王紅芳 劉振國 王穎 胥保華
(山東農業大學動物科技學院,泰安271018)
中華蜜蜂遺傳資源保護的方案與路徑(續)
王紅芳 劉振國 王穎 胥保華
(山東農業大學動物科技學院,泰安271018)
(續2016年《中國蜂業》第11期)
在對蜂王實施人工授精之前有兩項重要的準備工作,培育健壯的雄蜂和性能良好的處女王。雄蜂的培育需要選擇強壯的蜂群和適宜的環境條件,否則會影響雄蜂的發育。通常培育雄蜂的時間在移蟲育王前15~20天較為合適。培育雄蜂數量根據處女王數量而定,一般給1只處女王授精需要8~10只左右的成熟雄蜂,為了避免雄蜂發育不完全或者飛散到其他蜂群而導致無法使用的情況,實踐中雄蜂與處女王的比例通常為100∶1[20]。處女王的培育要根據養蜂生產中對蜂群性狀的記錄,有目的的選擇相應的母群進行移蟲育王。
蜜蜂人工授精實驗室需要具備一些必要的儀器設備,包括人工授精儀、微量注射器、電子天平、體視顯微鏡、生物顯微鏡、純水儀、血球計數板、酸度計、離心機、紫外滅菌燈、高壓滅菌鍋、二氧化碳鋼瓶、氣體洗瓶、醫用手術盤、手術剪、鑷子、雄蜂飛翔籠、混精設備以及背腹鉤和探針等設備。在實施人工授精之前需要將實驗室和所有的器具設備進行消毒。準備就緒后,捕捉雄蜂采集精液,選取飛翔有力、腹部堅挺的雄蜂,右手食指、拇指與左右食指配合使用,擠壓雄蜂腹部1~3節,強迫雄蜂陽莖、羽狀突和陽莖球外翻,然后用注有生理液(含抗生素)的微量注射器采集陽莖球表面淡黃色的精液,注意避免吸入空氣和黏液。然后用二氧化碳將蜂王麻醉,固定與人工授精儀底部的麻醉室內,背、腹鉤配合打開蜂王蜇針腔,調整微量注射器角度,從蜂王陰道口處進針進行精液注射。完成人工授精后的蜂王會很快蘇醒,然后將其放入蜂群,觀察產卵情況。
3.3 雄蜂精液的低溫儲藏技術
利用超低溫貯存技術保存雄蜂精液通常是基因庫保種的重要方式。蜜蜂精液冷凍貯存技術,是利用無毒或低毒的抗冷凍保護劑滲透進入精子細胞內和細胞間,通過胞外高滲透壓溶液將精細胞內的游離水分析出,以達到減少精細胞在超低溫冷凍時受到冰晶損傷的目的,從而最大限度地保持住蜜蜂精子的自然狀態和受精能力[16]。蜜蜂精液超低溫貯存技術的流程包括冷凍稀釋液的配制、精液采集與稀釋、鏡檢精子活力、精液分裝與降溫平衡、精液冷凍、貯存與運輸、精液解凍、鏡檢精子活力、精液漂洗濃縮、受精試驗,核心步驟主要指精液的稀釋、冷凍和解凍。
精液在進行冷凍前,要進行前處理,即稀釋。所用的稀釋倍數、稀釋方法、稀釋液種類與精子活力的恢復密切相關。由于精液中大部分是水分,經稀釋后含水量可達95~99%,在凍結過程中,水分會形成冰核,對精子細胞造成損傷,大大降低其活力。Lusena發現許多無機鹽、醇、甘油、糖、有機酸、蛋白質等能使冰晶晶核增長速度減慢,在冷凍過程減少對細胞的損傷[17]。因此,精液稀釋液會含有不同比例的上述物質。在稀釋方法上通常有兩種,一次稀釋法和二次稀釋法,主張二次稀釋法者認為,甘油對精子有一定的毒害作用[18],且毒害程度隨溫度的升高而加劇。為了減輕甘油對精子細胞的不利影響,先用不含甘油的稀釋液進行第一稀釋,冷卻到0~5℃,再用已經冷卻到同等溫度的含甘油的稀釋液進行第二次稀釋。
精液冷凍常用的方法包括三種:顆粒冷凍、細管冷凍和程序冷凍儀冷凍。顆粒凍精是將稀釋好的精液逐滴滴到冷凍板上,此方法的降溫速度是通過精液滴的大小和降溫劑的溫度來控制的。但采用這種方法的弊端是,精液顆粒之間的初始冷凍溫度不同,隨著滴入精液數量的增加,冷凍面溫度上升,初始冷凍溫度也在上升,使精液整體降溫速度緩慢,通過危險溫度區的時間延長,很容易影響凍精質量。細管凍精是在液氮蒸汽中進行,可保證每只細管冷凍的初始溫度是相同的,并減少了外界氣溫的影響,冷凍速度較快,能很快度過危險溫度區達到熱平衡。程序冷凍儀發明后,很多科研工作者開始采用程序冷凍儀進行凍精。相對前兩者而言,程序冷凍法可實現溫度梯度降溫的程序化,操作簡單,重復性好,溫度容易控制,且初始冷凍溫度一致。
使用冷凍的蜜蜂精液前,需要解凍。解凍與冷凍過程同等重要,同樣需要減少溫度危險區對精子活性與質量的影響。一般冷凍——解凍過程對精子存活的危險溫度區為-50~-15℃。為了迅速通過危險溫度區,解凍過程需采用快速升溫的方法[19]。
為了有效了解保種群體的結構特點和發展趨勢,加強保種單位的責任制度,促進保種工作的完善和提高,必須在保種場(保護區)建立蜜蜂保種檔案。保種檔案主要包括種群原始檔案和種群系譜檔案。種群原始檔案是保種場最基礎的資料,為了便于觀察、記錄和歸檔,通常先要對原始蜂群進行編號,編號可采用以下形式:蜂種+世代年份+群號。蜂種可以首字母表示,例如,中蜂表示為Z;親代用P表示,子一代,子二代,子三代……分別用阿拉伯數字1,2,3……表示。年份和群號按客觀情況自定義標號,例如,2015001表示2015年1號蜂群。種群檔案通常需要記錄每個種群的形態特征、經濟性狀、生產性能、生物學特性以及種蜂王的父母群信息、出房體重、體長、體色、出房日期、婚飛日期、產卵日期等。系譜檔案則包括兩部分:原種蜂王系譜卡和系譜圖。原種蜂王系譜卡記錄原種蜂王的編號、品種(品系)、原產地、培育單位、培育時間及相關備注等;系譜圖主要用來表示子代和親代的血緣關系。
隨著電子信息技術的發展,保種檔案和系譜資料的記錄與保管也應該隨之發展。記錄與保管形式應該多樣化、信息化,即包括傳統紙質資料,又該引入現代化的電子資料。紙質資料必須保存,因為在保種現場(尤其是無網絡的野外條件)紙質資料是最方便記錄的一種形式,同時可將紙質資料錄入電腦備份,以防丟失。此外,信息化電子資料的介入會大大豐富記錄形式、簡化查閱過程。例如,可以建立蜂種檔案記錄系統甚至建立相應的網站,在查詢過程中,只需點擊相應的蜂王編號,即可調出該蜂王的全部個體信息、群體信息、繁衍記錄以及系譜關系等。這種蜂場記錄軟件和系統的開發應用應該是未來蜜蜂保種場和養殖場記錄蜂群信息的主要趨勢。
中華蜜蜂保種的最終目的是為養蜂生產服務,不能為單純的保種而保種,即要體現中華蜜蜂種質資源保種的應用價值,主要包括在養蜂生產中的應用與在蜜蜂育種中的應用。
5.1 用于養蜂生產
中蜂種質資源在養蜂生產中的應用具有重要意義。我國目前擁有蜂群800多萬群,其中中蜂占200多萬群,在我國養蜂生產中具有重要地位。如海南中蜂、阿壩中蜂、西藏中蜂、長白山中蜂、華南中蜂、北方中蜂等,都是當地中蜂生產區的主產品種,為當地中蜂生產發揮了重要作用[4]。特別是近年來,中蜂蜂蜜價格昂貴,為中蜂的養蜂生產創造了較高的經濟效益。因此,中蜂的保種要將原生態保種與人工飼養相結合[5],在一個保種場建立多個保種點,一是避免單一保種點遭遇病害侵襲全場毀滅;二是可在保種場內選擇部分保種點進行原生態保種(不參入人為干預),保持中蜂原始生活習性與優良性狀,另一部分保種點進行人工選擇與飼養,使得中蜂優良的生產性狀得以保留和提高,從而更好的服務于生產。
5.2 用于中蜂的提純復壯
我國地方蜂種是一種寶貴的資源,它是在我國特有的自然條件下,經過長期的自然選擇和人工選擇而形成的,一個品種就是一個基因庫,匯集著各種各樣的優良基因。相比于西方蜜蜂,它具備了一些特有的優良性狀。例如中蜂抗亮熱厲螨,北方中蜂、長白山中蜂的抗寒性,云貴高原中蜂、西藏中蜂的耐高海拔性等。可見,中蜂有著良好的抗逆性,這正是經過長期馴養的西方蜜蜂所缺乏的特質。但是,長期以來由于外來西方蜂種的沖擊和威脅以及環境污染等問題導致本土中蜂數量銳減、種性退化,甚至部分區域類型的中蜂瀕臨滅絕。通過開展中蜂的保種工作,可將所保中蜂用于相應類型中蜂的提純復壯,恢復的群體數量和品種特性。因此,對中蜂的保護實際也是對中蜂種質資源多樣性的保護。
中蜂保護是我國養蜂業的重要任務。目前,中蜂的保種方式主要包括保種場保種、保護區保種和基因庫保種。在保種技術上主要涉及蜜蜂的閉鎖繁育技術、蜜蜂精液超低溫貯存技術以及蜜蜂的人工授精技術。雖然我國中蜂保護已取得了卓有成效的進展:建立了兩個國家級中蜂保護區、三個國家級保種場和一個蜜蜂基因庫。但中蜂保種的具體技術路徑和地方蜂種資源的應用仍需進一步完善、拓展,值得廣大蜜蜂工作者思考和探索。
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