一种工业大麻植株的高效雌化方法
阅读说明：本技术 一种工业大麻植株的高效雌化方法 (Efficient estrualization method of industrial hemp plants ) 是由 李骏 刘祥忠 汤小苏 于 2020-12-30 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种工业大麻植株的高效雌化方法,包括：使用纳米银胶体喷雾处理工业大麻雌株诱导其转换为雌雄同株,分化出雄性花蕾,产生可育花粉,然后自由授粉,结籽得到全雌性工业大麻种子。本发明采用纳米银胶体对植株进行诱导,将雌性大麻植株转化为雌雄同株大麻,强制雌株产生可育花粉来对其他雌株进行授粉,可以得到96％以上的纯雌性(或称全雌性)工业大麻种子。所需胶体银溶液量较少,诱导成本降低、程序简化,诱导雌化成功率高且稳定。(The invention discloses a high-efficiency estrualization method of industrial hemp plants, which comprises the following steps: the industrial hemp female plant is treated by nano silver colloid spray to induce the industrial hemp female plant to be converted into hermaphrodite, male flower buds are differentiated to generate fertile pollen, and then the fertile pollen is freely pollinated and seeded to obtain the all-female industrial hemp seed. The invention adopts nano silver colloid to induce plants, converts female hemp plants into hermaphrodite hemp plants, forces the female plants to generate fertile pollen to pollinate other female plants, and can obtain more than 96 percent of pure female (or called full female) industrial hemp seeds. The required colloidal silver solution is less, the induction cost is reduced, the procedure is simplified, and the success rate of induction estrification is high and stable.)
技术领域
本发明涉及农业种植技术领域，具体涉及一种工业大麻植株的高效雌化方法。
背景技术
大麻二酚(以下简称CBD)是药用植物大麻中的主要化学成分，是大麻中的非成瘾性成分，具有抗痉挛、抗焦虑、抗炎等药理作用，其应用涉及医用、消费类、食品、新材料等各个领域，正愈来愈受到关注。
大麻二酚主要富集于雌性植株的花叶中，雄株中的含量极低；为提高工业提取CBD的效率及产能，希望用于提取大麻二酚的工业大麻为全雌性。我国现有工业大麻为雌雄异株，自然情况下工业大麻产生的种子50％为雄性、50％为雌性，那么制种时就需要人为选出雄株并摘除。田间大批量种植工业大麻时，管理植株需要消耗大量的时间、场地及资源。如果在筛除雄株时有一两颗遗漏，将造成整片大麻田里的雌株被授粉，严重降低雌性植株中大麻二酚的含量。此外，全雌品种的花叶增产幅度大且性状整齐；全雌品种不产种子，也避免私自留种的安全隐患。因此，对于种植用于提取大麻二酚的工业大麻，从生产成本、经济效益乃至监管等角度考虑，都尽可能需要采用全雌性种子获得全雌性植株。
应用雌化技术，强制雌株产生可育花粉来对其他雌株进行授粉，可以得到纯雌性(或称全雌性)工业大麻种子，再种植时即为全雌性工业大麻群体。该技术可以减少雄株筛除的成本，消除田间意外授粉的可能，降低时间、田地、人力和资源等成本，提高经济效益，是产业发展的关键技术之一。
公开号为CN104335895A的专利说明书公开了一种诱导纯雌性工业大麻的方法，为一种化学诱导方法，具体采用硫代硫酸银(STS)溶液及方法对雌性植株主茎及侧枝的顶梢进行2次喷雾处理，并清除雄株，诱导雌株上产生雄性花蕾，将雌株转换成雌雄同株，自由授粉后结籽即为全雌性的工业大麻种子。再用所得全雌性种子集中种植，并进行第二次化学诱导，无需去雄而得到全雌性工业大麻种子。实施效果能达到38％～85％雌性植株变成雌雄同珠，后代为全雌性工业大麻种子。上述专利技术采用硫代硫酸银溶液对植株进行诱导。然而该方法仅能达到最高85％的雌雄同株转化效率且雄花占多数，需要前后两次诱导处理，才能增繁全雌性工业大麻种子，转化效率不够高、程序较为繁琐、增加种植成本。此外，硫代硫酸银本身有剧毒，用过的残液需集中回收、特定处理，现在欧洲已禁止使用，获取成本高。
公开号为KR1020040060528A的专利说明书公开了一种通过诱导雌雄和雄蕊上的雄花生产雌性种子的方法，当雌性大麻处于营养生长期时，将硝酸银(AgNO3)溶液喷洒到雌性大麻中，在短日条件下处理雌性大麻以诱发雌性大麻产生雄花。然而，硝酸银对于人体而言同样为有毒物质。
发明内容
针对本领域存在的不足之处，本发明提供了一种工业大麻植株的高效雌化方法，采用纳米银胶体对植株进行诱导，将雌性大麻植株转化为雌雄同株大麻，强制雌株产生可育花粉来对其他雌株进行授粉，可以得到96％以上的纯雌性(或称全雌性)工业大麻种子。所需胶体银溶液量较少，诱导成本降低、程序简化，诱导雌化成功率高且稳定。
一种工业大麻植株的高效雌化方法，包括：使用纳米银胶体喷雾处理工业大麻雌株诱导其转换为雌雄同株，分化出雄性花蕾，产生可育花粉，然后自由授粉，结籽得到全雌性工业大麻种子。
本发明通过降低植物组织内乙烯水平或抑制乙烯的产生，从而刺激作物产生雄花。本发明采用纳米银胶体作为乙烯抑制剂，在雌株上喷洒乙烯抑制剂溶液可以刺激其产生雄花粉囊。纳米银胶体是最简单也最为有效的方法。本发明采用的纳米银胶体无毒性、无腐蚀性，符合环保、可持续发展的要求，且配置简单，成本低廉，诱导过程简易。
作为优选，所述纳米银胶体中纳米银颗粒的粒径不大于50nm，该粒径范围内的纳米银胶体有利于进一步提高诱导率。
作为优选，所述纳米银胶体中纳米银的质量浓度为15～50mg/L，低于15mg/L浓度的纳米银胶体将导致所产生的雄花粉囊中含少量不育花粉。
纳米银胶体可直接购买，也可自制。现有常见的纳米银胶体配制方法包括化学还原法、微波辅助法、原位法等方法(参见陈楠楠等人于2016年在《生命的化学》第36卷第2期第185～192页发表的《纳米银胶的制备、表征及其在生命科学中的应用》)，但这些方法所涉及的原料、设备均较为复杂，不适合用于大批量农业使用。作为优选，所述纳米银胶体通过在水中电解银单质得到。所述银单质可以是纯度不小于99％的银块，也可简单替换为纯度不小于99％的银线、银焊料等。电解银块等银单质产生的纳米银颗粒可以在水中保持悬浮状态，且一般的过滤手段无法去除银粒子。
进一步优选，所述电解的电压为9～12V。使用更高电压也可以，但会带来安全隐患。具体可采用恒压电源或者电池提供电压。
更进一步优选，所述纳米银胶体的制备方法包括步骤：
(A)取2个鳄鱼夹，分别夹持一块银块；
(B)将所述2个鳄鱼夹分别焊接到2根导线的一端，所述2根导线的另一端分别连接电源的正极和负极；
(C)将所述2个鳄鱼夹夹持的银块浸入蒸馏水中，并确保所夹持的2块银块互不接触；
(D)打开电源，15～25min后移开银块，检测所得纳米银胶体中纳米银的质量浓度，若低于15mg/L，清除掉所述银块表面的黑色氧化银，再将所述银块重新置入所得纳米银胶体中，继续通电，每隔1～10分钟再次检测，直至所得纳米银胶体中纳米银的质量浓度为15～50mg/L。
完成所述纳米银胶体的制备后，将银块表面的黑色氧化银去除干净，将银块存储在盒中，以便下次使用；所得纳米银胶体存储在棕色玻璃瓶内避光保存，放置在阴凉地方。禁止保存在冰箱中。
作为优选，所述的工业大麻植株的高效雌化方法，包括步骤：
(1)对工业大麻雌株持续每天进行纳米银胶体喷雾处理，以喷湿但没有液体滴下为标准，并将光周期调整为12小时光照12小时黑暗，使所述工业大麻雌株转换为雌雄同株；
(2)停止喷雾，继续培育3～4周后雌雄同株的大麻分化出成熟的雄性花蕾，产生可育花粉，自由授粉后结籽得到全雌性工业大麻种子。
步骤(1)中，所述工业大麻雌株可通过种子培育或克隆的方法得到。
所述克隆优选为使用扦插枝进行母株克隆，具体步骤可以为：选择需要保持性状的工业大麻雌株进行克隆，清洁并消毒工具后，从新长出的分枝下方以45°角度切掉10～20cm长度的枝干，立即放入水中；去掉底部较大的叶片，将切口浸入克隆胶中2～3分钟，再放置在营养液(发根液)中进行快速发根；最后将该枝干放置在小罐湿润的土壤中，一天或者两天之后恢复活性。
如果植株是从种子期开始培育而非直接克隆，需要等到植株表现出性状之后再喷洒纳米银胶体，以确保植株为雌性。
步骤(1)中，优选每天进行2～3次纳米银胶体喷雾处理。
作为优选，步骤(1)中，所述纳米银胶体喷雾处理持续5～15天或直至植株发育完成。一般持续喷雾处理2周左右，根据环境不同，有时只需喷洒5～10天，也可喷洒直至植株发育完成，确保雌雄同株。
纳米银胶体喷洒诱导过程中，可使用放大镜进行观察植株性状，当雌性大麻植株发育时，将不再产生雌性花萼和雌蕊，而是发育出雄性花粉囊，实现雌雄同株。
步骤(1)中整个喷雾处理期间内，所述每株工业大麻雌株喷雾的纳米银胶体总用量不超过500mL。
本发明的工业大麻植株的高效雌化方法中，需要制造出独立的培育空间，避免其他植株意外授粉而毁掉整片大麻田。
将本发明所得全雌性工业大麻种子集中种植，即可得到大批雌性大麻植株。
需要注意的是，喷洒纳米银胶体的大麻植株不能用于生产，但生产出的花粉或种子是安全可用的。因此，优选使用克隆方法得到大麻雌株以生产花粉，这样可以和其他植株清晰的进行区分，以免喷洒纳米银胶体时污染其他植株。
本发明与现有技术相比，主要优点包括：
1)得到的工业大麻种子96％以上为雌性；
2)只需一次诱导，诱导操作流程简易；
3)使用纳米银胶体，无毒、环保，无论购买或者是自行配置都成本低廉，自行配置时使用一种简单易行的纳米银胶体配置方法。
附图说明
图1为实施例制备纳米银胶体的装置结构示意图；
图2为实施例中纳米银胶体喷雾处理的照片；
图3为实施例中诱导得到的雌雄同株的照片。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。
如图1所示，本实施例按下述方法制备纳米银胶体：
(A)取2个鳄鱼夹，分别夹持一块银块，所述银块纯度不小于99％；
(B)将所述2个鳄鱼夹分别焊接到2根导线的一端，所述2根导线的另一端分别连接电源的正极和负极；
(C)取玻璃烧杯或其他玻璃容器，加入3/4杯蒸馏水，将所述2个鳄鱼夹夹持的银块浸入蒸馏水中，分别位于玻璃杯一侧，并确保所夹持的2块银块互不接触；
(D)打开电源，控制电压9～12V，20min后移开银块，所得纳米银胶体为淡金色，检测所得纳米银胶体中纳米银的质量浓度，若低于15mg/L，清除掉所述银块表面的黑色氧化银，再将所述银块重新置入所得纳米银胶体中，继续通电，每隔5分钟再次检测，直至所得纳米银胶体中纳米银的质量浓度为15～50mg/L。低于15mg/L浓度的纳米银胶体将导致所产生的雄花粉囊中含少量不育花粉。所得纳米银胶体中纳米银颗粒的粒径不大于50nm。
完成所述纳米银胶体的制备后，将银块表面的黑色氧化银去除干净，将银块存储在盒中，以便下次使用；所得纳米银胶体存储在棕色玻璃瓶内避光保存，放置在阴凉地方。禁止保存在冰箱中。
使用上述方法制备得到的纳米银胶体进行工业大麻植株种子雌化诱导。
工业大麻植株的高效雌化方法，包括步骤：
(1)种植工业大麻雌株。
所述工业大麻雌株可通过种子培育或克隆的方法得到。
所述克隆为使用扦插枝进行母株克隆，具体为：选择需要保持性状的工业大麻雌株进行克隆，清洁并消毒工具后，从新长出的分枝下方以45°角度切掉10～20cm长度的枝干，立即放入水中；去掉底部较大的叶片，将切口浸入克隆胶中2～3分钟，再放置在营养液(发根液)中进行快速发根；最后将该枝干放置在小罐湿润的土壤中，一天或者两天之后恢复活性。
(2)如图2所示，对规划培育区域内的工业大麻雌株持续每天进行2～3次纳米银胶体喷雾处理，以喷湿但没有液体滴下为标准，并将光周期调整为12小时光照12小时黑暗，持续喷雾处理2周，诱导所述工业大麻雌株转换为雌雄同株，每株工业大麻雌株喷雾的纳米银胶体总用量不超过500mL。使用放大镜进行观察植株性状，当雌性大麻植株发育时，将不再产生雌性花萼和雌蕊，而是发育出雄性花粉囊，实现雌雄同株，如图3所示。
如果植株是从种子期开始培育而非直接克隆，需要等到植株表现出性状之后再喷洒纳米银胶体，以确保植株为雌性。根据环境不同，有时只需喷洒5～10天；也可以喷洒直至植株发育完成，确保雌雄同株。
前述过程中，需要制造出独立的培育空间，避免其他植株意外授粉而毁掉整片大麻田。
(3)停止喷雾，继续培育3～4周后雌雄同株的大麻分化出成熟的雄性花蕾，产生可育花粉，自由授粉后结籽得到全雌性工业大麻种子。所得全雌性工业大麻种子集中种植，即可得到大批雌性大麻植株。
需要注意的是，喷洒纳米银胶体的大麻植株不能用于生产，但生产出的花粉或种子是安全可用的。因此，优选使用克隆方法得到大麻雌株以生产花粉，这样可以和其他植株清晰的进行区分，以免喷洒纳米银胶体时污染其他植株。
此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
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