尹 璐，曾 川，楊旖旎，徐洪志，黃 涌，唐玉琴，包鵬琴，鄭 楠

（1.重慶三峽學(xué)院，重慶萬州 404120；2.重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院，重慶萬州 404155）

甘藍(lán)型油菜具有較強(qiáng)的雜種優(yōu)勢，雜交種是目前油菜生產(chǎn)中的主要品種類型。人工授粉雜交技術(shù)是目前育種科研工作者在創(chuàng)制油菜新材料、新品種的過程中最常用的技術(shù)。目前在小規(guī)模配制雜交種的過程中大多采用人工授粉雜交，只有在需要大規(guī)模生產(chǎn)雜交種時才采用蜜蜂網(wǎng)室授粉雜交、時間隔離和空間隔離雜交技術(shù)。雜交種采用的母本不育系類型主要分為細(xì)胞核不育系、細(xì)胞質(zhì)不育系、自交不親和不育系、化學(xué)殺雄不育系等。

目前的人工雜交授粉配制雜交種的技術(shù)流程一般為：1）父本套袋。中選的父本植株選取主序和上部3～4 個分枝提前4～5 d 摘除已經(jīng)開放的花朵，留下未開放的花蕾，套上硫酸紙袋以備取粉。2）母本整序。選取母本植株合適的花序，摘除當(dāng)選花序下部已經(jīng)開放的花朵和上部的幼小花蕾，僅留下花序中間約20個大小較為適宜的花蕾。3）母本剝蕾。將母本植株花序上留下的花蕾用鑷子剝開，露出柱頭。4）人工授粉。將事先取好的父本花粉人工授到母本柱頭上，套上硫酸紙袋，填好標(biāo)簽。5）每3～5 d 將硫酸紙袋上提以利于花序和幼果的發(fā)育。6）15～20 d后母本植株中選花序上的花蕾全部謝花，即可將硫酸紙袋取掉。整個操作過程中需要注意操作用具的消毒，嚴(yán)格避免外界的其他花粉沾染到母本柱頭上。

目前來說人工雜交授粉技術(shù)的主要缺陷有：1）獲得的雜交種子數(shù)量少，經(jīng)常因種子數(shù)量不足而影響了下一季度的種植計劃，為了獲得足量的雜交種子必須成倍增加投入。2）人工剝蕾、人工授粉的效率極其低下，浪費(fèi)大量的人力、物力和科研人員的精力。3）油菜花蕾一般較小，特別是母本不育系植株的花蕾更小，直徑一般不足3 mm，有的甚至只有1～2 mm，這就造成了人工剝蕾授粉只有年輕勞動力才能勝任的窘境；同時由于接近油菜花蕾部分的莖枝比較脆弱，在剝蕾授粉的過程中很容易不慎折斷中選花序，造成剝蕾授粉工作白費(fèi)。4）在操作過程中難免受到環(huán)境風(fēng)力影響、蜜蜂等昆蟲影響、用具消毒不徹底等不可控因素，稍有不慎就容易造成非中選父本植株的其他花粉污染，從而造成雜交授粉工作失敗。5）由于父本植株提前3～4 d 套袋，人工授粉之前需要將父本的硫酸紙袋打開，摘取已經(jīng)開放的花朵用以給母本剝蕾植株授粉，取完花粉之后又要重新將父本的硫酸紙袋套上，有時候甚至需要反復(fù)多次在父本硫酸紙袋內(nèi)多次取粉，在這樣反復(fù)的套紙袋-取紙袋-套紙袋的過程不但費(fèi)時費(fèi)力，在取粉的過程中還很容易造成父本花粉的污染，不僅影響雜交種子純度，也影響了將來收取的父本種子的純度。6）由于父本硫酸紙袋內(nèi)的種子是需要保留的，有時候由于取粉較多，導(dǎo)致父本紙袋內(nèi)的將來成熟收獲的種子量偏少，從而影響下一步工作計劃。

壁蜂屬膜翅目切葉蜂科的野生蜂，是果樹及十字花科蔬菜的優(yōu)良傳粉昆蟲[1]，其性情溫順，一年發(fā)生一代，一年中約320 d 在管巢中生活，在管巢外授粉活動時間約為40 d。壁蜂作油菜雜交授粉蟲媒具有多種優(yōu)勢：壁蜂羽化時間與油菜開花時間基本吻合；壁蜂巢外授粉活動為30～40 d，也與油菜花期相吻合，可避免壁蜂授粉活動與油菜病蟲害防治噴藥沖突；壁蜂具有發(fā)育起點(diǎn)溫度低、日活動時間長、訪花頻率快、授粉效率高、活動范圍小、繁殖率高、管理簡便、使用成本低等優(yōu)點(diǎn)且性情溫順，無毒刺，使用安全[2-4]。

雜種優(yōu)勢可以使作物產(chǎn)量得到大幅度提升，有研究表明，優(yōu)良的油菜雜種組合一般可增產(chǎn)20%～30%，甚至更高[5]。雜交油菜的生產(chǎn)應(yīng)用是提高油菜單產(chǎn)和總產(chǎn)的主要途徑[6]。油菜雜交育種過程中經(jīng)常需要進(jìn)行單株雜交，目前大多采用的是人工輔助授粉，授粉效率低、結(jié)實效果差。油菜雜交授粉主要采取風(fēng)媒、蟲媒和人工3種輔助授粉方法。實踐生產(chǎn)中主要運(yùn)用蟲媒和人工授粉2 種方法[3]，相比蜜蜂而言，壁蜂因其耐低溫，應(yīng)用成本低，管理便捷，使用安全，制種純度高等特點(diǎn)，正逐漸成為蜜蜂授粉的替代傳粉昆蟲[7-8]。本研究比較了壁蜂輔助授粉和人工輔助授粉的在甘藍(lán)型油菜單株雜交授粉工作中的效應(yīng)，以期找出一種獲得的雜交種子數(shù)量多，雜交授粉的效率高，減少人力、物力和科研人員的精力耗費(fèi)的油菜單株雜交的授粉方法，為油菜育種科研工作提高單株雜交效率提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

本試驗于2022 年3—5 月在重慶三峽農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘寧試驗基地進(jìn)行。

甘寧鎮(zhèn)位于萬州區(qū)西部，土壤以微酸性、中性為主，深厚肥沃，蓄水能力強(qiáng)，氣候溫和，雨量充沛，且有“有效積溫高，早春地溫回升快”的氣候特點(diǎn)，是典型的亞熱帶季風(fēng)濕潤區(qū)。年平均氣溫17 ℃，年均降水量1 293.3 mm，年平均日照時數(shù)1 204.5 h，年均空氣相對濕度81%，無霜期260～283 d，適宜各類農(nóng)作物的生長[9]。

1.2 試驗材料

壁蜂采用凹唇壁蜂，油菜選用甘藍(lán)型波利馬細(xì)胞質(zhì)不育系和蘿卜細(xì)胞質(zhì)不育系。

1.3 試驗處理

3 月份油菜開花季節(jié)，常規(guī)人工剝蕾授粉雜交作為對照，壁蜂輔助授粉雜交作為處理。

兩個授粉處理均為5 個人工作1 天，即每個授粉處理5個工日。

具體操作步驟如下。

1）父本套袋，中選的父本植株選取主序和上部3～4 個分枝，摘除已經(jīng)開放的花朵，留下未開放的花蕾，套上硫酸紙袋。

2）獲取父本授粉花序，在中選父本植株剩余的未套袋花序上選育2～3 個花序，摘除已開放的花朵，留取未開放的花蕾連同下部約10 cm 長的分枝用剪刀剪下來作為父本授粉花序。

3）母本花序整序，選取母本植株的主序和上部3～4 個花序，摘除母本植株當(dāng)選花序下部已經(jīng)開放的花朵和花序頂端的細(xì)小花蕾，留下花序中間約30～40個未開放的花蕾。

4）將所述步驟“2）”中剪下來的父本授粉花序與步驟“3）”中整理好的母本花序同時套入同一個硫酸紙袋內(nèi)。

5）選取20 個左右尚未孵化的健康壁蜂蜂卵放進(jìn)所述步驟“4）”的硫酸紙袋內(nèi)，并封好硫酸紙袋，填好標(biāo)簽，硫酸紙袋內(nèi)的壁蜂蜂卵隨著母本花序和父本花序逐步開放而孵化，孵化后的壁蜂自動在硫酸紙袋內(nèi)活動從而完成授粉工作。

6）每3～5 d 將硫酸紙袋上提一次，以利于花序和幼果的發(fā)育，也利于硫酸紙袋內(nèi)的壁蜂活動。

7）15～20 d后母本植株硫酸紙袋內(nèi)的花蕾全部謝花，即可將硫酸紙袋取掉。

1.4 測定項目與方法

剔除嚴(yán)重感病無法收獲種子的雜交單株后，收獲正常雜交單株種子，測量對照和處理獲得的有效單株數(shù)、單株產(chǎn)量及工作效率。

2 結(jié)果與分析

2.1 有效單株數(shù)及工作效率

由表1 可知，甘藍(lán)型油菜單株雜交壁蜂授粉共處理150 株，獲得有效結(jié)實單株124 株，有效株率82.7%；人工輔助授粉處理100株，獲得有效結(jié)實單株58株，有效株率58.0%。

表1 壁蜂授粉處理對2個甘藍(lán)型油菜不育系工作效率的影響

甘藍(lán)型油菜單株雜交壁蜂授粉工作效率為每個工日24.8 株有效單株，人工授粉工作效率為每個工日11.6株有效單株。

2.2 有效單株數(shù)及其頻次分布

由表2 可知，壁蜂授粉處理對提高甘藍(lán)型油菜單株產(chǎn)量效果明顯，其主要體現(xiàn)在單株產(chǎn)量更高的株數(shù)大大增加，例如單株產(chǎn)量大于4 g 的株數(shù)頻次分布比人工授粉高51.39個百分點(diǎn)。

表2 壁蜂授粉處理對甘藍(lán)型油菜單株產(chǎn)量的影響

2.3 不同育性類型

將同一母本分別進(jìn)行人工授粉和壁蜂授粉處理的單株產(chǎn)量分別平均，得到24對有效的人工授粉與壁蜂授粉單株產(chǎn)量的對比數(shù)據(jù)，每一對授粉處理作為一個重復(fù)進(jìn)行方差分析，結(jié)果見表3。由表可見，壁蜂授粉平均單株產(chǎn)量4.26 g，變幅0.88～7.88 g；人工授粉平均單株產(chǎn)量1.79 g，變幅0.24～4.55 g，且壁蜂授粉與人工授粉之間的單株產(chǎn)量差異達(dá)到極顯著水平。同一授粉處理的不同育性類型之間的單株產(chǎn)量差異不顯著，說明授粉處理適用于各種不育類型。本試驗中，人工授粉處理的波利馬細(xì)胞質(zhì)不育平均單株產(chǎn)量為2.15 g，蘿卜質(zhì)不育平均單株產(chǎn)量為1.36 g，兩種不育類型之間的單株產(chǎn)量差異不顯著；壁蜂授粉處理的波利馬細(xì)胞質(zhì)不育平均單株產(chǎn)量為4.59 g，蘿卜質(zhì)不育平均單株產(chǎn)量為3.87 g，兩種不育類型之間的單株產(chǎn)量差異不顯著。

表3 壁蜂授粉處理對不同母本的甘藍(lán)型油菜不育系單株產(chǎn)量的影響

3 結(jié)論與討論

1）本試驗中壁蜂授粉有效株率82.7%，明顯高于人工授粉有效株率（58.0%），可能是因為人工授粉的剝蕾操作破壞了花蕾及柱頭表皮，結(jié)實率降低，同時導(dǎo)致感病增加，故而有效株率偏低。壁蜂授粉雜交的工作效率（24.8 個有效單株/工日）是傳統(tǒng)人工雜交授粉工作效率（11.6 個有效單株/工日）的兩倍以上，是因為壁蜂授粉雜交的工作程序大為簡化所致。

2）壁蜂授粉處理的平均單株產(chǎn)量（4.26 g）極顯著高于傳統(tǒng)人工授粉處理（1.79 g），且不同雜交組合的平均單株產(chǎn)量差異達(dá)到極顯著水平。這可能是因為相對于人工剝蕾授粉來說，壁蜂授粉處理保留了更多母本植株的完整花蕾有關(guān)，同時壁蜂在紙袋內(nèi)孵化后活動時間長達(dá)7 d以上，授粉更充分。

3）壁蜂授粉處理的絕大部分雜交單株產(chǎn)量高于傳統(tǒng)人工授粉處理。如果以2 g 作為劃分界限，則人工授粉單株產(chǎn)量低于2 g 的有43 株，占人工授粉總單株數(shù)的74.13%；人工授粉單株產(chǎn)量高于2 g 的僅有15株，占人工授粉單株總數(shù)的25.86%。而壁蜂授粉單株產(chǎn)量低于2 g 的有30 株，占壁蜂授粉單株總數(shù)的24.19%；壁蜂授粉單株產(chǎn)量高于2 g 的有94 株，占壁蜂授粉單株總數(shù)的75.81%。

4）本試驗未考慮不同授粉處理的紙袋內(nèi)部莢果的病害發(fā)生情況，這有待進(jìn)一步試驗研究。

本試驗表明，壁蜂授粉處理的授粉效果及工作效率極顯著優(yōu)于傳統(tǒng)人工雜交授粉處理，在甘藍(lán)型油菜單株雜交育種工作中可以全面推廣應(yīng)用。