[发明专利]豆科牧草紫花苜蓿手持式授粉器

说明书

技术领域

本发明涉及蝶形花亚科苜蓿属植物紫花苜蓿的人工去雄、人工授粉、生殖繁育技术领域，尤其涉及豆科牧草紫花苜蓿（Medicago sativa. L）手持式授粉器。

背景技术

自然条件下，优良豆科牧草紫花苜蓿授粉主要依赖昆虫授粉。一方面，传粉昆虫对其花部构造塑成、花粉传递以及传粉系统的构建起着重要的作用；另一方面，传粉昆虫的选择性也使得花部形态、传粉系统不断向特化、高效的方向演化。但由于紫花苜蓿独特的蝶形花花部构造和异花授粉特性，传粉问题一直是制约紫花苜蓿遗传改良的一个重要因素。

根据植物的授粉方式不同，可分为自然授粉和人工辅助授粉两类。对于作物育种、制种以及品种选育等研究而言，主要采用人工授粉的方法，即：在确定父本和母本的基础上，通过人工采集父本植株的花粉，同时人工去除母本植株的花药和花粉（即人工去雄）后，将父本植株的花粉授在母本植株的柱头上，可以有效克服因某些外界条件的限制而导致的传粉不足，达到预期产量。

人工辅助授粉一般可以分为人工去雄、采集成熟花粉与异花授粉三个阶段。人工去雄包括物理去雄和化学去雄两种方法，其中物理去雄多采用镊子等工具，在花药成熟前，将花药从母本植株中去除，而只保留雌蕊用于授粉；化学去雄多采用酒精等化学药品，涂抹在母本植株的花药上，达到杀死花粉，而雌蕊依然存活的目的。成熟花粉采集通常采用硫酸纸袋或铝盒作为花粉容器，授粉时用毛笔、棉签等物品粘取花粉涂于待授花粉柱头上，该方法花粉损耗量大；同时，由于人工不断的粘取花粉，易造成花粉污染，导致杂交结果偏差，影响最终育种效果，且该方法工作强度大、劳动效率低，采集后需进行一次性转移等。

鉴于人工辅助授粉在农业育种生产中的诸多益处，为了克服以上的不足之处，人们发明了各种各样的授粉器，如专利号为CN200920118667.6的“电动授粉器”，专利号为200620112735.4的“偏仓式授粉器”，以及专利号为201220213101.3的“一种授粉均匀的花卉、果树授粉器”。但上述专利所公开的技术内容只涉及了人工辅助授粉器的单一串联技术，尚存在如下的不足之处：⑴授粉器只能进行授粉，而缺少对母本植株的人工去雄作用；⑵授粉器在收集花粉时不方便，且授粉时授粉器容易滑落，授粉不均，操作不方便，导致结实率低；⑶授粉器在长期使用的过程中，授粉头常常存在花粉堵塞，导致授粉不均匀；⑷授粉器拆装不方便，清洗困难，致使授粉时间短，增大授粉成本，进而导致电动式授粉器无法普遍使用；⑸常规授粉器主要针对花卉和果树设计，多为蔷薇科或十字花科植物。

紫花苜蓿为豆科蝶型花，由五枚离生花瓣构成，属两侧对称，最远轴为1片旗瓣（standard），2片翼瓣（wing）位于对称轴两侧，2片龙骨瓣（keel）位于最内侧，龙骨瓣往往部分合生。另外，雄蕊基部有蜜腺，引诱蜜蜂等具有长口吻的昆虫采食，9枚雄蕊合生成一管状，对着旗瓣的1枚雄蕊与管状合生的其它9枚雄蕊离生，形成一缺口，便于蜜蜂等昆虫深入至蜜腺基部。蝶形花花瓣的功能主要表现在以下几个方面：⑴旗瓣较大，色彩艳丽，一方面保护小花的内部结构，同时起到吸引传粉者拜访的作用；⑵翼瓣着生在旗瓣的内侧并紧贴龙骨瓣，下部包裹龙骨瓣，上部形成缺口，不仅起到支撑整个小花和保护龙骨瓣内雌雄合蕊的作用，还是传粉者觅食的登录平台，传粉昆虫停在翼瓣的边缘，将吻通过缺口伸到小花的基部取食花蜜；⑶两片龙骨瓣合生，紧紧包裹着雌雄合蕊，使雌雄合蕊弯曲，从而形成张力，是未来成熟花粉散发的动力来源，当龙骨瓣受到外力作用时，花粉通过雌雄合蕊弯曲产生的张力释放花粉；⑷蝶形花的花冠结构特殊，一方面可以吸引传粉昆虫完成传粉；另一方面通过龙骨瓣合生，包裹雌雄合蕊，可有效防止花粉被传粉昆虫或非传粉昆虫大量采食；⑸二体雄蕊（diadeiphous）9枚合生，1枚离生，离生的雄蕊主要是由于蜜腺着生和发育的原因造成，9枚雄蕊合生形成了坚固的结构，与龙骨瓣一起承受传粉者降落和觅食时产生的压力，而二体雄蕊和雌蕊在结构上的这种特殊性，可有效降低雌雄蕊之间的相互干扰，通过花萼保护整个花冠，也可起到一定的支撑作用。

另外，紫花苜蓿花粉粒大而粘重。紫花苜蓿花粉形态为近长球形（长40~45μm，宽25~30μm），赤道面观长椭圆形，具3孔沟，沟为条形，狭缝状，长几达两极，孔膜不突起，内孔明显；且花粉粒表面呈穴状纹饰，小而浅。

综上所述，考虑到紫花苜蓿是我国最主要的栽培牧草之一，种植面积广大，种质资源需求量高，而现有的授粉器在对紫花苜蓿授粉的过程中，授粉头常常存在花粉堵塞，进而导致授粉不均匀等问题。因此，在依靠昆虫传粉效率有限的情况下，亟需一种专一性的微型授粉器。