姚 丹， 徐祖蔭， 常 鈥， 趙 恬， 袁 揚(yáng)， 王胤晨*

(1.貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 畜牧獸醫(yī)研究所， 貴州 貴陽 550025； 2.貴州師范學(xué)院， 貴州 貴陽 550018； 3.貴州省養(yǎng)蜂學(xué)會(huì)， 貴州 貴陽 550000)

0 引言

【研究意義】中華蜜蜂(Apisceranacerana)以適應(yīng)本土環(huán)境、采集積極、善于利用零星蜜源、授粉采集的飛行溫度低及飼養(yǎng)成本低等優(yōu)勢(shì)，成為我國分布最廣、應(yīng)用最普遍的蜂種[1-3]。在前人研究的基礎(chǔ)上進(jìn)一步補(bǔ)充描述和比較中華蜜蜂工蜂觸角和雄蜂觸角感器，對(duì)豐富蜜蜂行為學(xué)和蜜蜂生物學(xué)具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】昆蟲觸角由柄、鞭、梗等三部分組成，是感知外界環(huán)境后進(jìn)行信息交流的重要結(jié)構(gòu)。觸角上分布著不同類型的感受器，且呈現(xiàn)一定規(guī)律，使其具有較為多樣的感知功能，如感受環(huán)境(氣流、溫濕度等)、覓食采集、尋求配偶等[4-5]。在20世紀(jì)70—80年代，ESSLEN等[6-7]對(duì)意大利蜜蜂觸角的感受器開展研究，闡述了觸角上板形感器(sensilla placodea，Spl)、鐘形感器(sensilla campaniformia，Sca)、錐形感器(sensilla basiconicum，Sba)、刺形感器( sensilla chaetica，Sch)、毛形感器( sensilla trichodea，Str)和芽形感器(bud-like sensilla，Sbl)等感受器的功能。杜蘭之[8]對(duì)中華蜜蜂工蜂觸角電鏡掃描發(fā)現(xiàn)，中華蜜蜂除以上6種感受器之外，還發(fā)現(xiàn)一類緣感器。【研究切入點(diǎn)】關(guān)于中華蜜蜂雄蜂觸角感受器的相關(guān)研究較少，工蜂和雄蜂觸角感受器之間是否存在差異尚未可知?！緮M解決的關(guān)鍵問題】比較中華蜜蜂工蜂和雄蜂觸角感器之間的差異，進(jìn)而挖掘和探究工蜂和雄蜂對(duì)外界敏感度不同的原因，為豐富蜜蜂行為學(xué)和蜜蜂生物學(xué)提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 材料

中華蜜蜂(以下簡(jiǎn)稱中蜂)由貴州省畜牧獸醫(yī)研究所實(shí)驗(yàn)蜂場(chǎng)提供。電鏡固定液為Servicebio生產(chǎn)(貨號(hào)G1102)，酒精和丙酮為國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)，812包埋劑為SPI生產(chǎn)(貨號(hào)90529-77-4)，超薄切片機(jī)為L(zhǎng)eica生產(chǎn) (型號(hào)Leica UC7)，透射電子顯微鏡為hitachi生產(chǎn)(型號(hào)HT7700)。

1.2 方法

試驗(yàn)時(shí)間為2020年9—10月。選取健康群勢(shì)較強(qiáng)的蜂群，抓取中華蜜蜂工蜂和雄蜂各15只，將新鮮觸角組織迅速投入電鏡固定液，4℃固定4 h，0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH7.4)漂洗3次，每次15 min；再用0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH7.4))20℃固定2 h，用0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH7.4)漂洗3次，每次15 min；將組織依次在50%、70%、80%、90%、95%、100%的酒精及100%丙酮，100%丙酮中脫水，每次15 min；采用丙酮∶812包埋劑為1∶1滲透4 h及丙酮∶812包埋劑為2∶1滲透過夜，純812包埋劑8 h，將純812包埋劑倒入包埋板，將樣品插入包埋板后37℃烤箱過夜；隨后在60℃烤箱聚合48 h；用超薄切片機(jī)切片60～80 nm超薄切片，切片由鈾鉛雙染色(2%醋酸鈾飽和酒精溶液，枸櫞酸鉛，各染色15 min)，室溫干燥過夜。在透射電子顯微鏡下觀察，采集圖像進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 觸角形狀及組成

從圖1看出，中華蜜蜂工蜂和雄蜂的觸角都呈膝狀，由柄節(jié)、梗節(jié)、鞭節(jié)三部分組成，鞭節(jié)最長(zhǎng)、柄節(jié)次之、梗節(jié)最短。工蜂和雄蜂的鞭節(jié)、柄節(jié)總長(zhǎng)度、粗細(xì)差異不顯著，但工蜂的鞭節(jié)由10節(jié)組成，雄蜂的鞭節(jié)由11節(jié)組成；雄蜂柄節(jié)上密布絨毛明顯密集于工蜂柄節(jié)，且絨毛長(zhǎng)度也長(zhǎng)于工蜂；梗節(jié)無明顯差異。

圖 1 中華蜜蜂工蜂(左)和雄蜂(右)觸角掃描形狀及結(jié)構(gòu)

2.2 觸角感器

中華蜜蜂觸角有多種感器，分別為板形感器( Spl)、刺形感器( Sch)、B?hm 氏鬃毛、毛形感器(Str)、錐形感器(Sba)和鐘形感器(Sca)等。電鏡掃描觀察結(jié)果發(fā)現(xiàn)，B?hm 氏鬃毛在工蜂和雄峰梗節(jié)的外部，偏向于柄節(jié)和梗節(jié)的連接處，此感受器明顯偏少，粗細(xì)均勻，偏細(xì)(圖2a、b)；刺形感器(Sch)整體較直，根部較硬，從根部向上，可以明顯觀察到螺旋狀的脊，一直延伸到尖端，幅度逐漸減小(圖2c、d)；錐形感器(Sba)圓而直，粗短，根部沒有明顯的凹痕，但有一圈明顯的根圍，形似木樁，與表皮連接緊湊，表面較光滑，可看到明顯的柱狀，與表皮呈30°～60°夾角(圖2e)。刺形感器( Sch)、B?hm 氏鬃毛、毛形感器(Str)、錐形感器(Sba)和鐘形感器(Sca)與前人研究結(jié)果一致，不再贅述，僅對(duì)中蜂雄蜂、工蜂上板形感器( Spl)的數(shù)量、形狀作進(jìn)一步觀察；同時(shí)本研究將前人研究命名的羽狀剛毛、馬刀狀剛毛命名為竹丫形感器和葉狀剛毛。

注：a、b分別為工蜂和雄蜂觸角B?hm 氏鬃毛，c、d分別為工蜂和雄蜂觸角刺形感器(Sch)，e為工蜂觸角錐形感器(Sba)。

2.2.1 板形感器(Spl) 板型感器在工蜂和雄蜂觸角上分布最多，中間略有凹陷的橢圓狀結(jié)構(gòu)，規(guī)則緊密排布在鞭節(jié)表面，2 000倍顯微鏡下可看到板形感器的邊緣突起，中間凹陷，且邊上有清晰的紋理，一直延伸到凹陷的底部(圖3)。工蜂觸角與雄蜂觸角板形感器的形狀無明顯差別，但分布密度呈明顯差異，在同一范圍內(nèi)，工蜂的板形感器分布密度明顯稀疏于雄蜂的板形感器。

圖3 中華蜜蜂觸角的板形感器形狀

2.2.2 竹丫形感器(bamboo branch-like setae，Sbb) 從圖4看出，竹丫形感器形似竹子枝丫的分支，大部分在主干距頂端1/2處開始分支，形成竹丫狀；著生于魚鱗狀表皮的凹陷處，該類型的感器自基部向端部逐漸變細(xì)，且表面有縱脊。僅中華蜜蜂雄蜂觸角中觀察到竹丫形感器。

圖4 中華蜜蜂觸角竹丫形感器的形狀

2.2.3 剛毛(setae，S)

1) 葉狀剛毛(leaf-like Setae，Sll)。從圖5看出，葉狀剛毛形似韭菜葉片、扁平，表面光滑無縱脊，從基部到端部逐漸變細(xì)，其中在頂部略有彎曲，與基部呈60°左右的夾角，且彎曲方向一致；著生的表皮處凹陷。掃描電鏡結(jié)果顯示，在中華蜜蜂工蜂觸角和雄蜂觸角中都有葉狀剛毛分布，但雄蜂葉狀剛毛的數(shù)量顯著少于工蜂。

圖5 中華蜜蜂觸角葉狀剛毛形狀

2) 松針狀剛毛(needle-like setae，Snl)從圖6看出，松針狀剛毛分為有明顯螺紋和無明顯螺紋(表面較光滑)2種。有明顯螺紋的剛毛較無明顯螺紋剛毛長(zhǎng)而細(xì)，螺紋自根部似扭轉(zhuǎn)而上，越往上越不明顯，位于鞭節(jié)上；無明顯螺紋剛毛在梗節(jié)和鞭節(jié)均可看到，也似栓錐形。

圖6 中華蜜蜂觸角松針狀剛毛形態(tài)

3 討論

昆蟲會(huì)通過觸角作為化學(xué)感受器感知外界信息及同種類之間信息交流，且有些昆蟲雌雄性觸角感器具有一定的性二型特征[9-11]。工蜂和雄蜂在蜂群中功能不同，分擔(dān)著不同職責(zé)。本研究采用掃描電鏡技術(shù)對(duì)工蜂觸角和雄蜂觸角觀察結(jié)果表明，工蜂觸角和雄蜂觸角的感受器種類及同種數(shù)量間均存在差異。

研究在趙慧婷等[12]對(duì)中華蜜蜂工蜂觸角和雄蜂觸角研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步充實(shí)中華蜜蜂工蜂觸角和雄蜂觸角感受器內(nèi)容，描述更為形象。有些研究者曾將羽狀感器和馬刀狀感器歸類為剛毛，但此2種毛狀感器與剛毛形狀不同，應(yīng)進(jìn)行區(qū)分。馬刀狀剛毛毛體扁平凹陷，頂端較尖[7,12]，馬刀扁平面與尖端下垂的方向一致。電鏡掃描可見該感器較扁平，下寬上尖，略彎曲，其尖端往一側(cè)略微偏垂，且扁平面與尖端偏垂的方向呈90°角，其體壁上還有類似葉脈狀紋，根據(jù)其形狀，稱為葉形感器更為恰當(dāng)(形似韭菜葉)。這種葉形感器常與刺形感器分布相鄰，在兩者之間還可看到一些過渡類型的感器(其下部與刺形感器相似，上部微彎)。另外一種分布在雄蜂觸角柄節(jié)腹面上的毛形感器，此前曾被歸類為羽狀剛毛[12]，這種毛形感器其實(shí)更像竹丫，在其主干分布著伸向不同方向的多個(gè)小分支，因此命名為竹丫形感器更為形象。而在工蜂同一部位毛形感器雖有粗有細(xì)，但無分枝，這也是雄蜂與工蜂觸角感器的差別之一。因此把趙慧婷等[12]研究中的羽狀剛毛、馬刀狀剛毛命名為竹丫形感器和葉狀剛毛；同時(shí)本研究在雄蜂觸角中也觀察到葉狀剛毛(馬刀狀剛毛)，進(jìn)一步豐富了中華蜜蜂觸角感器的內(nèi)容。

板形感器是在蜜蜂觸角中分布較多的感受器之一，板形感器對(duì)蜂王物質(zhì)和一種稱為Nasanov腺的氣味敏感，具有嗅覺功能[13-15]。掃描電鏡結(jié)果顯示，工蜂觸角與雄蜂觸角板形感器形狀無明顯差別，但是2種感受器的分布密度差異明顯，在同一范圍內(nèi)，工蜂的板形感器分布密度明顯稀疏于雄蜂，可見板形感器數(shù)量越多對(duì)蜂王物質(zhì)的敏感程度越高，因此板形感器數(shù)量差異可能是雄蜂的嗅覺靈敏度、對(duì)蜂王敏感程度高于工蜂的原因之一。

4 結(jié)論

采用掃描電鏡技術(shù)，對(duì)中華蜜蜂工蜂和雄蜂觸角切片觀察表明，工蜂和雄蜂的觸角都呈膝狀，由柄節(jié)、梗節(jié)、鞭節(jié)三部分組成，工蜂的鞭節(jié)10節(jié)，雄蜂的鞭節(jié)由11節(jié)，鞭節(jié)最長(zhǎng)、柄節(jié)次之、梗節(jié)最短，長(zhǎng)度、粗細(xì)差異不顯著。中華蜜蜂觸角感器有板形感器( Spl)、刺形感器( Sch)、B?hm 氏鬃毛、毛形感器(Str)、錐形感器(Sba)和鐘形感器(Sca)等，其中，工蜂觸角與雄蜂觸角板形感器形狀無明顯差別，但是2種感受器的分布密度差異明顯，而竹丫狀感器僅在雄蜂觸角中觀察到。推測(cè)板形感器數(shù)量差異可能是雄蜂的嗅覺靈敏度、對(duì)蜂王敏感程度高于工蜂的原因之一。