甘蓝型油菜单株杂交的壁蜂授粉效果分析

尹 璐，曾 川，杨旖旎，徐洪志，黄 涌，唐玉琴，包鹏琴，郑 楠

（1.重庆三峡学院，重庆万州 404120；2.重庆三峡农业科学院，重庆万州 404155）

甘蓝型油菜具有较强的杂种优势，杂交种是目前油菜生产中的主要品种类型。人工授粉杂交技术是目前育种科研工作者在创制油菜新材料、新品种的过程中最常用的技术。目前在小规模配制杂交种的过程中大多采用人工授粉杂交，只有在需要大规模生产杂交种时才采用蜜蜂网室授粉杂交、时间隔离和空间隔离杂交技术。杂交种采用的母本不育系类型主要分为细胞核不育系、细胞质不育系、自交不亲和不育系、化学杀雄不育系等。

目前的人工杂交授粉配制杂交种的技术流程一般为：1）父本套袋。中选的父本植株选取主序和上部3～4 个分枝提前4～5 d 摘除已经开放的花朵，留下未开放的花蕾，套上硫酸纸袋以备取粉。2）母本整序。选取母本植株合适的花序，摘除当选花序下部已经开放的花朵和上部的幼小花蕾，仅留下花序中间约20个大小较为适宜的花蕾。3）母本剥蕾。将母本植株花序上留下的花蕾用镊子剥开，露出柱头。4）人工授粉。将事先取好的父本花粉人工授到母本柱头上，套上硫酸纸袋，填好标签。5）每3～5 d 将硫酸纸袋上提以利于花序和幼果的发育。6）15～20 d后母本植株中选花序上的花蕾全部谢花，即可将硫酸纸袋取掉。整个操作过程中需要注意操作用具的消毒，严格避免外界的其他花粉沾染到母本柱头上。

目前来说人工杂交授粉技术的主要缺陷有：1）获得的杂交种子数量少，经常因种子数量不足而影响了下一季度的种植计划，为了获得足量的杂交种子必须成倍增加投入。2）人工剥蕾、人工授粉的效率极其低下，浪费大量的人力、物力和科研人员的精力。3）油菜花蕾一般较小，特别是母本不育系植株的花蕾更小，直径一般不足3 mm，有的甚至只有1～2 mm，这就造成了人工剥蕾授粉只有年轻劳动力才能胜任的窘境；同时由于接近油菜花蕾部分的茎枝比较脆弱，在剥蕾授粉的过程中很容易不慎折断中选花序，造成剥蕾授粉工作白费。4）在操作过程中难免受到环境风力影响、蜜蜂等昆虫影响、用具消毒不彻底等不可控因素，稍有不慎就容易造成非中选父本植株的其他花粉污染，从而造成杂交授粉工作失败。5）由于父本植株提前3～4 d 套袋，人工授粉之前需要将父本的硫酸纸袋打开，摘取已经开放的花朵用以给母本剥蕾植株授粉，取完花粉之后又要重新将父本的硫酸纸袋套上，有时候甚至需要反复多次在父本硫酸纸袋内多次取粉，在这样反复的套纸袋-取纸袋-套纸袋的过程不但费时费力，在取粉的过程中还很容易造成父本花粉的污染，不仅影响杂交种子纯度，也影响了将来收取的父本种子的纯度。6）由于父本硫酸纸袋内的种子是需要保留的，有时候由于取粉较多，导致父本纸袋内的将来成熟收获的种子量偏少，从而影响下一步工作计划。

壁蜂属膜翅目切叶蜂科的野生蜂，是果树及十字花科蔬菜的优良传粉昆虫[1]，其性情温顺，一年发生一代，一年中约320 d 在管巢中生活，在管巢外授粉活动时间约为40 d。壁蜂作油菜杂交授粉虫媒具有多种优势：壁蜂羽化时间与油菜开花时间基本吻合；壁蜂巢外授粉活动为30～40 d，也与油菜花期相吻合，可避免壁蜂授粉活动与油菜病虫害防治喷药冲突；壁蜂具有发育起点温度低、日活动时间长、访花频率快、授粉效率高、活动范围小、繁殖率高、管理简便、使用成本低等优点且性情温顺，无毒刺，使用安全[2-4]。

杂种优势可以使作物产量得到大幅度提升，有研究表明，优良的油菜杂种组合一般可增产20%～30%，甚至更高[5]。杂交油菜的生产应用是提高油菜单产和总产的主要途径[6]。油菜杂交育种过程中经常需要进行单株杂交，目前大多采用的是人工辅助授粉，授粉效率低、结实效果差。油菜杂交授粉主要采取风媒、虫媒和人工3种辅助授粉方法。实践生产中主要运用虫媒和人工授粉2 种方法[3]，相比蜜蜂而言，壁蜂因其耐低温，应用成本低，管理便捷，使用安全，制种纯度高等特点，正逐渐成为蜜蜂授粉的替代传粉昆虫[7-8]。本研究比较了壁蜂辅助授粉和人工辅助授粉的在甘蓝型油菜单株杂交授粉工作中的效应，以期找出一种获得的杂交种子数量多，杂交授粉的效率高，减少人力、物力和科研人员的精力耗费的油菜单株杂交的授粉方法，为油菜育种科研工作提高单株杂交效率提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

本试验于2022 年3—5 月在重庆三峡农业科学院甘宁试验基地进行。

甘宁镇位于万州区西部，土壤以微酸性、中性为主，深厚肥沃，蓄水能力强，气候温和，雨量充沛，且有“有效积温高，早春地温回升快”的气候特点，是典型的亚热带季风湿润区。年平均气温17 ℃，年均降水量1 293.3 mm，年平均日照时数1 204.5 h，年均空气相对湿度81%，无霜期260～283 d，适宜各类农作物的生长[9]。

1.2 试验材料

壁蜂采用凹唇壁蜂，油菜选用甘蓝型波利马细胞质不育系和萝卜细胞质不育系。

1.3 试验处理

3 月份油菜开花季节，常规人工剥蕾授粉杂交作为对照，壁蜂辅助授粉杂交作为处理。

两个授粉处理均为5 个人工作1 天，即每个授粉处理5个工日。

具体操作步骤如下。

1）父本套袋，中选的父本植株选取主序和上部3～4 个分枝，摘除已经开放的花朵，留下未开放的花蕾，套上硫酸纸袋。

2）获取父本授粉花序，在中选父本植株剩余的未套袋花序上选育2～3 个花序，摘除已开放的花朵，留取未开放的花蕾连同下部约10 cm 长的分枝用剪刀剪下来作为父本授粉花序。

3）母本花序整序，选取母本植株的主序和上部3～4 个花序，摘除母本植株当选花序下部已经开放的花朵和花序顶端的细小花蕾，留下花序中间约30～40个未开放的花蕾。

4）将所述步骤“2）”中剪下来的父本授粉花序与步骤“3）”中整理好的母本花序同时套入同一个硫酸纸袋内。

5）选取20 个左右尚未孵化的健康壁蜂蜂卵放进所述步骤“4）”的硫酸纸袋内，并封好硫酸纸袋，填好标签，硫酸纸袋内的壁蜂蜂卵随着母本花序和父本花序逐步开放而孵化，孵化后的壁蜂自动在硫酸纸袋内活动从而完成授粉工作。

6）每3～5 d 将硫酸纸袋上提一次，以利于花序和幼果的发育，也利于硫酸纸袋内的壁蜂活动。

7）15～20 d后母本植株硫酸纸袋内的花蕾全部谢花，即可将硫酸纸袋取掉。

1.4 测定项目与方法

剔除严重感病无法收获种子的杂交单株后，收获正常杂交单株种子，测量对照和处理获得的有效单株数、单株产量及工作效率。

2 结果与分析

2.1 有效单株数及工作效率

由表1 可知，甘蓝型油菜单株杂交壁蜂授粉共处理150 株，获得有效结实单株124 株，有效株率82.7%；人工辅助授粉处理100株，获得有效结实单株58株，有效株率58.0%。

表1 壁蜂授粉处理对2个甘蓝型油菜不育系工作效率的影响

甘蓝型油菜单株杂交壁蜂授粉工作效率为每个工日24.8 株有效单株，人工授粉工作效率为每个工日11.6株有效单株。

2.2 有效单株数及其频次分布

由表2 可知，壁蜂授粉处理对提高甘蓝型油菜单株产量效果明显，其主要体现在单株产量更高的株数大大增加，例如单株产量大于4 g 的株数频次分布比人工授粉高51.39个百分点。

表2 壁蜂授粉处理对甘蓝型油菜单株产量的影响

2.3 不同育性类型

将同一母本分别进行人工授粉和壁蜂授粉处理的单株产量分别平均，得到24对有效的人工授粉与壁蜂授粉单株产量的对比数据，每一对授粉处理作为一个重复进行方差分析，结果见表3。由表可见，壁蜂授粉平均单株产量4.26 g，变幅0.88～7.88 g；人工授粉平均单株产量1.79 g，变幅0.24～4.55 g，且壁蜂授粉与人工授粉之间的单株产量差异达到极显著水平。同一授粉处理的不同育性类型之间的单株产量差异不显著，说明授粉处理适用于各种不育类型。本试验中，人工授粉处理的波利马细胞质不育平均单株产量为2.15 g，萝卜质不育平均单株产量为1.36 g，两种不育类型之间的单株产量差异不显著；壁蜂授粉处理的波利马细胞质不育平均单株产量为4.59 g，萝卜质不育平均单株产量为3.87 g，两种不育类型之间的单株产量差异不显著。

表3 壁蜂授粉处理对不同母本的甘蓝型油菜不育系单株产量的影响

3 结论与讨论

1）本试验中壁蜂授粉有效株率82.7%，明显高于人工授粉有效株率（58.0%），可能是因为人工授粉的剥蕾操作破坏了花蕾及柱头表皮，结实率降低，同时导致感病增加，故而有效株率偏低。壁蜂授粉杂交的工作效率（24.8 个有效单株/工日）是传统人工杂交授粉工作效率（11.6 个有效单株/工日）的两倍以上，是因为壁蜂授粉杂交的工作程序大为简化所致。

2）壁蜂授粉处理的平均单株产量（4.26 g）极显著高于传统人工授粉处理（1.79 g），且不同杂交组合的平均单株产量差异达到极显著水平。这可能是因为相对于人工剥蕾授粉来说，壁蜂授粉处理保留了更多母本植株的完整花蕾有关，同时壁蜂在纸袋内孵化后活动时间长达7 d以上，授粉更充分。

3）壁蜂授粉处理的绝大部分杂交单株产量高于传统人工授粉处理。如果以2 g 作为划分界限，则人工授粉单株产量低于2 g 的有43 株，占人工授粉总单株数的74.13%；人工授粉单株产量高于2 g 的仅有15株，占人工授粉单株总数的25.86%。而壁蜂授粉单株产量低于2 g 的有30 株，占壁蜂授粉单株总数的24.19%；壁蜂授粉单株产量高于2 g 的有94 株，占壁蜂授粉单株总数的75.81%。

4）本试验未考虑不同授粉处理的纸袋内部荚果的病害发生情况，这有待进一步试验研究。

本试验表明，壁蜂授粉处理的授粉效果及工作效率极显著优于传统人工杂交授粉处理，在甘蓝型油菜单株杂交育种工作中可以全面推广应用。