網(wǎng)室內(nèi)熊蜂、蜜蜂和壁蜂在棉花不育系制種中的比較

吳翠翠，李朋波，夏 芝，侯保國，楊六六，潘轉(zhuǎn)霞，曹彩榮，丁 霄

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所，棉花種質(zhì)資源利用與分子設(shè)計育種山西省重點實驗室，山西運城044000）

近年來，人工授粉成本越來越高，這已成為雜交種推廣的阻力。利用蜂授粉技術(shù)越來越成熟，尤其是熊蜂的利用具有明顯的優(yōu)勢，在設(shè)施作物中報道越來越多，例如，油茶[1]、番茄[2]、藍莓[3]、油用牡丹[4]、甜瓜[5]和苜蓿[6]等。邢朝柱等[7]利用蜜蜂傳粉進行棉花雜交制種，結(jié)果表明，蜜蜂是較為理想的傳粉昆蟲，而最大限制因素是天氣狀況。黃麗葉等[8]在新疆利用蜜蜂傳粉進行棉花不育系技術(shù)研究，結(jié)果表明，蜜蜂授粉制種產(chǎn)量是人工授粉的83.7%，說明在網(wǎng)室利用蜜蜂輔助授粉棉花不育系制種是可行的。在棉花不育系制種中，劉素華等[9-11]研究表明，利用熊蜂授粉制種是可行的。山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所中熟棉課題組在山西運城利用熊蜂進行棉花不育系授粉試驗，旨在研究在晉南的氣候條件下，利用熊蜂進行棉花三系制種的可行性，降低制種成本。

1 材料和方法

1.1 供試材料

棉花品種選擇山西農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所自育的不育系材料9 份和保持系晉棉56 號。熊蜂購買于新西蘭，一箱熊蜂約100 只。蜜蜂是租用本地專供授粉的蜜蜂。壁蜂從山東煙臺益晟花巢管有限公司購買。

1.2 試驗方法

2016 年試驗于山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所牛家洼農(nóng)場網(wǎng)室內(nèi)進行，每個網(wǎng)室面積336 m2。4 月21 日播種，株距0.4 m，行距0.6 m，父母本比例是1∶2，密度是 4.5 萬株 /hm2，相間種植，3 次重復(fù)。

熊蜂蜂箱需要地上和地下的準備，地下需挖一個 1 m 深、1 m 長、1 m 寬的坑。地上用架子擋住，上面用塑料膜和遮陽網(wǎng)遮好。蜂箱出蜂口距離地面0.3 m，可以保證通風(fēng)和溫度較網(wǎng)室地表低。1 個網(wǎng)室需要設(shè)立2 個熊蜂蜂箱、1 箱蜜蜂、3 000 頭壁蜂。6 月28 日，將3 種蜂移入網(wǎng)室授粉。

1.3 測定項目及方法

9 月10 日對3 種蜂授粉的不育系和保持系每行取30 株分別進行農(nóng)藝性狀（單株結(jié)鈴數(shù)、果枝數(shù)、空果枝數(shù)、單鈴籽粒數(shù)）的調(diào)查。收獲后取20 鈴進行考種（鈴質(zhì)量、衣分、籽指）。

2 結(jié)果與分析

2.1 熊蜂授粉與蜜蜂授粉性狀比較

表1 熊蜂與蜜蜂授粉性狀比較

由表1 可知，蜜蜂授粉的單株結(jié)鈴數(shù)為9.9 個，而熊蜂授粉的單株結(jié)鈴數(shù)為5.9 個，蜜蜂授粉較熊蜂授粉多4.0 個。蜜蜂授粉的果枝數(shù)為9.1 臺，熊蜂授粉為5.2 臺，蜜蜂授粉較熊蜂授粉多3.9 臺。空果枝數(shù)方面，熊蜂授粉和蜜蜂授粉相差不大。熊蜂授粉的單鈴籽粒數(shù)為31.8 個，而蜜蜂授粉的單鈴籽粒數(shù)為21.5 個，熊蜂授粉較蜜蜂授粉的單鈴籽粒數(shù)多10.3 個。在鈴質(zhì)量方面，熊蜂授粉為6.5 g，較蜜蜂授粉鈴質(zhì)量（4.2 g）大2.3 g。熊蜂授粉的衣分為34.9%，高于蜜蜂授粉的30.6%。熊蜂授粉的籽指為13.3 g，蜜蜂授粉為11.5 g，熊蜂授粉比蜜蜂授粉大1.8 g。在產(chǎn)量方面，熊蜂授粉為984.7 kg/hm2，蜜蜂授粉為908.2 kg/hm2。

2.2 熊蜂授粉與壁蜂授粉性狀比較

表2 熊蜂與壁蜂授粉性狀比較

從表2 可以看出，壁蜂授粉的單株結(jié)鈴數(shù)為7.9 個，而熊蜂授粉的單株結(jié)鈴數(shù)為5.9 個，壁蜂授粉較熊蜂授粉多2.0 個。壁蜂授粉的果枝數(shù)為7.2 臺，熊蜂授粉為5.2 臺，壁蜂授粉較熊蜂授粉多2 臺?？展?shù)方面，壁蜂授粉為3.2 臺，熊蜂授粉為2.7 臺，兩者相差不大。熊蜂授粉的單鈴籽粒數(shù)為31.8 個，而壁蜂授粉的單鈴籽粒數(shù)為27.6 個，熊蜂授粉較壁蜂授粉的單鈴籽粒數(shù)多4.2 個。在鈴質(zhì)量方面，熊蜂授粉為6.5 g，相當(dāng)于常規(guī)棉的中等鈴質(zhì)量，較壁蜂授粉鈴質(zhì)量（5.1 g）大1.4 g。熊蜂授粉的衣分為34.9%，低于壁蜂授粉的36.3%。熊蜂授粉的籽指為13.3 g，壁蜂授粉為11.5 g。在產(chǎn)量方面，熊蜂授粉為984.7 kg/hm2，壁蜂授粉為 916.3 kg/hm2。

2.3 熊蜂授粉中不育系與保持系性狀比較

熊蜂授粉是將保持系的花粉向不育系進行授粉，將不育系各性狀與保持系進行比較，可以得出授粉效果是否良好。由表3 可知，保持系在單株結(jié)鈴數(shù)、果枝數(shù)和空果枝數(shù)方面都優(yōu)于不育系。保持系的衣分為42.5%，而不育系為34.9%，保持系比不育系的衣分高7.6 百分點。但是不育系的鈴質(zhì)量是6.5 g，比保持系（6.0 g）大 0.5 g；不育系籽指 13.3 g，比保持系（11.6 g）大1.7 g。在單鈴籽粒數(shù)方面，不育系為31.8 個，比保持系（29.3 個）多2.5 個。公頃產(chǎn)量保持系為2 472.9 kg，比不育系制種產(chǎn)量（984.7 kg）多1 488.2 kg。不育系產(chǎn)量約為保持系的40%。

表3 不育系與保持系性狀比較

3 結(jié)論

3.1 農(nóng)藝性狀

從3 種蜂授粉的農(nóng)藝性狀可知，蜜蜂和壁蜂授粉在單株結(jié)鈴數(shù)和果枝數(shù)方面較熊蜂授粉高，空果枝數(shù)兩者相差不大，說明蜜蜂、壁蜂授粉在結(jié)鈴方面較熊蜂好。

3.2 考種性狀

從單鈴籽粒數(shù)、鈴質(zhì)量和籽指來看，熊蜂授粉＞壁蜂授粉＞蜜蜂授粉。而在衣分方面，壁蜂授粉＞熊蜂授粉＞蜜蜂授粉。說明蜜蜂授粉的授粉效果比壁蜂授粉和熊蜂授粉差，這與蜜蜂授粉時在花朵中的采蜜方式以及蜜蜂身體特征相關(guān)，蜜蜂是用攜粉足采集花粉和花蜜，進入棉花花朵之后，并不是在柱頭上爬行，而是沿著花瓣鉆入花底部進行采蜜，攜粉足很難與柱頭接觸。只有保持系花粉充足，使蜜蜂全身都有花粉，這樣才能達到傳粉的目的。

3.3 不育系與保持系比較

保持系在農(nóng)藝性狀方面優(yōu)于不育系，這是由于熊蜂在中后期的授粉過程中由于噴藥的原因?qū)е率诜坌Ч缓盟?。在考種中，不育系除在衣分上低于保持系，其余性狀均優(yōu)于保持系。說明熊蜂的授粉效果較好，畸形鈴較少，單鈴籽粒數(shù)較高，說明不孕率低，熊蜂授粉完全。籽指較高，說明種子形成較好。不育系的籽指較高，皮棉相對較少，因此，衣分較低。

4 討論

4.1 授粉方式比較

熊蜂體型碩大，比蜜蜂大近1 倍，熊蜂的胸、腹、翅根、腳根上有濃密的絨毛，本試驗所用的熊蜂是黑絨毛加少量黃色絨毛，這也是授粉中較常用的熊蜂類型。棉花不育系花器較小，熊蜂鉆入花中，身體全部貼在花瓣和雌蕊柱頭上，這樣會提高傳粉效率。熊蜂的震動聲音較大，且對于花朵無選擇性。棉花一般當(dāng)天開花為白色，前一天開的花一般為粉色，熊蜂對于花朵無選擇性，即白色和粉色都會進入傳粉。而蜜蜂主要采粉白色花朵。熊蜂在棉花花朵中活動也是無規(guī)律，與蜜蜂不同，與壁蜂相似，但熊蜂會振動身體，將身體上的花粉抖落到棉花的柱頭上。同時由于熊蜂全身都是絨毛（與壁蜂相比，熊蜂的絨毛較長，攜粉能力更強），因此，授粉效果較好。

壁蜂的授粉效果比蜜蜂授粉效果好，次于熊蜂授粉。壁蜂在體型上是三者最小的，特點是全身絨毛，授粉能力較強。同時，壁蜂是獨居性的，這是壁蜂不同于蜜蜂和熊蜂的特點。因此，壁蜂的授粉與它蜂巢內(nèi)情況相關(guān)，由于棉花授粉在7 月左右，壁蜂蜂箱內(nèi)存在高溫的不利條件，對于養(yǎng)育幼蜂來說不利。再加上刮風(fēng)下雨等惡劣天氣的影響，致使巢管濕度較大，也不利于養(yǎng)育幼蜂。靈敏程度分析，蜜蜂是最靈敏的，而且群體內(nèi)分工明確，且蜜蜂的飛行是有規(guī)律的。壁蜂和熊蜂飛行是無序的。從試驗結(jié)果來看，通風(fēng)條件好的區(qū)域授粉結(jié)果更好，這可能與網(wǎng)棚內(nèi)的高溫相關(guān)。

4.2 授粉成本比較

從制種產(chǎn)量和授粉成本來看，2013—2014 年每生產(chǎn)1 kg 雜交種子的成本，壁蜂為8.29 元，蜜蜂為13.18 元，壁蜂授粉比蜜蜂授粉可降低成本37.07%[12]。2015 年試驗中，1 個網(wǎng)室內(nèi)放置 2 箱熊蜂，面積為 672 m2，1 箱熊蜂價格為 400 元，即生產(chǎn)1 kg 雜交種需要約12.2 元。所以，熊蜂授粉的成本低于蜜蜂授粉，高于壁蜂授粉。

以后應(yīng)進一步研究熊蜂授粉技術(shù)，形成一套成熟的技術(shù)，對三系雜交棉的推廣具有重要的現(xiàn)實意義。