珠芽魔芋人工诱导开花无性育种方法技术

珠芽魔芋人工诱导开花无性育种方法，本发明专利技术通过对珠芽魔芋球茎进行开花诱导，抑制球茎上的侧芽萌发成叶芽并使球茎上发出的根尖枯萎，促使魔芋球茎的顶芽分化成花芽并在球茎植栽后人工抑制开花后的长叶植株生长，使花苞能够结籽成熟，收获到大量可繁殖魔芋的种子。本发明专利技术完全改变了传统的用小魔芋球茎或是繁殖根（茎）的方式来繁殖魔芋的方法，实现了魔芋的播种繁殖，给魔芋繁殖方式带来了革命性的突破。该方法显著增加了珠芽魔芋的繁殖系数，用其种子种植出的魔芋具有耐高温高湿、抗病能力强、产量高、葡甘聚糖含量高、可切块种植等独特优势。

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于魔芋培植和种植方法

技术介绍
目前国内外人工种植的魔芋品种，在经过3～4年的生长后，部分魔芋球茎会出现开花的现象。通常，魔芋开花结籽过程为有性繁殖，其杂交育种在自然环境条件下同一植株雌雄花蕊自花授粉因雌蕊早熟导致同株不育，而异株杂交成功的几率极其有限，导致魔芋果实成熟率极低，要获得种子的机会很低，这是花魔芋、白魔芋等魔芋品种繁殖系数仅有2～3倍的主要原因。因此，传统的魔芋种植方式基本都是采用地下大的魔芋球茎旁侧生出的小魔芋球茎或是繁殖根(茎)的方式来进行繁殖，致使魔芋的繁殖系数低，农户种芋资金投入大，加上种植过程要经过夏季高温高湿环境，魔芋软腐病、白绢病发病率高，严重制约了魔芋产量的提高，致使魔芋种植量有限，难以成为地方农业的支柱产业。珠芽魔芋(A.bulbifer)是近年在我国云南省边境一带发现的一种野生魔芋的驯化种，该魔芋具有块芋大、含水量低、干燥后的干片出粉率高等特点。其植株外观独特，除可通过在地面上的植株叶面上生长出的众多珠芽球茎作为其繁殖材料外，还有一条不为人们认知的重要育种途径，即可能以开花进行无性繁殖的方式结籽获得种子。珠芽魔芋为全三倍体种，具有39对染色体组成的基因组，这与国内目前种植的花魔芋及白魔芋染色体数为26或28对完全不同。珠芽魔芋在文献上有过报道，但记载内容仅局限在植物分类方面，人们对其详细的生物学特性以及潜在的经济意义认识十分有限。由于未形成正常有性繁殖必须的单倍子配体，珠芽魔芋开花后可以没有授粉的过程而能以无融合性生殖(apomixis)的方式进行其自身的繁衍，这与其他魔芋品种开花时需进行异花授粉方能得到种子为理论依据的魔芋传统繁殖方式截然不同。珠芽魔芋存在无性开花结籽的现象，但并非所有多年生的魔芋球茎都能自然开花。更为遗憾的是，珠芽魔芋在开花的植株中花叶同生现象较为普遍，当出现花叶同株时，由于叶的生长速度远快于花的生长速度，并随着叶片的迅速生长，母体球茎内的养分会被快速消耗，导致花苞结籽所产生的种子生长更为缓慢，果实长不大，结籽数量少，不能多枚结实，甚至种子难以生长成熟，致使繁殖率仍然较低。因此，要获得规模化的开花植株，必须对目标魔芋球茎进行人工诱导，方可能获得批量、成熟的繁殖用种子。
技术实现思路
本专利技术的目的正是为了解决上述现有技术的不足而提供一种利用人为改变珠芽魔芋的生长环境，将花叶动态可逆过程向着有利于开花基因的方向进行诱导，同时，抑制长叶基因，以便将魔芋球茎的养分完全用于开花后种子的生长，使每一颗种子苞内生长多枚种子，增加结籽数量，能够获得数量多、成熟、饱满的种子，大大提高珠芽魔芋繁殖率的人工诱导开花无性育种方法。本专利技术的目的是通过如下技术方案实现的。珠芽魔芋人工诱导开花无性育种方法，该方法步骤为(1)进行开花诱导即在白天最高温度为10℃～25℃并常有日照的天气条件下，将珠芽魔芋(A.bulbifer)球茎置于日光下或能透过日光的通风的室内保存，抑制球茎上的侧芽萌发成叶芽并使球茎上发出的根尖逐渐枯萎，以促使魔芋球茎的顶芽分化成花芽并逐渐萌发；(2)植栽并抑制开花后的长叶植株即从花芽萌发至开花期间，适时将球茎植栽于土壤中或沙中或浸泡于水中，并将球茎上部的一部分暴露于空气中接受日光照射，以日光阻止侧芽根系的生长，将长叶植株抑制在萌芽状态，或者人工将长出的叶芽扳除，一直栽到花苞结籽成熟。开花诱导期的气温最好是白天最高温度为15℃～22℃；植栽的魔芋球茎要在常有日照的环境中度过整个生长期；当花苞处于含苞欲放、但尚未开放时，可用人工将花苞的雄蕊整体切除。无性繁殖的重要特征是花的形成与正常受精的有性繁殖结果是完全相同的，但珠芽魔芋无性繁殖花中某些与母本基因型相同的三倍体细胞染色体能够形成胚囊，这些胚囊无须受精可直接发育成胚，无性繁殖的种子与母本基因型完全相同，这种繁殖方式更有利于珠芽魔芋将原生态的优势特征及种性在人工引种规模家化种植后很好地遗传下来。现有理论认为，魔芋具有花叶不见面的特点即长叶植株就不会开花；开花植株就不会生长带叶植株。而珠芽魔芋具有的花叶同生现象，在魔芋品种中十分罕见，预示着其组织中基因遗传特点与白魔芋、花魔芋等魔芋品种有显著的不同。本专利技术认为，珠芽魔芋花叶同生现象和开花是以无融合性生殖的无性繁殖(apomixis)方式进行其自身的繁衍，无须授粉而可繁殖出种子是采用人工诱导技术的理论基础。之所以存在花叶同生现象，是因为花叶基因在一定环境条件下具有可逆平衡的“开关基因”模型，即珠芽魔芋球茎在不同的生长期间，其组织中存在一个花芽基因和叶芽基因的可逆转换平衡。在魔芋球茎的整个生长期间，长叶基因多数时间处于优势地位，开花基因处于弱势，尤其是早期及中期阶段。当魔芋球茎生长3年以上，开花基因逐渐处于强势，长叶基因则逐渐处于弱势即“休眠”地位，若满足一定的环境条件，同一球茎上顶芽开花植株一般会先于侧芽带叶植株的生长。然而在顶芽开花后，侧芽的长叶基因往往也会被激活，迅速生长出多棵带叶的高大植株，长叶基因又重新处于优势地位。这可以从实际的花叶同生现象中花苞十分矮小，而带叶植株特别高大的生长过程中清晰可见。另外，花叶同生现象中，花苞虽然经历了2～3个月不算短的生长期间，但生长十分缓慢。珠芽魔芋带叶植株的生长，叶芽是靠母体营养长出新魔芋笋，再在新生苗周围长出营养根后以此从土壤中吸收水分和养料，母体块茎作为营养源会逐渐腐烂(也称为“换头”)，完成“换头”的生长过程，以便形成新的块茎并在生长过程中逐渐膨大。而顶芽开花结籽的过程是一个花苞不断吸收和消耗母体块茎营养的过程，在种子生长未达到成熟以前，母体块茎作为营养源是不会腐烂的，块茎组织中葡甘聚糖的消耗或减少只是在进行一个能量转移的过程。当处于较高温度(白天最高温度10℃～25℃，最好是15℃～22℃)、日光照射充足的干燥环境下，珠芽魔芋球茎的顶芽会朝着有利于花芽分化方向进行。在此环境下，顶芽在春季到来时逐渐萌发，顶芽周围同时伴有根尖出现。由于处于干燥的日光照射下，根系进一步生长被环境条件所抑制，长出的根尖逐渐枯萎，此时，魔芋球茎即会诱导批量产生开花植株。珠芽魔芋在花苞长出及开花后的一定时期，球茎并不需要外界提供水分。但开花以后，植株生长需要母体提供养分。由于母体球茎在冬春季节储存几个月后脱水量较大，球茎需要土壤或水环境中吸取水分以供组织中葡甘聚糖转化为能量用于种子的生长。因此，可以从球茎上的花芽萌发至开花期间，适时将球茎植栽于土壤中或沙中或浸泡于水中。在开花后3～4个月，花苞种子的生长较为缓慢，而埋于土壤中的球茎的侧芽极有可能迅速生长出带叶的植株，一旦长叶植株生长，母体球茎的养分就会被快速消耗，因此，这一阶段必须有效抑制长叶植株的侧芽生长。由于侧芽通常是处于魔芋球茎的上半部位，因此，抑制侧芽的有效方法是采用暴露球茎上部的一部分于空气中，以日光阻止侧芽根系的生长，从而将长叶植株抑制在萌芽状态。若这一阶段采用日光也难以抑制叶芽的生长，则必须采取人工“扳芽”的方法将带叶侧芽强行扳除，以保证开花植株所需的养分来源。在种子生长期间，特别是进入种子生长膨大的中后期，由于所需养分量大，导致母体球茎快速收缩，若球茎所处环境过于干燥，母体球茎的养分转化会因为组织中水分的缺乏而出现缺失，造成种子养分供应不足，种子生长出现不饱本文档来自技高网...

【技术保护点】
珠芽魔芋人工诱导开花无性育种方法，其特征在于，该方法步骤为：（１）进行开花诱导：即在白天最高温度为１０℃～２５℃并常有日照的天气条件下，将珠芽魔芋（Ａ．ｂｕｌｂｉｆｅｒ）球茎置于日光下或能透过日光的通风的室内保存，抑制球茎上的侧芽萌发成叶芽并使球茎上发出的根尖逐渐枯萎，以促使魔芋球茎的顶芽分化成花芽并逐渐萌发；（２）植栽并抑制开花后的长叶植株：即从花芽萌发至开花期间，适时将球茎植栽于土壤中或沙中或浸泡于水中，并将球茎上部的一部分暴露于空气中接受日光照射，以日光阻止侧芽根系的生长，将长叶植株抑制在萌芽状态，或者人工将长出的叶芽扳除，一直栽到花苞结籽成熟。

【技术特征摘要】
1.珠芽魔芋人工诱导开花无性育种方法，其特征在于，该方法步骤为(1)进行开花诱导即在白天最高温度为10℃～25℃并常有日照的天气条件下，将珠芽魔芋(A.bulbifer)球茎置于日光下或能透过日光的通风的室内保存，抑制球茎上的侧芽萌发成叶芽并使球茎上发出的根尖逐渐枯萎，以促使魔芋球茎的顶芽分化成花芽并逐渐萌发；(2)植栽并抑制开花后的长叶植株即从花芽萌发至开花期间，适时将球茎植栽于土壤中或沙中或浸泡于水中，并将球茎上部的一部分暴露于空气中接受日光照射，以日光阻止...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东华，周凡，赵建荣，米开先，
申请(专利权)人：云南耕耘魔芋资源开发有限责任公司，
类型：发明
国别省市：53[中国|云南]