网室内熊蜂、蜜蜂和壁蜂在棉花不育系制种中的比较

吴翠翠，李朋波，夏 芝，侯保国，杨六六，潘转霞，曹彩荣，丁 霄

（山西农业大学棉花研究所，棉花种质资源利用与分子设计育种山西省重点实验室，山西运城044000）

近年来，人工授粉成本越来越高，这已成为杂交种推广的阻力。利用蜂授粉技术越来越成熟，尤其是熊蜂的利用具有明显的优势，在设施作物中报道越来越多，例如，油茶[1]、番茄[2]、蓝莓[3]、油用牡丹[4]、甜瓜[5]和苜蓿[6]等。邢朝柱等[7]利用蜜蜂传粉进行棉花杂交制种，结果表明，蜜蜂是较为理想的传粉昆虫，而最大限制因素是天气状况。黄丽叶等[8]在新疆利用蜜蜂传粉进行棉花不育系技术研究，结果表明，蜜蜂授粉制种产量是人工授粉的83.7%，说明在网室利用蜜蜂辅助授粉棉花不育系制种是可行的。在棉花不育系制种中，刘素华等[9-11]研究表明，利用熊蜂授粉制种是可行的。山西农业大学棉花研究所中熟棉课题组在山西运城利用熊蜂进行棉花不育系授粉试验，旨在研究在晋南的气候条件下，利用熊蜂进行棉花三系制种的可行性，降低制种成本。

1 材料和方法

1.1 供试材料

棉花品种选择山西农业大学棉花研究所自育的不育系材料9 份和保持系晋棉56 号。熊蜂购买于新西兰，一箱熊蜂约100 只。蜜蜂是租用本地专供授粉的蜜蜂。壁蜂从山东烟台益晟花巢管有限公司购买。

1.2 试验方法

2016 年试验于山西省农业科学院棉花研究所牛家洼农场网室内进行，每个网室面积336 m2。4 月21 日播种，株距0.4 m，行距0.6 m，父母本比例是1∶2，密度是 4.5 万株 /hm2，相间种植，3 次重复。

熊蜂蜂箱需要地上和地下的准备，地下需挖一个 1 m 深、1 m 长、1 m 宽的坑。地上用架子挡住，上面用塑料膜和遮阳网遮好。蜂箱出蜂口距离地面0.3 m，可以保证通风和温度较网室地表低。1 个网室需要设立2 个熊蜂蜂箱、1 箱蜜蜂、3 000 头壁蜂。6 月28 日，将3 种蜂移入网室授粉。

1.3 测定项目及方法

9 月10 日对3 种蜂授粉的不育系和保持系每行取30 株分别进行农艺性状（单株结铃数、果枝数、空果枝数、单铃籽粒数）的调查。收获后取20 铃进行考种（铃质量、衣分、籽指）。

2 结果与分析

2.1 熊蜂授粉与蜜蜂授粉性状比较

表1 熊蜂与蜜蜂授粉性状比较

由表1 可知，蜜蜂授粉的单株结铃数为9.9 个，而熊蜂授粉的单株结铃数为5.9 个，蜜蜂授粉较熊蜂授粉多4.0 个。蜜蜂授粉的果枝数为9.1 台，熊蜂授粉为5.2 台，蜜蜂授粉较熊蜂授粉多3.9 台。空果枝数方面，熊蜂授粉和蜜蜂授粉相差不大。熊蜂授粉的单铃籽粒数为31.8 个，而蜜蜂授粉的单铃籽粒数为21.5 个，熊蜂授粉较蜜蜂授粉的单铃籽粒数多10.3 个。在铃质量方面，熊蜂授粉为6.5 g，较蜜蜂授粉铃质量（4.2 g）大2.3 g。熊蜂授粉的衣分为34.9%，高于蜜蜂授粉的30.6%。熊蜂授粉的籽指为13.3 g，蜜蜂授粉为11.5 g，熊蜂授粉比蜜蜂授粉大1.8 g。在产量方面，熊蜂授粉为984.7 kg/hm2，蜜蜂授粉为908.2 kg/hm2。

2.2 熊蜂授粉与壁蜂授粉性状比较

表2 熊蜂与壁蜂授粉性状比较

从表2 可以看出，壁蜂授粉的单株结铃数为7.9 个，而熊蜂授粉的单株结铃数为5.9 个，壁蜂授粉较熊蜂授粉多2.0 个。壁蜂授粉的果枝数为7.2 台，熊蜂授粉为5.2 台，壁蜂授粉较熊蜂授粉多2 台。空果枝数方面，壁蜂授粉为3.2 台，熊蜂授粉为2.7 台，两者相差不大。熊蜂授粉的单铃籽粒数为31.8 个，而壁蜂授粉的单铃籽粒数为27.6 个，熊蜂授粉较壁蜂授粉的单铃籽粒数多4.2 个。在铃质量方面，熊蜂授粉为6.5 g，相当于常规棉的中等铃质量，较壁蜂授粉铃质量（5.1 g）大1.4 g。熊蜂授粉的衣分为34.9%，低于壁蜂授粉的36.3%。熊蜂授粉的籽指为13.3 g，壁蜂授粉为11.5 g。在产量方面，熊蜂授粉为984.7 kg/hm2，壁蜂授粉为 916.3 kg/hm2。

2.3 熊蜂授粉中不育系与保持系性状比较

熊蜂授粉是将保持系的花粉向不育系进行授粉，将不育系各性状与保持系进行比较，可以得出授粉效果是否良好。由表3 可知，保持系在单株结铃数、果枝数和空果枝数方面都优于不育系。保持系的衣分为42.5%，而不育系为34.9%，保持系比不育系的衣分高7.6 百分点。但是不育系的铃质量是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。在单铃籽粒数方面，不育系为31.8 个，比保持系（29.3 个）多2.5 个。公顷产量保持系为2 472.9 kg，比不育系制种产量（984.7 kg）多1 488.2 kg。不育系产量约为保持系的40%。

表3 不育系与保持系性状比较

3 结论

3.1 农艺性状

从3 种蜂授粉的农艺性状可知，蜜蜂和壁蜂授粉在单株结铃数和果枝数方面较熊蜂授粉高，空果枝数两者相差不大，说明蜜蜂、壁蜂授粉在结铃方面较熊蜂好。

3.2 考种性状

从单铃籽粒数、铃质量和籽指来看，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。说明蜜蜂授粉的授粉效果比壁蜂授粉和熊蜂授粉差，这与蜜蜂授粉时在花朵中的采蜜方式以及蜜蜂身体特征相关，蜜蜂是用携粉足采集花粉和花蜜，进入棉花花朵之后，并不是在柱头上爬行，而是沿着花瓣钻入花底部进行采蜜，携粉足很难与柱头接触。只有保持系花粉充足，使蜜蜂全身都有花粉，这样才能达到传粉的目的。

3.3 不育系与保持系比较

保持系在农艺性状方面优于不育系，这是由于熊蜂在中后期的授粉过程中由于喷药的原因导致授粉效果不好所致。在考种中，不育系除在衣分上低于保持系，其余性状均优于保持系。说明熊蜂的授粉效果较好，畸形铃较少，单铃籽粒数较高，说明不孕率低，熊蜂授粉完全。籽指较高，说明种子形成较好。不育系的籽指较高，皮棉相对较少，因此，衣分较低。

4 讨论

4.1 授粉方式比较

熊蜂体型硕大，比蜜蜂大近1 倍，熊蜂的胸、腹、翅根、脚根上有浓密的绒毛，本试验所用的熊蜂是黑绒毛加少量黄色绒毛，这也是授粉中较常用的熊蜂类型。棉花不育系花器较小，熊蜂钻入花中，身体全部贴在花瓣和雌蕊柱头上，这样会提高传粉效率。熊蜂的震动声音较大，且对于花朵无选择性。棉花一般当天开花为白色，前一天开的花一般为粉色，熊蜂对于花朵无选择性，即白色和粉色都会进入传粉。而蜜蜂主要采粉白色花朵。熊蜂在棉花花朵中活动也是无规律，与蜜蜂不同，与壁蜂相似，但熊蜂会振动身体，将身体上的花粉抖落到棉花的柱头上。同时由于熊蜂全身都是绒毛（与壁蜂相比，熊蜂的绒毛较长，携粉能力更强），因此，授粉效果较好。

壁蜂的授粉效果比蜜蜂授粉效果好，次于熊蜂授粉。壁蜂在体型上是三者最小的，特点是全身绒毛，授粉能力较强。同时，壁蜂是独居性的，这是壁蜂不同于蜜蜂和熊蜂的特点。因此，壁蜂的授粉与它蜂巢内情况相关，由于棉花授粉在7 月左右，壁蜂蜂箱内存在高温的不利条件，对于养育幼蜂来说不利。再加上刮风下雨等恶劣天气的影响，致使巢管湿度较大，也不利于养育幼蜂。灵敏程度分析，蜜蜂是最灵敏的，而且群体内分工明确，且蜜蜂的飞行是有规律的。壁蜂和熊蜂飞行是无序的。从试验结果来看，通风条件好的区域授粉结果更好，这可能与网棚内的高温相关。

4.2 授粉成本比较

从制种产量和授粉成本来看，2013—2014 年每生产1 kg 杂交种子的成本，壁蜂为8.29 元，蜜蜂为13.18 元，壁蜂授粉比蜜蜂授粉可降低成本37.07%[12]。2015 年试验中，1 个网室内放置 2 箱熊蜂，面积为 672 m2，1 箱熊蜂价格为 400 元，即生产1 kg 杂交种需要约12.2 元。所以，熊蜂授粉的成本低于蜜蜂授粉，高于壁蜂授粉。

以后应进一步研究熊蜂授粉技术，形成一套成熟的技术，对三系杂交棉的推广具有重要的现实意义。