一种象牙参属植物人工授粉的方法与流程

本发明属于生物技术领域，具体涉及一种象牙参属植物人工授粉的方法。

背景技术：

象牙参属（roscoeasmith）为姜科多年生低矮草本植物，其肉质根粗厚膨大、形似象牙。该属植物仅分布于喜马拉雅山区，是姜科（zingiberaceae）中为数不多分布于高海拔地区的类群。其多个种类在中国西南地区常作为藏药和民间草药使用，具温中散寒、止痛消食的功效；花大、花形花色均美丽，可供观赏，具有重要的经济价值。象牙参属植物为穗状花序或头状花序，小花的结构较为独特，花冠裂片3枚，后方的一枚裂片直立，较大，呈兜状，两侧的裂片较狭，平展或下弯；外轮2枚侧生退化雄蕊呈花瓣状，内轮2枚联合成一唇瓣，极稀无，发育雄蕊仅1枚，其花丝具槽，花药2室，具药隔附属体或无；花柱极为纤细，柱头一般直径约1mm，呈漏斗状、中空，具缘毛或光滑，其中无柄象牙参的柱头呈弯钩状且稍膨大，花开放后柱头弯曲可进行自花授粉，其余大部分种类的雌蕊柱头与雄蕊花药在空间上处于分离状态，自然状态下自花授粉极难实现，在自然条件下座果率极低，需要昆虫进行辅助授粉才可异花结实进行有性繁殖。

象牙参属植物在长期的进化中，已经高度适应高海拔地区的低温条件，用宿根或种子繁殖等常规方法引种至低海拔地区，常因无法适应夏季超过30℃的高温而死亡；再者，引种后的植株因缺乏原产地的昆虫进行辅助授粉，许多种类无法进行自然的有性繁殖。为提高象牙参属植物的引种驯化效果以及满足大面积栽培的需求，要尽量使用种子进行引种驯化，亦或培育适应性更强的新品种。目前还未有任何关于象牙参属植物人工辅助授粉方法方面的报道。

技术实现要素：

本发明针对象牙参属植物生产与育种工作的需求，提供了一种象牙参属植物的人工授粉方法，目的在于保证象牙参属植物的自交繁殖或杂交育种效果，杂交组合内母本株能够得到父本株有效授粉的同时，不同杂交组合之间可实现高度的花粉隔离，从而避免因串粉引起的混杂，同时极显著地提高杂交育种效率。

鉴于象牙参属植物的小花花期仅为1～3天，必须于小花开放当日的正午进行人工授粉；由于大部分种类的柱头表现为膨大中空、边缘仅具缘毛，且柱头一般不分泌粘液，不易粘附花粉，需要多次涂抹，尽量粘上较多的花粉，以提高授粉效果。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

（1）在象牙参属植物花序中下部小花开放当日的正午进行人工授粉，在正午时，初步选择当日开放、表现强壮的小花作为人工授粉的对象；

授粉必须在花开放当日的正午进行，时间过早花药成熟度不足，同时也可能有露水干扰，时间太晚柱头过于干燥；

（2）将步骤（1）选择的小花的3个花冠裂片稍反折后，露出里面的雌蕊和雄蕊，选择雄蕊花药刚开始散粉的花朵；

（3）用尖镊子将极为纤细的雌蕊花柱从雄蕊花丝槽中稍稍挑出，夹住雄蕊基部延伸成距状的花药隔，避开纤细的花柱，轻轻取下整个花药，作为自交繁殖或杂交育种的父本备用；

（4）轻轻托住已去雄花朵上的柱头及其下方的花柱（母本），用尖镊子夹住整个父本花药，将花药上的花粉轻轻涂抹于柱头上，尽量使花粉落于中空柱头内，反复多次，以提高授粉效果；

1个父本雄蕊花药的花粉量可供2～4朵母本小花进行授粉；

所述母本均为去除雄蕊的小花，去除方式按步骤（1）-（3）完成；

（5）将母本花朵的3个花冠裂片复原，特别是后方较大的兜状花冠裂片，可有效保护授粉后的柱头和花柱，完成人工辅助授粉。

本发明方法的优点和技术效果：

本发明象牙参属植物的授粉方法能够显著提高姜科象牙参属植物的自交授粉率和自交座果率，以及杂交授粉率，且操作方法简单、成本极低，并且保证自交授粉质量，避免杂交组合间的花粉混杂；结出的蒴果较为饱满，种子发育良好。

附图说明

图1为早花象牙参的花结构特点和自交辅助授粉效果；其中a图为早花象牙参小花盛开状态；b图为成熟雄蕊和雌蕊的结构特点；c图为人工辅助授粉后发育良好的蒴果；

图2为无柄象牙参的花结构特点和杂交授粉效果；其中a图为无柄象牙参小花盛开状态；b图为成熟雄蕊和雌蕊的结构特点；c图为人工杂交授粉后发育良好的蒴果；

图3为粉叶象牙参的花结构特点和杂交授粉效果；其中a图为粉叶象牙参小花盛开状态；b图为成熟雄蕊和雌蕊的结构特点；c图为人工杂交授粉后发育良好的蒴果；

图4为绵枣象牙参的花结构特点和杂交授粉效果；其中a图为棉枣象牙参小花盛开状态；b图为成熟雄蕊和雌蕊的结构特点；c图为人工杂交授粉后发育良好的蒴果。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的技术方案作进一步说明，但这些实施例不得用于解释对本发明的限制；下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的试验材料，如无特殊说明，均为市售。

实施例1：早花象牙参的人工辅助授粉方法如下：

（1）在盆栽早花象牙参的盛花期（5～7月），于穗状花序（花序梗外露）中小花开放当日的正午，初步选择穗状花序中下部当日开放、表现强壮的小花作为人工授粉的对象，图1a；

（2）将小花的3个花冠裂片稍反折后，露出里面的雌蕊和雄蕊，选择雄蕊花药成熟并刚开始散粉的花朵，图1b；

（3）用尖镊子小心将极为纤细的雌蕊花柱从雄蕊的花丝槽中稍稍挑出，夹住雄蕊基部延伸成距状的花药隔，避开雌蕊的花柱，轻轻取下整个雄蕊的花药，备用；

（4）轻轻托住早花象牙参已去雄花朵上的柱头（中空膨大、具缘毛）及其下方的花柱，直接用尖镊子夹住刚取下的整个雄蕊花药，将花药上的花粉轻轻涂抹于刚去除雄蕊花朵的柱头上，需反复多次，以提高自交授粉效果；

（5）花粉涂抹完成后，将花朵的3个花冠裂片复原，完成人工辅助授粉；待花冠裂片干枯后，单独常规水肥管理，观察子房是否开始膨大；

共完成早花象牙参45朵小花的自交辅助授粉，约40天左右后蒴果发育成熟，其中42个蒴果较饱满，3个蒴果饱满度稍低；待成熟开裂后及时采集种子，通风阴干后4℃低温密封保存；结果见图1c，从图中可以看出辅助授粉后的蒴果发育良好，成熟开裂后的种子数量较多、饱满。

实施例2：无柄象牙参的人工杂交授粉方法如下：

（1）在盆栽无柄象牙参的盛花期（7月），于穗状花序（花序梗外露）中小花开放当日的正午，初步选择花序中下部当日开放、表现强壮的小花作为人工杂交授粉的母本，图2a；

（2）将无柄象牙参小花的3个花冠裂片稍反折后，露出里面的雌蕊和雄蕊，选择雄蕊花药成熟并刚开始散粉且下弯柱头未接触到花粉的花朵，图2b；

（3）用尖镊子小心将无柄象牙参极为纤细的雌蕊花柱从雄蕊花丝槽中稍稍挑出，夹住雄蕊基部延伸成距状的花药隔，避开雌蕊花柱和下弯的柱头，轻轻取下整个雄蕊的花药，柱头不可粘上花粉；取下的花药可即时用作其他杂交组合的父本，也可锡箔纸包裹后密封，于-20℃下冷冻保存，备用；

（4）轻轻托住无柄象牙参已去雄的花朵的柱头（下弯、稍膨大）及其下方的花柱，用尖镊子夹住用同样方法取下备用的早花象牙参（父本）的整个雄蕊的花药，将花药上的花粉轻轻涂抹于无柄象牙参（母本）的柱头上，需反复多次，以提高杂交授粉效果；

（5）花粉涂抹完成后，将无柄象牙参花朵的3个花冠裂片复原，即完成杂交组合无柄象牙参×早花象牙参的人工授粉；待花冠裂片干枯后，单独常规水肥管理，观察子房是否开始膨大；

共完成无柄象牙参×早花象牙参40朵小花的人工杂交授粉，约50天左右后膨大的子房发育为成熟的蒴果，其中35个蒴果较饱满，3蒴果饱满度较低，2个未发育；待成熟开裂后及时采集种子，通风阴干后4℃低温密封保存；结果见图2c，图中可以看出人工杂交授粉后的蒴果发育良好，成熟开裂后的种子数量较多、饱满。

实施例3：粉叶象牙参的人工杂交授粉方法，包括以下步骤：

（1）在盆栽粉叶象牙参的盛花期（7月），于穗状花序（花序梗外露）中小花开放当日的正午，初步选择花序中下部当日开放、表现强壮的小花作为人工杂交授粉的母本，图3a；

（2）将粉叶象牙参小花的3个花冠裂片稍反折后，露出里面的雌蕊和雄蕊，选择雄蕊花药成熟并刚开始散粉的花朵，图3b；

（3）用尖镊子小心将极为纤细的雌蕊花柱从雄蕊花丝槽中稍稍挑出，夹住雄蕊基部延伸成距状的花药隔，避开雌蕊花柱和稍膨大中空的柱头，轻轻取下整个雄蕊的花药，柱头不可粘上花粉；取下的花药可即时用作其他杂交组合的父本，也可锡箔纸包裹后密封，于-20℃下冷冻保存，备用；

（4）轻轻托住粉叶象牙参已去雄花朵的柱头（中空膨大、具缘毛）及其下方的花柱，用尖镊子夹住用同样方法取下备用的早花象牙参（父本）的整个雄蕊的花药，将花药上的花粉轻轻涂抹于粉叶象牙参（母本）的柱头上，需反复多次，以提高杂交授粉效果；

（5）花粉涂抹完成后，将粉叶象牙参花朵的3个花冠裂片复原，完成粉叶象牙参×早花象牙参的人工授粉；待花冠裂片干枯后，单独常规水肥管理，观察子房是否开始膨大；

共完成粉叶象牙参×早花象牙参28朵小花的人工杂交授粉，约45天左右后膨大的子房发育为成熟的蒴果，其中22个蒴果较饱满，4个饱满度较低，2个未发育；待成熟开裂后及时采集种子，通风阴干后4℃低温密封保存。结果见图3c，图中可以看出人工杂交授粉后的蒴果发育良好，成熟开裂后的种子数量较多、饱满。

实施例4：绵枣象牙参的人工杂交授粉方法如下：

（1）在盆栽绵枣象牙参的盛花期（6月），于穗状花序（花序梗不外露）中小花开放当日的正午，初步选择花序中下部当日开放、表现强壮的小花作为人工杂交授粉的母本，图4a；

（2）将绵枣象牙参单花的3个花冠裂片稍反折后，露出里面的雌蕊和雄蕊，选择雄蕊花药成熟并刚开始散粉的花朵，图4b；

（3）用尖镊子小心将极为纤细的雌蕊花柱从雄蕊花丝槽中稍稍挑出，夹住雄蕊基部延伸成距状的花药隔，避开雌蕊花柱和稍膨大中空的柱头，轻轻取下整个雄蕊的花药，柱头不可粘上花粉；取下的花药可即时用作其他杂交组合的父本，也可锡箔纸包裹后密封，于-20℃下冷冻保存，备用；

（4）轻轻托住绵枣象牙参已去雄花朵的柱头（中空膨大、具缘毛）及其下方的花柱，直接用尖镊子夹住用同样方法取下备用的早花象牙参（父本）的整个雄蕊的花药，将花药上的花粉轻轻涂抹于绵枣象牙参（母本）的柱头上，需反复多次，以提高杂交授粉效果；

（5）花粉涂抹完成后，将绵枣象牙参花朵的3个花冠裂片复原，完成绵枣象牙参×早花象牙参的人工授粉；待花冠裂片干枯后，单独常规水肥管理，观察子房是否开始膨大；

共完成绵枣象牙参×早花象牙参25朵小花的人工杂交授粉，约35天左右后膨大的子房发育为成熟的蒴果，其中19个蒴果饱满，3个饱满度较低，3个未发育；待成熟开裂后及时采集种子，通风阴干后4℃低温密封保存。结果见图4c，图中可以看出人工杂交授粉后的蒴果发育良好，成熟开裂后的种子数量多、饱满。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，本发明的保护范围不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员，在本发明披露的技术范围内，可显而易见地得到的技术方案的简单变换或等效替换均落入本发明的保护范围内。