■ 刁青云 周軍 謝文聞
(作者刁青云、周軍、謝文聞單位為中國農業科學院蜜蜂研究所)
蜜蜂在中國具有2000多年的歷史。新中國成立后,中國蜂業得到了快速的發展,蜂群數量和蜂產品產量得到了極大的提高。目前,蜂產業發展已具有較好的基礎,盡管其發展過程中還存在許多問題,但隨著相關科學技術的進步及國際間經濟一體化和合作、交流的進一步加強,蜂產業發展的相關技術具有很大的發展潛力,對蜂產業發展將發揮新的重大的促進作用,科技仍將是蜂產業升級的原動力。
由于國際間的學術交流日益增多,蜜蜂種質資源的交流越來越頻繁,蜜蜂種質資源日益呈現出收集范圍全球化、資源管理系統化、保存設施現代化、技術規程標準化、共享服務信息化的發展趨勢,資源創新利用速度明顯加快。
我國已經建立了蜜蜂遺傳資源中心,收集保存蜜蜂種質資源,并開展我國蜜蜂種質資源的評價、改良和測試。在技術上,為避免重復保存蜜蜂種質資源,提高保存效率,對不同地區起源的蜜蜂品種進行遺傳多樣性和系統學研究。在現有研究的基礎上,分子標記技術將可以更有效地指導保護野生蜂種質資源,為進一步有效進行種質交換和利用提供支持。
我國的蜜蜂種質資源也已被納入國家自然科技資源共享平臺項目建設內容,其目標是使蜜蜂種質資源的搜集、保存、鑒定、評價現代化和系統化及標準化,通過種質資源數據信息全國共享網絡平臺,建立起跨部門、跨地區、跨領域的資源共享體系,實現蜂資源信息和實物的社會共享;構建一個全國蜂種質資源研究工作網絡和基地;共同解決資源研究中的關鍵問題,加快蜂種質資源的創新利用。
通過資源評價、常規選育、航天育種等途徑,培育優良的抗病、抗螨、抗逆性蜜蜂品種將是今后資源創新利用的最重要目標。
(1)常規選育
常規選育是目前蜜蜂選育種的主要手段。該方法在生產實踐中既操作方便又效果顯著。在將來,常規選育仍將是蜜蜂種質資源創新利用的重要手段。
(2)航天育種
航天育種是利用太空的輻射等,使蜜蜂的性狀發生突變,從而獲得更優異的蜜蜂新品種。
(3)生物技術育種
蜜蜂遺傳標記的研究基礎薄弱,特別是形態標記、細胞學標記、生理生化標記的資料較缺乏,給蜜蜂的連鎖遺傳分析、基因定位和遺傳作圖等工作帶來困難。而分子遺傳標記的出現大大拓展了該領域的研究空間[1]。由于蜜蜂本身生理和遺傳背景等方面的原因,使得常規遺傳預兆的效率不高,蜜蜂的遺傳改良進程緩慢。DNA分子標記技術在蜜蜂遺傳研究上具有重要應用價值,并已取得了可喜的進展,展現了廣闊的應用前景。DNA分子標記技術在蜜蜂種質資源研究上的應用使得人們從自然界中獲得、鑒定、保存了更多的蜜蜂資源,并能對這些資源進行合理的評估、保護和利用。第一手材料的豐富性和準確性是深入的遺傳學研究和高效的遺傳育種工作的基礎。
利用高信息量的DNA分子標記,構建高密度的蜜蜂分子連鎖圖,標記蜜蜂重要經濟性狀的MAS對蜜蜂進行遺傳改良。這一系列分子生物技術的快速發展和應用,為蜜蜂遺傳學研究和異常育種展示了美好的前景[2]。
生物反應器是指利用生物系統大規模生產具有重要商業價值的外源蛋白質。自1982年首次成功利用細菌生產重組胰島素以來,各種各樣的生物反應器應運而生。近年來,轉基因技術與昆蟲大量飼養相結合的昆蟲生物反應器也被用于生產高附加值蛋白。目前用于生物反應器的昆蟲主要是家蠶和蜜蜂。蜜蜂是有著悠久飼養歷史的資源昆蟲,同時也是在基礎理論研究領域有重大應用價值的模式昆蟲。蜜蜂作為一種新型生物反應器也是極具市場潛力的,可以在蜂蛹和王漿中表達藥用蛋白[3]。
(1)通過提高診斷和檢測技術,可有效控制蜜蜂病蟲害傳播、蔓延
隨著分子生物學等技術在蜜蜂病蟲害的診斷和檢測上的成功應用,對蜜蜂病毒病、爬蜂病、囊狀幼蟲病等多種重要病蟲害的診斷鑒定將更加簡便、靈敏和準確,將為有效控制病害的侵入、傳播和提供早期預警提供保障。
(2)蜜蜂病蟲害綜合防治技術進步將更有效保障蜂產品生產和質量安全
首先是各單項防治技術將不斷突破。針對蜜蜂大蜂螨、小蜂螨等蜜蜂害蟲而開展的化學藥劑研究將開發出更高效、低毒的防治藥劑;以減少防治對環境的不良影響、保障蜂產品質量安全為主要目的的生物制劑的研究將不斷取得突破;害蟲病原微生物、蜜蜂內生細菌或內生真菌、病害生防菌、植物性殺蟲、殺菌劑等生物制劑將逐步應用于生產,這些單項技術對各個單一病蟲害的防治將發揮重要作用。
其次是各單項技術的協調配套將不斷優化,病蟲害標準化控制技術將不斷完善,可保障無公害蜂產品生產、綠色蜂產品和有機蜂產品的生產,提高生產效益。
(1)蜜蜂營養診斷與按需飼喂技術
不同飼養技術要求及不同生長發育期營養需求規律將得到研究,以解決蜜蜂不同生長階段、不同生產環境下的飼料飼喂方法。這個技術的研究和推廣利用可在降低生產成本、提高產量、改善品質、減少污染等方面發揮更大作用。
(2)抗逆管理技術
蜜蜂本身沒有免疫系統,因此對外界惡劣環境的抵抗力差,目前對蜜蜂的抗逆飼養重視不夠。近年來,南方頻繁發生的冬季嚴寒和春寒導致蜂群春繁不利,甚至出現整群凍死的情況。夏季蜜蜂農藥中毒事件時有發生。抗逆管理技術主要措施包括培育強群大群,適時早繁技術、蜜蜂快繁技術等,這些綜合措施的研究與應用使蜜蜂抵抗寒冷的能力明顯提高。
目前蜜蜂標準化生產技術主要是經驗式規范,在蜜蜂育種技術、病蟲害防治技術、飼養管理技術、單一性產品的管理技術等各個單項技術的不斷創新突破的同時,以如何有機綜合集成這些生產技術為目的的蜜蜂標準化生產技術研究和規模化生產技術也將取得進展,標準化生產技術的先進性、科學性和可操作性將得到提高。通過推廣集成技術,估計蜜蜂的生產成本將下降20%以上,蜂業生產的抗風險能力也將得到顯著提高。
當前世界經濟發達國家的保健食品已經進入第三代產品,不僅有嚴格的動物實驗和人體數據,而且還要明確對人體的作用機制,確定功能因子,根據功能因子進行人工合成,制成藥物。蜂產品的成分和作用機理的研究將更加深入。
目前蜂產品的保鮮還處于起步研究階段。通過研究探討,將有助于開發出新的保鮮技術,使保鮮的效果更加理想,降低貯運成本,延長貯藏期和貨架壽命。
一方面將根據市場需求,開發出新產品,另一方面,還將根據不同蜂產品的營養細分、功能細化等進行產品開發引導市場消費,開發出功能食品、飲料、糕點、果醬等蜂產品加工副產品,增加效益。
昆蟲傳粉可以使植物得到充分選擇授精的機會, 提高雜交優勢, 提高果實和種子的產量和質量, 并能增進植物的生活力。采用蜜蜂授粉后,產品品質顯著改善:如北京順義縣小店鄉種植的西瓜采用蜂授粉技術后,糖度均勻,西瓜瓤邊緣的糖度與中心糖度只差0.39度,而人工授粉的西瓜瓤邊緣糖度與中心糖度相差1.56度。不僅如此,蜜蜂授粉后的西瓜,瓜形正、個大、早熟,可提前上市3~5天,售價是普通西瓜的1~2倍。目前,隨著農業、畜牧業生產的規模化、集約化程度的日益提高;除草劑、殺蟲劑的廣泛應用;昆蟲生態環境惡化,野生授粉昆蟲日益減少,人工飼養蜜蜂為農作物、果樹授粉更顯重要。它不僅能使養蜂增收、農作物增產增質,還能減少施用激素,保證食品安全,保護國民身體健康,更可使入世后的中國農業市場進一步與國際接軌。
法國自1970年開始就有20萬群蜜蜂為果樹和油菜授粉,每群蜂租金30法郎,每年授粉增產總價值500萬法郎以上。意大利果農租蜜蜂為果樹授粉更是普遍,蜂農租每箱蜜蜂可獲得3000里拉的授粉報酬。德國僅果樹一項,每年則需要30萬群蜜蜂授粉。加拿大直接或間接依賴授粉的農產品價值約為120億加元。蜂蜜生產及銷售價格受許多因素影響,而授粉收入比較穩定,養蜂者也非常愿意靠授粉的收入來維持生計。
據有關研究報告,蜜蜂授粉所產生的經濟效益是很可觀的:我國經蜜蜂授粉的油菜可增產菜籽5000多萬千克,按每千克2元計算,增加產值1億元;向日葵增產量相當于擴大種植面積20萬公頃,按每公頃1500元的最低收入計,增加產值3億元;全國有600多萬公頃棉花,如對一半進行授粉,授粉后皮棉將增產38% ,按每公頃870千克產量估算,可增收99萬噸,增加產值59.4億元;油茶200萬公頃,若以1/2面積由蜜蜂授粉,按2倍的增產比例估算,可多產茶油1億千克,價值2億多元。僅以上四大宗作物的授粉增產效益就已超過60億元,而我國需要蜜蜂授粉的農作物、果蔬、牧草等大宗品種就有20多種,若再將其他作物、果蔬及經濟林木都算在內,經濟效益和社會效益更加可觀。
科技是蜂產業不斷升級的原動力。科技的發展和進步為世界蜂產業的發展作出了巨大的貢獻,也提供了誘人的前景。隨著世界合作的進一步加強,新技術的不斷突破,蜂產業在資源利用率、生態和產品安全,新技術、新產品開發,新用途的發現等方面都會有巨大的發展潛力。
[1]蘇松坤,陳盛祿.RADP分子標記在蜜蜂遺傳育種中的應用.福建農林大學學報自然科學版.2002,31(2):251-254.
[2]李建科.DNA分子標記在蜜蜂遺傳學研究上的應用.鄭州牧業工程高等專科學校學報. 2002,22(1):8-11.
[3]張葉軍.轉基因昆蟲的應用前景.中國農業信息.2011,(11):23-24.