国际首创第二代高效无伤小麦杂交授粉器

蔡东明，杜颖军，刘水利，梁小库，张东升，雷和涛

（西北农林科技大学场站管理中心曹新庄试验农场，陕西 杨凌 712100）

小麦作为世界第一、中国第二粮食作物，其产量和品质的重要性不言而喻，作为小麦生产倍增器的小麦育种工作，全球育种机构长期以来普遍采用人工授粉的方法，但人工授粉存在2个弊端：一是结实率低，二是因为不能为母本提供足量的花粉，进而使母本选择范围狭窄，导致F2分离出具有优良遗传性状植株的概率较低。第一代小麦杂交授粉器已于2016年获得国家专利授权，专利名称：一种小麦杂交授粉器、专利申请号：ZL201520961430.X（见图1），第一代小麦杂交授粉器使用后这些弊端得以改观。为了进一步提高使用效果，在第一代小麦杂交授粉器的基础上，试制出国际首创第二代高效无伤小麦杂交授粉器（见图2），通过实践表明：使用第二代高效无伤小麦杂交授粉器，F2优良单株选出率比第一代小麦杂交授粉器增加了15.5%，使用效果显著提高，目前正在申请国家专利。

1 第二代高效无伤小麦杂交授粉器结构

第二代高效无伤小麦杂交授粉器由加压器、储粉器、储粉管和授粉管4部分组成：①加压器是类似于洗耳球的橡胶瓶，可捏扁向外吹气；②储粉器无底用以储存父本花粉；③储粉管是储存从储粉器漏下的花粉等待加压的地方长约5 cm；④授粉管与储粉管连通，并与水平线呈70°夹角长约10 cm，储粉管直径约6 mm授粉管直径为其1/2，约3 mm。储粉器储粉管授粉管均为塑料材质（见图2）。

2 第二代高效无伤小麦杂交授粉器使用原理

把收集好的父本花粉从储粉器底部倒入，当花粉慢慢漏下至储粉管一定量时，将授粉管从母本杂交袋顶端伸入对准柱头，猛捏加压器花粉随气流经过储粉管进入授粉管，并因授粉管直径变小压力进一步增强，从而使花粉充分混合均匀并加速，最终精准落到目标柱头上。

表1 第一代小麦杂交授粉器结实率与第二代对比Table.1 Comparison of seed setting rate of the first generation of hybrid pollinators with second generation

表2 第一代小麦杂交授粉器F2选出优良单株的选出率与第二代对比Tab.2 Comparison between the selection rate of excellent single plant selected by the first generation of wheat cross pollinator F2 and second generation

3 第二代高效无伤小麦杂交授粉器使用结果与分析

2017年在陕西省杨凌用相同组合进行结实率和F2优良单株选出率的对比试验，结果显示第二代高效无伤小麦杂交授粉器较第一代小麦杂交授粉器，结实率提高了2.9%（见表1），F2优良单株选出率提高了15.5%（见表2）。使用第一代小麦杂交授粉器共授粉12个穗子，使其中2个穗子的穗下茎（俗称脖子）因折弯而损伤，而使用第二代高效无伤小麦杂交授粉器穗下茎损伤率为0。

分析认为：由于花粉粒很小，不论其遗传性状及活力如何，只要有一粒花粉落到柱头上就可结实，而使用第一代小麦杂交授粉器柱头上一粒花粉都不落的情况极少，因此使用第二代高效无伤小麦杂交授粉器结实率提高就不显著。小麦的繁殖系数是40～45，粗略估算若授粉后结实多3粒，到F2将可多种出120～135株，从中选出大约15株是符合一般选育比例的，第二代高效无伤小麦杂交授粉器对此表现使用效果显著。第一代小麦杂交授粉器使用时需要将母本穗子拉成水平状，容易造成穗下茎不必要的损伤，而第二代高效无伤小麦杂交授粉器使用时则无需拉平，因此不会对穗下茎造成损伤。

4 第二代高效无伤小麦杂交授粉器使用优点

第一代小麦杂交授粉器储粉管和授粉管在一条直线上，授粉时需要将母本穗子拉成水平，花粉沿水平线射出，而第二代高效无伤小麦杂交授粉器，授粉管与水平线成70°夹角，花粉几乎是竖直自上而下射向柱头，较第一代小麦杂交授粉器损耗花粉量少且更加精准，从而有效提高结实率和分离出优良植株的概率。

因为授粉管直径是储粉管的1/2，当加压时授粉管会将花粉进一步增压，使花粉充分混合均匀并加速，此时单位体积内具有优良遗传基因的花粉被均匀分散，使每个柱头都可获得具有优良遗传基因的花粉，同时提高了花粉射出的速度和方向性，因此有效的提高结实率和分离出优良植株的概率。

授粉管与水平线成70°夹角的特殊设计，授粉时可以有效避免穗下茎的损伤。

5 小结

第二代高效无伤小麦杂交授粉器完善了第一代的不足，提高了结实率，大大增加了F2选出优良植株的概率。但同时还应注意每次猛捏加压器授粉后，要待授粉管从母本杂交袋中移出后再将加压器缓慢松开，防治已射出的花粉被吸回授粉器；每一个组合授粉完毕后必须用酒精杀灭剩余在授粉器里的花粉以防串粉。第一代小麦杂交授粉器是一大进步，第二代高效无伤小麦杂交授粉器又上了一个新台阶，从源头上大大提高了小麦育种效率，从根本上有力促进了育种工作的快速发展，因此第二代高效无伤小麦杂交授粉器具有极大的推广意义。