昆蟲傳粉和制種技術(shù)在雜交大豆的研究進展

衛(wèi)一超　張瑞軍　張振宇

摘要：近年來，雜交大豆研究在我國科學(xué)家的努力下，昆蟲傳粉和制種技術(shù)正在逐漸發(fā)展?，F(xiàn)在已經(jīng)實現(xiàn)了以苜蓿切葉蜂和蜜蜂傳份為主的多昆蟲網(wǎng)室內(nèi)、網(wǎng)室外傳粉技術(shù)，通過大豆雜交組合配置并生產(chǎn)雜交種子。目前不育系的結(jié)實率已經(jīng)達到56%以上。在較為開放的條件下，山西一些地區(qū)可以利用苜蓿切葉蜂等昆蟲傳份技術(shù)，不育系的結(jié)實率達到80%以上，在制種產(chǎn)量方面取得了一定的成果。山西省農(nóng)科院近年來在山西境內(nèi)多個地區(qū)建立了較為標準的制種基地，對雜交大豆進行制種，現(xiàn)階段制種技術(shù)已經(jīng)取得了階段性成果。

關(guān)鍵詞：昆蟲傳粉；制種技術(shù)；雜交大豆；研究進展

中圖分類號：S334.22 文獻標識碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170132005

1大豆花期的幾大特點以及泌蜜的習(xí)性

大豆也被稱之為白豆或黃豆，屬于豆科，是一年生的草本植物。大豆泌蜜與土壤條件、地域氣候以及品種等因素有關(guān)。大豆流蜜需要在一定條件下才能進行。在大豆生長至每年的6、7月份時，溫度連續(xù)多日在30℃以上，并配合充足的光照，使大豆進行光合作用，促進大豆流蜜。在雨天以及低溫天氣時，大豆流蜜量非常小。中性的土壤有利于大豆根瘤形成及其生長并向大豆提供氮元素，在其生長周期適時追加氮肥，都有助于大豆生長、發(fā)育和流蜜。

根據(jù)大豆品種的不同以及流蜜特點的不同，可以篩選出流蜜量大的品種，采用不育系將該大豆品種進行交配和轉(zhuǎn)育，篩選流蜜量高的雜交組合，并結(jié)合地域氣候和環(huán)境情況，選擇合適的地點設(shè)立大豆的制種基地，進一步提升不育系的結(jié)實率。

2采用風(fēng)媒傳粉的方法

以風(fēng)媒傳粉的角度來觀察，雜交大豆的結(jié)實率與花粉是否散落、花粉的數(shù)量以及大豆柱頭是否外露息息相關(guān)。通過查閱相關(guān)大豆開花授粉性狀文獻可知，大豆是嚴格自花授粉作物，大豆資源中的散粉、花粉量等都不利于風(fēng)媒傳粉。

從理論上來講，大風(fēng)也可以作為大豆傳粉的媒介，但是大豆的花粉量較少，大豆柱頭只有很小的面積接收花粉，對于風(fēng)力傳粉十分不利。除此之外，大豆的葉片分布的比較密集，對花粉的傳播也產(chǎn)生一定影響，通過在風(fēng)媒傳粉并結(jié)合昆蟲傳份時，可以提高不育系自然異交率。除此之外，選擇柱頭長，花粉數(shù)量多，花藥開裂時間久的親本，都可以通過蜜腺吸引更多的昆蟲傳粉。

3利用蜜蜂傳份的方式

蜜蜂傳粉的方式在早年被國內(nèi)外學(xué)者廣泛研究。1984年E.H.Erickson通過研究表明，利用蜜蜂采集大豆的花蜜，可以促進異花授粉，提升產(chǎn)量。1981年ED.Koelling研究在網(wǎng)室內(nèi)利用苜蓿切葉蜂、蜜蜂進行傳粉實驗，效果顯著，不育株的結(jié)實率提升了將近50%。

從1991年開始，吉林省農(nóng)科院就對利用蜜蜂在網(wǎng)室內(nèi)進行不育系傳粉進行了相關(guān)探索性的研究，在1993年引進了蜜蜂品系，使用經(jīng)過大豆花進行浸泡過的糖漿來吸引蜜蜂，在網(wǎng)室內(nèi)進行不育系實驗，研究結(jié)果顯示，不育系的結(jié)莢率顯著提升。在2000年，將網(wǎng)室內(nèi)蜜蜂傳粉實驗進行進一步研究，在傳粉期間，使用大豆花浸泡的糖漿引誘蜜蜂，提升蜜蜂采花的頻率，經(jīng)過研究顯示，不育系結(jié)實率顯著提升。在2001年，將長嶺縣作為實驗地點，進行開放式的蜜蜂應(yīng)用于不育系大豆傳粉研究中，實驗采用大豆細胞質(zhì)中的雄性不育系作為材料，父母本以1：1的比例進行種植。在大豆花期初，運進蜜蜂，在秋季時結(jié)果表明利用蜜蜂相比于自然傳粉的結(jié)莢率更高。

由此可見，在開放條件下，采用蜜蜂的傳粉方式可以很大程度上提升不育系的結(jié)實率。相比于苜蓿切葉蜂，蜜蜂的傳粉效率較低，但是蜜蜂比較容易管理，群體也較大，容易飼養(yǎng)。通過進一步的研究和馴化，可以培育出更加適合大豆傳粉的種類，在大豆制種中可以發(fā)揮一定的作用。

與此同時，國內(nèi)外很多學(xué)者研究過利用蜜蜂為大豆傳粉，但其基本上是在網(wǎng)室、封閉即非開放條件下的研究，這在一定條件下是提高了不育系的結(jié)實率，但是從產(chǎn)業(yè)化角度考慮，這種制種方法成本高昂，產(chǎn)業(yè)化運用還有待考證。

4利用苜蓿切葉蜂進行大豆傳粉

苜蓿切葉蜂最早是國外科學(xué)家將其引進大豆不育系的傳粉實驗中。在1981年，ED.Kroelling在網(wǎng)室內(nèi)采用蜜蜂和苜蓿切葉蜂相結(jié)合的方式進行傳粉實驗。苜蓿切葉蜂是專門為豆科植物傳粉的昆蟲，腹部振動可打開龍骨瓣，性情溫順，不是社會性昆蟲，易管理，飛翔能力差。在山西多地多年測試，大豆雄性不育系異交率高達86.3%～93.1%。

5大豆傳粉的其他媒介

在大豆田間活動的昆蟲可以接觸到大豆花，即可以成為大豆傳粉的媒介。例如：蠅類、蜂類、薊馬等。

而在2015-2016年對山西晉中兩地大豆田進行了捕獲實驗，在純自然條件下，昆蟲群體活動顯示，大豆田間昆蟲群體主要包括6個目，11個科，其中膜翅目、鱗翅目、鞘翅目居多、其他次之，出現(xiàn)最多的是膜翅目，蜜蜂科，大豆田間傳粉昆蟲主要是膜翅目昆蟲。

其他文獻中記載，在部分地區(qū)實驗觀察，雖然在大豆花期發(fā)現(xiàn)一些蚜蟲及瓢蟲，但是他們并不能進入到大豆花內(nèi)，不能夠作為傳粉的媒介。還有記載，在大豆田問自然的環(huán)境下，昆蟲傳粉結(jié)實率較高，其中薊馬在大豆花期也有一定的傳粉功效。

在適宜的條件下，不論是細胞質(zhì)雄性不育系，還是核不育系，昆蟲傳粉的結(jié)實率可達到80%以上，由此可見，在雜交大豆研究中，昆蟲傳粉是十分重要的傳粉方式。

6山西研究新動態(tài)

山西省農(nóng)科院承擔(dān)的國家“十一五”、“十二五”、“863”重大專項雜交大豆高效繁育制種技術(shù)上取得了重大突破。該項技術(shù)的重大突破之一是提高了親本繁育和F₁雜交制種產(chǎn)量，繁種異交率達到80%～100%，制種田平均667m²產(chǎn)83.5kg，為我國及世界大豆的雜種優(yōu)勢利用開辟了廣闊前景。

7結(jié)論

通過昆蟲傳粉的方式，在高溫環(huán)境下，結(jié)合雜交大豆的制種技術(shù)，可以有效提升不育系的異交率，提升大豆雜交種的制種產(chǎn)量，更好的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)發(fā)展中。雜交大豆能否大面積推廣最終將取決于雜交結(jié)實性的改進?？蓢@解決花粉供應(yīng)問題（包括開花授粉特性的遺傳改良，昆蟲傳粉技術(shù)等）和篩選優(yōu)良不育系（尤其資源）來提高異交結(jié)實性。由此可見昆蟲傳粉和制種技術(shù)在雜交大豆產(chǎn)業(yè)化進程中起著至關(guān)重要的作用，雜交大豆育種工作的不斷進步可以是大豆單產(chǎn)產(chǎn)量產(chǎn)生飛躍。大豆的增產(chǎn)、增收，提高了國產(chǎn)大豆的國際競爭力，部分緩解大豆供需矛盾，可提高農(nóng)民種植大豆的積極性，對擴大大豆種植面積，推動中國大豆產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展起到推動作用。