CN101569286B - 诱导蜜蜂为不育系制种的亲本间进行授粉的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种诱导蜜蜂为不育系制种的亲本间进行授粉的方法。在饲喂蜜蜂的糖浆中加入0.05～0.1份植物次生代谢物质，饲喂正在提供授粉服务的蜂群。每天饲喂一次，饲喂时间选择在傍晚6:00～8:00之间进行，每次饲喂量为100～200毫克饲料/群蜜蜂/天。持续饲喂，直到末花期，然后将授粉蜂群搬出大棚。该方法能够刺激蜜蜂首先拜访父本，然后携带父本的花粉拜访母本，从而实现了亲本间的杂交授粉。这种诱导作用没有专一性，任何一种化合物都具有刺激蜜蜂进行亲本间杂交授粉作用。本发明并不局限在特定作物和特定亲本之间的杂交授粉，其方法简便，经济效益显著，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于作物授粉技术领域，涉及诱导蜜蜂为作物异花授粉的方法。特别是涉及一种诱导蜜蜂为不育系制种的亲本间进行授粉的方法。
背景技术
我国幅员辽阔，气候条件优越，已经成为作物制种的主要基地。在农作物制种方面，利用雄性不育系的制种技术已较为成熟。通过雄性不育系培育出许多高产、优质的作物，对世界经济发展做出了巨大的贡献。但是，在雄性不育系制种过程中，亲本之间的杂交主要是通过人工授粉来实现的，即人工采集父本花粉，并将花粉涂抹到母本的柱头上。这是一项十分费时费力的工作，很难适应制种产业化和规模化。就花椰菜杂交制种而言，一亩地每天需要40～60个工人从父本花朵上收集花粉并将花粉重复涂抹在母本花朵上，完成人工授粉大约需要20天，累计工时为800～1200人次。人工授粉技术工时费高，而且因劳动力紧缺而无法扩大制种规模。另外，人工采集父本花粉时间很难把握，常常采集一些未完全成熟的花粉，利用这些未完全成熟的花粉进行授粉可能影响到最终收获的种子产量。所以，为了迎接制种产业化的挑战，必须发展高效、精确的授粉技术。
人们希望通过人工饲养的蜜蜂来替代人工授粉。例如，在云南元谋蔬菜良种繁育基地，人们尝试利用蜜蜂为一些品种之间的杂交制种进行授粉。我国棉花制种也正在开展利用蜜蜂进行杂交授粉的试验。但是，蜜蜂采集行为具有很强的专一性，即每天在特定的一段时间里只拜访遗传背景相同的花朵，而不育系制种的父本和母本的遗传背景往往不同，以至于蜜蜂只倾向于拜访既有花粉又有花蜜的父本，因此亲本间的杂交授粉的效果并不十分理想，杂交种子的产量不高。如何改变蜜蜂访花的专一性、诱导蜜蜂同时拜访遗传背景不同的亲本，成为利用蜜蜂为不育系制种的亲本之间进行授粉的关键。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种诱导蜜蜂为不育系制种的亲本间进行授粉的方法。
本发明的解决方案基于以下认识：自然花蜜中除了糖和一些氨基酸外，还含有多种多样的植物次生代谢物，包括多种生物碱和各种酚类物质，经多年研究发现，这些物质具有调节蜜蜂味觉和拜访花朵行为的生物学功能。这些次生代谢物质可以刺激蜜蜂交叉拜访杂交制种的亲本，增加了父本和母本之间的花粉流，从而实现高效的杂交授粉。
本发明的目的通过以下技术方案予以实现。
除非另有说明，本发明所采用的百分数均为重量百分数。
一种诱导蜜蜂为不育系制种的亲本间进行授粉的方法，包括以下步骤：
1、当亲本处于始花期的时候，将授粉的蜂群移到制种大棚内；
2、在水中加入蔗糖，配制成浓度为25％～35％(wt/wt)的蔗糖糖浆；
3、在糖浆中加入植物次生代谢物质中的一种或几种，添加量为每100份糖浆中加入0.05～0.1份次生代谢物质，混合均匀后制成蜜蜂饲料；
4、用所述的饲料饲喂正在提供授粉服务的蜂群，每天饲喂一次，饲喂时间选择在傍晚6:00～8:00之间进行；每次饲喂量为100～200毫克饲料/群蜜蜂/天；
5、持续饲喂，直到末花期，然后将授粉蜂群搬出大棚。
所述的次生代谢物质为常见的生物碱，如尼古丁和咖啡因等，和水溶性酚类物质，如苦乔黄酮、槲皮素、没食子酸和咖啡酸等。
与传统人工辅助授粉技术相比，本发明具有以下突出的优点：
1.利用植物次生代谢物质饲喂蜂群，刺激蜜蜂首先拜访父本，然后携带父本的花粉拜访母本，从而实现了亲本间的杂交授粉。并且这种诱导作用没有专一性，任何一种化合物都具有刺激蜜蜂进行亲本间杂交授粉作用。所以，本发明并不局限在特定作物和特定亲本之间的杂交授粉，具有广阔的应用前景。
2.本发明提供的方法非常简单，只需要将其中一种或几种物质与糖浆混合，配置成混合糖浆，然后倒入蜂箱内的饲喂器中，在箱内饲喂蜂群就可以了。所以，使用方法简单，具有很强的操作性和实用性。
3.应用本发明的授粉成本大约为3000元/亩，而采用人工辅助授粉的成本为15000元/亩。因此，本发明使授粉成本大幅度降低。另外，诱导蜜蜂授粉的种子产量比人工辅助授粉的种子产量增加50％。所以，该发明具有显著的经济效益。
4.采用本发明的方法，有效授粉时间比人工辅助授粉缩短了一半，极大的提高了授粉的效率。
5、采用本发明的方法，也能够诱导蜜蜂为大面积栽培作物进行普通授粉。
附图说明
图1诱导蜜蜂为大棚内花椰菜杂交制种试验地；
图2花椰菜不育系制种的亲本花朵特征，父本(左，具雌雄蕊)和母本(右，雄蕊退化)；
图3给蜂群饲喂含次生代谢物质的糖浆；
图4蜜蜂携带父本花粉正在拜访母本花朵；
图5成功诱导蜜蜂拜访母本后的结荚情况实际效果图。
具体实施方式
下面结合花椰菜不育系制种亲本杂交授粉的具体实施例和附图对本发明作进一步详细的说明，但它们不是对本发明的限定。
花椰菜(Brassica oleracea)，别名又叫花菜，为十字花科(Cruciferae)芸苔属甘蓝种的一个变种，食用器官为花球，菜花含有丰富的类黄酮，是世界公认的健康食品。椐2001年FAO报告，全世界花椰菜种植面积81.6公顷，年总产量1442万吨，我国种植面积为22.4万公顷，年总产量达447万吨，占世界总面积的27.5％，产量占世界的30.9％。目前我国不仅是世界上花椰菜种植面积最大、产量最高的国家之一，也是花椰菜杂交制种的主要国家。从整体上我国花椰菜品种短缺问题仍很严重，许多地区生产上仍以常规品种为主，优良品种的覆盖率较低。因此加快花椰菜新品种选育，提高育种技术是花椰菜育种工作的当务之急。
目前，花椰菜杂交育种主要是采用雄性不育系的方法配制杂种一代。与其它蔬菜制种相似，花椰菜不育系杂交制种也是依靠人工辅助授粉，即人工采集父本的花粉，并将花粉涂抹到母本的柱头上，这是一项十分费时、费力的工作。另外，人工采集父本花粉时间很难把握，常采集一些未完全成熟的花粉，极大地影响到最终收获的种子产量。总之，人工辅助授粉不仅费时费力，而且授粉效果也不理想。
以花椰菜杂交制种授粉为例，利用槲皮素(水溶性酚类物质)和咖啡因(生物碱)刺激蜜蜂进行杂交授粉的应用包括下述顺序的步骤：
1)当亲本处于始花期的时候，将授粉的蜂群移到制种大棚内，一亩地摆放2～3群意大利蜜蜂(Apis mellifera)。
2)按照前述方法配置含水溶性酚类物质或生物碱的糖浆(糖浆浓度为25～35％，酚或生物碱浓度为0.05～0.1％，重量比)，进行箱内饲喂(将糖浆装入饲喂器内饲喂蜂群)，如图3所示。每天只饲喂一次，饲喂时间为在傍晚6:00～8:00之间，每次饲喂量为100～200毫克。
3)持续饲喂，直到末花期，即80％开放的花朵已经凋谢。
实施例1-利用槲皮素刺激蜜蜂为花椰菜不育系杂交制种授粉
1材料
亲本为代码为3592。该亲本是云南省农业科学院经济作物研究所提供，母本为细胞质雄性不育系。
2试验设计
试验在云南省元谋县蔬菜良种繁育基地开展。选择一面积为1亩的地块进行试验，父、母本种植比例分别为1∶4，为相间种植(种1行复本，种4行母本)。试验地块都是采用纱网大棚(高3米)与外界进行隔离。
于2月10日放蜂3箱/亩，每箱8000～10000只蜜蜂。一群饲喂纯糖浆，另外两群饲喂含有槲皮素的糖浆，所有糖浆的糖的百分比浓度为25％，糖浆中含槲皮素衍生物的重量百分比浓度分别为0.05％。每天给每群蜜蜂饲喂200毫克糖浆。2月30日将授粉蜂群搬出大棚，并停止饲喂。
放蜂授粉的时间为20天。在放蜂期间，在盛花期(5～10天)，当发现有携带花粉拜访母本的蜜蜂时，对正在拜访的蜜蜂进行标记。傍晚，等蜜蜂回巢后，打开箱盖检查各个蜂群内标记的蜜蜂数量，并确定来源蜂群。同时，在盛花期，在蜜蜂每天活动高峰时段(上午11:00～16:00)，统计地块中携带花粉拜访母本的蜜蜂数量。在蜜蜂授粉期间，减少施肥和喷洒农药，以免影响蜜蜂的正常活动。
在试验地中，随机选择25个母本单株，用小纱网将其与大棚内其它单株进行隔离，防止蜜蜂拜访这些花朵。在每个单株上标记开放的花朵50～70朵，对这些母本进行人工辅助授粉。在授粉结束后期，比较这些标记单株和未标记单株花朵的结荚率。在9月中下旬比较标记和未标记单株的杂交种子产量。
3.结果
3.1携带花粉拜访母本的蜜蜂数量比较
标记携带花粉并正在拜访母本的蜜蜂结果见表1。饲喂含槲皮素糖浆蜂群中标记的蜜蜂数量远远高于饲喂纯糖浆的蜂群，表明给蜂群饲喂含槲皮素的糖浆有利于促进蜜蜂交叉拜访杂交制种的亲本。
3.2结荚率和种子产量
授粉效果汇总于表2。从单株结荚率看，人工辅助授粉和利用蜂群进行授粉的地块上差异较小。从产量结果看，利用槲皮素刺激蜜蜂效果要好于人工辅助授粉。
实施例2
重复实施例1，有以下不同点：槲皮素的浓度为0.10％。结果见表1和表2。
实施例3
重复实施例1，有以下不同点：糖浆中添加的次生代谢物质是咖啡因，咖啡因的浓度为0.05％。结果见表1和表2。
实施例4
重复实施例1，有以下不同点：糖浆中添加的次生代谢物质是咖啡因，咖啡因的浓度为0.1％，(重量比)。结果见表1和表2。
表1饲喂纯糖浆与饲喂含次生代谢物质糖浆的蜂群有效授粉蜜蜂比较
备注：1)各个地块只有饲喂纯糖浆与饲喂含咖啡因或槲皮素糖浆蜂群，各为2群；2)所有饲喂糖浆中中蔗糖的浓度均为25％(重量比)；3)2007年饲喂的咖啡因糖浆中咖啡因浓度为0.1％(重量比)、槲皮素糖浆中槲皮素的浓度为0.05％(重量比)，2008年饲喂的咖啡因糖浆中咖啡因浓度为0.05％、槲皮素糖浆中槲皮素浓度为0.10％。
表2人工辅助授粉与饲喂含次生代谢物糖浆的蜂群授粉效果比较
备注：1)人工辅助授粉与诱导蜜蜂授粉的结荚率差异不明显，但种子产量有很大差异，表明蜜蜂能够携带活力强的花粉用于授粉；2)地块1和2的有效授粉蜂群分别为饲喂含槲皮素和咖啡因的糖浆，地块1的种子产量略高于地块2，表明饲喂含槲皮素糖浆的蜂群相对更为有效。
Claims (1)
1.一种诱导蜜蜂为不育系制种的亲本间进行授粉的方法，包括以下步骤：
(1)当亲本处于始花期的时候，将授粉的蜂群移到制种大棚内；
(2)在水中加入蔗糖，配制成浓度为25％～35％(wt/wt)的蔗糖糖浆；
(3)在糖浆中加入植物次生代谢物质，所述的植物次生代谢物质为槲皮素或咖啡因，添加量为每100重量份糖浆中加入0.05～0.1重量份次生代谢物质，混合均匀后制成蜜蜂饲料；
(4)用所述的饲料饲喂正在提供授粉服务的蜂群，每天饲喂一次，饲喂时间选择在傍晚6:00～8:00之间进行；每次饲喂量为100～200毫克饲料/群蜜蜂/天；
(5)持续饲喂，直到末花期，然后将授粉蜂群搬出大棚。
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