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        蜜蜂授粉在辣椒雜交制種上的應(yīng)用

        2023-07-29 01:41:00梁成亮陳文超張竹青周書棟李雪峰鄒高峰戴雄澤
        關(guān)鍵詞:熊蜂朝天椒父本

        梁成亮,楊 莎,陳文超,張竹青,周書棟,李雪峰,李 鑫,鄒高峰,銀 曉,劉 峰,戴雄澤

        (1湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院蔬菜研究所,長(zhǎng)沙 410125;2寧鄉(xiāng)市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局,長(zhǎng)沙 410600;3湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院,長(zhǎng)沙 410125)

        0 引言

        辣椒(Capsicum frutescens)是國(guó)內(nèi)重要蔬菜作物之一[1],據(jù)國(guó)家大宗蔬菜產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系統(tǒng)計(jì),2019—2021年全國(guó)辣椒播種面積穩(wěn)定在210萬hm2/年以上,成為中國(guó)種植面積最大的蔬菜[2]。辣椒種子年需求量大,按種子用量375 g/hm2計(jì)算,年需求辣椒種子達(dá)80萬kg,其中雜交種需求量約72 萬kg。雜交辣椒的經(jīng)濟(jì)效益顯著,播種面積有進(jìn)一步擴(kuò)大的趨勢(shì)。但是,隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加速,辣椒雜交制種所需要的農(nóng)村勞動(dòng)力越來越缺乏,勞務(wù)成本越來越高,許多原有的雜交制種基地逐漸萎縮,雜交種子日益增大的需求和制種成本增加的矛盾越來越突出[3]。

        昆蟲授粉已成為作物雜交制種節(jié)省人工的重要方式[4-5]。其中,蜜蜂和熊蜂同屬蜜蜂科,是不同種的2種授粉昆蟲(以下統(tǒng)稱蜜蜂)。蜜蜂由于取材方便,蜂群可以自行繁育,飼養(yǎng)簡(jiǎn)單,已經(jīng)進(jìn)入了商品化生產(chǎn)模式,是一種易推廣應(yīng)用的授粉昆蟲。蜜蜂授粉能夠幫助植物順利繁育,增加種子的數(shù)量和活力,對(duì)于提升作物雜交制種效率有顯著的推動(dòng)作用。與此同時(shí),蜜蜂授粉還可以使果蔬的產(chǎn)量顯著增加,有效改善果實(shí)的品質(zhì),提高作物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,滿足人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品的要求,還可大幅度減少化學(xué)激素的使用,對(duì)保障農(nóng)產(chǎn)品的安全有重要作用。

        目前,蜜蜂授粉技術(shù)主要應(yīng)用于棉花[4-7]、豆類[8-10]、十字花科類[11-13]、瓜類[14-15]、杏[16]、苜蓿[17]、大蔥[18]等作物雜交制種上,除了羅術(shù)東、鄭宇宇等[19-20]進(jìn)行了壁蜂對(duì)三系配套辣椒制種試驗(yàn),還未見到其他在辣椒制種上的相關(guān)報(bào)道。筆者研究中華蜜蜂和熊蜂在三系配套雜交辣椒制種上的應(yīng)用,以期獲得蜂蟲授粉的適宜蜂種、放蜂時(shí)間、父母本種植比例、單位面積種子產(chǎn)量、效益等關(guān)鍵技術(shù)參數(shù),建立節(jié)省人工的辣椒雜交制種技術(shù)體系,降低種子生產(chǎn)成本和風(fēng)險(xiǎn),促進(jìn)辣椒產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

        1 材料與方法

        1.1 材料

        1.1.1 蜂種 蜜蜂為采購(gòu)于山西原平養(yǎng)殖農(nóng)戶的中華蜜蜂,熊蜂采購(gòu)于鎮(zhèn)江邦卜生物科技有限公司。蜂巢內(nèi)置蜂取食容器。

        1.1.2 辣椒 湖南省蔬菜研究所選育的三系雄性不育系LS20A(線椒不育系)、J04-48-1A(小花瓣簇生朝天椒不育系)、9704A(牛角椒不育系)、CJ12-26A(單生朝天椒不育系)4 個(gè)不同類型,4 個(gè)不育系材料在生產(chǎn)上已經(jīng)成熟應(yīng)用,不育率和不育度均為100%?;謴?fù)系SJ07-21,線椒,恢復(fù)率100%。

        1.1.3 設(shè)施大棚 試驗(yàn)于2020 年在湖南省蔬菜研究所山西原平基地進(jìn)行。設(shè)施塑料大棚規(guī)格60 m×10 m,棚內(nèi)用40目紗網(wǎng)全覆蓋,確保蜜蜂不能出入大棚。大棚內(nèi)用紗網(wǎng)隔離出多個(gè)小區(qū),確保小區(qū)與小區(qū)之間蜂群不能接觸。

        1.2 方法

        1.2.1 辣椒定植5月初定植于塑料大棚中。畦寬50 cm,溝寬70 cm,雙行定植,株距40 cm。

        1.2.2 釋放蜂群6月中旬試驗(yàn)基地氣溫穩(wěn)定在25℃以上時(shí),將蜂巢放入棚內(nèi),箱門朝南。蜂箱周圍懸掛溫濕度計(jì),當(dāng)棚內(nèi)溫度高于40℃時(shí)打開大棚裙膜和南北通風(fēng)口降溫。

        1.2.3 人工授粉 采集父本當(dāng)日即將開放的花蕾,剝出花藥,在陰涼干燥的環(huán)境下花粉自然散發(fā),用80 目的花粉篩篩出干凈的花粉,去除花粉中的雜質(zhì),置于石灰箱中干燥2 h后,授粉前倒入花粉管中備用。當(dāng)日采集的花粉宜當(dāng)日用。在冷藏條件下,花粉可保存3~5 d。授粉時(shí),選當(dāng)日開放的花,用授粉管的出粉口對(duì)準(zhǔn)母本柱頭,輕輕點(diǎn)觸,確保柱頭與花粉充分接觸。

        1.2.4 不同蜂種對(duì)制種產(chǎn)量的影響 于山西原平試驗(yàn)基地選取設(shè)施大棚4200 m2,采用紗網(wǎng)種植方式,將大棚分為12 個(gè)小區(qū),每個(gè)小區(qū)面積350 m2,小區(qū)之間全部用紗網(wǎng)進(jìn)行隔離。以LS20A×SJ07-21組合(商品名‘博辣5號(hào)’)為試驗(yàn)材料,采用中華蜜蜂和熊蜂2個(gè)蜂種進(jìn)行授粉,蜂群數(shù)量為1 脾/小區(qū),每個(gè)處理設(shè)3 次重復(fù)。父母本種植比例為1:1。

        1.2.5 不同父母本種植比例對(duì)蜂授粉制種產(chǎn)量的影響以LS20A×SJ07-21 組合為試驗(yàn)材料,采用中華蜜蜂進(jìn)行授粉,父母本定植比例分別為1:1(處理A)、1:2(處理B)、1:3(處理C),小區(qū)面積為200 m2。

        1.2.6 不同整枝方式對(duì)蜂授粉制種產(chǎn)量的影響 以LS20A×SJ07-21組合為試驗(yàn)材料,采用中華蜜蜂進(jìn)行授粉,父母本種植比例1:2。在母本始花期之前,隨機(jī)選取一行母本植株抹除門椒以下全部側(cè)枝,另一行母本不抹除側(cè)枝,每個(gè)處理小區(qū)面積為667 m2,每個(gè)處理設(shè)3次重復(fù)。

        1.2.7 不同母本類型對(duì)蜂授粉制種產(chǎn)量的影響 以LS20A(線椒不育系)、J04-48-1A(小花瓣簇生朝天椒不育系)、9704A(牛角椒不育系)、CJ12-26A(單生朝天椒不育系)4 個(gè)類型的辣椒不育系為母本,父本SJ07-21,定植在一個(gè)大棚中,采用中華蜜蜂進(jìn)行授粉,父母本定植比例1:2,一行父本,兩側(cè)為母本,每個(gè)母本定植2行,每行種植200株,父本每行種植200株,共4行。

        1.2.8 父母本定植方式對(duì)蜂授粉制種的影響 以LS20A×SJ07-21 組合為試驗(yàn)材料,設(shè)計(jì)父母本按行分區(qū)定植和父母本混合隨機(jī)定植2 種方式,采用中華蜜蜂進(jìn)行授粉,父母本定植比例均為1:2,隨機(jī)定植前,將父本和母本種子按1:2的數(shù)量均勻混合后播種。

        1.2.9 蜂授粉與人工授粉成本對(duì)比研究 以LS20A×SJ07-21組合為試驗(yàn)材料,蜂授粉父母本種植比例1:2、人工授粉種植比例1:3。人工授粉的成本主要為授粉勞務(wù)、農(nóng)資化肥、整地與大棚折舊、采果與脫粒,蜂授粉的成本主要為蜜蜂采購(gòu)、農(nóng)資化肥、整地與大棚折舊、采果與脫粒。

        1.3 調(diào)查內(nèi)容

        授粉30 d后,調(diào)查坐果率、單果種子數(shù);果實(shí)紅熟后脫粒,將種子曬干,調(diào)查千粒重和單位面積產(chǎn)量。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 不同蜂種對(duì)制種產(chǎn)量的影響

        研究發(fā)現(xiàn),中華蜜蜂相對(duì)于熊蜂,具有數(shù)量多的優(yōu)勢(shì),早上出箱授粉時(shí)間較早,而單個(gè)熊蜂比蜜蜂工作能力強(qiáng),效率高,幾乎不受天氣影響。由表1 可看出,在父母本種植比例1:1 的條件下,中華蜜蜂授粉的單株坐果數(shù)和單果種子數(shù)量均優(yōu)于熊蜂授粉。

        表1 蜂種對(duì)制種產(chǎn)量的影響

        2.2 不同父母本種植比例對(duì)蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

        表2 結(jié)果表明,處理A 平均單株果數(shù)和單果種子數(shù)均為最高,小區(qū)母本植株數(shù)500,小區(qū)產(chǎn)量6.31 kg,單位面積產(chǎn)量300.60 kg/hm2;處理B單株果數(shù)、單果種子數(shù)次之,小區(qū)母本植株數(shù)670,小區(qū)產(chǎn)量11.09 kg,單位面積產(chǎn)量554.85 kg/hm2;處理C 小區(qū)母本植株數(shù)750,而小區(qū)產(chǎn)量?jī)H4.38 kg,單位面積產(chǎn)量219.15 kg/hm2,單株坐果數(shù)、單果種子數(shù)和千粒重顯著低于A、B 處理,授粉效果差,坐果差,植株旺長(zhǎng)。由此可看出,父母本定植比例1:2 時(shí),產(chǎn)量最高,授粉效果好,植株不旺長(zhǎng)。

        表2 定植比例對(duì)蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

        2.3 不同整枝方式對(duì)蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

        由表3 可得出,抹除側(cè)枝對(duì)制種產(chǎn)量有明顯的促進(jìn)作用。整枝后的植株不旺長(zhǎng),病蟲少,平均單株果數(shù)60.4個(gè),顯著高于對(duì)照,單果種子數(shù)多,千粒重高,平均制種產(chǎn)量有顯著差異,整枝后提高30%。

        表3 整枝方式對(duì)蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

        2.4 不同母本類型對(duì)蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

        由表4 可知,蜜蜂對(duì)不同類型的辣椒授粉存在很大差異。其中,CJ12-26A 平均單株果數(shù)、單果種子數(shù)以及制種產(chǎn)量均最高,其次為J04-48-1A,說明朝天椒類型辣椒不育系作母本最適合采用蜜蜂授粉。線椒LS20A 的單株果數(shù)顯著高于牛角椒9704A,千粒重顯著低于牛角椒9704A,而蜂授粉的線椒和牛角椒制種產(chǎn)量差異不明顯。

        表4 母本類型對(duì)蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

        2.5 父母本定植方式對(duì)蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

        由表5 可知,父母本按行定植和隨機(jī)定植在單株果數(shù)、單果種子數(shù)和千粒重上差異顯著,而產(chǎn)量上沒有顯著差異。但是,隨機(jī)定植在采果時(shí)具有很明顯的劣勢(shì),父本拔除非常困難,如果父母本之間區(qū)分不明顯,父本極易混入母本中,造成極大的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

        表5 父母本定植方式對(duì)蜂授粉制種產(chǎn)量的影響

        2.6 蜜蜂授粉與人工授粉的效益比較

        ‘博辣5 號(hào)’雜交辣椒制種,采用蜜蜂授粉、按1:2種植比例種植、抹除側(cè)枝的方式,每公頃種子產(chǎn)量為337.5 kg;人工授粉、按1:3 種植比例種植、抹除側(cè)枝的方式,每公頃種子產(chǎn)量為675 kg。每公頃蜜蜂授粉產(chǎn)量為人工授粉產(chǎn)量的50%;人工授粉投入成本30 萬元,蜜蜂授粉投入成本9.75 萬元,蜜蜂授粉成本是人工授粉的32.5%;按當(dāng)年種子收購(gòu)價(jià)700 元/kg計(jì)算,人工授粉每公頃利潤(rùn)172500 元,利潤(rùn)率57.5%,蜜蜂授粉每公頃利潤(rùn)138750 元,利潤(rùn)率142.3%(表6)。說明蜜蜂授粉相較于人工授粉具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

        表6 不同授粉方式的效益比較

        3 結(jié)論與討論

        近年來,國(guó)家對(duì)養(yǎng)蜂業(yè)日益重視和支持,蜜蜂產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展,蜜蜂授粉工作在生產(chǎn)上得到了推廣應(yīng)用,并取得了明顯的效益[21-22]。目前,常見的蔬菜授粉蜂種為蜜蜂、熊蜂、壁蜂等。在本研究中,蜜蜂對(duì)塑料大棚適應(yīng)性較強(qiáng),蜜蜂進(jìn)棚3~5 d為適應(yīng)期,會(huì)有不同程度的撞棚,這段時(shí)期要保證棚內(nèi)溫度和濕度不要過高,以溫度25~35℃、濕度60%~75%為宜,一般在1周后撞棚現(xiàn)象會(huì)自行解除。

        羅術(shù)東等[19]研究發(fā)現(xiàn),意蜂和熊蜂授粉均可提升設(shè)施辣椒的授粉效果,果實(shí)結(jié)實(shí)率以及果實(shí)籽粒數(shù)均顯著高于人工授粉。鄭宇宇等[20]進(jìn)行了三系配套辣椒制種壁蜂授粉試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)壁蜂授粉后,坐果率、單果種子數(shù)和千粒重均高于人工授粉。黃斌等[16]研究發(fā)現(xiàn)蜜蜂能夠在花粉成熟的最佳時(shí)期適時(shí)授粉,雌蕊受精完全,且授粉均勻,保證果實(shí)的正常發(fā)育。本研究中不管是采用蜜蜂還是熊蜂授粉,果實(shí)的籽粒數(shù)和單果數(shù)均得到了提高,與上述學(xué)者的研究結(jié)論一致。此外,本研究中蜜蜂授粉對(duì)辣椒制種的提升效果要優(yōu)于熊蜂授粉,考慮是蜜蜂群體數(shù)量多且授粉時(shí)間較早的原因。

        父母本定植方式對(duì)辣椒制種沒有影響,但考慮到采果效率,建議按行定植;同時(shí)試驗(yàn)結(jié)果表明,蜜蜂授粉在父母本定植比例1:2 產(chǎn)量最高;此外,抹除側(cè)枝(僅對(duì)單生辣椒)也可提高辣椒產(chǎn)量,進(jìn)而提升制種效果;蜜蜂對(duì)不同類型的辣椒花朵具有一定的選擇性,朝天椒及大部分線椒、牛角椒不育系作母本適宜于蜜蜂授粉。

        本試驗(yàn)中,蜜蜂授粉毛利率超過了100%,人工授粉毛利率57.5%。蜜蜂授粉對(duì)比人工授粉節(jié)省了60%以上,這與鄭宇宇等[20]在三系配套辣椒制種中發(fā)現(xiàn)采用壁蜂授粉節(jié)省成本86.7%的結(jié)論相符。

        因此,將蜜蜂授粉應(yīng)用于三系配套雜交辣椒制種工作上,可以節(jié)省大量人工投入,顯著降低辣椒制種工作中的人工依賴,提升果實(shí)品質(zhì),確保種子籽粒量和種子活力,穩(wěn)定種子產(chǎn)量,對(duì)于推動(dòng)辣椒制種工作發(fā)展有積極作用。

        試驗(yàn)仍有不足及暫時(shí)無法解決的諸多問題。如父本材料的選取。本研究中曾同時(shí)采用了單生線椒、單生朝天椒、簇生朝天椒3種父本,發(fā)現(xiàn)朝天椒父本普遍存在花粉量少、花朵少,尤其是簇生朝天椒花期太短、父母本花期不遇等問題嚴(yán)重,不利于雜交制種高產(chǎn)應(yīng)用。因此,本試驗(yàn)中線椒組合‘博辣5 號(hào)’蜜蜂授粉取得了成功,但朝天椒組合‘博辣天驕1號(hào)’、‘博辣天驕2號(hào)’試驗(yàn)效果不理想。在作物雜交種子生產(chǎn)的應(yīng)用研究中,如何提高父本花期長(zhǎng)度、增加父本開花數(shù)量值得進(jìn)一步研究。農(nóng)藥對(duì)昆蟲的影響及對(duì)策也是試驗(yàn)成功與否的影響因素。設(shè)施內(nèi)辣椒植株上主要的蟲害是蚜蟲、薊馬、粉虱和青蟲,目前噴施化學(xué)殺蟲劑是防治害蟲的主要手段,化學(xué)藥劑無法差別化殺死害蟲,還會(huì)影響蜂蟲田間活躍程度和導(dǎo)致蜂蟲死亡[23],因此,使用害蟲差別化防治方法、引用害蟲天敵等措施實(shí)現(xiàn)綠色防控技術(shù),是昆蟲授粉產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究?jī)?nèi)容之一。

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