顏偉玉，張麗珍，胡景華，袁 芳

(1.江西農(nóng)業(yè)大學(xué) 蜜蜂研究所，江西 南昌 330045；2.江西省養(yǎng)蜂研究所，江西 南昌 330052)

在營造社會性生活的膜翅目昆蟲群體中，未交配的工職也能產(chǎn)卵，這些卵通過孤雌生殖孵化成雄性。然而，在有蜂王的西方蜜蜂自然蜂群中，工蜂產(chǎn)的卵正常發(fā)育數(shù)量較少。蜂群中有4%的工蜂具有生殖功能的卵巢并且產(chǎn)出蜂群中7%的雄性卵[1]，但生物學(xué)研究表明，只有0.1%的雄蜂是工蜂后代[2]。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的一個重要的原因可能就是工蜂監(jiān)督機制，即蜂群內(nèi)工蜂將其它工蜂產(chǎn)的卵進行清理。在東方蜜蜂蜂群中也存在相似的情況。Oldroyd等[3]研究了泰國的東方蜜蜂發(fā)現(xiàn)，在自然蜂群中有5.25%的工蜂卵巢發(fā)育，有0.25%的工蜂卵巢有成熟的卵；在蜂群失王的當(dāng)天就有1.35%的工蜂卵巢發(fā)育，5 d后有40%～50%的工蜂卵巢發(fā)育并有成熟卵。Bednarek[4]在東方蜜蜂帶子脾的有王群中發(fā)現(xiàn)少量工蜂卵巢發(fā)育，無子脾的無王群中有72%的工蜂卵巢發(fā)育。東方蜜蜂蜂群一般在失王后2～3 d開始產(chǎn)卵[5]，遠比西方蜜蜂無王群中工蜂產(chǎn)卵早(一般6～30 d)[6]。而且，東方蜜蜂無王群中工蜂產(chǎn)卵會一直持續(xù)到新蜂王介紹成功為止[7]。因此，東方蜜蜂蜂群中工蜂產(chǎn)的雄性卵比例很可能比西方蜜蜂蜂群中的7%[1]更高。Oldroyd[8]研究確實發(fā)現(xiàn)東方蜜蜂也存在高度的工蜂監(jiān)督。

中華蜜蜂(Apisceranacerana，簡稱中蜂)作為東方蜜蜂最重要的一個亞種，也是原產(chǎn)中國的優(yōu)良品種，具有耐寒、抗螨能力強和善于采集零星分散蜜源等特性[9]。謝憲兵等[10]采用單雄授精、雙雄授精和自然交尾蜂群對中華蜜蜂工蜂監(jiān)督進行了研究，發(fā)現(xiàn)中華蜜蜂群內(nèi)同樣存在工蜂監(jiān)督現(xiàn)象。工蜂監(jiān)督現(xiàn)象的存在說明工蜂能識別不同類型的卵，那么不同類型卵的表面結(jié)構(gòu)是否存在差異?本研究從中華蜜蜂工蜂監(jiān)督現(xiàn)象和卵表面超微結(jié)構(gòu)著手，探討中華蜜蜂群內(nèi)的工蜂監(jiān)督機制。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

試驗蜂群為江西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)技術(shù)學(xué)院實驗蜂場飼養(yǎng)的中華蜜蜂(ApiscernanacernanaF.)；日立IB-3型離子濺射儀(日本日立公司)；日立S-570掃描電鏡(日本日立公司)。

1.2 工蜂監(jiān)督

在2016年3月份期間選取3群群勢在5脾左右的中華蜜蜂作為試驗群。從蜂群中提取無子脾的兩張巢脾組成無王群，待工蜂產(chǎn)卵時即可進行試驗。

往試驗有王蜂群中加入1張經(jīng)工蜂清理過的含有一半以上雄蜂巢房的空巢脾(用框式隔王板限制蜂王在上面產(chǎn)卵)，同時在對應(yīng)的無王群中加入1張清理好的空工蜂巢脾，每隔4 h觀察新加入巢脾的巢房中是否有卵。當(dāng)新加入的巢脾中有卵時(每種卵至少要有50個)，用移卵器在解剖鏡下把蜂王產(chǎn)的受精卵(QDG)、未受精卵(QHG)和工蜂產(chǎn)的未受精卵(WHG)快速從以上有王群和無王群中分別移到1張經(jīng)清理的既有工蜂巢房，又有雄蜂巢房的巢脾中(QDG移入工蜂巢房、QHG和WHG移入雄蜂巢房)，成排擺列，每排30個，作好標記。然后將移好卵的巢脾放入相應(yīng)的監(jiān)督群中央位置，2，5，12和24 h定期檢查巢房中實驗蜂卵剩余的數(shù)量。每群監(jiān)督蜂群連續(xù)試驗3次。根據(jù)以上結(jié)果，計算蜜蜂卵的清除率。

1.3 蜜蜂卵表面超微結(jié)構(gòu)分析

在3月至5月份期間選取群勢在4～5脾的幾群蜂，用中蜂隔王板將蜂王固定在一張已經(jīng)工蜂清理的空工蜂巢脾或雄蜂巢脾上產(chǎn)卵，每隔2 h后觀察蜂王是否在空工蜂巢脾或雄蜂巢脾上產(chǎn)卵。若蜂王已在空工蜂巢脾或雄蜂巢脾上產(chǎn)卵(0 h)，抖落巢脾上的蜜蜂，用不銹鋼移卵器分別移取蜂王產(chǎn)的10只受精卵或未受精卵分別放入裝有4%戊二醛固定液中。

當(dāng)取完0 h卵后，馬上把產(chǎn)了卵的工蜂巢脾或雄蜂巢脾放入35 ℃培養(yǎng)箱，5，12和24 h時按以上同樣的方法取研究需要蜂王產(chǎn)的受精卵或未受精卵樣品。

當(dāng)取完所需的蜂王產(chǎn)的受精卵和未受精卵樣品后，從蜂群中取出2～3脾工蜂組成無王群，每天除去蜂群中出現(xiàn)的急造王臺，直至蜂群內(nèi)開始工蜂產(chǎn)卵。同樣按以上方法取研究需要的0，5，12和24 h工蜂產(chǎn)的未受精卵樣品。

把以上經(jīng)4%戊二醛固定液中固定的卵，經(jīng)磷酸緩沖液沖洗，1%鋨酸固定液中固定2 h，經(jīng)磷酸緩沖液沖洗，逐級丙酮脫水，醋酸戊酯置換，日立IB-3型離子濺射儀噴金，日立S-570掃描電鏡觀察照相。

1.4 統(tǒng)計分析

實驗數(shù)據(jù)采用StatView軟件“ANOVA and t-test”中的“ANOVA or ANCOVA”進行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 工蜂監(jiān)督

中華蜜蜂蜂群工蜂監(jiān)督研究結(jié)果見表1。在移卵后的2 h內(nèi)工蜂就對移入的卵進行了清理，被清理的工蜂卵數(shù)量與蜂王產(chǎn)的卵數(shù)量比較差異顯著。在2，5，12和24 h工蜂卵被清理的數(shù)量都顯著比蜂王產(chǎn)的受精卵和未受精卵高(P<0.05)。在12 h時工蜂卵的清除率達到了了85.56%，24 h達到了92.59%。而蜂王產(chǎn)的受精卵和未受精卵在24 h清除率僅為22.96%和24.45%。

表1 三種類型卵清除率比較

表中同列有相同字母表示差異不顯著(P>0.05),不同字母表示差異顯著(P<0.05)。

The same rowletter indicated no significant differences(P>0.05),the different letter indicated significant differences(P<0.05).

2.2 蜜蜂卵表面超微結(jié)構(gòu)分析

蜜蜂的卵白色，細長，兩端鈍圓，前端稍粗。卵體表面一側(cè)略凸起，另一側(cè)略凹進，凸起一側(cè)為胚胎發(fā)育的腹側(cè)。產(chǎn)卵時，卵稍細一端的表面附有粘液，粘立于巢房底部，大的一端朝向巢房口。卵較大一端的頂部，有一個微孔，稱為卵孔。

卵的超微結(jié)構(gòu)顯示蜂王產(chǎn)受精卵(圖1-4)、未受精卵(圖5-8)和工蜂產(chǎn)的未受精卵(圖9-10)的表觀結(jié)構(gòu)非常相似，均為圓柱狀。卵表面均覆有六邊形結(jié)構(gòu)，六邊形內(nèi)布滿直徑為0.5～1 μm的小突起。蜂王和工蜂產(chǎn)的0，5，12和24 h卵的表面形態(tài)并無顯著差異。

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖1 蜂王產(chǎn)的0 h受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.1 Ultrastructure of 0 h queen-laid diploid egg

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖2 蜂王產(chǎn)的5 h受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.2 Ultrastructure of 5 h queen-laid deploid egg

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖3 蜂王產(chǎn)的12 h受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.3 Ultrastructure of queen-laid 12 h diploid egg

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖4 蜂王產(chǎn)的24 h受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.4 Ultrastructure of queen-laid 24 h diploid egg

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖5 蜂王產(chǎn)的0 h未受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.5 Ultrastructure of 0 h queen-laid haploid egg

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖6 蜂王產(chǎn)的5 h未受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.6 Ultrastructure of 5 h queen-laid haploid egg

3 結(jié)論與討論

中華蜜蜂有王的自然蜂群中存在著工蜂監(jiān)督現(xiàn)象，工蜂可以辨認蜂王和工蜂產(chǎn)的卵并對工蜂產(chǎn)的卵進行清除。蜂群中來自無王群中工蜂產(chǎn)的卵大部分在5 h內(nèi)被清除，這與相關(guān)研究報道一致[10]。蜂王產(chǎn)的卵也有部分被清除，這可能是移卵過程中有部分損傷或是工蜂會選擇性地清除一些生活力不強的卵。

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖7 蜂王產(chǎn)的12 h未受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.7 Ultrastructure of 12 h queen-laid haploid egg

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖8 蜂王產(chǎn)的24 h未受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.8 Ultrastructure of 24 h queen-laid haploid egg

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖9 工蜂產(chǎn)的0 h未受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.9 Ultrastructure of 0 h worker-laid haploid egg

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖10 工蜂產(chǎn)的5 h未受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.10 Ultrastructure of 5 h worker-laid haploid egg

前期的研究表明，工蜂產(chǎn)的未受精卵大部分在4 h內(nèi)被清除[10]，因此如果工蜂是依據(jù)卵表面的結(jié)構(gòu)差異來識別卵的類型，那么2 h和5 h這兩個時間段卵的結(jié)構(gòu)應(yīng)該會有明顯的差異。本研究發(fā)現(xiàn)蜂王產(chǎn)的受精卵、未受精卵和工蜂產(chǎn)的未受精卵的表觀結(jié)構(gòu)非常相似，均為圓柱狀。卵表面均覆有六邊形結(jié)構(gòu)，六邊形內(nèi)布滿直徑為0.5～1 μm的小突起。這與西方蜜蜂卵的表面超微結(jié)構(gòu)相同[11]。同一時間段3種類型的卵及同一類型的卵在不同的時間段均并無明顯差異。因此，工蜂不可能利用不同類型卵表面的結(jié)構(gòu)差異進行辨認與清理。

有效的工蜂監(jiān)督機制就是降低單個工蜂從產(chǎn)卵獲得的利益，從而提高蜂群的整體適合度。根據(jù)親屬選擇理論，工蜂個體應(yīng)該更愿意培育自己的后代，而不培育蜂王的后代以及半姐妹的后代[12]。然而工蜂也不愿意其他工蜂繁殖，個體繁殖與群體繁殖也就出現(xiàn)沖突。這種沖突能通過把繁殖雄蜂的專利交給蜂王而得到解決，但是個體繁殖比不育對個體有更好的適應(yīng)性，這種本性是天生具有的。因此，工蜂監(jiān)督也就被認為是阻止工蜂繁殖的一種行為[13]。蜂王產(chǎn)的卵與工蜂產(chǎn)的卵表面結(jié)構(gòu)無顯著差異，提示工蜂不能通過卵表面結(jié)構(gòu)來辨別卵，有可能通過其它方式來區(qū)分工蜂卵和蜂王產(chǎn)的卵，以達到監(jiān)督目的。

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖11 工蜂產(chǎn)的12 h未受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.11 Ultrastructure of 12 h worker-laid haploid egg

(A：×70；B：×1 000；C：×1 000；D：×7 000)圖12 工蜂產(chǎn)的24 h未受精卵表面超微結(jié)構(gòu)Fig.12 Ultrastructure of 24 h worker-laid haploid egg

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