一种多花菜豆人工授粉花蕾柱头固定方法与流程

本发明属于多花菜豆人工育种技术领域，具体涉及一种多花菜豆人工授粉花蕾柱头固定方法。

背景技术：

多花菜豆为腋生总状花序，花梗细长，中空，略扭，具棱。花梗上单生或对生10~20朵小花。小花自下向上开放，单花花期仅2~3d。多花菜豆的单花花器呈钟状，由5个裂片构成，其中2片连为一体，每一裂片呈三角形，长1mm左右。花冠呈蝶形，由1枚旗瓣、2枚翼瓣和龙骨瓣(2枚花瓣融合而成)构成，花冠颜色红、白2种。龙骨瓣卷曲，爪状，顶端延伸成一喙。多花菜豆的单花为雌雄同花，二体雄蕊(9+l)，上位子房(内含多个胚珠)。花柱卷曲，柱头顶生，椭圆体状，下部有腺毛。

多花菜豆是我国重要出口创汇作物，在外贸上又称为大白芸豆、大黑花芸豆等。多花菜豆既是拉丁美洲重要的粮食作物，又是欧美、日本、韩国等发达国家以及中东地区喜爱的汤食作物。多花菜豆营养价值高，蛋白质含量高且可消化性好，并含有丰富矿物元素及多种维生素。多花菜豆最适于温带地区和热带高海拔地区种植，主要分布在阿根廷、美国、墨西哥、英国、中国、日本、波兰和德国等国，在中国，多花菜豆主要分布于云南，零星分布于贵州、四川、山西、黑龙江与内蒙古等省(区)。在云南，多花菜豆主要分布于丽江、大理、楚雄等州(市)的高寒冷凉山区，创汇1162万美元。目前，生产中普遍存在品种杂乱，品种退化快、产量和品质不断下降等突出问题。目前常规选育难以保持品种特性，制约了扩大生产和出口。究其根源，是没有明确多花菜豆的繁育特点，现有的试验田都在户外，难免受到环境因素的影响。为了提高实验的准确性，需要进行人工定向授粉，并且排除蜜蜂等媒介的异花授粉或者自花授粉等因素的干扰。

目前人工授粉有种方法是不去雄式人工授粉，即不去掉雄蕊而直接授以花粉。每天早晨6时30分先选择即将开放的父本花蕾，用镊子去掉花瓣，将撕下的全部雄蕊盛在固定的花粉盒内，加盖摇盒抖落花粉，暂存于冰壶中;然后在母本小区选择生长健壮的单株做杂交亲本。

鉴于多花菜豆系无限结荚习性，应尽可能选主茎中部各节的花朵，一般不用基部及顶端的花朵。按此原则在发育良好的花序上，选择预计在第二、三天开放的一对对生花蕾，修剪掉其余全部花荚，顶端留2cm左右花序梗，用左手食指和拇指扶花，右手持剪刀，在花蕾着生柱头的一侧，即花蕾凹陷一侧1/2处，对准柱头位置，先将旗瓣、翼瓣同时剪一小孔，随后换用镊子把龙骨瓣撕一小口，再用民用大针将柱头轻轻挑出，使柱头在不受伤害的情况下露出龙骨瓣外;授粉技术熟练后，亦可采用“压涂法”，就是将龙骨瓣撕一小口后，用镊子轻轻挤压翼瓣或龙骨瓣，使柱头从龙骨瓣先端伸出，此法可最大限度地减少柱头的损伤程度。随即用镊子将已采好的父本花粉或现采的花粉授于柱头上，最后连同花梗套用12cm×16cm的羊皮纸袋隔离、用曲别针固定在架杆上，并挂牌于本花序梗基部。授粉时间一般应在上午10时以前进行完毕。在变换组合前，对使用过的工具，花粉盒和手指等都要用洒精消毒，避免花粉混合。传统技术弊端有五：其一，处理柱头时对花蕾破坏较严重，感染风险较大，极易导致花蕾、柱头枯萎及定向授粉失败；其二，柱头没有固定成外露状态，很容易因为外界刺激如人员或者昆虫的接触导致柱头与龙骨瓣的相对运动，从而使柱头接触到龙骨瓣内的花粉而导致自花授粉；其三，为了避免外来非定向花粉对柱头的污染所采用的羊皮纸袋存在操作复杂，羊皮纸袋使花蕾承重过大，以及羊皮纸袋内空气湿度较低导致的柱头活力下降和授粉成功率下降；其四，传统技术是对预计在第二、三天开放的花蕾在第一天上午10点以前进行处理，此期柱头属于尚未充分分泌粘液的干柱头，杂交授粉成功率低；其五，传统技术修剪掉了花序轴上的其余全部花荚，这会导致花序轴上由于没有其他花荚作为“库”，对叶片即“源”器官所制造养分的牵引较弱，导致杂交处理的花蕾不能充分获得水分和养分供给，从而降低杂交授粉成功率。

技术实现要素：

为了实现人工授粉需要将柱头引出以避免自花授粉，同时避免旗瓣、翼瓣的开放吸引其他蜜蜂等授粉媒介导致的非定向异花授粉，本发明提供一种多花菜豆人工授粉花蕾柱头固定方法，能够方便将柱头伸出固定进行异花授粉，同时将雄蕊包裹，避免其自花授粉。

具体技术方案为：一种多花菜豆人工授粉花蕾柱头固定方法，选择预计在第二天开放的多花菜豆花蕾，打开一侧的旗瓣以及该侧的翼瓣，轻轻挤压翼瓣，使得花柱柱头尽可能露出龙骨瓣，并且确保花柱柱头下方的雄蕊继续包裹在龙骨瓣内，然后用针从打开的翼瓣和龙骨瓣下端穿过，将柱头在此外露状态下固定，从而使得柱头不再回缩至龙骨瓣导致与其中的雄蕊自花授粉。打开一侧的旗瓣是方便进行后续授粉和合上旗瓣避免蜜蜂等授粉媒介异花授粉的干扰，以实现实验所追求的定向授粉，确保实验结果的准确性。确保花柱柱头下方的雄蕊继续包裹在龙骨瓣内，是为了避免在合上旗瓣时候其雄蕊继续开放，产生自花授粉。这样即能够实现在隔绝外界（合上旗瓣并捆绑）干扰的情况下，又可以避免自花授粉（确保花柱柱头下方的雄蕊继续包裹在龙骨瓣内）干扰，能够保证实验的定向性，提高实验的准确率。用针从打开的翼瓣和龙骨瓣下端穿过，将翼瓣和龙骨瓣在此状态下固定的时候应避开花柱下端的花房位置，避免针伤及花柱；因为旗瓣、翼瓣和龙骨瓣在授粉成功后会自然脱落，因此针对翼瓣和龙骨瓣的穿刺对授粉后花蕾的存活影响不大。并且针的穿刺相对比传统（背景技术中描述的用镊子把龙骨瓣撕一小口）方式来说，对花蕾的伤害相对来说更小，更便于人工授粉花蕾的存活。用针固定翼瓣和龙骨瓣下端，能够确保柱头不动，避免柱头与龙骨瓣的相对运动（自然状态下，外界刺激，如人员或者昆虫的靠近，或者风的吹拂会使得柱头与龙骨瓣的相对运动，不可避免的实现自花授粉），避免其自花授粉。

进一步，其授粉方式为，在上述固定的情况下，将采集的花粉涂抹在花柱柱头上，然后合上的旗瓣，并用套索将翼瓣和旗瓣上端捆绑固定，避免其开放，隔绝外界传粉媒介的影响，避免非定向异花授粉。避免了传统方式需要用羊皮纸袋隔离、用曲别针固定在架杆上，并挂牌于本花序梗基部，操作复杂，用羊皮纸袋较多，浪费资源的情况。

进一步，选择的多花菜豆花蕾，是其主茎花序轴上含有花荚的花蕾。含有花荚枝干上的的花蕾，由于其花荚的生物引导/催动功能，使得人工授粉后的花蕾更容易存活。

进一步，其柱头处理时间为第一天下午太阳落山以后，人工授粉时间为第二天上午9时之前。避开了传统方式即背景技术中描述的第一天上午10点前进行柱头处理和授粉，所存在的此期属于尚未充分分泌粘液的干柱头，杂交授粉成功率低的情况。

进一步，其固定装置包括针，针的顶端设置有一根金属丝a，金属丝a另一端与金属丝b中部连接，金属丝b一端弯曲后能够与多花菜豆花序梗绑定，起固定支撑作用；金属丝b另一端弯曲后能够将多花菜豆旗瓣、翼瓣绑定，避免其绽放。

本发明提供一种多花菜豆人工授粉花蕾柱头固定方法能够实现人工授粉时将柱头引出固定同时避免旗瓣、翼瓣的开放吸引其他蜜蜂等授粉媒介，同时避免自花授粉的情况发生，能够提高实验的准确性。

附图说明

图1为固定装置示意图；

图2为固定装置固定花蕾的示意图；

图3为人为将旗瓣、翼瓣打开露出花柱状态示意图；

图4为本发明操作过程示意图；

其中，1针；2金属丝a；3金属丝b；4旗瓣；5翼瓣；6龙骨瓣；7花柱；8雄蕊；9花蕾；10花序梗。

具体实施方式

一种多花菜豆人工授粉花蕾柱头固定方法，选择预计在第二天开放的多花菜豆花蕾，打开一侧的旗瓣以及该侧的翼瓣，轻轻挤压翼瓣，使得花柱柱头尽可能露出龙骨瓣，并且确保花柱柱头下方的雄蕊继续包裹在龙骨瓣内，然后用针从打开的翼瓣和龙骨瓣下端穿过，将柱头在此外露状态下固定。

进一步，其授粉方式为，在上述固定的情况下，将采集的花粉涂抹在花柱柱头上，然后合上的旗瓣，并用套索将翼瓣和旗瓣上端捆绑固定，避免其开放，隔绝外界传粉媒介的影响，避免非定向异花授粉。

进一步，选择的多花菜豆花蕾，是其主茎花序轴上含有花荚的花蕾。

进一步，其柱头固定时间为第一天下午太阳落山以后，授粉时间为第二天上午9时以前。

如图1~4所示的一种多花菜豆人工授粉花蕾柱头固定方法，其固定装置包括针1，针1的顶端设置有一根金属丝a2，金属丝a2另一端与金属丝b3中部连接，金属丝b3一端弯曲后能够与多花菜豆花序梗绑定，起固定支撑作用；金属丝b3另一端弯曲后能够将多花菜豆旗瓣、翼瓣绑定，避免其绽放。进一步，所述针1为顶端带孔的针，即民用大针，金属丝a2穿过孔与针上端绑定。进一步，金属丝a2与针1上端焊接固定。进一步，金属丝a2另一端与金属丝b3中部连接绑接或者焊接。图3和4中填充部分只是为了区分，现实中没有的。

操作过程：第一天下午太阳落山以后，选择预计在第二天开放的多花菜豆花蕾9，打开一侧的旗瓣4以及该侧的翼瓣5，轻轻挤压翼瓣5，使得花柱7柱头尽可能露出龙骨瓣6，并且确保花柱7柱头下方的雄蕊8继续包裹在龙骨瓣6内，然后用针1从打开的翼瓣5和龙骨瓣6下端穿过，将柱头在此外露状态下固定，然后合上旗瓣4以及该侧的翼瓣5，金属丝b3另一端弯曲后能够将多花菜豆旗瓣、翼瓣绑定。针1的顶端设置有一根金属丝a2，金属丝a2另一端与金属丝b3中部连接，金属丝b3一端弯曲后能够与多花菜豆花序梗绑定，起固定支撑作用；第二天上午9时以前，打开绑定旗瓣、翼瓣的金属丝b3端，打开上述一侧旗瓣4以及该侧的翼瓣5，将采集的花粉涂抹在花柱7柱头上，然后合上的旗瓣4，并用金属丝b3弯曲后将翼瓣5和旗瓣4上端捆绑固定，避免其开放，隔绝外界传粉媒介的影响，避免非定向异花授粉。

实施例

传统多花菜豆杂交技术与本发明所涉及的多花菜豆杂交技术对比

1、试验地概况

试验于2020年3月-2020年8月在云南省昆明市盘龙区云南省农业科学研究院试验田进行，试验地位于东经102°45'38''和北纬25°18'03''，海拔1930m，试验地年均温14.7℃，年蒸发量2384mm，年日照时数2617h，无霜期240d。

2、试验方法

供试的多花菜豆品种为芸选1号，试验设2个处理，分别为传统多花菜豆杂交技术和本发明所涉及的多花菜豆杂交技术，每个处理3次重复，随机区组布局。每个重复的小区面积为60m²，行距为1.0m，株距为0.6m，统一水肥管理措施及病虫害防治措施。

3、观测指标

结荚率：所有处理花蕾中结荚成功的花蕾数/所有处理的花蕾数

4、结果与分析

试验结果表明，传统多花菜豆杂交技术的结荚率显著低于本发明所涉及的多花菜豆杂交技术（f=288.64，p＜0.001）。这应该是因为传统的多花菜豆杂交技术存在以下5方面不足：其一，处理柱头时对花蕾破坏较严重，感染风险较大，极易导致花蕾、柱头枯萎及定向授粉失败；其二，柱头没有固定成外露状态，很容易因为外界刺激如人员或者昆虫的接触导致柱头与龙骨瓣的相对运动，从而使柱头接触到龙骨瓣内的花粉而导致自花授粉；其三，为了避免外来非定向花粉对柱头的污染所采用的羊皮纸袋存在操作复杂，羊皮纸袋使花蕾承重过大，以及羊皮纸袋内空气湿度较低导致的柱头活力下降和授粉成功率下降；其四，传统技术是对预计在第二、三天开放的花蕾在第一天上午10点以前进行处理，此期柱头属于尚未充分分泌粘液的干柱头，杂交授粉成功率低；其五，传统技术修剪掉了花序轴上的其余全部花荚，这会导致花序轴上由于没有其他花荚作为“库”，对叶片即“源”器官所制造养分的牵引较弱，导致杂交处理的花蕾不能充分获得水分和养分供给，从而降低杂交授粉成功率。相对而言，本发明所涉及的多花菜豆杂交技术，则在上述5方面均有改进，因此使得结荚率显著提高。

表1.传统杂交技术与本发明技术的杂交结实率对比