韓凱 劉振國 胥保華

（山東農業(yè)大學動物科技學院，泰安 271018）

蜜蜂是典型的社會群居性昆蟲，不但能為我們提供豐富的蜂產品，而且作為一種重要的授粉昆蟲，對整個世界的農業(yè)生產和生態(tài)環(huán)境均具有重要意義。但在過去幾十年里，隨著現(xiàn)代農業(yè)的快速發(fā)展，一些化學物質的使用對蜜蜂的腸道微生物造成了不良影響，降低了蜜蜂壽命[1]。益生菌是一類在一定劑量具有益生作用的活的微生物總稱，已在動物養(yǎng)殖領域廣泛應用，具有促進宿主營養(yǎng)代謝、提高宿主健康水平并改善宿主腸道菌群結構的功能[2]。本文闡述了益生菌在改善蜜蜂腸道健康、促進蜜蜂營養(yǎng)吸收、提高蜜蜂免疫力方面的作用，對益生菌在養(yǎng)蜂生產中的應用現(xiàn)狀進行介紹，并對益生菌的應用前景進行展望。

1 益生菌在畜牧業(yè)上的應用

1954年，Vergin 在他的文章“Anti-und Probiotika”中首先用到“probiotic”（益生菌）一詞，并在書中介紹了幾種有使用價值的細菌。到了1965年，Lilly 和Stillwell 將可以為其他微生物提供生長因子的有益微生物稱為益生菌[3]。進入現(xiàn)代，隨著對益生菌研究的深入，聯(lián)合國糧農組織（FAO）和世界衛(wèi)生組織（WHO）將益生菌定義為在一定合適的劑量下可以給宿主帶來益處的活的微生物菌類[4]。

益生菌在畜牧業(yè)上的使用已經較為廣泛。在奶牛的飼料中添加益生菌可以提高奶牛的產奶量，并改善瘤胃內微生物菌落結構[5]；益生菌還可以提高家禽的生產性能，增強家禽腸道屏障功能，改善家禽的健康狀態(tài)[6]；除此之外，科學使用益生菌還可以提高仔豬的免疫力，促進腸道菌群平衡和營養(yǎng)物質的吸收，從而降低仔豬的死亡率[7]。正是益生菌在其他動物上的廣泛應用，其在養(yǎng)蜂生產中也受到越來越多的關注。

2 蜜蜂的腸道菌群

2.1 蜜蜂腸道菌群的組成

蜜蜂的腸道菌落大部分集中在后腸，豐度低且特異性高。16s DNA 基因測序結果顯示，成年工蜂的體內共有9 大類，涉及5 個綱：分別是Gamma-1(Gilliamella apicola)，Bata(Snodgrsella alvi)，F(xiàn)irm-4，F(xiàn)irm-5，Bifidobacterium，Alpha-2.1(Bartonella apis)，Alpha-2.2(Parasaccharibacter apium)，Apibacter adventoris，Gamma-2(Frischella perrara)[8]。不同的細菌在腸道內定植的地點不同，比如在回腸中主要定植的是S.alvi和G.apicola，而在直腸主要定植的是Firm-4、Firm-5 和Bif idobacteriu[9]。

相比于后腸，僅有少量細菌存在于蜜囊中。Vasquez 等人通過微生物培養(yǎng)的方式，發(fā)現(xiàn)蜜囊中主要的微生物菌群是由乳酸菌屬（Lactobacillus）和雙歧桿菌屬（Bif idobacteriu）構成[10]。2014年Corby-Harris 進一步對蜜囊中的微生物進行分析，發(fā)現(xiàn)除乳桿菌屬外，還存在醋桿菌科（Acetobacteraceae）和少量來自環(huán)境中的腸桿菌科細菌（Enterobacteriaceae）[11]。蜜囊中的微生物菌群還會隨著外界蜜粉源以及蜜蜂健康狀況的變化而變化[12]。

2.2 蜜蜂腸道菌群的功能

對蜜蜂核心菌G.apicola、Lactobacillus和Bifidobacterium的基因組和代謝研究表明，它們具有消化和代謝多種碳水化合物的能力[13]。在相同飼養(yǎng)條件下，正常工蜂在腸道大小、體重增加、胰島素和卵黃原蛋白信號的表達以及對蔗糖的敏感性上要強于無菌蜂[14]。有些核心菌含有多種碳水化合物的代謝基因，而相同細菌不同菌株也具有不同的碳水化合物的代謝能力。除此之外，腸道菌群還能對中腸無法消化的花粉進行代謝。Engel 等通過體外試驗發(fā)現(xiàn)G.apicola可以代謝花粉當中的果膠[15]；Kesnerova 等通過比較腸道內容物種類，發(fā)現(xiàn)正常工蜂體內的發(fā)酵物和類花生酸的含量增加，而無菌蜂體內黃酮類物質和花粉壁組成物質的含量上升，進一步證實了腸道菌群可以消化花粉[16]。

蜜蜂的腸道菌群除了參與宿主的營養(yǎng)代謝以外，在維持宿主健康上也有重要作用。F.perrara是一種定植在中腸和回腸之間靠近幽門區(qū)域的特殊細菌，它可以使蜜蜂腸道上皮產生一種黑色類似“結痂”的結構，該結構的產生可能是刺激包括黑化反應在內的免疫途徑的結果[17]。腸道微生物可以提高蜜蜂免疫力的一個重要原因是可以刺激蜂體免疫系統(tǒng)的表達。當蜜蜂幼蟲暴露在有病原菌的環(huán)境中時，幼蟲體內的抗菌肽表達水平明顯提高[18]；Evans 等發(fā)現(xiàn)如果蜂群中工蜂體內抗菌肽Abaecin的表達提高，那么蜂群的幼蟲芽桿菌（Paenibacillus larvae）的發(fā)病率就會降低；而維持腸道微生物的穩(wěn)定對AMPs 正常表達具有重要作用[19]。

2.3 益生菌在蜜蜂體內的作用機制

益生菌對蜜蜂的益生作用，可能與其產生的抗菌化合物有關。比如乳酸菌可以產生乳酸和乙酸，這些有機酸可以增加蜜蜂消化道的酸度，創(chuàng)造不利于病原微生物生長的內部環(huán)境，從而使蜜蜂防御力增強[20]。除了有機酸，過氧化氫、二乙酰苯甲酸酯和細菌素等，都有可能在蜜蜂體內發(fā)揮積極作用。

益生菌還會激活蜜蜂抗菌肽基因的表達，從而提高蜜蜂的免疫力?？咕拇蟛糠质菐д娀蛘呤怯H水親脂性的多肽，可以和細菌細胞膜上帶電的脂多糖相結合改變細胞膜的通透性，導致細菌的死亡[21]。所以蜜蜂體內抗菌肽含量的上升可以使蜜蜂對細菌的防御力上升。益生菌激活抗菌肽基因的表達可能與介導Jak/STAT、TOLL、IMD 通路等免疫通路有關[22]。

3 益生菌在養(yǎng)蜂業(yè)中的應用種類

3.1 乳酸菌屬

乳酸菌屬是蜂群環(huán)境中最常見的細菌屬，占蜂蜜細菌總數(shù)的90%～99%，花粉的74%～76%，蜂糧的83%～89%，蜂王漿的93%，以及整個蜜蜂腸道的30%～33%。蜜蜂體內的乳酸菌主要定植在直腸中，共有14 種；少量存在于蜜囊中，但也有12 種之多[13]。乳酸菌作為一種常見的益生菌常用于蜜蜂生產中。

Audisio 等在飼喂蜂群的蔗糖溶液中添加L.JohnsoniiCRL1647 會使蜂群內的群勢、封蓋子量以及蜂蜜產量增加[23]；而由L.kunkeeiDan39、L.johnsoniiDan92 等組成的復合微生態(tài)制劑可以使蜜蜂腸道內雙歧桿菌屬和醋酸桿菌屬的數(shù)量增加，乳酸菌屬的數(shù)量減少[24]；L.reuteriLP4 可以改善中華蜜蜂的腸道菌群結構、增強腸道免疫功能，提高工蜂的存活率[25]。除此之外，乳酸菌更多是用來抵御病原菌的入侵。L.Biut2和L.Hma11 以及L.brevis和L.plantarum的組合，通過體外培養(yǎng)發(fā)現(xiàn)都對幼蟲芽孢桿菌（Paenibacillus larvae）具 有 抑 制 作 用[20]；Endo 和Salminen 發(fā) 現(xiàn)L.kunkeeiFF30-6 可以在體外抑制蜂房蜜蜂球菌（Melissococcus plutonius）的生長[26]；而L.salivariusA3iob 還會減少蜂群中蜂螨和微孢子蟲（Nosemaspp）的寄生[27]。

3.2 芽孢桿菌屬

除乳酸菌屬外，芽孢桿菌屬是另一類可以用到蜜蜂養(yǎng)殖過程中的益生菌。芽孢桿菌可以生活在不同的環(huán)境中，現(xiàn)已證實芽孢桿菌與蜂巢內花粉的發(fā)酵、蜂產品的存儲以及增強蜂群疾病防御能力有關[28]。

Sabate 等用含有B.subtilisMori2 的蔗糖溶液連續(xù)飼喂蜂群8 個月后，發(fā)現(xiàn)飼喂益生菌的蜂群內蜂王產卵能力和群勢都有明顯增加，并降低了蜂群的蜂螨發(fā)病率[29]。除了能提高蜂群生產性能以外，芽孢桿菌還可以用來抵御病原菌。B.subtilis和B.cereus的組合在實驗室環(huán)境下被證實可以抑制幼蟲芽孢桿菌的活性[30]，B.subtilisAcja3 可以降低蜂房蜜蜂球菌的活性[31]。Alippi 等人還證實了從蜂群當中分離出B.megaterium和B.licheniformis具有抑制美洲腐臭病發(fā)生的作用，并進一步驗證了B.cereus可以對幼蟲芽孢桿菌產生抑制作用[32]。

3.3 其他益生菌種類

除了單獨使用乳酸菌和芽孢桿菌以外，人們還使用商業(yè)性復合益生菌制劑飼喂蜜蜂。在國外，蜜蜂飼喂益生菌制劑Enterobiotics 之后，蠟腺分泌細胞的發(fā)育增強[33]；在實驗室條件下，益生菌制劑Biogen-N 還可以增加蜂體干物質重以及粗脂肪含量，并降低蜜蜂死亡率[34]；除此之外，益生菌制劑EM?可以降低微孢子蟲在蜜蜂體內的寄生，延長蜜蜂壽命[35]。在我國，有學者將EM?微生物混合制劑用到蜜蜂的生產中，發(fā)現(xiàn)可以提高蜂群群勢，并增加工蜂中腸圍食膜的厚度[36]。但并不是所有的益生菌都對蜜蜂有益。據(jù)報道，將鼠李糖乳桿菌（L.rhamnosus）飼喂給蜜蜂并不能抑制微孢子蟲的繁殖，而且還能破壞蜜蜂的免疫系統(tǒng)、增加蜜蜂死亡率[37]，所以蜜蜂養(yǎng)殖選擇合適的益生菌至關重要。

4 益生菌在養(yǎng)蜂業(yè)中應用前景展望

總體來說，益生菌更多是用來研究如何增強蜜蜂抵御病原菌的能力，而在實際生產上的應用相對較少。在益生菌的使用過程中，使用劑量從105CFU/ml 到107CFU/ml 不等，且飼喂間隔以及持續(xù)時間也不盡相同，這些益生菌飼喂當中的不確定性都制約了其在蜂群上的應用。另一個影響益生菌應用的問題是益生菌種類的選擇。由于天然蜂蜜中含有殺菌物質使微生物難以生長[38]，所以需要選擇能在蜂箱內長期生存的益生菌，例如可以產生芽孢的菌類，但這些益生菌又有可能會對人類健康產生威脅。所以如何選擇正確的益生菌就成了一個關鍵性的問題。

隨著蜜蜂養(yǎng)殖過程中抗生素的大量使用，人們對蜂產品當中的抗生素殘留問題越來越重視。為了解決此問題，人們積極的選擇抗生素的替代者，而益生菌就是其中之一，但現(xiàn)在能應用于蜜蜂生產的益生菌種類以及使用方法還不是很明確。根據(jù)蜜蜂生理特點、生物學特性以及蜜蜂營養(yǎng)需要，在國內外試驗數(shù)據(jù)的基礎上，通過實際益生菌的應用效果，篩選出能用于蜜蜂生產的益生菌種類就顯得十分重要。