，直到将全部花药去掉。接着用镊子轻轻拨动花柱和柱头，让柱头从花瓣内露出，然后迅速拿起粘着花粉的授粉器对准柱头授粉，轻轻碰着柱头即可粘上花粉，之后用镊子将花柱和柱头送回花瓣内，让授粉的花柱和柱头回复自然位置，这样就完成了1朵花朵的授粉。按照上述方法接着给第2朵花朵授粉，直到整个花序所有成熟花朵全部授完，把不成熟的花朵去掉，一般每个花序授粉花朵数量在10～15朵。然后给授粉花序套袋，在袋子上标记母本和父本名称，授粉花朵数量，授粉日期。同时给授粉花序小枝挂标签，标记母本和父本名称、日期和授粉人；给授粉花序套袋的方法是将整个授粉花序生长的小枝全部装进袋子，折叠捏紧袋口卷到上年生老枝上，用曲别针或小夹将袋口与枝条固定夹紧，使袋子不受风力转动或被风刮掉。袋子用硫酸纸制作，长度27cm,宽度17cm，长方形，一端开口。

(5)授粉母株管理，在授粉结束后5～7天摘掉套袋，用手轻轻舒展套袋的枝叶，统计该花序坐果花朵数量，记录授粉花朵数量。给授粉母树适时浇水，喷施农药防治刺槐蚜虫(Aphisrobiniae)和刺槐种子小蜂(Bruchophagusphilorobiniae)，每隔10天喷洒一次，连续施用2～3次。在授粉后40天左右调查记录幼荚果座果率。

(6)杂交成熟荚果采收，在授粉后80～90天采收成熟荚果，早于这个时间荚果内种子不成熟，晚于这个时间会增大荚果染菌发霉至种子失去活力的危险。准备好牛皮纸袋，将成熟荚果剪下放到纸袋内，标记好杂交父母本。将荚果晾晒干燥几天，拨开果皮取出种子，将种子放回纸袋内封口，放在室内阴凉干燥处贮藏。

实施例2

常规刺槐人工授粉方法是，选择母株适宜授粉的花序，给花朵去雄，用剪刀剪掉花冠中上部的花瓣，露出雄蕊和雌蕊，然后剪掉雄蕊，或用手掳去花药，用毛笔蘸少许花粉涂抹柱头，给柱头授粉。完成整个花序的授粉后套袋挂标签。

实验例1

2014年应用实施例1的方法对刺槐不同无性系组成杂交组合，实施人工控制授粉，结果是，鲁刺57×兴刺15杂交组合结实率为21.28％，兴刺1×鲁刺68的结实率为16.82％，鲁刺152×晋刺4的结实率为13.05％。见表1。

实验例2

2013年首次摸索采用该方法对刺槐不同无性系组成杂交组合，实施人工控制授粉，结果是，鲁刺57×兴刺15杂交组合结实率为5.91％，兴刺1×鲁刺68的结实率为4.41％，鲁刺152×晋刺4的结实率为4.32％。见表1。

实验例3

2012年采用常规方法(实施例2)对刺槐不同无性系组成杂交组合，实施人工控制授粉，结果是，鲁刺57×兴刺15杂交组合结实率为1.36％，兴刺1×鲁刺68的结实率为0.47％，鲁刺152×晋刺4的结实率为0.49％。见表1。

表1不同年度刺槐无性系杂交组合人工授粉结实率