專利名稱：激光克服植物自交不親和性的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明方法涉及一種利用激光克服植物自交不親和性的工藝方法。
自交不親和系的選育和利用是雜種優(yōu)勢利用上的一個(gè)重要發(fā)現(xiàn)，可以節(jié)省人工去雄的勞力，降低種子生產(chǎn)成本，提高制種效率，保證較高的雜種率，利用其雜種優(yōu)勢，至今仍是許多作物雜種優(yōu)勢利用的主要方式。利用自交不親和系生產(chǎn)雜種是一種非常簡便的制種方法。但是，由于自交不親和性的存在，對自交不親和系的繁殖和保持存在一定的困難。因此，克服自交不親和性的方法也是自交不親和性利用的重要組成部分之一。縱觀已發(fā)表的研究報(bào)告和文獻(xiàn)，應(yīng)用于克服自交不親和性的方法已有20余種，可歸納為四類1、生物學(xué)方法(1)蕾期授粉，Pearson(1929)報(bào)道的蕾期授粉法是眾多育種專家廣泛采用的克服自交不親和性的基本方法之一，蕾期授粉在孢子體和配子體系統(tǒng)中均有效，效果好壞因物種而異。具有簡易、直觀、可操作性強(qiáng)的特點(diǎn)，該方法效率低，費(fèi)工費(fèi)時(shí)，生產(chǎn)成本很高，制約制種效率。
(2)延遲授粉，即用不親和的同種植物花粉給開花后幾天的老齡雌蕊授粉。原理在于開花后幾天的老齡雌蕊仍然有接受雄配子的能力，但是產(chǎn)生或貯藏有活性的不親和性物質(zhì)的能力已下降或柱頭乳突細(xì)胞解體有關(guān)。
(3)子房內(nèi)授粉，即將花粉或萌發(fā)花粉做成懸浮液直接注入子房使之受精這樣就繞過了自交不親和的障礙區(qū)——柱頭和花柱。
(4)體外受精，即將花粉與未受精的胚珠放在合適的培養(yǎng)基上，使花粉萌發(fā)，完成受精。這種方法也排除了柱頭和花柱對自交不親和的阻礙作用。
生物學(xué)方法中的前二種方法比較簡易，可以直接應(yīng)用于生產(chǎn)活動中，但工作量都很大，從而導(dǎo)致生產(chǎn)效率低，而生產(chǎn)成本高，后二種方法每次處理量有限，可以作為自交不親和機(jī)制的研究方法，對克服自交不親和方法的研究具有指導(dǎo)意義，但是應(yīng)用與生產(chǎn)實(shí)踐還有一段距離。
2、化學(xué)方法(1)激素，胡繁榮等用100mg/L的BA噴施白菜，對克服自交不親和具有一定效果。
(2)CO2處理，增加植株周圍大氣中CO2的濃度，能有效地誘導(dǎo)自交結(jié)實(shí)。此法已被種子公司成功地應(yīng)用于育種工作中。不同地區(qū)、不同植物，以及不同局部環(huán)境及其它影響因素下處理的最適濃度都是變動的，都需要具體試驗(yàn)來重新制定。
化學(xué)方法的噴施作用其直接處理范圍可以很廣，但化學(xué)成分可能會產(chǎn)生一些藥害，從而使該種方法的應(yīng)用存在一些潛在的危害。
3、物理學(xué)方法(1)輻射。
(2)電助授粉和熱輔助授粉法，荷蘭的Rogsconl和A.T.Vandilk分別利用了這些方法來克服自交不親和性。
物理學(xué)方法的利用中劑量是關(guān)鍵，對不同植物其最有效范圍均需具體試驗(yàn)得出。
4、機(jī)械方法(1)切除柱頭和截短花柱，Sears(1937)和Tatabe(1939)報(bào)道的柱頭移植和切斷柱頭法，切除柱頭或截短花柱，對于孢子體型不親和的物種，切除柱頭后就消除了自交不親和的障礙。對于因花粉管長度不夠而達(dá)不到胚囊產(chǎn)生的自交不親和，截短花柱后，可使花粉管長度足以到達(dá)胚囊。這種方法處理量有限，工作量較大，生產(chǎn)實(shí)踐利用范圍有限。
(2)鋼刷授粉，國外有人用直徑0.1mm、長4mm的細(xì)絲制成的鋼刷，在花期先在成熟花藥上擦取花藥，然后將花粉在雌蕊柱頭上摩擦，這樣可以稍稍擦傷柱頭，破壞妨礙自交的“隔離層”，促進(jìn)甘藍(lán)等自交結(jié)實(shí)。鋼刷授粉不象蕾期授粉只能利用花蕾，而是所有的花都可以利用，顯著提高了單株的結(jié)子率，但是其工作量也很大，而且容易造成機(jī)械損傷。
(3)鹽水授粉，開花期用一定濃度的鹽水噴霧處理，任其自由授粉。張文邦等(1984)介紹的用5％NaCl噴甘藍(lán)花，安彩泰等(1983)用10％NaCl噴施油菜。本課題組選用成本低、操作簡便、便于推廣的NaCl溶液處理自交不親和系材料，取得明顯效果。曹必好(1998)，對甘藍(lán)花期噴灑5％NaCl和8％NaCl均可克服甘藍(lán)自交不親系的不親和性，5％NaCl+0.3％硼砂水溶液后使其花期自交，可以提高自交不親和系的親和指數(shù)，增加種子的千粒重，提高種子的生活力。陳越(1997)NaCl溶液可克服白菜型油菜自交不親和性，試驗(yàn)結(jié)果表明，NaCl溶液確有克服自交不親和，提高親和指數(shù)的作用，其處理的最適濃度是4％～6％。曹壽椿(2002)，用碘鹽(5％)+硼砂(0.2％)水溶液噴灑甘藍(lán)自交不親和系的花序，再行授粉，結(jié)實(shí)率增效明顯，且可比蕾期自交授粉節(jié)約費(fèi)用，可在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用。
克服自交不親和性的若干種方法中以蕾期授粉、鹽水授粉、CO2處理最為常用。雖然克服植物自交不親和的方法很多，但每一種方法僅在某一些植物上適用，而且一般來講受環(huán)境影響較大，且都有一定的局限性，因此，急需找到一種具有廣泛適應(yīng)性，能夠完善自交不親和性的利用系統(tǒng)和克服自交不親和性的方法。
上述的克服自交不親和性的方法還有諸多不完善之處，因此我們力求探索一種行之有效的方法。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)展，激光技術(shù)作為最有前途的技術(shù)手段，在醫(yī)學(xué)界正在被廣泛的應(yīng)用，農(nóng)業(yè)上剛剛開始嘗試性試驗(yàn)，但是，在克服自交不親和性上應(yīng)用激光尚無報(bào)道。激光的英文全名為Light Amplification byStimulated Emission of Radiation，是基于受激發(fā)射放大原理而產(chǎn)生的一種相干光輻射。我們早在80年代開始對激光處理克服交配不親和性進(jìn)行的大膽深入的嘗試，經(jīng)過大量的實(shí)踐研究開發(fā)出了激光處理花粉的可行性技術(shù)方案，并完善并簡化了試驗(yàn)步驟。激光處理花粉作為克服自交不親和性的技術(shù)手段，簡單易行，適合推廣普及，重復(fù)性好。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是首先采集成熟的花藥，在通風(fēng)干燥的條件下，干燥1-3小時(shí)，待花粉開始散出時(shí)，對花粉進(jìn)行激光處理，處理之后在1-5小時(shí)之內(nèi)授粉于成熟的柱頭上。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、通過激光處理后的花粉，其生物活性提高，即激光處理的花粉比對照組合提早萌發(fā)，且萌發(fā)率提高。
2、激光處理后的花粉的生物效應(yīng)具有較高的重復(fù)性。
3、激光處理花粉對自交不親和性強(qiáng)的植物均可不同程度的提高自交親和率，且自交結(jié)實(shí)率提高幅度較大，結(jié)實(shí)率可提高20-40％。
4、經(jīng)過激光處理的花粉，其自交所獲得的種子質(zhì)量明顯高于對照組合。
5、該工藝方法簡單方便，易于重復(fù)，可操作性強(qiáng)。
2、所述的激光對花粉處理的功率為1mW-100W，處理時(shí)間為1秒-30分鐘，光斑直徑為1mm-50mm。
3、所述的激光種類為He-Ne激光，氮分子激光、铔離子激光、紅寶石激光、釹玻璃激光、二氧化碳激光。
實(shí)施例1采集成熟的草原龍膽花藥，在通風(fēng)干燥的條件下2-3小時(shí)，待花粉開始散出時(shí)對花粉進(jìn)行He-Ne激光處理，授粉于成熟的柱頭上。選用激光功率為9mw，光斑直徑大小為1.5mm，處理時(shí)間為2min進(jìn)行照射，結(jié)實(shí)率提高了49％。
實(shí)施例2采集成熟的羽衣甘藍(lán)花藥，在通風(fēng)干燥的條件下1.5-2小時(shí)，待花粉開始散出時(shí)對花粉進(jìn)行He-Ne激光處理，授粉于成熟的柱頭上。選用激光功率為9mW，光斑直徑大小為1.5mm，處理時(shí)間為8min進(jìn)行照射，其自交親和指數(shù)提高了4.4倍。
實(shí)施例3采集成熟草莓的花藥，在通風(fēng)干燥的條件下1-1.5小時(shí)，待花粉開始散出時(shí)對花粉進(jìn)行二氧化碳激光處理，授粉于成熟的柱頭上。選用激光功率為100mW-50W，光斑直徑大小為0.5mm-50mm，處理時(shí)間為1-30sec進(jìn)行照射。
實(shí)施例4采集成熟的百合花藥，在通風(fēng)干燥的條件下2-2.5小時(shí)，待花粉開始散出時(shí)對花粉進(jìn)行氮分子激光處理，授粉于成熟的柱頭上。選用激光功率10mW—10W，光斑直徑大小為1mm-50mm，處理時(shí)間為1-10min進(jìn)行照射。
權(quán)利要求
1.一種激光克服植物自交不親和性的工藝方法，其特征在于首先采集成熟的花藥，在通風(fēng)干燥的條件下，干燥1-3小時(shí)，待花粉開始散出時(shí)，對花粉進(jìn)行激光處理，處理之后在1-5小時(shí)之內(nèi)授粉于成熟的柱頭上。
2.按照權(quán)利要求1所述的激光克服植物自交不親和性的工藝方法，其特征在于所述的激光對花粉處理的功率為1mW-100W，處理時(shí)間為1秒-30分鐘，光斑直徑為1mm-50mm。
3.按照權(quán)利要求1或2所述的激光克服植物自交不親和性的工藝方法，其特征在于所述的激光種類為He-Ne激光，氮分子激光、铔離子激光、紅寶石激光、釹玻璃激光、二氧化碳激光。
全文摘要
一種激光克服植物自交不親和性的工藝方法，首先采集成熟的花藥，在通風(fēng)干燥的條件下，干燥1－3小時(shí)，待花粉開始散出時(shí)，對花粉進(jìn)行激光處理，處理之后在1－5小時(shí)之內(nèi)授粉于成熟的柱頭上。該工藝方法簡單方便，易于重復(fù)，可操作性強(qiáng)。通過激光處理后的花粉，其生物活性提高，并對自交不親和性強(qiáng)的植物均可不同程度的提高自交親和率，自交結(jié)實(shí)率提高幅度較大，結(jié)實(shí)率可提高20－40％。
文檔編號A01H1/02GK1456044SQ02144999
公開日2003年11月19日 申請日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者李玉花, 張旸, 楊杰, 閻海芳, 周波, 李昀輝, 趙飛, 許志茹 申請人:東北林業(yè)大學(xué), 李玉花