昆虫传粉和制种技术在杂交大豆的研究进展

卫一超　张瑞军　张振宇

摘要：近年来，杂交大豆研究在我国科学家的努力下，昆虫传粉和制种技术正在逐渐发展。现在已经实现了以苜蓿切叶蜂和蜜蜂传份为主的多昆虫网室内、网室外传粉技术，通过大豆杂交组合配置并生产杂交种子。目前不育系的结实率已经达到56%以上。在较为开放的条件下，山西一些地区可以利用苜蓿切叶蜂等昆虫传份技术，不育系的结实率达到80%以上，在制种产量方面取得了一定的成果。山西省农科院近年来在山西境内多个地区建立了较为标准的制种基地，对杂交大豆进行制种，现阶段制种技术已经取得了阶段性成果。

关键词：昆虫传粉；制种技术；杂交大豆；研究进展

中图分类号：S334.22 文献标识码：A DOI：10.11974/nyyjs.20170132005

1大豆花期的几大特点以及泌蜜的习性

大豆也被称之为白豆或黄豆，属于豆科，是一年生的草本植物。大豆泌蜜与土壤条件、地域气候以及品种等因素有关。大豆流蜜需要在一定条件下才能进行。在大豆生长至每年的6、7月份时，温度连续多日在30℃以上，并配合充足的光照，使大豆进行光合作用，促进大豆流蜜。在雨天以及低温天气时，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长并向大豆提供氮元素，在其生长周期适时追加氮肥，都有助于大豆生长、发育和流蜜。

根据大豆品种的不同以及流蜜特点的不同，可以筛选出流蜜量大的品种，采用不育系将该大豆品种进行交配和转育，筛选流蜜量高的杂交组合，并结合地域气候和环境情况，选择合适的地点设立大豆的制种基地，进一步提升不育系的结实率。

2采用风媒传粉的方法

以风媒传粉的角度来观察，杂交大豆的结实率与花粉是否散落、花粉的数量以及大豆柱头是否外露息息相关。通过查阅相关大豆开花授粉性状文献可知，大豆是严格自花授粉作物，大豆资源中的散粉、花粉量等都不利于风媒传粉。

从理论上来讲，大风也可以作为大豆传粉的媒介，但是大豆的花粉量较少，大豆柱头只有很小的面积接收花粉，对于风力传粉十分不利。除此之外，大豆的叶片分布的比较密集，对花粉的传播也产生一定影响，通过在风媒传粉并结合昆虫传份时，可以提高不育系自然异交率。除此之外，选择柱头长，花粉数量多，花药开裂时间久的亲本，都可以通过蜜腺吸引更多的昆虫传粉。

3利用蜜蜂传份的方式

蜜蜂传粉的方式在早年被国内外学者广泛研究。1984年E.H.Erickson通过研究表明，利用蜜蜂采集大豆的花蜜，可以促进异花授粉，提升产量。1981年ED.Koelling研究在网室内利用苜蓿切叶蜂、蜜蜂进行传粉实验，效果显著，不育株的结实率提升了将近50%。

从1991年开始，吉林省农科院就对利用蜜蜂在网室内进行不育系传粉进行了相关探索性的研究，在1993年引进了蜜蜂品系，使用经过大豆花进行浸泡过的糖浆来吸引蜜蜂，在网室内进行不育系实验，研究结果显示，不育系的结荚率显著提升。在2000年，将网室内蜜蜂传粉实验进行进一步研究，在传粉期间，使用大豆花浸泡的糖浆引诱蜜蜂，提升蜜蜂采花的频率，经过研究显示，不育系结实率显著提升。在2001年，将长岭县作为实验地点，进行开放式的蜜蜂应用于不育系大豆传粉研究中，实验采用大豆细胞质中的雄性不育系作为材料，父母本以1：1的比例进行种植。在大豆花期初，运进蜜蜂，在秋季时结果表明利用蜜蜂相比于自然传粉的结荚率更高。

由此可见，在开放条件下，采用蜜蜂的传粉方式可以很大程度上提升不育系的结实率。相比于苜蓿切叶蜂，蜜蜂的传粉效率较低，但是蜜蜂比较容易管理，群体也较大，容易饲养。通过进一步的研究和驯化，可以培育出更加适合大豆传粉的种类，在大豆制种中可以发挥一定的作用。

与此同时，国内外很多学者研究过利用蜜蜂为大豆传粉，但其基本上是在网室、封闭即非开放条件下的研究，这在一定条件下是提高了不育系的结实率，但是从产业化角度考虑，这种制种方法成本高昂，产业化运用还有待考证。

4利用苜蓿切叶蜂进行大豆传粉

苜蓿切叶蜂最早是国外科学家将其引进大豆不育系的传粉实验中。在1981年，ED.Kroelling在网室内采用蜜蜂和苜蓿切叶蜂相结合的方式进行传粉实验。苜蓿切叶蜂是专门为豆科植物传粉的昆虫，腹部振动可打开龙骨瓣，性情温顺，不是社会性昆虫，易管理，飞翔能力差。在山西多地多年测试，大豆雄性不育系异交率高达86.3%～93.1%。

5大豆传粉的其他媒介

在大豆田间活动的昆虫可以接触到大豆花，即可以成为大豆传粉的媒介。例如：蝇类、蜂类、蓟马等。

而在2015-2016年对山西晋中两地大豆田进行了捕获实验，在纯自然条件下，昆虫群体活动显示，大豆田间昆虫群体主要包括6个目，11个科，其中膜翅目、鳞翅目、鞘翅目居多、其他次之，出现最多的是膜翅目，蜜蜂科，大豆田间传粉昆虫主要是膜翅目昆虫。

其他文献中记载，在部分地区实验观察，虽然在大豆花期发现一些蚜虫及瓢虫，但是他们并不能进入到大豆花内，不能够作为传粉的媒介。还有记载，在大豆田问自然的环境下，昆虫传粉结实率较高，其中蓟马在大豆花期也有一定的传粉功效。

在适宜的条件下，不论是细胞质雄性不育系，还是核不育系，昆虫传粉的结实率可达到80%以上，由此可见，在杂交大豆研究中，昆虫传粉是十分重要的传粉方式。

6山西研究新动态

山西省农科院承担的国家“十一五”、“十二五”、“863”重大专项杂交大豆高效繁育制种技术上取得了重大突破。该项技术的重大突破之一是提高了亲本繁育和F₁杂交制种产量，繁种异交率达到80%～100%，制种田平均667m²产83.5kg，为我国及世界大豆的杂种优势利用开辟了广阔前景。

7结论

通过昆虫传粉的方式，在高温环境下，结合杂交大豆的制种技术，可以有效提升不育系的异交率，提升大豆杂交种的制种产量，更好的应用于农业发展中。杂交大豆能否大面积推广最终将取决于杂交结实性的改进。可围绕解决花粉供应问题（包括开花授粉特性的遗传改良，昆虫传粉技术等）和筛选优良不育系（尤其资源）来提高异交结实性。由此可见昆虫传粉和制种技术在杂交大豆产业化进程中起着至关重要的作用，杂交大豆育种工作的不断进步可以是大豆单产产量产生飞跃。大豆的增產、增收，提高了国产大豆的国际竞争力，部分缓解大豆供需矛盾，可提高农民种植大豆的积极性，对扩大大豆种植面积，推动中国大豆产业的健康发展起到推动作用。