沂蒙山區與文昌中華蜜蜂形態鑒定及其分類研究

龔 雪姜風濤婁德龍高景林李延璨馬蘭婷周延忠王桂芝

（1山東農業大學動科院，泰安271018；2山東省蜂業良種繁育推廣中心，泰安271000；3中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所，海口571101；4山東省沂源縣畜牧局，沂源256100）

沂蒙山區與文昌中華蜜蜂形態鑒定及其分類研究

龔 雪1姜風濤2婁德龍2高景林3李延璨1馬蘭婷1周延忠4王桂芝1

（1山東農業大學動科院，泰安271018；2山東省蜂業良種繁育推廣中心，泰安271000；3中國熱帶農業科學院環境與植物保護研究所，海口571101；4山東省沂源縣畜牧局，沂源256100）

本研究對沂蒙山區（蒙陰、沂源）的中華蜜蜂資源做了調查取樣，按照國際指標對蒙陰、沂源中華蜜蜂樣本進行了42個形態特征的系統測量和分析，利用SPSS 22軟件進行了主成分、判別、聚類、變異及與環境因子的相關等數據分析，并與海南文昌中華蜜蜂進行形態及分類比較。結果為:15群中華蜜蜂進行聚類且聚為四類，第一類包括 YY7、MY3、YY3、MY4、YY4、YY5，第二類有 YY1、YY8、YY2、YY6，第三類為 MY1、MY2，第四類為 HN1、HN2、HN3。判別分析支持上述結果；PCA得到的主成分1和主成分2在各地區間差異極顯著。主成分1與緯度和海拔呈極顯著正相關，與年氣溫呈極顯著負相關，所測中華蜜蜂的體形隨海拔升高和緯度的北移以及年均氣溫的降低而增大；主成分2與經度和年降雨量以及年氣溫呈極顯著正相關，與海拔高度極顯著負相關。

中華蜜蜂；形態特征；分類；沂蒙山區

東方蜜蜂（Apis cerana Febricius）分布于亞洲各地，中華蜜蜂是東方蜜蜂的指名亞種，楊冠煌等認為中華蜜蜂主要分為4個亞亞種，即東部中蜂、海南中蜂、阿壩中蜂和西藏中蜂[1]，后期研究者將滇南中蜂列為我國第五個中華蜜蜂亞亞種。東部中蜂廣泛分布在我國大陸東部丘陵和山區，由于生態條件的差異，東部中蜂又分為5個生態型：閩粵型、兩湖型、云貴高原型、北方型和長白山型。北方型分布在北京、河北、河南、山東、山西、陜西的丘陵山區。按照上述分類（型）方法，山東中華蜜蜂屬于北方型[2-5]。

近年來，山東省政府及蜂業主管部門對境內中華蜜蜂實施了一系列保護措施，建立了6個省、縣市級保護區，中華蜜蜂的養殖數量正在穩步提高。2017年春，沂蒙山區申報國家級中華蜜蜂保護區。

本研究旨在對沂蒙山區的中華蜜蜂資源進行全面調查并進行形態特征的全面鑒定，同時與海南文昌中華蜜蜂進行形態特征比較，為開發和保護中華蜜蜂資源奠定理論基礎。

1 材料與方法

1.1 研究材料及形態分析方法

2016年8月于山東省沂蒙山區（沂源、蒙陰）和海南文昌采集中華蜜蜂樣本15群，其中臨沂蒙陰4群，淄博市沂源8群，海南文昌3群。所采集地區的樣本主要從活框蜂箱內、自然巢房（如樹洞蜂巢）及半人工飼養的蜂巢內（如樹桶蜂巢、墻洞蜂巢）進行蜂樣采集。

形態測定方法按照國際通用的42項形態特征進行鑒定分析[7-12]來測定。所得數據除計算平均值和變異系數外，運用SPSS 22.0進行主成分、聚類及關聯等分析。

2 結果與分析

2.1 三地區中華蜜蜂方差分析

表1 三個地區中華蜜蜂形態特征

表1為三個地區的中華蜜蜂樣本形態特征方差（ANOVA）分析，可以看出：在色型上，除了唇基、上唇以及小盾片的K/B兩區在三個地區中差異不顯著，小盾片Sc區的色度文昌中華蜜蜂與沂源和蒙陰中華蜜蜂均有顯著差異（P<0.05），第2～4背板色型中，沂蒙山區中華蜜蜂間差異不顯著（P>0.05），但與文昌中華蜜蜂有顯著差異（P<0.05）；在體尺數據上，第 3～4背板長、蠟鏡長、基附節長等10項指標差異在三個地區間差異不顯著（P>0.05），第四腹板長、蠟鏡間距、前翅長和寬等12項指標都存在差異，沂源中華蜜蜂在吻長、第7腹板長等5個指標上表現出最長，與沂源和文昌中華蜜蜂差異顯著（P<0.05）；蒙陰中華蜜蜂前翅長與寬2項指標上表現最大，與沂源和文昌中華蜜蜂差異顯著（P<0.05）。海南文昌中華蜜蜂在后翅鉤數、翅脈角A4、L13表現最大，與沂蒙山區中華蜜蜂差異顯著（P<0.05）。

2.2 主因子分析

圖1 主因子分析散點圖

圖2 主成分分析碎石圖

對沂源、蒙陰和文昌三個地區共15個群體中華蜜蜂樣本的43項形態特征進行了詳細的測定。

采樣地三個地區的中華蜜蜂43項形態特征一同進行主因子分析，提出了三個特征值較高的因素。第一因素主要包含第二背板寬、前頜長、第七腹板寬度等，第二因素主要包含上唇色度、翅脈角G18、肘脈指數等指標，第三因素主要有前翅長等。

2.3 聚類分析

利用3個地區的15群中華蜜蜂三個主要因素進行聚類發現15群體共聚為四類，其中YY7、MY3、YY3、MY4、YY4 與 YY5 聚為第一類，YY1、YY8、YY2、YY6四個群體聚為第二類，MY1、MY2聚為第三類，海南文昌三個群體HN1、HN2、HN3聚為第四類（圖3）。

圖3 沂源、蒙陰及文昌中華蜜蜂聚類分析圖

2.4 判別分析

圖4 主因子判別分析點圖

將以上15個群體進行判別分析，結果為YY7與MY3、YY 與 MY4、YY1與 YY8、HN1與HN2遺傳距離最近，YY7與HN3兩地中華蜜蜂形態特征中心點相距最遠。

而判別預測分析結果也與聚類結果基本驗證了聚類分析結論的可靠性。

2.5 關聯分析

圖5 以主因子1為因變量與環境因子的回歸分析圖

采樣地中華蜜蜂三個主成分與環境因子進行相關分析，主成分1與海拔、緯度呈極顯著正相關（P<0.01），與平均氣溫和降雨量呈顯著負相關（P<0.01）；主成分2與溫度相關；主成分3與年均降雨量相關，但兩者與生態因子的相關不顯著，故取因子1與緯度、經度、海拔、年均降雨量、年均氣溫等生態因子分析。以主成分為因變量，環境因子為自變量進行回歸分析發現，所采集的三個地區中華蜜蜂主成分1與環境因子呈線性相關，與緯度、海拔、平均氣溫呈極顯著正相關（相關系數分別為 r=0.963，r=0.826，r=0.672）（P<0.01）；與經度、年均降雨量呈顯著正相關（相關系數為r=0.598，r=0.568）（P<0.05）。

進一步將所有采樣地中華蜜蜂形態特征與環境因子進行相關分析發現：經度與19項形態特征相關，與第二背板色度、第三背板色度、第四背板色度、第四背板長、第七腹板寬度、第四腹板長度、后翅鉤數、翅脈角A4、翅脈角 K19、翅脈 L13、翅脈 N23、脛節長、基跗節長、基跗節寬、前頦、總長呈極顯著正相關（P<0.01），相關系數分別為 r=0.943、r=0.883、r=0.652、r=0.651、r=0.681、r=0.689、r=0.784、r=0.672、r=0.721、r=0.679、r=0.641、r=0.691、r=0.746、r=0.819、r=0.717；與中唇舌、第五背板絨毛帶寬度、翅脈角J16、翅脈角O26呈顯著相關 （P<0.05），相關系數分別為 r=0.598、r=0.568、r=0.532、r=0.546。

緯度與21項形態特征相關，與第二背板、第三背板、第四背板、第七腹板寬度、第四腹板長度、翅脈角A4、翅脈角 K19、翅脈角 L13、翅脈角 N23、脛節長、基跗節寬、前頦、吻總長呈極顯著正相關（P<0.01），相關系數分別為 r=0.951、r=0.890、r=0.664、r=0.667、r=0.691、r=0.712、r=0.795、r=0.678、r=0.732、r=0.667、r=0.730、r=0.825、r=0.729。緯度與中唇舌、第五背板絨毛帶寬度、后翅鉤數、翅脈角B4、翅脈角J16、翅脈角O26、基跗節長呈顯著相關（P<0.05），相關系數為 r=0.567、r=0.635、r=0.516、r=0.528、r=0.564、r=0.631、r=0.616。

海拔與18項形態特征相關，與第二背板、第三背板、第四背板、第七腹板寬度、第四腹板長度、蠟鏡長、前翅長度、翅脈角A4、翅脈角K19、翅脈N23、脛節長、后頦、前頦、總長呈極顯著正相關（P<0.01），相關系數為r=0.837、r=0.683、r=0.652、r=0.701、r=0.769、r=0.686、r=0.648、r=0.679、r=0.705、r=0.699。海拔與第四背板、第四腹板長度、蠟鏡長、前翅長、基跗節長、基跗節寬、中唇舌呈顯著相關（P<0.05），相關系數為 r=0.522、r=0.519、r=0.605、r=0.562、r=0.543、r=0.577、r=0.618。

降雨量與9項形態特征相關，與翅脈角A4呈極顯著正相關（P<0.01，相關系數為r=0.714），與第二背板、第四腹板長度、翅脈角D7、翅脈角K19、肘脈長b、肘脈指數、前頦、中唇舌、吻總長呈顯著相關（P<0.05），相關系數為 r=0.551、r=0.542、r=0.572、r=0.528、r=0.564、r=0.631、r=0.616。

平均氣溫與7項形態特征相關，與第三背板、基跗節寬、后頦呈極顯著正相關（P<0.01，相關系數為r=0.678、r=0.856、r=0.796），與第二背板、第七腹板寬度、后翅鉤數、翅脈角L13、基跗節長、基跗節寬、中唇舌呈顯著相關（P<0.05），相關系數為 r=0.640、r=0.633、r=0.5、r=0.528、r=0.564、r=0.631、r=0.616。

同質性檢驗顯示三個地區主因子在各地區間方差分析說明主因子1（F=0.604，P＞0.05），主因子2（F=3.790，P<0.05）和因子 3（F=4.721，P<0.05）在各地區間差異極顯著結果是符合方差齊性假設（表3）。

表3 主因子同質性檢測

圖6 主因子1-3在不同地區間的平均值

主因子在各地區間的多重比較顯示主區間均有差異（圖 6）。

主因子1在三個地區間差異顯著（P<0.05），主因子2在沂源和蒙陰之間差異不顯著（P>0.05），而與文昌差異顯著（P<0.05），在主因子3的平均值的圖上顯示沂源與其他兩個地區間有顯著差異（P<0.05）。

3 討論

沂源、文昌、蒙陰3個采樣地的中華蜜蜂一同進行主成分因子散點分析，第一因素里除有個別地區表現極大值和較小值以外，其它地區蜜蜂資源形態大小特征和分布比較均衡。

聚類分析結果顯示沂源、蒙陰、文昌3地區基本按照地理分布的遠近聚類，如沂源與蒙陰兩地中華蜜蜂遺傳距離較近，而海南文昌與山東地區的中華蜜蜂卻有一定的遺傳距離，沂源與蒙陰地理位置以及氣候相似，所以兩地中華蜜蜂資源形態相似，并且因兩地區中華蜜蜂的形態特征趨于接近，因此聚類結果顯示沂源2和蒙陰3較早發生聚合。值得注意的是，海南文昌蜜蜂在三個采樣地區的中華蜜蜂中的遺傳距離最遠，而且其形態特征有很大保守性，顯示了海南文昌與其他地區具有顯著的差異，且判別分析證明了上述分類結果具有的可信性。

關聯分析顯示了3個地區的中華蜜蜂有關形態特征的主成分與環境因子相關，與體型小有關的主因子1隨海拔的升高和緯度的北移而增大，且隨年均氣溫和年均降雨量的升高而減小，而體形大小與經度和年均降雨量沒有顯著相關關系。隨著海拔的升高和緯度的北移年氣溫會降低，中華蜜蜂為了御寒，需要不斷的補充食物，以滿足生命需求而導致個體發育較低，采蜜能力強，飛行能力強，體形較大。在國際上Friedrich Ruttner和Stefen Fuch等研究北緯360西方蜜蜂的自然地理形態趨化[12，13]，及Verma等研究印度東方蜜蜂的地理形態趨化性上得出過相同的結論，并與HePburn研究非洲也門不同海拔條件下的非洲蜜蜂形態得出的變異結論一致[13-15]，與體色有關的第二因子的數據隨海拔的升高而減小，體色變深，這與譚墾、王桂芝等分析的中華蜜蜂的體色與海拔的相關結論相符[3-5,7-12]。通過沂源、文昌、蒙陰三個地區的數據分析顯示，中華蜜蜂的體色隨經度的東移和年降雨量的增多以及年均氣溫的增大而增大，體色隨海拔的升高和年均氣溫的降低，推測體色的改變是蜜蜂對自然環境的一種適應，體色深有利于吸收陽光起到保持體溫的作用。

近年來，蜜蜂形態測定引入了很多新的測定方法，如翅脈幾何形態測量法[16]。光學技術及測定軟件的聯合開發與應用為蜜蜂形態測定提供了有力條件，埃及的SPT半自動的測定技術（Scan Phototechnique）[17]更加省時準確。

4 結論

1.小盾片Sc區的色度文昌中華蜜蜂最淺（7.578±0.567），沂源中華蜜蜂在吻長（5.134±0.050）、第 7 腹板長（2.321±0.032）等5個指標上表現出最長，蒙陰中華蜜蜂前翅長（8.489±0.099）與寬（2.925±0.043）2項指標上表現最大，文昌中蜂在后翅鉤數（19.022±0.920）、翅脈角 A4（32.393±0.150）、L13（21.025±2.182）表現最大。

2.42個形態特征共提出了三個特征值較高的因素。

3.將沂源、蒙陰、文昌中華蜜蜂進行聚類，結果YY7、MY3、YY3、MY4、YY4 與 YY5 為第一類，而 YY1、YY8、YY2、YY6為第二類，MY1和 MY2聚為第三類，HN1、HN2、HN3聚為第四類，最終15群聚為四類。而且沂源與蒙陰部分地區中華蜜蜂具有親緣性。

4.主成分1與海拔、緯度呈極顯著正相關（P<0.01），與年均氣溫呈極顯著負相關（P<0.01），與年平均降雨量呈顯著負相關（P<0.05）；主成分2和主成分3與生態因子相關不顯著（P>0.05）。

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Identification and classification of Apis cerana cerana in Yimeng mountain area and Wenchang

Gong Xue1,Jiang Fengtao2,Lou Delong2,Gao Jinglin3,Li Yancan1,Ma Lanting1,
Zhou Yanzhong4,Wang Guizhi1
(1 Shandong Agricutrural University College of Animal Science and Veterinary Medicine,Taian 271018,China;2 Shandong Apis Breeding and Promotion Center,Taian 271000,China;3 Chinese Academy of Chopical Agricutrural Science Evironment and Plant Protection Institute,Haikou 571101,China;4 Shandong Yiyuan Animal Husbandry Bureau,Yiyuan 256100,China)

In this study,Apis cerana cerana (ACC)in Yimeng mountain area (Mengyin and Yiyuan)was investigated and sampled.According to the international indexes,the system measurement and analysis of 42 morphological characteristics of the ACC samples were carried out,which principal component is studied by SPSS 22,so did discriminant,clustering,mutation,and environmental factors related data analysis.And the results were compared with the ACC of Hainan Wenchang in morphology and classification.The results revealed that 15 groups of ACC were clustered in four categories,including YY7,MY3,YY3,MY4,YY4 and YY5.The second type is YY1,YY8,YY2,YY6,and MY1 and MY2.The fourth category is HN1,HN2,and HN3.Discriminant analysis supports the above results.PCA suggested that the main component 1 and the main component 2 in different regions showed significant difference.Principal component 1 was very significant positive correlated with latitude and altitude,which was in significant negative correlation with annual temperature.The bee's body showed the tendencies of increasing,as altitude increasing,latitude going north and the reducing of average annual temperature.The principal component 2 was positively correlated with longitude and annual rainfall and annual temperature,while being significantly negatively correlated with altitude.

Apis cerana cerana;morphological characteristic;classification;Yimeng mountain area

山東省蜂產業技術體系育種與資源保護（SDAIT-24-01）；蜜蜂種質資源保護及優質新品系的培育（2016LZGC039）；國家蜂產業技術體系泰安綜合試驗站項目（CARS-45-SYZ9）

龔雪（1991-），女，碩士研究生，主要從事蜜蜂遺傳資源保護，E-mail：790143495@qq.com

王桂芝（1966-），女，博士，主要從事蜜蜂育種與遺傳資源保護，E-mail：wgz@sdau.edu.cn