魯銘穎 黃俊軒 劉艷軍 韓啟厚 于海龍 許瑩楠 高逸卓 古 瑜*

（1 天津農(nóng)學(xué)院園藝園林學(xué)院，天津 300380；2 天津科潤蔬菜研究所，天津 300380；3 天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所，天津 300380；4 蔬菜種質(zhì)創(chuàng)新國家重點試驗室，天津 300380；5 天津市蔬菜遺傳育種企業(yè)重點試驗室，天津 300380）

莢用菜豆（L.）屬于豆科菜豆屬菜豆種作物，在我國栽培歷史悠久，是我國的大宗蔬菜作物之一，栽培面積和總產(chǎn)量均位居世界第一。據(jù)聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織（FAO）統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2019 年我國莢用菜豆種植面積約為 74.1 萬hm（1 111.5 萬畝），種植面積以每年約2%的增長速率連續(xù)11 年持續(xù)增加。菜豆是常規(guī)種，嚴(yán)格自花授粉作物，花為蝶形花，花蕾較小且花形特殊，雄蕊、雌蕊呈螺旋狀，細(xì)小而脆弱，因此在進(jìn)行人工授粉時雄蕊不易被徹底清除，雌蕊易折斷，操作難度大，導(dǎo)致雜交成功率較低（中國科學(xué)院中國植物志編輯委員會，1995）。菜豆對花器的損傷較為敏感，一般人工雜交授粉的成功率為10.0%～22.6%（徐宗寶和慕桂蘭，1995；徐兆生 等，1997；邸文靜 等，2005；劉建慧 等，2010）。然而，人工雜交授粉是菜豆種質(zhì)資源創(chuàng)新和新品種選育的有效途徑，因此，提高雜交成功率對菜豆育種具有重要作用。

筆者在前人人工去雄授粉技術(shù)的基礎(chǔ)上，選取部分矮生和蔓生莢用菜豆品種為試材，探索人工雜交授粉成功率與溫濕度、植株性狀、親本生長時期和品種等因素之間的關(guān)系，通過細(xì)化人工雜交授粉步驟，總結(jié)出提高授粉成功率的關(guān)鍵技術(shù)，最終將授粉成功率從平均18%提高到約30%，效果顯著。同時探討了工作中遇到的問題及解決方案，以期為提高莢用菜豆授粉成功率提供有益經(jīng)驗。

1 試驗結(jié)果分析

莢用菜豆人工雜交授粉試驗在天津市農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所武清試驗基地連棟塑料大棚和露地中進(jìn)行。參試材料共19 份，其中8 份蔓生莢用菜豆品種，11 份矮生莢用菜豆品種。

1.1 溫、濕度對授粉的影響為了探索溫、濕度與人工雜交授粉成功率的關(guān)系，明確授粉的最佳時間，將授粉時間分為上午7：00—12：00 和下午14：00—17：00，分別統(tǒng)計雜交成功率。結(jié)果表明：只要溫、濕度條件適宜，無論是上午還是下午，授粉的成功率基本持平。上午平均溫度為19.5 ℃時，授粉成功率可達(dá)到53.3%；下午平均溫度為24.5 ℃時，授粉成功率可達(dá)到55.9%；溫度高于30 ℃或低于18 ℃不利于散粉，授粉成功率呈逐漸下降趨勢。根據(jù)前人研究（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，1980），菜豆授粉后在18～25 ℃條件下結(jié)莢最好，溫度過高易落花落莢，10 ℃和45 ℃條件下不易結(jié)莢。所以筆者根據(jù)試驗結(jié)果，認(rèn)為22 ℃為莢用菜豆成功授粉的最適溫度。通過測定棚內(nèi)濕度，發(fā)現(xiàn)授粉的最佳相對濕度為44%～87%，授粉率最高可達(dá)到55.9%。

綜上所述，莢用菜豆授粉的最適溫度為22 ℃，最適相對濕度為44%～87%，在一天中只要溫、濕度合適，無論上午還是下午均可以進(jìn)行授粉工作。

1.2 植株特性和親本生長時期對授粉的影響 植株本身特性和親本生長時期與授粉成功率有直接聯(lián)系。柱頭較脆的植株，在始花期時其柱頭會更加脆嫩，此時授粉成功率往往很低。因此，如果需要采用柱頭較脆的材料作母本，應(yīng)該在植株盛花期〔矮生品種播種后45～50 d（天），早熟蔓生品種播種后60～65 d（天），中熟蔓生品種播種后70～75 d（天），晚熟蔓生品種播種后80 d（天）左右〕進(jìn)行授粉，此時花蕾較大，柱頭更成熟且較為堅韌，授粉成功率較高。此外，當(dāng)親本植株處于開花末期時，花量較少，花朵質(zhì)量差，花粉活力也逐漸減弱，坐莢率下降，甚至坐不住莢，致使授粉成功率降低。

綜上所述，進(jìn)行莢用菜豆人工雜交授粉需要在親本植株盛花期迅速開展工作，防止因植株衰老導(dǎo)致授粉不良的情況發(fā)生。

1.3 花蕾大小對授粉的影響為研究母本花蕾大小與授粉成功率的關(guān)系，共配制17 個組合，分別選擇母本植株總狀花序上24、48、72 h（小時）后開放的飽滿花蕾，用相同父本的花粉進(jìn)行授粉。飽滿花蕾的判斷標(biāo)準(zhǔn)：當(dāng)使用消毒后的鑷子觸碰花蕾時，旗瓣借助極少人工外力可自然張開?；ɡ匍_放前的形態(tài)：24 h（小時）后開放的花蕾，形態(tài)飽滿，顏色稍透明；48 h（小時）后開放的花蕾，蕾形稍扁，顏色飽和度較高；72 h（小時）后開放的花蕾，蕾形較小且顏色稍暗。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在17 個雜交組合中，有16 個組合利用24 h（小時）后開放的花蕾成功獲得了雜交種，授粉成功率達(dá)94.1%；48 h（小時）后開放的花蕾授粉成功率明顯降低，只有41.2%；72 h（小時）后開放的花蕾幾乎不能成功授粉。因此，授粉時使用母本植株上24 h（小時）后開放的花蕾最好。

1.4 品種對授粉的影響為明確不同品種作母本時接受外界花粉的能力和作父本時花粉的活性，以及蔓生品種與矮生品種雜交是否存在基因型障礙，將試驗材料配制成4 種雜交組合形式：蔓生×蔓生、蔓生×矮生、矮生×矮生、矮生×蔓生。結(jié)果表明，蔓生×蔓生的授粉成功率最高，為34.5%；蔓生×矮生的授粉成功率次之；授粉成功率較低的是矮生×矮生、矮生×蔓生，但經(jīng)過SPSS 軟件分 析，兩者差異不顯著。說明蔓生莢用菜豆品種與矮生莢用菜豆品種之間幾乎沒有授粉障礙，而且兩種類型接受花粉能力和花粉活性無差別。將同一品種作父本和母本的雜交成功率分別進(jìn)行統(tǒng)計，發(fā)現(xiàn)無論是作為母本還是父本，蔓生菜豆的授粉成功率都相對較高。

2 莢用菜豆人工授粉經(jīng)驗總結(jié)

2.1 父母本選擇 父母本均要避免利用衰老期的植株。母本應(yīng)選擇生長盛期植株上的花序，每個花序上選取距離主枝最近、24 h（小時）后開放的1～2朵花蕾。若選擇的花蕾過大，花蕾可能已經(jīng)完成了自花授粉；若花蕾過小，去雄的時候易損傷花器，造成落花。父本應(yīng)選擇盛花期植株上當(dāng)天開放的新鮮花朵，此時花粉活力較強(qiáng)，授粉成功率高。

2.2 授粉溫度要求 在大棚中進(jìn)行人工授粉時，溫度盡量控制在18～25 ℃，22 ℃為莢用菜豆成功授粉的最適溫度，當(dāng)溫度超過22 ℃，隨著溫度升高，授粉成功率會下降。

2.3 授粉時注意事項 注意觀察柱頭狀態(tài)，未完成授粉的柱頭有光澤，如果柱頭上粘有花粉則表示已經(jīng)完成授粉。操作過程中要注意，鑷子在打開花蕾前和夾取花粉粒時先用酒精進(jìn)行消毒，避免鑷子上有其他品種花粉，造成花粉混雜；并用脫脂棉擦去鑷子上殘余的酒精，避免酒精導(dǎo)致花粉失活而影響授粉效果。用消毒后的鑷子將父本的雄蕊放在母本的雌蕊柱頭上，注意雄蕊正面（花粉爆開的一面）輕貼于柱頭下部類似“吸盤”的位置，以保證花粉最大程度接觸柱頭，提高授粉成功率。

2.4 特殊材料授粉方法 在此次授粉試驗中遇到一些問題，如一些菜豆品種的花蕾柱頭相對其他品種更脆嫩易折，加大了人工授粉的難度；有的母本植株在人工授粉后出現(xiàn)了早衰情況，無法繼續(xù)進(jìn)行授粉，已經(jīng)授粉成功的花蕾在生長一段時間后，大部分出現(xiàn)黃化現(xiàn)象，導(dǎo)致授粉花蕾掉落，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，該植株自身攜帶了菜豆普通花葉病毒，導(dǎo)致無法正常生長。因此，為了提高成功率，應(yīng)選擇健康植株盛花期即將開放的飽滿花蕾，并采用極細(xì)頭的鑷子進(jìn)行人工授粉，操作手法要更輕巧，以保護(hù)花蕾的完整性。

2.5 授粉環(huán)境的選擇 相對于棚室授粉，露地授粉要經(jīng)歷和克服更多外界環(huán)境的影響，授粉后常因氣候原因?qū)е率诜鄢晒β式档?。此外，授粉成功后，?dāng)種莢內(nèi)的種子已經(jīng)膨大、種莢變黃軟時，如果遇到雨水天氣極易發(fā)生種子莢內(nèi)發(fā)芽的情況，此時需緊急采收種莢，并將采收后的種莢放置在干燥處進(jìn)行陰干，該方法可以避免種子在莢內(nèi)發(fā)芽。