一种室内种植菊苣人工去雄和育种方法

摘要

本发明公开了一种室内种植菊苣人工去雄和育种方法，该方法结合了菊苣的花器特征，简单易操作，去雄时无花粉残留且不损伤花柱，为菊苣植物优良品种的选育提供了技术支持。有利于优良性状菊苣新品种培育，丰富菊苣植物的种质资源。同时克服了菊苣植物室内种植时自交不结实的问题，解决了菊苣人工去雄花柱易损伤，去雄不彻底，存在花粉残留，且人工剪冠配合喷雾器冲洗操作繁琐，耗时较长的弊端。

说明书

技术领域

本发明涉及菊科育种技术领域，具体涉及一种室内种植菊苣人工去雄和育种方法。

背景技术

菊苣是菊科菊苣属多年生草本植物，是目前国内外广泛应用的主要饲草和蔬菜之一。作为青鲜牧草，菊苣营养丰富，粗蛋白、粗纤维、无氮浸出物和粗灰份等物质含量高。此外，牧草菊苣富含矿物质，适口性好，牧草产量高，可利用周期长。菊苣叶子质地嫩且口感较好，牛、羊、猪、鸡、兔均喜食。另外，菊苣适应性强、抗病能力强，其主要成分菊粉，是植物根的纯天然提取物，可作为天然的食品配料。

在我国，菊苣多在北方湿润或半湿润、冬季严寒地区引种栽培利用。传统牧草种植对牧区的土壤要求较高，占用耕地的同时，产值较低，牧草品种的选择多受到当地气候环境的限制。室内种植牧草，如植物工厂种植的牧草，可以突破土壤、气候等自然条件的限制，实现牧草高质量的周年连作。

国内在1988年引入菊苣品种，研究多集中于植物学特性、生物生态学特征和饲用利用技术，牧草菊苣育种研究工作尚且不足，室内种植菊苣的育种研究，更是未见报道。此外，我国菊苣种质资源匮乏，研究品种主要集中在普那菊苣、甜馨菊苣和将军菊苣，菊苣种质资源在我国利用水平低，我国草牧业经济的发展迫切要求对菊苣植物进行深入的研究和开发利用。新品种选育相关的技术开发，有利于丰富菊苣种质资源、更好地发挥其应有的生产经济效益。

菊苣为二年生至多年生的草本植物，头状花序，小花蓝紫色，舌状花冠，青蓝色，聚药雄蕊，瘦果有棱，长锥形，表皮草质，种子小，褐色，有光泽。由于菊科植物花结构人工杂交难操作的特点，目前菊苣育种集中在农杆菌介导建立遗传转化体系，以叶片为外植体，通过不定芽直接发生，建立离体植株再生体系等技术进行遗传改良。但是，组培存在再生体系困难、重复性差、再生率低、组织培养过程中不育、矮化、白化频率高等问题，而遗传转化技术存在不完善、转化体系只能针对特定品种等问题。菊科植物杂交育种的方法少见报道，且报道的方法中主要以人工剪冠配合喷雾器冲洗的方式去除花粉，操作繁琐，耗时较长。

菊苣的授粉方式为常异花授粉，室外主要靠风媒或虫媒传粉，室内种植时存在自交不结实的现象。目前国内还未有系统的菊苣人工杂交育种工作的报道，其生殖器官的特殊性是限制杂交育种工作展开的重要原因。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明要解决的技术问题是提供一种室内种植菊苣人工去雄和育种方法，该方法结合了菊苣的花器特征，简单易操作，去雄时无花粉残留且不损伤花柱，为菊苣植物优良品种的选育提供了技术支持。有利于优良性状菊苣新品种培育，丰富菊苣植物的种质资源。同时克服了菊苣植物室内种植时自交不结实的问题，解决了菊苣人工去雄花柱易损伤，去雄不彻底，存在花粉残留，以及人工剪冠配合喷雾器冲洗操作繁琐，耗时较长的弊端。

本发明采取的具体技术方案是：

一种室内种植菊苣人工去雄方法，包括如下步骤：

a、选取具有目标性状的植株，选择边缘刚刚露出紫色花瓣的花序作为目标花序；

b、用镊子将目标花序的外层苞片轻轻剥开，尽量不破坏外围苞片；

c、用镊子夹住目标花序单个管状花顶端，沿平行于柱头生长的方向拔出，使花瓣底部从与花盘接触的位置脱离，一次性将花瓣及雄蕊去除，但不触及雌蕊，露出“Y”字型柱头。

优选地，所述方法可选择同一花序花盘上的管状花进行人工去雄。

本发明还提供了一种室内种植菊苣人工育种方法，包括如下步骤：

(1)去雄：按照权利要求1-3任意项所述的去雄方法对植株进行去雄处理；对去雄后的花序进行套袋处理；

(2)花粉获取：取完全开放的花序上，顶端布满成熟花粉的管状花，放入纸袋中干燥低温保存等待授粉，或者直接用于授粉操作；

(3)待雌蕊继续发育12-48小时后去除套袋，取已经成熟的花粉涂抹于柱头进行授粉；用塑料标签对花枝进行挂牌，标注授粉时间；授粉后，为防止授粉后的柱头受到其他花粉的污染，可以对授粉后的花序进行套袋处理，待雌蕊继续发育3-5天后，去除套袋；

(4)对授粉后的植株日常管理，待30天左右可采收成熟种子。

优选地，步骤(2)、(3)采用硫酸纸袋或牛皮纸袋等透光或不透光纸袋对去雄后的花序进行套袋处理。

优选地，步骤(3)中套袋处理后待雌蕊继续发育20-24小时，花柱明显伸长，柱头“Y”字形裂片展平时进行授粉。

优选地，步骤(3)中授粉方法为：用镊子夹取父本花序，将其花粉点涂于母本柱头“Y”字型分叉的中心处，进行人工授粉。

优选地，步骤(3)中选取具有目标性状的、且开花期与所选母本柱头伸长期一致的花序为父本进行授粉。

优选地，所述育种方法包括但不限于自交、杂交、测交等需要进行人工授粉的方法。

与现有菊苣育种技术相比，本发明的有益效果主要表现为：(1)解决了室内种植菊苣自交不结实的问题，使用该方法可以收获高世代的菊苣自交种子，也可以定向选育具有目标性状，优势明显的菊苣杂交种子，提高育种的成功率，为菊苣优良品种的选育提供了技术支持；(2)本发明所提供的去雄方法解决菊苣去雄时花柱易损伤的问题，该操作不损伤花柱，能显著提高植株异花授粉率，使用该方法，实验结果显示，菊苣的自交结实率为50.22％；同时，该方法解决了菊苣去雄时花粉残留的问题，菊科植物多为聚药雄蕊，花粉去除一般采用人工剪冠配合喷雾器冲洗，该方法在花粉发育前期直接去除雄蕊花药管，操作迅速，不存在花粉残留。(3)本发明操作简单方便，克服了菊苣现有育种技术中操作繁琐，耗时长的弊端。

附图说明

图1为母本花序的选择图样；

图2为人工去雄后的花序图样；

图3为花柱最佳授粉期图样；

图4为父本花序的选择图样；

图5为人工授粉后的花序图样；

图6为成熟香槟菊苣种子图样；

图7为成熟的将军菊苣种子图样；

图8为未进行人工授粉的干瘪香槟菊苣种子图样。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。

实施例以植物工厂中水培的菊苣(Cichorium intybus L.)品种为试材，对菊苣植株的人工去雄和自交方法进行详细说明，但由本发明提供的方法不限定于植物工厂，还应该包括温室等其他各种形式的室内种植环境，育种方式应不限于自交，还包括杂交、测交等需要进行人工授粉的育种手段，实施例不应理解为本发明的限制。

供试材料：实施例中用到的香槟菊苣、将军菊苣均为申请人实验室的育种材料，申请人均有保存。

实施例1：

一种室内种植菊苣人工去雄和自交的方法，其具体步骤如下：

S1:亲本的选择

1.1选择植物工厂模组种植的香槟菊苣作为异花授粉的亲本，栽培时间约50-60天开始进入花期。

1.2所述香槟菊苣的主要性状是适合植物工厂种植且产量高，单位面积下其鲜草产量是田间种植时产量较高的欧宝菊苣鲜草产量的2.6倍。

S2:母本花序的选择

2.1在栽培的所述香槟菊苣植株中选择长势好，符合育种目标的植株6株，选取其侧枝生长的健壮的花枝和花序，其中，所述花序的选择时期为侧枝生长的待开放花序，以其花器官的紫色舌状花刚刚露出花瓣时为宜。

2.2根据此特点选择的花序，舌状花的雄蕊即将成熟，其花粉附着于聚药雄蕊组成的花药管内壁，人工去雄时，随着雄蕊的拔出，其内壁上花粉可以随雄蕊一同去除干净。避免了自身花粉残留。

2.3根据此特点选择的花序，舌状花的雌蕊花柱尚未伸长，且花柱的柱头与雄蕊花药的顶端存在2mm-3mm的距离，人工去雄时，镊子不会损伤到雌蕊花柱和柱头。

S3:人工去雄

3.1用镊子将所述香槟菊苣的外层苞片轻轻剥开，尽量不破坏外围苞片。其中，不破坏外围苞片是因为苞片作为光合器官，可以为后期种子的成熟提供营养。

3.2选取花盘上的全部管状花进行人工去雄。其中，可以选取管状花进行去雄是因为菊苣同一花盘上的舌状花成熟时期大致相同。具体的去雄操作为：用镊子夹住舌状花顶端，轻摇舌状花，使花底部从与花盘接触的位置脱离，然后沿平行于舌状花生长的方向，向上将花的雄蕊去除，露出“Y”字型柱头。采用如上方法，将花盘中长势良好的小花去雄。

3.3去雄完成后，用塑料标签对花枝进行挂牌，标注去雄时间。为防止其他花粉对去雄后花序的污染，可以用硫酸纸袋或牛皮纸袋等透光或不透光纸袋对去雄后的花序进行套袋处理，并让雌蕊继续发育24小时，待花柱明显伸长，柱头前端裂片展平，为最佳的授粉时期。

S4:父本花期的选择和授粉

4.1选取具有目标性状的、且花期与所选母本柱头伸长期一致的舌状花为父本。具体的，父本的花期为柱头伸出聚药雄蕊的花药管，且柱头上附着有大量从花药管中带出的花粉。

4.2用镊子夹取父本舌状花，将其花粉点涂于母本柱头“Y”字型分叉的中心处，进行人工授粉。

4.3授粉完成后，在标签上标注授粉时间，为防止其他花粉对授粉后的雌蕊柱头的污染，可以用硫酸纸袋或牛皮纸袋对授粉后的花序进行套袋处理，待雌蕊继续发育3-5天后，去掉硫酸纸袋。

S5:种子采收

5.1观察人工授粉的花序和未进行人工授粉的花序发现，未进行人工授粉的花序，舌状花开放后完全从花盘脱落。而进行人工授粉的花序，花柱一直留在花盘上。

5.2人工授粉完成后，进行正常的栽培管理，授粉完成30-40天，可以获得成熟的香槟菊苣种子。

实施例2:

一种室内种植菊苣人工去雄和自交的方法，其具体步骤如下：

S1:亲本的选择

1.1选择植物工厂模组种植的将军菊苣作为异花授粉的亲本，栽培时间约50-60天开始进入花期。

1.2所述将军菊苣的主要性状是适合植物工厂种植且长势好，株型一致。

S2:母本花序的选择

2.1在栽培的所述将军菊苣植株中选择长势好，符合育种目标的植株6株，选取其侧枝生长的健壮的花枝和花序，其中，所述花序的选择时期为侧枝生长的待开放花序，以其花器官的紫色舌状花刚刚露出花瓣时为宜。

2.2根据此特点选择的花序，舌状花的雄蕊即将成熟，其花粉附着于聚药雄蕊组成的花药管内壁，人工去雄时，随着雄蕊的拔出，其内壁上花粉可以随雄蕊一同去除干净。避免了自身花粉残留。

2.3根据此特点选择的花序，舌状花的雌蕊花柱尚未伸长，且花柱的柱头与雄蕊花药的顶端存在2mm-3mm的距离，人工去雄时，镊子不会损伤到雌蕊花柱和柱头。

S3:人工去雄

3.1用镊子将所述将军菊苣的外层苞片轻轻剥开，尽量不破坏外围苞片。其中，不破坏外围苞片是因为苞片作为光合器官，可以为后期种子的成熟提供营养。

3.2选取花盘上的全部管状花进行人工去雄。其中，可以选取全部管状花进行去雄是因为菊苣同一花盘上的舌状花成熟时期大致相同。具体的去雄操作为：用镊子夹住舌状花顶端，轻摇舌状花，使花底部从与花盘接触的位置脱离，然后沿平行于舌状花生长的方向，向上将花的雄蕊去除，露出“Y”字型柱头。采用如上方法，将花盘中长势良好的小花去雄。

3.3去雄完成后，用塑料标签对花枝进行挂牌，标注去雄时间。为防止其他花粉对去雄后花序的污染，可以用硫酸纸袋或牛皮纸袋等透光或不透光纸袋对去雄后的花序进行套袋处理，并让雌蕊继续发育44小时，待花柱明显伸长，柱头前端裂片展平，为最佳的授粉时期。

S4:父本花期的选择和授粉

4.1选取具有目标性状的、且花期与所选母本柱头伸长期一致的舌状花为父本。具体的，父本的花期为柱头伸出聚药雄蕊的花药管，且柱头上附着有大量从花药管中带出的花粉。

4.2用镊子夹取父本舌状花，将其花粉点涂于母本柱头“Y”字型分叉的中心处，进行人工授粉。

4.3授粉完成后，在标签上标注授粉时间，为防止其他花粉对授粉后的雌蕊柱头的污染，可以用硫酸纸袋或牛皮纸袋对授粉后的花序进行套袋处理，待雌蕊继续发育3-5天后，去掉硫酸纸袋。

S5:种子采收

5.1观察人工授粉的花序和未进行人工授粉的花序发现，未进行人工授粉的花序，舌状花开放后完全从花盘脱落。而进行人工授粉的花序，花柱一直留在花盘上。

5.2人工授粉完成后，进行正常的栽培管理，授粉完成30-40天，可以获得成熟的将军菊苣种子。

研究结果显示：采用本发明自交育种方法的将军菊苣自交结实率达50.22％。

综上所述，本发明实施例的菊苣自交育种方法，通过人工自交技术，收获高世代的菊苣品种，也可以通过人工杂交技术，定向选育具有目标性状，优势明显的菊苣杂交种子。所述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。