蜜蜂體表攜帶花粉種類、數量和活力評估的研究方法

陳新蘭 董 坤

（1 云南省蜜蜂資源可持續利用工程研究中心 云南農業大學東方蜜蜂研究所 云南農業大學食品科技學院，昆明 650201；2 云南農業大學動物科學技術學院，昆明 650201）

蜜蜂體表攜帶花粉種類、數量和活力評估的研究方法

陳新蘭1,2 董 坤1

（1 云南省蜜蜂資源可持續利用工程研究中心 云南農業大學東方蜜蜂研究所 云南農業大學食品科技學院，昆明 650201；2 云南農業大學動物科學技術學院，昆明 650201）

蜜蜂在現代農業中的地位越來越重要，其授粉效率直接關系到農作物的產量和質量。花粉和花蜜是蜜蜂的主要食物來源，其中花粉采集與蜜蜂的授粉效率關系密切。蜜蜂在采集花蜜或花粉時，身上會粘附花粉，蜜蜂在同種植物的不同花朵之間穿梭采集并無意中將花粉帶到柱頭上從而完成授粉。本文主要綜述了蜜蜂體表攜帶花粉種類鑒定、花粉粒計數及花粉活力測定等方面的研究方法，并比較了各種方法的優缺點，以期為其他同仁開展此類研究提供一些有益的幫助。

蜜蜂；花粉；授粉；花粉活力

在自然界中，大約85%的顯花植物依賴昆蟲授粉，其中蜜蜂是最理想的授粉昆蟲。據1899年Knutr記載，在植物上采集到的800多種傳粉昆蟲中，膜翅目就占了43.7%，且蜜蜂總科占其總數55.7%[1]。此外，我國吳燕如教授曾調查了獼猴桃花期中傳粉昆蟲的種類，共鑒定的16種傳粉昆蟲中，蜜蜂占68.75%[2]。由此可見，蜜蜂在植物授粉中占據著重要的地位。

蜜蜂授粉不僅可以增加農作物的產量、改善果實和種子的品種以及提高后代的生活力，還有利于生態環境的改善[3]。本課題組在開展中蜂為騰沖紅花油茶授粉效果研究中發現，中蜂自由式授粉可以顯著提高騰沖紅花油茶的坐果率及結籽率[4]；此外，在研究蜜蜂為石榴授粉中發現，蜜蜂授粉可以提高石榴的坐果率及果實品質[5]。國內外專家的大量研究均表明蜜蜂授粉對農作物和果樹等的增產是不可估量的。

蜜蜂的授粉性能可以從三個方面考慮：測定蜜蜂訪花后的坐果率或結籽率；測定蜜蜂體表攜帶的花粉種類、數量以及柱頭上有效的花粉落置數量；測定蜜蜂授粉后植物的繁殖成功率，即生殖效率[6]。蜜蜂體表攜帶花粉的種類數量及柱頭上有效的花粉落置量，在一定程度上影響著授粉成功與否。由于繁殖成功不僅依賴于傳粉昆蟲傳播的花粉數量，也依賴于其他因素，比如：花粉和雌蕊的相互作用、雌花的選擇，所以在評估蜜蜂的授粉性能時，主要對前兩個方面進行觀察[7]。本文主要介紹了國內外針對蜜蜂體表攜帶花粉種類鑒定、花粉粒計數及花粉活力測定等方面的研究方法，并比較了各種方法的優缺點，以期為其他同仁開展此類研究提供一些有益的幫助。

1 花粉種類鑒定方法

鑒定蜜蜂體表攜帶的花粉種類，首先需從蜜蜂體表淋洗花粉粒?？赏ㄟ^沖洗或渦旋蜜蜂身體使其身上的花粉粒淋洗下，然后通過離心方法使花粉粒沉淀，得到的花粉粒用于進一步的分析。為了研究授粉效率，蜜蜂后足花粉筐里的花粉團在淋洗蜜蜂前應該去掉，因為花粉團通常對授粉沒有太大作用。如果對蜜蜂的采集行為觀察非常細致，也可只從蜜蜂身體接觸了柱頭的部位上取下花粉進行分析鑒定[8]。

蜜蜂身上攜帶的來自不同植物的花粉，通?？梢砸揽吭\斷其性狀來區分，比如：花粉粒的大小、花粉外壁紋飾、花粉孔和花粉溝的數量及大小等[9]。光學顯微鏡是最早用于觀察研究花粉的工具，至今已有300多年的歷史，且一直沿用至今。到了20世紀60年代，掃描電子顯微鏡開始用于觀察花粉，其所得圖片不僅立體感強、清晰逼真，且能揭示很多光學顯微鏡所無法揭示的信息，近幾十年已在花粉形態研究中廣為應用[10]。目前有研究人員也開始嘗試通過分子生物學方法鑒定花粉種類。

1.1 光學顯微鏡的鑒定方法

這是鑒定花粉運用最廣的一種方法。在花粉鑒定前，花粉要經過醋酸水解及染色，醋酸水解溶液包括冰醋酸和濃硫酸（9:1），其水解及染色過程為[7]：

（1）加入花粉樣本于冰醋酸溶液中10 min，然后進行離心，棄去上清液；

（2）加入少量摩爾的醋酸水解混合液（冰醋酸:濃硫酸=9:1）；

（3）在水浴中將溶液緩緩加熱到沸點，并用玻璃棒不停的攪拌；

（4）將溶液冷卻幾分鐘，進行離心，然后棄去上清液；

（5）重新懸浮在蒸餾水中，進行離心，然后輕輕倒出上清液，重復這個步驟；

（6）用甲基綠或醋酸洋紅進行染色，以便更好觀察。

醋酸水解及染色之后，花粉可以保存，并制成永久裝片，常用方法是用甘油膠封片。其過程如下[7]：

（1）準備少量的甘油明膠，通常由10 g 明膠、30 ml 甘油和35 ml 蒸餾水混合而成；

很多教師有這樣一種觀點，認為解題能力的培養必須通過難度大的綜合題的訓練才能實現，其實學習解題一定要從新授課開始，從簡單題開始，這是學生最容易接受的途徑，關鍵是教師要善于利用教材資源，挖掘其內在的教學價值．“l1⊥l2?k1k2=-1”是個簡單問題，但通過探究得到了很多富有啟發性的解決方法，其對學生思維的影響是講幾道難題、介紹幾種解題方法不能相比的．沒有方法不可怕，不會思考才可怕．

（2）在干凈的顯微鏡載玻片上加一滴準備好的甘油明膠、花粉樣本和染色劑；

（3）緩緩地對裝片加熱，攪動使其徹底地均勻混合；

（4）蓋上蓋玻片，在邊緣四周用指甲油或其他清漆封住即可。

利用光學顯微鏡觀測上述染色后的花粉或花粉永久玻片，通過花粉的外部形態和大小即可鑒定花粉的種類。該方法的優點是操作簡便，科研人員可自己操作觀測，成本低，省時省力，對形態結構差異大的花粉易鑒定，但是對于差異小的花粉，很難對其進行鑒定[11]。

1.2 掃描電子顯微鏡的鑒定方法

掃描電子顯微鏡也是鑒定花粉很普遍的方法，其一般過程是取花粉樣本，用導電膠將其固定樣品臺上，噴金，選用適當電壓，然后進行觀察[12]。用此方法可觀測到花粉外壁表面的紋飾、花粉孔及花粉溝的數量和大小，易鑒定差異小的花粉，但其成本高。由于掃描電子顯微鏡價格昂貴，通常有專門固定人員操作使用，科研人員一般只需送樣、等待電鏡圖片結果。

1.3 分子生物學的鑒定方法

鑒定花粉種類還可以用分子生物學的方法。如果蜜蜂只攜帶同一個種的植物花粉粒，那這很簡單，因為大量的花粉可以合并，從而可以一起提取DNA。但是如果蜜蜂攜帶著不同種植物的混合花粉，分析混合花粉就變得很難。在這種情況下，可以用單一花粉基因型策略，即對單一花粉粒的基因組進行PCR擴增[13]。相對于光學顯微鏡和掃描電子顯微鏡，此方法能更精準的確定花粉種類，但操作復雜，耗時耗力。

2 花粉數量觀測計數方法

2.1 血球計數板的觀測方法

這是花粉粒計數最常用的方法。血球計數板最初主要用于血細胞計數，但它也可以用于計算一個標準體積的花粉粒溶液中的花粉粒數量[7]。首先，將從蜜蜂身上收集的花粉制成花粉懸液，然后在血球計數板上滴一滴一定體積的花粉懸液，再放于顯微鏡下觀察，數出這滴懸液中花粉粒的數量，就能計算整個懸液中花粉粒的總量[14]。具體操作步驟如下：

（2） 使花粉粒懸浮在已知體積的70%乙醇溶液中，進行渦旋以確?；旌暇鶆?；

（3）用移液管取一定量的花粉粒懸液于血球計上；

（4）在顯微鏡下觀察并計數。血球計廠商規定了在觀察視野下的已知體積懸液，并提供簡單的用法說明（在初始懸液中，可以從目標計數推回到絕對計數）；

（5）當花粉粒的數量很少時，要測量的懸液可以滴在帶有刻度的顯微鏡載玻片上，然后數出所有的花粉粒。

2.2 其他方法

除了運用血球計數板對花粉進行計數外，還可使用成本更高的方法，如：電子粒子計數或基于激光的計數器。此外，也可使用立體顯微鏡直接對蜜蜂身上的花粉粒進行計數，但誤差相對更大。

3 花粉活力的測定方法

3.1 熒光反應法（FCR）

這種方法主要用于測定花粉萌發前的花粉活力，此方法是基于二乙酸熒光素（FDA）的熒光反應。FDA是一種可透過細胞膜并作為熒光素積蓄在活細胞內的物質，因此有活力的花粉一般都能在顯微鏡下發出熒光[15]。

3.2 氯化三苯基四氮唑法（TTC法）

根據有活力的花粉粒在呼吸過程中產生氧化還原反應，無活力的花粉粒無此反應的原理,當氯化三苯基四氮唑（TTC）滲入有活力的花粉粒內，并作為氫受體被脫輔酶上的氫還原時，便由無色的TTC變為紅色的三苯基甲唑（TTF），這種方法適用于經干燥等加工處理后的新鮮花粉，對陳舊不新鮮的花粉不適用。具體方法步驟是：從蜜蜂身上取少量花粉放于載玻片上，加0.5%的TTC溶液1~2滴，然后蓋上蓋玻片，放于35℃左右的恒溫箱中15 min，最后用顯微鏡進行觀察，有活力的花粉染成深紅色，敗育花粉染成綠色[16]。

3.3 過氧化物酶測定法

有活力的花粉含有活躍的過氧化物酶，此酶能利用過氧化氫使各種多酚及芳香族胺發生氧化而產生顏色，依據顏色可知花粉的活性強弱。具體方法步驟是：首先將0.5%聯苯胺、0.5% α-萘酚和0.25%碳酸鈉混合均勻，然后滴1滴于載玻片上，再滴1滴0.3%過氧化氫，然后放入少量花粉，攪勻，蓋上蓋玻片，于30℃環境下放置30 min左右，最后在顯微鏡下觀察，有活力的花粉呈現紅色[17]。

3.4 碘-碘化鉀法（I-KI）

此法常用于鑒定含淀粉質類花粉，染成藍紫色的為發育好、活力強的花粉，呈黃褐色的為發育不良的花粉。具體方法步驟是：取少量花粉放于載玻片上，先加1滴蒸餾水，再加2滴碘-碘化鉀溶液（將2 g碘化鉀溶于10 ml蒸餾水中，再加入1 g碘，用玻璃棒攪拌至全部溶解，最后加蒸餾水定容到300 ml），蓋上蓋玻片，在顯微鏡下觀察，被染成藍色的即為有活力的花粉[17]。

3.5 蔗糖溶液培養基培養法

蔗糖培養基由10%蔗糖、100 mg/kg硼酸和5 mg/kg赤霉素配制而成，其中，蔗糖的作用是維持花粉與培養基之間的滲透平衡，以及提供花粉萌發所需的營養物質和能量來源，不同植物花粉的萌發所需要的蔗糖濃度不同；硼酸的作用是促進糖的吸收和代謝，同時增加氧的吸收，這有利于花粉的萌發，不同植物花粉萌發所需要的硼濃度也有所不同。具體方法步驟是：將新鮮花粉直接放于蔗糖培養基中培養，12 h后，在顯微鏡下觀察，如果花粉管有明顯的伸長（花粉管的長度至少是花粉粒直徑的2倍），則為有活力的花粉[18]。

熒光反應通常是測定花粉營養細胞質膜的完整性和細胞質非特異性酯酶的活性，操作簡單，反應明顯，容易觀察，但是二乙酸熒光素具有一定的毒性；TTC法、過氧化物酶法和I-KI法都是染色法，在染色過程中存在比較大的誤差性，但是省時省力，成本低；蔗糖溶液培養基法實用，簡單，可直接觀察花粉管的發育情況，準確性高，但耗時。

不同植物花粉的特性不同，所需要的適宜染色條件也不同[19]。TTC染色法常用于測定花粉活力的強弱，它的染色效果和花粉中的脫氫酶有一定的關系，王艷哲等[20]在研究測定玉米花粉活力發現，TTC能準確、快速的測定玉米花粉活力，但是有報道TTC法測定黎豆、辣椒等花粉活力時，效果不明顯或不能染色。I-KI染色法適宜測定淀粉質類花粉，即對禾本科類植物的花粉進行染色時，效果明顯。俞奔馳等[21]發現用I-KI法能準確的測定木薯花粉的活力，但是TTC法和培養基法效果不理想。蔗糖溶液培養基培養法適用廣，效果明顯，對大多數植物的花粉活力測定有顯著的效果。但需要注意的是，不同植物的花粉萌發所需的蔗糖、硼酸和赤霉素比例不同。綜上所述，不同的測定方法，對植物花粉的測定效果各不同，因此，應結合花粉特性、染色效果、染色時間及試劑比例等條件來選擇一種合適的花粉測定方法。

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Review on the methods of evaluating pollen identity, quantity and viability on honeybees

Chen Xinlan1,2, Dong Kun1
(1 Yunnan Provincial Engineering and Research Center for Sustainable Utilization of Honeybee Resources, Eastern Bee Research Institute, College of Food Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China;2 College of Animal Science and Technology, Yunnan Agricultural University, Kunming 650201, China)

Honeybees play a more and more important role in modern agriculture because their pollination ef fi ciency has a direct relation to yield and quality of crops. Pollen and nectar are mainly food source of honeybees,and their behavior of foraging pollen has a great relation to the pollination ef fi ciency of them. The pollen will adhere on the bodies of honeybees when they collect nectar or pollen, and the pollen on honeybees will touch the stigma and pollination will be fi nished. This paper mainly introduced the methods of evaluating pollen identity, pollen quantity and pollen viability on honeybees, their merit and demerit of these methods in order to provide some helpful advice to other researchers.

honeybee; pollen; pollination; pollen viability

國家蜂產業技術體系項目（CARS-45-KXJ14）；國家自然科學基金（31460577）；國家自然科學基金（31572339）

陳新蘭（1993-），女，碩士研究生，主要研究方向為花蜜化學與訪花行為

董坤，教授，E-mail：dongkun19722004@aliyun.com