[发明专利]用于花粉的可控生长和收获的方法

说明书

技术领域

本发明整体涉及用于控制玉米雄穗的生长和成熟以及从雄穗收获花粉的方法。

背景技术

由于各种原因，植物物种可有意培育。例如，在一些应用中，植物物种被有意培育形成杂种植物物种。在一些应用中，杂种植物被培育成显示各种所需的性状。这些性状可包括，例如，耐高温和干旱、抗疾病和虫害、产量特性改善、以及农艺品质改善。一般来讲，植物能够自花授粉、异花授粉，或二者皆有。自花授粉描述了使用一朵花的花粉使其转移到同一朵花或同一植物的另外一朵花的授粉过程。异花授粉描述了使用从来自不同的科或品系的不同植物的花所释放的花粉的授粉过程。

已自花授粉并且经许多代选定的植物在几乎全部的基因座处变成纯合并且产生纯育子代的均质群体。两种不同纯合品系之间的杂交产生杂种植物的均质群体，该杂种植物对许多基因座来说可能是杂合的。各在许多基因座处为杂合的两种植株的杂交将产生异质植株群体，所述异质植株群体存在遗传上的差异且将为非均质的。

玉米(Maize)(ZeamaysL.)在美国通常被称为玉米(corn)，能够通过自花授粉和异花授粉两种技术培育。同一植物上玉米有单独的雄花和雌花。雄花位于雄穗上，雌花位于雌穗上。当风将花粉粒从雄穗吹至从雌穗顶部突出的穗丝时在玉米中发生天然的授粉。

玉米制种计划中的杂交玉米品种的开发可涉及三个步骤：(1)从多个种质库选择植株用于最初的育种杂交；(2)使所选择的来自育种杂交的植株自花授粉数代以产生一系列近交系，这些近交系各自是纯育的并且高度均质；以及(3)使所选择的近交系与不相关的近交系杂交，以产生杂种子代。在足够量的近交后，连续杂交后代将仅起到增加所开发的近交系种子的作用。

在玉米近交过程中，品系的活力可下降。当将两种不同的近交系杂交以产生杂种子代时，活力可恢复。近交系的纯合性和同质性的一个重要结果是，确定的一对近交株之间的杂种可无限地繁殖（只要近交亲本的同质性得以保持）。一旦已确定产生优良杂种的近交株，则可用这些近交亲本产生杂交种子的连续供应，然后可从这些杂交种子供应产生杂交玉米植株。

花粉可出于种种原因，诸如用于测试、处理以及授粉，而被采集。然而，从田间生长植株的花药收集花粉使收获操作受制于多个变量，诸如天气的变化无常、虫害、来自人和其他动物的干扰等。此外，花药的成熟可能不易于确定，或在大量植株中可为不一致的。

因此，在本领域中需要一种用于使花药生长的方法，从而能够以可控、高效、可再现且成本较低的方式收获高质量的花粉。

发明内容

本发明通过提供用于花粉（诸如由玉米雄穗的花药释放的花粉）的可控生长和收获的设备和方法，满足上述需求并获得其他优势。通常，该方法包括在雄穗成熟前从玉米植株上分离雄穗、使该离体雄穗在生长室中继续生长，以及将花粉从该离体雄穗上的开裂花药引导至采集点，其中在采集点处采集花粉以供进一步处理。

使离体雄穗继续生长可包括将该雄穗置于生长室内的贮液器中。在一些实施例中，可控制生长室内的环境条件。例如，环境条件可为温度、湿度、光照和/或营养供应。此外，从开裂的花药导出花粉可包括振动生长室。作为另外一种选择或除此之外，从开裂的花药导出花粉可包括引导空气穿过生长室，以及，在一些实施例中，从开裂的花药导出花粉还可包括在引导空气穿过生长室时振动生长室。在一些情况下，可向被引导穿过生长室的空气中添加惰性物质，以依靠摩擦促使未开裂的花药开裂。

在其他实施例中，可提供用于可控收获花粉的设备，该设备包括生长室以及至少一个出口，所述生长室被配置成用于接纳在雄穗成熟前从玉米植株分离的雄穗，以使该离体雄穗能够继续生长，所述至少一个出口被配置成用于将花粉从该离体雄穗上的开裂花药引导至采集点，其中在采集点处采集花粉以供进一步处理。该设备可包括在生长室内的贮液器，该贮液器被配置成用于保存一定量的液体，其中将该离体雄穗置于贮液器中。该设备还可包括温度调控系统或湿度调控系统中的至少一者，所述温度调控系统或湿度调控系统被配置成用于控制生长室的温度或湿度中的相应一者。还可提供光源，该光源被配置成用于为生长室提供光照，并且该光源可包括荧光灯、卤素灯或LED中的至少一者。