蜜蜂近交系的建立與應用

王紅芳　胥保華

摘要：蜜蜂近交系的建立在蜜蜂新品種培育、地方品種和種質資源保存、雜交優勢利用等方面都具有重要的應用價值。由于蜜蜂獨特的生殖方式，其近交系的建立方法、近交速度、純度等與畜禽動物大不相同。本文綜合蜜蜂育種實踐和育種理論，對蜜蜂近交系的建立方式、近交系的保存以及近交系的應用進行了綜述。

關鍵詞：蜜蜂；育種；近交系

中圖分類號：S892 文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2015）08-0132-05

Abstract There is important application value to establish honeybee inbred lines for breeding new varieties， conservation of local varieties and germplasm resources， utilization of heterosis， etc. Because of the unique reproduction mode， the establishment method of inbred lines， inbred speed and purity of honeybee were quite different from livestock and poultry. Based on the breeding practices and theories， the establishment modes， conservation and application of honeybee inbred lines were summarized in this paper.

Key words Honeybee； Breeding； Inbred line

在蜜蜂育種實踐中，新品種（品系）培育、良種保存與雜種優勢利用等都涉及不同程度近交和不同近交系統的選擇?？梢姡幌到⒃诿鄯溥z傳研究與育種工作中具有重要地位。蜜蜂近交系相當于畜禽育種中的配套系，不同之處在于蜜蜂近交系的純度要比配套系高的多，這主要與蜜蜂獨特的生殖方式有關。在長期進化過程中蜜蜂形成了兩種生殖方式：孤雌生殖和有性生殖。雄蜂由未受精卵發育而來，屬于單倍體，只具有母親的一套染色體；工蜂和蜂王屬于雌性蜂，由受精卵發育而來，具備了雙親的染色體組型，屬于正常二倍體生物。因此，雌性蜂的產生是有性生殖，而雄性蜂的產生是孤雌生殖。自然條件下，蜂王有性生殖是通過一雌多雄的方式，在空中飛翔完成。蜂群由此獲得豐富的遺傳物質，以適應復雜多變的自然環境。也就是說蜜蜂的生存天性就是要保持自身蜂群的高度雜合狀態。然而，這一特性卻給蜜蜂的保種和育種工作帶來了極大困難，在生產實踐中，我們往往希望蜂群的某些優良性狀可以保存下來，即穩定遺傳給后代，而不發生性狀分離。根據孟德爾自由組合與分離定律，只有進行純種間的同質交配，性狀才可以一代代遺傳下去，而不發生分離。因此，采用人工干預蜜蜂交尾的方式定向培育蜜蜂近交系是蜜蜂保種、育種工作中不可或缺的遺傳手段。此外，又鑒于蜜蜂這種獨特的生殖方式，其近交系的建立、發展速度、純度必然與普通有性生殖的二倍體生物不同。因此，本文系統綜述了蜜蜂近交系的建立及其在蜜蜂繁殖體系和育種工作中的應用，以期給蜜蜂育種工作者提供有價值的參考。

1 近交系的概念

近交系是指通過親代與子代或者半同胞、全同胞等方式進行近親交配，使具有不同性狀的個體產生分離，獲得遺傳型相對純合的個體，近交系中個體性狀會逐步趨于穩定一致。由于其后代性狀將不再發生分離，因此，近交系是動植物育種研究中的重要材料。育種工作中，通常采用近交系數（F，coefficient of inbreeding）來評價近交系的近交程度，近交系數最初由Wtight （1921）提出，用來描述相結合的雌雄配子之間的遺傳性相關。1948年，Malcot正式提出了近交系數的概念，認為近交系數是用于描述近親交配個體中基因純合程度的數量指標，是指近交個體的等位基因來自于共同祖先的概率，即同質基因或純合子所占的比例[1]。在蜜蜂育種工作中，也經常把“近交系”稱之為“純系”，用純度來描述“純系”的近交程度。純度的概念與近交系數相近，是指每個合子中“純合染色體對”的數量占合子本身染色體總對數的比例。

2 不同近交系統與相應的近交系數

在蜜蜂育種實踐中，要根據具體的近交目的、所要求的近交速度和近交純度等，靈活選擇近交方式。為使不同近交方式的結果得到量化，必須對不同近交系統的近交系數進行計算。蜜蜂育種工作者已借助通徑分析原理，研究出蜜蜂近交系數的計算方法，并采用計算機模擬蜜蜂不同的近交系統，計算出不同近交方式下，達到某一特定純度所需世代數或經過指定世代的近交后的近交系數。現將蜜蜂育種工作中常用的幾種近交方式（圖1）和近交系數（表1）匯總如下。

2.1 母子交配近交系統

母子交配是指用處女王產生的未受精卵發育成的雄蜂，再與這只處女王交配，其通徑圖如圖1-1所示。由于雄蜂是由未受精卵發育而來，因此，雄蜂僅包含了產生它的蜂王的一半遺產物質，即該蜂王一個配子的遺傳物質，所以蜜蜂的母子交配就相當于自交。所謂自交是指結合的雌雄配子來自于同一親本。自交能快速提高近交系純度，在普通有性生殖的二倍體畜禽動物中是不可能發生的，而蜜蜂恰巧可以利用其獨特的孤雌生雄的生殖方式，通過自交（即母子交配）來快速達到純系。依據通徑分析原理計算得出，通過母子交配的近交方式，后代近交系數為0.96時，約需要5代；經過19代的近交則會達到近交終點，近交系數約為0.9999980927。

2.2 父女交配近交系統

父女交配是親子交配的另一種方式，是指雄蜂與它的雌性后代交配。親代處女王必須采用單只親代雄蜂的精液進行單雄人工授精，待親代蜂王的受精卵發育成子代處女王后，將親代蜂王殺死，取其受精囊內的精液，給子代處女王進行人工授精，反復重復上述過程，直至達到理想近交系數。采用此種近交方式進行近交系建立與母子交配的預期結果相似，近交系數達0.96時，同樣需要5代左右，完全純合時需要17代。值得注意的是，該近交方式在操作技術上具有一定難度，必須熟練掌握單雄人工授精技術和微量人工授精技術。父女交配的通徑圖如圖1-2。endprint

2.3 同胞交配近交系統

即由一只蜂王產生的處女王和雄蜂交配，圖1-3為連續同胞交配通徑圖。同胞交配較親子交配的近交系進展較慢，近交系數達0.96需15代，是親子交配3倍的時間；要達到近交終點需要52代，近交系數為0.9999845031。

2.4 母子交配與同胞交配相結合的近交系統

其方法的第一步用親本處女王（Pm）的未受精卵發育的雄蜂再與Pm交配，產生F1代處女王；第二步F1代處女王交配產生F2代處女王和雄蜂；第三步F2代處女王與F2代雄蜂交配。反復上述步驟完成母子-同胞近交系統。但該近交系統進展緩慢，而且在近交進行到第6代之后，近交系數基本保持穩定，不再產生進展（表1），因此，在實際蜜蜂育種中，通常不會使用該近交系統。通徑圖如圖1-4。

2.5 父女交配與同胞交配相結合的近交系統

父女-同胞近交系統的基本循環步驟依然分為三步：第一步是用單雄蜂精液授精的蜂王（P）受精囊中的精液先給其女兒蜂王（F1）授精；第二步讓女兒蜂王（F1）產生的女兒蜂王（F2）和雄蜂間進行同胞交配；第三步是再提取出蜂王（F2）受精囊中的精液給其女兒蜂王（F3） 授精。父女-同胞近交系統的近交系數達到0.96約需要9代，到達近交終點需要33代。通徑圖如圖1-5。

2.6 父女交配與母子交配相結合的近交系統

該近交系統可先采用父女交配，接著再進行母子交配。在方法上，先用一只雄蜂（P）的精液給其女兒處女王（F1）進行人工授精（父女交配），產生新的處女王（F2），F2再用由其自身產生的未受精卵發育而來的雄蜂的一半精液進行人工授精（母子交配），產生F3代處女王，另一半精液給F3進行人工授精（父女交配）。該近交系統的通徑圖如圖1-6所示，其近交系數與單獨的父女交配、母子交配相同，其近交結果也和父女配、母子配相同。

3 純度積累育種法

我國著名蜜蜂育種專家周崧先生[4， 5]提出的“蜜蜂純度積累育種法”理論同樣適用于近交系育種的各個方面，例如良種保存、新品種（品系）培育等。純度積累育種法是指雌性蜜蜂產生的單倍體雄蜂的精子與原來雌性蜜蜂的卵子結合形成受精卵，從而發育成新個體，在此過程中不能有其他個體的遺產因素參與進來，實際上就是遺傳學上的自交。由此可以看出，純度積累育種其根本依然是近交系育種，純度積累的過程就是近交系建立的過程。二者的共同目標都是在世代選配的進程中，使控制優良性狀的目的基因的純度得到累加。

由一個親本產生的雌雄配子結合，在產生新一代的同時必然會使子代純合染色體數目增加，如此一代代重復下去，會使后代純度迅速增加。根據統計學原理，同一親本產生的無數配子在重新組合時會產生純度不同的合子，每一代中不同純度出現的概率如圖2所示，呈正態分布。

由圖2可以看出，自交一代后純度為38%～63%的概率較大，純度低于20%的概率低于0.01，不發生任何純度積累的概率低于0.00002，可以看做不可能事件。由圖2中還可以發現，純度達到100%的概率為0.000015，概率雖然很低，但理論上在世代純度積累過程中也可以達到100%純合。然而在實際蜜蜂育種實踐中，不可能找到100%純合的蜜蜂個體。因為蜜蜂自古以來就是以高雜合度的狀態來適應自然界的復雜環境，從而維持其生存優勢。也就是說近交所能達到的最高純度受蜜蜂本身維持生存的極限條件限制：根據蜜蜂的性別決定機制，16對染色體中至少有1對要維持雜合狀態蜜蜂才能生存，如果達到100%純合，則會產生二倍體雄蜂，在幼蟲階段就會被工蜂吃掉，因此，蜜蜂所能保持的最高純度為（16-1）/16×100%=94%。

4 近交系的保存

蜜蜂育種工作中，建立近交系的目的之一就是利用不同近交系組配多種雜交組合，生產雜交種，然后用于生產，這是因為雜種一代往往會表現出明顯的雜種優勢，在生產中容易獲得高產。但是該雜交種并不是一個新品種，因為雜交種的優良性狀并不能穩定遺傳給下一代，在雜種二代中，往往就會出現性狀分離。因此，為了來年能繼續利用雜種優勢進行高效生產，每年都需要對相關的近交系進行保存。然而，高純度近交系由于近交衰退導致其生存能力很差，插花子脾現象嚴重，空房率可高達50%，很難獨立生存和發展[6，7]。因此，要采用適當的方法進行近交系保存。

4.1 普通蜂群封蓋子脾補入法

可不定期地從普通蜂群中抽出封蓋子脾補入近交系蜂群，來抵消近交系的高度純合狀態，以維持近交系的生存，從而達到保存近交系的目的。

4.2 嵌合近交法[6]

嵌合法是用來保存近交系的一種育種方案。具體操作方法為：將主題父本精液與背景父本精液按照1∶2混合均勻，然后給近交系處女王進行人工授精，由此發展起來的蜂群在任何時候都是主題工蜂占20%，背景工蜂占80%的嵌合蜂群。所謂主題父本是指作為父本的近交系蜂群；背景父本指作為父本的與近交系無親緣關系的其他蜂群，要求背景蜂群的體色與近交系有明顯區別；主題工蜂指主題父本與近交系蜂王交配產生的工蜂；背景工蜂指背景父本與近交系蜂王交配產生的工蜂，在體色上與主題工蜂也有明顯區別。嵌合蜂群一方面可以利用雜種優勢抵消因高度純合而產生的衰退現象，達到保存近交系的目的；另一方面還可以用嵌合蜂群進行生產、擴繁子代嵌合群。

子代嵌合蜂群的培育程序如下：用嵌合蜂群培育主題父本雄蜂，用背景蜂群培育背景父本雄蜂。待雄蜂將要羽化出房時，用嵌合蜂群的卵蟲脾育王，處女王羽化出房后，選擇體色與近交系蜂王一致的處女王進行嵌合精液人工授精，使其獨立發展成群。如此一代代繁育，不僅達到保存近交系的目的，而且還可以使近交系得到擴展、壯大。

5 近交系的應用

近交系建立最終是為了服務于蜜蜂育種，在蜜蜂育種工作中近交系有如下幾個重要應用。

5.1 雜交創新，培育新品種（品系）endprint

新蜜蜂品種（品系）培育的前提是搜索育種素材。新品系產生是通過對一個蜜蜂品種（地理亞種）開展純種選育，純種選育的過程往往就是同質選配與近交相結合的過程。一個蜜蜂新品種的產生要涉及兩個或兩個以上的育種素材（地理亞種）。一般說來，育種素材的純度不高。純度不高的雜交親本，其配合力不會太強，因此其雜交創新的效果不會太好。所謂配合力是指一個親本材料在由它產生雜種一代或后代的性狀表現中所起作用的相對大小，也指某一種群與其他種群雜交產生后代所獲得的雜種優勢的能力。為克服低純度育種素材配合力低的缺點，必須對育種素材進行純化，最好的方法是近交，建成幾個高純度的蜜蜂近交系。用高純度蜜蜂近交系盡量多配制一些雜交組合，以供篩選。待選出所需要的創新類型后，就需要對新類型的優良性狀進行固定，性狀的固定過程類似于純種選育過程，每一代都要進行表型選擇（根據經濟性狀和產量）和基因型選擇（根據血緣和后代品質），然后進行同質選配，必要時需要進行近親交配，促使理想性狀得以穩定遺傳[8]。吉林蜜蜂研究所培育的“蜂膠一號”是典型的利用近交系雜交培育出的蜜蜂新品系。薛云波等[9]利用人工授精技術進行累代近交培育出6個性狀優良的蜜蜂近交系，組配成8個雜交組合，從中選出了1個單交種（即蜂膠一號），該單交種與澳意蜜蜂相比，群均產蜜量增加43.8%，蜂膠產量增加83.0%；與高加索蜜蜂相比，產蜜量增加11.6%，蜂膠產量增加13.8%，然后經過定向選育、自變固定、閉鎖繁育等過程使目標性狀得以固定，最終培育出了蜂膠高產蜜蜂品系——蜂膠一號。

5.2 產生雜種優勢，用于生產

蜜蜂生產中為了獲得蜂產品的豐收，往往用蜜蜂雜交種進行生產，所謂雜交種是指將兩個或兩個以上的育種素材進行雜交（單交、三交、雙交）產生的雜交一代蜜蜂。這其實是利用了雜交一代的雜種優勢，要求進行雜交的素材具有較高的配合力，即雜交素材要具有較高的純度，因此，要盡可能多的建立不同雜交素材的近交系，從而為雜交組合的配置提供多種可能性，從中選取最優雜交組合用于生產?！叭A蜂213”和“華蜂414”兩個高產雜交種的育成就充分利用了高純度近交系雜交產生的雜種優勢，與本地意大利蜜蜂相比，“華蜂213”和“華蜂414”蜂蜜單產量分別提高70%和10%，王漿平均單產分別提高10%和60%[10]。

5.3 地方良種的保存

為了保證蜜蜂種質遺傳資源的多樣性，必須對一些稀有地方品種進行保種。目前閉鎖繁育是保種的最佳方法。閉鎖種群繁育以純系繁育為基礎，大致內容[11]如下。

（1）種群組的組建。組成種群組的成員，應當同屬一個品種（品系）、親緣關系較遠的優秀蜂群，種群基數不得少于25群，以保證種群組內異質性等位基因的豐富性。

（2）擁有系祖蜂王種群組組成。即將種群組的每個蜂群培育出的優秀女兒蜂王分別誘入群勢較強的蜂群組成。種群組的每個成員即可以當母群培育女兒蜂王，又可以當父群培育雄蜂。采用有效隔離的自然交配或者人工授精實施種群組內的閉鎖繁育。

閉鎖繁育的核心有二，第一系祖蜂王為純種，純種的培育一般是通過近交系實現的；第二嚴格控制交配，杜絕閉鎖群之外的遺傳物質流入。因此，閉鎖繁育在某種程度上也是一種近交繁育，只是因為閉鎖群內異質性等位基因數量較多，緩解了近交衰退進程，但是閉鎖繁育進展到一定程度必將導致近交衰退。

目前，中華蜜蜂的保種工作廣泛采用了閉鎖繁育的方式。在寧夏六盤山區建立了中華蜜蜂保護區，組建基礎保種蜂群5 000～8 000群，禁止包括中華蜜蜂在內的其他一切蜂種進入保護區，采用自然交配的集團閉鎖繁育技術，即保持了遺傳多樣性，又避免了異質遺傳資源的入侵，達到了保種目的[12]。

5.4 近交系的其他應用

近交系在蜜蜂物種基因庫的保存上也具有重要應用價值。目前，純種繁育是保存蜜蜂物種基因庫唯一正確的方法。在復雜的自然條件下，蜜蜂基因組會發生一些不定向突變，有些突變的基因型是有益的，會產生優質、高產的蜂群，要想將控制優良性狀的有益突變基因保存下來，就必須通過建立近交系的方法得到該突變體的純種，然后將發現的高產、優質純種蜂群作為系祖群，進行非親緣同質選配繁育后代，中間交替采用適度的近親繁育來生產后代，從而將該純種壯大，這就是所謂的純系繁育。純種培育與純系繁育其實也是稀有地方蜂種提純、復壯的必要步驟。

6 結語

綜上，蜜蜂近交系是培育蜜蜂新品種、保存良種、利用雜交優勢的重要遺傳手段。常用蜜蜂近交系的建立系統包括：母子交配系統、父女交配系統、同胞交配系統、母子-同胞交配系統、父女-同胞交配系統、父女-母子交配系統。蜜蜂育種實踐中可通過不定期提取普通蜂群封蓋子脾補入近交蜂群的方法來保存近交系，有條件時，最好采用嵌合育種法保存高純度近交系。

參 考 文 獻：

[1] 陳國宏，王麗華.蜜蜂遺傳育種學[M].北京：中國農業出版社，2010.

[2] 彭增起，葉振庭.蜜蜂個體近交系數的估計[J].中國蜂業，1996（2）：17-19.

[3] 邵瑞宜.蜜蜂近交系的培育與近交系統的選擇[J].中國蜂業，1997（5）：6-10.

[4] 周崧.蜜蜂純度累積育種法[J].北京農業科學，1983（5）：1-6.

[5] 周崧.一種新的蜜蜂育種法——純度累積育種法[J].中國養蜂，1983（6）：4-6.

[6] 劉先蜀，蒙小平.蜜蜂嵌合育種法[J].中國蜂業，1988（6）：2-6.

[7] 石巍，劉先蜀.蜜蜂的常規育種之三——蜜蜂雜種優勢利用育種[J].中國蜂業，2008，59（1）：29-30.

[8] 郭軍，戴榮國，王瑞生，等.蜜蜂育種技術概述[J].四川畜牧獸醫，2011 （1）：31-32.

[9] 牛慶生，薛運波，陳東海，等.蜜膠一號蜜蜂選育[J].中國蜂業，2010，60（8）：23-24.

[10]劉先蜀， 石巍， 蒙小平，等.蜜蜂高產雜交種“華蜂213”和“華蜂414”的選育[J].中國農業科學，1992，25（5）：84-88.

[11]李盛東，黃融生.蜜蜂繁育體系與我國蜜蜂種質基因庫建設[J].中國蜂業，2010，61（9）：30-32.

[12]王彪，吳宏，蘇萍，等. 寧夏中華蜜蜂資源保護與利用[J].中國蜂業， 2013（64）：41-43.endprint