一种精巧的番茄杂交授粉方法

技术领域

本发明属于番茄杂交制种的授粉环节技术领域，涉及一种精巧的番茄杂交授粉方法。

背景技术

番茄是一种重要的蔬菜作物，也是科研工作中常用的模式作物。番茄的花为完全两性花，自花授粉，因杂种一代具有高产、抗逆等优良特性，市场上的番茄多为杂种一代。

番茄杂交制种有多种专用授粉工具，如授粉管、授粉器等，但均需基于花粉量大才能操作。也有采用现场边湿挑花粉边授粉的方法，但番茄花多而小，操作不便，且容易造成花粉混杂影响制种纯度。也有花粉干燥后敲花粉的方法，如发明人所在团队采用阳光晒干或加热器吹干的方式对番茄花进行干燥，再用镊子夹住雄蕊的顶端在铝盒边缘磕碰镊子，通过人工振动的方式获取花粉；该方法不易把控花的干燥时间，且挨个敲花粉费时费工，同时由于花粉得率低，需要多人操作才能保证第二天授粉工作正常开展。当授粉组合数量多且父本供粉量有限，尤其在科研工作中试配制若干杂交组合时，上述常规的人工授粉方法不仅费时费工，且授粉效率低，影响授粉进度和授粉效果。

发明内容

本发明的目的在于解决番茄杂交育种工作中尤其是科研工作中试配制若干组合而花粉量不足时授粉困难的问题，提供一种精巧的番茄杂交授粉方法。

为实现本发明的目的，采用以下技术方案：

一种精巧的番茄杂交授粉方法，包括：收集番茄父本花，摘除萼片、花瓣并从底部抽出雌蕊，留雄蕊在干铝盒内；将铝盒敞口置于盛有生石灰的密封盒中，封好密封盒盖子，对雄蕊进行干燥处理；将干燥的雄蕊轻轻捣碎至粗粉状，用小毛笔协助转移过筛，筛于铝盒中，获得花粉混合物，于阴凉处存放；用改良镊子顶端的橡皮头蘸取花粉混合物，点在母本植株已去雄的成熟柱头上，摘除完成授粉的花的两枚萼片，以标记授粉完成。

具体的，包括以下步骤：

获取花粉：铝盒编号；上午，待父本植株番茄花上的露水消失后，摘下整个已成熟但未开裂的父本花盛于铝盒中，收集完毕后，集中摘除萼片、花瓣并从底部抽出雌蕊，留雄蕊在铝盒内；将铝盒敞口置于盛有生石灰的密封盒中，封好密封盒盖子，对雄蕊进行干燥处理；将干燥的雄蕊置于研钵中，用研磨棒轻轻捣碎得到粗粉状花粉混合物；用小毛笔将花粉混合物转移至筛网上，筛于铝盒中，于阴凉处存放；

杂交授粉：摘掉母本植株已开放的花以及即将开放或判断柱头已完成授粉的花；在授粉前1-2天，选取柱头1-2两天内可成熟的花朵，用改良镊子的尖头镊子嘴去除待授粉的母本花的雄蕊，保留花瓣；授粉当天，按照编号，用改良镊子顶端橡皮头蘸取铝盒中的花粉，点在已去雄的成熟柱头上；随手用改良镊子横向摘除完成授粉的花的两枚萼片，以标记授粉完成。

所述的铝盒配有盖子；所述的铝盒的内径为5.5厘米、高度为3厘米。

所述的铝盒内盛有的雄蕊不超过铝盒的一半容量，超过一半容量时应分装。

所述的密封盒的尺寸为29×20×15厘米。

在密封盒内盛有块状生石灰；在生石灰上铺放带孔洞的塑料垫板用于放置铝盒。应避免使用纸质垫板，纸板自身有吸湿性，可能含有水分或吸收花粉水气，最终影响生石灰发挥效果。本发明要求生石灰为块状生石灰，可以为小碎块生石灰或大块生石灰。块状生石灰总表面积大且相互之间的间隙可保证盒内所有生石灰块都发挥较好的吸湿作用；本发明使用大块生石灰时，应避免密封盒内只放置一块大块生石灰，其表面积相对多块生石灰要小，且表面形成吸湿层后内部生石灰难以发挥作用；同时也应避免粉末状生石灰，以免上层生石灰粉末吸湿后形成吸湿层，影响下层石灰发挥作用。发明人也尝试使用硅胶干燥剂，因干燥剂颗粒之间间隙小等原因用于干燥雄蕊的效果欠佳，采用与生石灰等容积量的硅胶干燥剂干燥等量雄蕊，干燥12小时仍不能将雄蕊干燥；且硅胶干燥剂采购成本也高于生石灰。

雄蕊干燥时间为7-9小时，干燥至轻轻晃动铝盒时发出沙沙的声音且雄蕊不软塌为准。

所述的研钵的内径为5厘米，所述的研磨棒的棒长度为6厘米。

所述的小毛笔为勾线用小号毛笔，小毛笔的峰长为0.6厘米。

所述的筛网为150目筛网，筛网上端箍环外径为5.5厘米，内径为4.7厘米，使得筛网能嵌入铝盒中且便于取出。过筛后，用75％的酒精棉擦拭铝盒外围，去除撒落的花粉混合物。

本领域技术人员可以根据母本植株雄蕊颜色判断选取柱头1-2两天内可成熟的花朵，一般的，母本植株花蕾颜色为淡黄色时，说明柱头1-2两天内可成熟。

母本花去雄的方法为：一手捏住花柄处，一手用改良镊子的尖头镊子嘴将待授粉的母本花沿未开放花瓣边缘剥开，再沿雄蕊棱沟将雄蕊分开后去除雄蕊，保留花瓣。

所述的改良镊子为顶端设有橡皮头的尖头镊子；改良镊子的尖头端镊子嘴用于去雄和撕除萼片，另一端设有的橡皮头呈圆面状，方便蘸取花粉与授粉操作。本发明改良镊子兼具去雄和授粉功能以及在授粉过程中便于用镊子将萼片撕除，减少了授粉工种中的工具量，不用频繁换用工具。

所述的橡皮头可以取材自带橡皮的铅笔上的橡皮；橡皮头由内层金属固定环和外层胶带缠绕层固定于尖头镊子的顶端，将橡皮磨成圆面状。

摘除萼片的方法为：从母本植株番茄花的底部横向撕除两枚萼片，不可纵向撕除或掐断萼片。完成授粉后的花，摘除萼片应为两枚，少撕萼片会造成随果实发育萼片长大而间隙不明显，影响后续对授粉状态的判断；多撕萼片则会造成花部伤口过多影响坐花坐果效果。

作为本发明所述的精巧的番茄杂交授粉方法的优选技术方案，授粉期间，每天下午4～5点，检查母本花，对新近成熟的花去雄。

本发明铝盒、研钵、研棒、小毛笔均应有编号，整个授粉期间与父本花粉编号一一对应使用，每套工具应单独存放，避免与其他工具混合污染。

本发明所述的番茄为茄科番茄属草本植物，按照果型大小的分类，分为樱桃番茄和大果番茄，两种番茄花的大小基本一致。因樱桃番茄每花序的花远多于大果番茄，在授粉工作中费工费时，因此后续实施例中的番茄是均以樱桃番茄为例进行试验。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、有效富集花粉，提高授粉效率。本发明针对父本花粉不足的情况，将雄蕊干燥后轻轻捣碎过筛，破碎的花丝等非花粉组织可将有限的花粉稀释分散，从而有效增加母本花授粉数量。

2、人工成本降低。早前，发明人采用阳光晒干或加热器吹干的方式将花进行干燥，再用镊子夹住雄蕊的顶端在铝盒边缘磕碰镊子，通过人工振动的方式获取花粉，该方法不易把控花的干燥时间，且一个个敲花粉费时费工，并需要多人操作才能不耽误第二天授粉用。本发明中将父本花置于铝盒中，采用密封盒中生石灰吸湿的方式进行干燥，可有效把控时间；将雄蕊集中捣碎过筛出粉，极大的提高了出粉的时间效率，且单人可操作。

3、提高制种纯度。本发明提前将母本去雄，在授粉时选择成熟柱头授粉，与边去雄边授粉的方法相比，本发明可避免因选花太大，柱头已完成授粉造成的制种纯度低，或选花太小，造成授粉受精效果差、最终产量低的问题；采用摘除两枚萼片的方式对授粉进行标记，便于后续识别授粉果，去除自交果，具有便捷性、永久性、唯一性等优点。

4、可操作性强。本发明的目的在于解决科研上试配制若干组合且父本供粉量不足的情况下授粉困难的问题。本发明所使用的研钵、铝盒、密封盒等耗材在实验室条件下获取方便，且因各物品体积小、不需要用电等特点，便于开展工作。

附图说明

图1为改良镊子图。

图2为雄蕊干燥示意图。

图3为用小毛笔将捣碎的花粉混合物转移至筛网的示意图。

图4为完成授粉后撕除母本花萼片的示意图。

具体实施方式

以下结合实施实例对本发明的技术方案做进一步说明。

实施例所使用的耗材如下：

授粉用铝盒，内径为5.5厘米，配有盖子。

密封盒，尺寸为29×20×15厘米；密封盒内盛放小碎块生石灰，在生石灰上铺放带孔洞的塑料垫板用于放置铝盒。

研钵，内径为5厘米；研磨棒，长度为6厘米。

勾线用小号小毛笔，峰长0.6厘米。

150目筛网，筛网上端箍环外径为5.5厘米，内径为4.7厘米，使得筛网能嵌入铝盒中且便于取出。

改良镊子由尖头镊子(型号：GT-HN001J，钢拓工具厂家生产)改造而得，如图1，在尖头镊子的顶端设有橡皮头，橡皮头由内层金属固定环和外层胶带缠绕层固定，橡皮磨呈圆面状。

铝盒、研钵、研棒、小毛笔均编号，整个授粉期间与父本花粉编号一一对应使用，每套工具应单独存放，避免与其他工具混合污染。

实施例1

一种精巧的番茄杂交授粉方法，包括以下步骤：

花粉获取过程：

(1)、上午，待父本植株番茄花上的露水消失后，整个摘下已成熟但未开裂的父本花，收集于授粉用铝盒中；全部采摘完毕后，集中摘除萼片、花瓣并从底部抽出雌蕊，留雄蕊在铝盒内；每个铝盒内盛放的雄蕊不超过铝盒一半容量；

(2)、如图2，将盛有雄蕊的铝盒敞口置于盛有生石灰的密封盒中，封好密封盒盖子，采用生石灰吸湿的方式对雄蕊进行干燥处理；干燥时间一般为7-9小时，因雄蕊本身特性或雄蕊数量偏多等原因，干燥时间会有浮动，干燥至以轻轻晃动铝盒发出沙沙的声音且雄蕊不软塌为准；

(3)、将干燥的雄蕊置于研钵中，用研磨棒轻轻捣碎得到粗粉状花粉混合物；

(4)、如图3，用小毛笔将捣碎的花粉混合物转移至150目筛网上，筛于对应编号的授粉用铝盒中；用75％的酒精棉擦拭铝盒外围及双手，去除撒落的花粉混合物；

(5)、所有盛有花粉混合物的铝盒置于阴凉处存放。

杂交授粉过程：

(1)、全部摘掉母本植株上已开放的花以及即将开放或判断柱头已完成授粉的花；

(2)、授粉前一天，根据母本雄蕊颜色(一般为淡黄色)判断选取柱头1-2两天内可成熟的花朵，一手捏住花柄处，一手用改良镊子的尖头镊子嘴将待授粉的母本花沿未开放花瓣边缘剥开，再沿雄蕊棱沟将雄蕊分开后去除雄蕊，保留花瓣；

(3)、授粉当天上午，按照编号，用改良镊子顶端的橡皮头轻轻蘸取铝盒中的花粉，点在已去除雄蕊的成熟柱头上；

(4)、如图4，完成授粉的花，从花的底部横向摘除两枚萼片，以标记授粉完成；

(5)、杂交授粉期间，每天下午4点-5点，检查母本花，按照步骤(2)对新近成熟的花去除雄蕊，按照步骤(3)、(4)进行授粉。

实施例2

父本植株花粉活性的考察

发明人选取按照实施例1技术方案进行干燥、捣碎、过筛后的父本花粉，采用亚历山大染色法对父本花粉进行检测，10×物镜视野下观察，选取6个代表性视野进行统计分析。

表1、父本植株花粉活性的考察结果

由表1可知，6个视野中花粉总量：655，有活性花粉总量506，平均花粉活性比例达到77.3％，结合实施例3方法1获取的花粉授粉后的坐果情况及籽粒数，表明本发明方法能够获得满足番茄杂交授粉需求的花粉质量。

实施例3

江苏省南京市江苏省农业科学院六合试验基地大棚，设置两组试验，分别记为方法1(实施例1方法)和方法2(常规方法)。2019年4月20日，采集3个番茄父本材料等量雄蕊(每父本材料采集2盒雄蕊，每个铝盒约30枚，共6盒；每组试验3个父本材料的雄蕊各1盒)，每组试验对应3个待杂交授粉的番茄母本材料各5株，即三个组合。

方法1：3个父本材料所需干燥时间最长需8小时，以8小时计(中间无需人工干预)；雄蕊干燥后轻轻捣碎过筛，每盒花粉获取时间耗时为10分钟，且粉量充足。每个母本材料5株，每株母本植株授粉2朵花，共10朵花，共计30朵，最终坐果数28个，坐果率93.3％，单果平均籽粒数22。

方法2：因天气原因，采用阳台上阳光晒+暖风机烘的方式进行干燥，耗时最长12小时(中间需要人工多次翻动，便于水分散出)。雄蕊干燥后，一手扶住铝盒，一手用镊子夹住雄蕊顶端用镊子中上部碰触铝盒边缘，靠持续振动出粉，花粉量最终为方法1的一半左右，每盒花粉耗费时间约为30分钟。授粉采用边去除雄蕊边授粉的方式，所授粉花采用授粉标记染料在花柄处做标记，母本植株各授粉2朵花，每材料10朵，共计30朵，最终坐果数为19个，坐果率63.3％，单果平均籽粒数16，坐果率低及籽粒数少可能是因为边去雄边授粉过程选花不合适导致。

表2、不同授粉方法对杂交授粉情况的影响

2019年春茬，发明人共试配制番茄杂交组合90个，涉及父本材料20份，母本材料30份，每个母本材料按照最低量5株进行计算，授粉第2-5个花序，共4个花序，每个花序约授粉15朵花，授粉时间持续20天，父本花应每天采集。

方法1(实施例1方法)：每天下午4点-5点，母本植株的花去除雄蕊时间为1小时，累计耗时1小时/天×20天＝20小时；每天采集父本花并获取雄蕊的时间约1小时，累计耗时1小时/天×20天＝20小时；雄蕊干燥阶段耗时最多8小时，以8小时计(不需要人工盯着，检查是否达到干燥状态即可)，累计耗时8小时/天×20天＝160小时；出粉时间(捣碎+过筛)耗时10分钟/父本材料×20份父本×20天＝4000分钟＝66.7小时；授粉耗时3小时/天×20天＝60小时；授粉工作结束时根据萼片标记将自交果及未授粉花去除，需1天，记8小时。整个授粉周期内人工334.7小时，按照每天8小时工作计算，则折算为41.8天工，授粉期间人工费用200元/天，花费8360元。每组合预期收获籽粒数为：5株×4穗果×15个授粉果/穗×坐果率93.3％×22粒/果＝6157.8粒。

方法2(常规方法)：采用阳台上阳光晒+暖风机烘干的方式进行干燥。雄蕊干燥后，一手扶住铝盒，一手用镊子夹住雄蕊顶端用镊子中上部碰触铝盒边缘，靠持续振动出粉。授粉采用边去除雄蕊边授粉的方式，所授粉花采用授粉标记染料在花柄处做标记。

每天采集父本花并获取雄蕊的时间约1小时，累计耗时1小时/天×20天＝20小时；雄蕊干燥阶段耗时12小时/天×20天＝240小时，出粉耗时0.5小时/父本材料×20份父本×20天＝200小时，授粉时间耗时5小时/天×20天＝100小时，且授粉工作结束时需按照花柄处授粉标记去除自交果及未授粉花，需1天，记8小时。整个授粉周期内耗费人工568小时，按照每天8小时工作计算，则折算为71天工，授粉期间人工费用200元/天，因该方法中雄蕊干燥过程持续时间较长，有时会占用夜间休息时间，且长时间敲花粉工作疲劳，需每天增加20元补贴，则应为220元/天，花费15620元。每组合预期收货籽粒数为：5株×4穗果×15个授粉果/穗×坐果率63.3％×16粒/果＝3038.4粒。

由此可以看出，方法1比方法2节约成本46.5％，而预期获得的种子量可提高114.5％。原因主要是：方法1提前去除雄蕊，可保证参与授粉的柱头成熟度比较好，而边去除雄蕊边授粉的方式若选到成熟度差的柱头，则会造成授粉受精失败，坐果率低。且方法2中雄蕊干燥及敲花粉过程中占用人工量大，有时甚至占用夜间休息时间才能获取足量花粉。