東、西方蜜蜂工蜂對蜂王信息素的觸角電位反應研究

董詩浩 張琪 王媛 董坤 譚墾

（云南農業大學東方蜜蜂研究所，昆明 650201）

東、西方蜜蜂工蜂對蜂王信息素的觸角電位反應研究

董詩浩 張琪 王媛 董坤 譚墾

（云南農業大學東方蜜蜂研究所，昆明 650201）

在高度社會性的蜜蜂中，蜂王通過釋放信息素來表明自己的存在并影響蜂群的多種行為，如蜂王信息素可以作為性信息素吸引雄蜂、抑制新蜂王的培育及工蜂卵巢發育、吸引工蜂在蜂王周圍形成侍從圈并飼喂蜂王等。東、西方蜜蜂是親緣關系接近的姐妹種，兩種蜜蜂的蜂王信息素類似，即蜂王信息素具有保守性，但兩種蜜蜂的工蜂對蜂王信息素的感受性是否存在種間差異尚不清楚。觸角電位技術是一項用來測量昆蟲觸角敏感性的常用技術，通過測試工蜂觸角對相同的QMP混合物的電位反應，就能得出工蜂觸角對QMP的敏感性大小。結果顯示，西方蜜蜂工蜂對蜂王信息素的敏感性高于東方蜜蜂工蜂，說明東、西方蜜蜂對蜂王信息素的感受性確實存在種特異性，該研究有助于解釋東方蜜蜂的工蜂卵巢發育水平較高的原因。

工蜂；蜂王信息素；觸角電位

蜜蜂是社會性昆蟲，蜜蜂信息素是蜜蜂種內化學通訊的重要媒介，蜜蜂的信息素種類較多，有蜂王信息素、引導信息素、示蹤信息素和報警信息素等。其中，蜂王信息素是指由蜂王上顎腺分泌的信息素（QMP），QMP有多種作用，包括抑制工蜂卵巢發育、抑制新蜂王的培育、吸引工蜂在蜂王周圍形成侍從圈并飼喂蜂王、吸引雄蜂與處女蜂王交配等[1-3]。不同種蜜蜂其QMP的成分有所不同，西方蜜蜂（Apis mellifera）的QMP研究最多，主要組分包括：反式9-氧代-2-癸烯酸（簡寫為9-ODA）、9-羥基-2-癸烯酸（9-HDA）、對羥基苯甲酸甲酯（HOB）、4-羥基-3-甲氧苯基乙醇（HVA）、反式-10-羥基-2-癸烯酸（10-HDA）和10-羥基-癸酸（10-HDAA）[4]。后來又鑒定出4種與吸引工蜂作用相關的蜂王物質新成分，分別是甲基油酸鹽（MO）、松柏醇（CA）、十六烷-1-醇（PA）和亞麻酸（LEA），但這四種物質只有與其他幾種物質同時存在時才有作用，單獨物質沒有作用[5]。大蜜蜂（A.dorsata）、小蜜蜂（A.florea）和黑小蜜蜂（A.andreniformis）的 QMP 僅包含 9-ODA、9-HAD、10-HDA和10-HDAA 4種組分，與西方蜜蜂親緣關系靠近的東方蜜蜂（A.cerana），其QMP除不含有HVA外，其它組分和含量都與西方蜜蜂類似[4,6]。QMP的一個重要作用是抑制工蜂卵巢發育，目前很多研究發現東方蜜蜂的工蜂卵巢發育水平比西方蜜蜂工蜂更高[7-10]，但其中的原因一直未見報道。兩種蜜蜂的工蜂對QMP的敏感性不同可能是導致卵巢發育水平不同的原因，該研究通過比較東、西方蜜蜂工蜂對QMP混合物的觸角電位反應，從而比較東、西方蜜蜂工蜂對QMP混合物的敏感性大小，研究結果有助于揭示東、西方蜜蜂的工蜂卵巢發育水平差異的原因。

1 材料與方法

1.1 供試昆蟲

試驗蜂群為云南農業大學東方蜜蜂研究所飼養的東方蜜蜂和西方蜜蜂，每種蜜蜂各三群，均為正常有王群，群勢相當，包括兩個子脾和兩個蜜粉脾。由于工蜂的嗅覺敏感性與發育水平關系密切，工蜂中采集蜂發育最成熟其嗅覺感受能力也強[11,12]，本研究中我們用采集蜂作為實驗對象。測試前準備幾個透氣性較好、能短期飼養蜜蜂的木盒，事先在木盒內裝一些結晶蜂蜜，把木盒的開口對準蜂箱巢口，這樣出巢的采集蜂就進入到木盒內，木盒的蜜蜂吃到蜂蜜后很快安靜下來，將木盒的蜜蜂帶至實驗室進行EAG測試。

1.2 信息素

由于東方蜜蜂的QMP（Ac QMP）包括243 μg 9-ODA，33 μg 9-HDA，31 μg HOB，1.3 μg 10-HDA 和0.9 μg 10-HDAA，西方蜜蜂的QMP（Am QMP）包括237 μg 9-ODA，67 μg 9-HDA，26 μg HOB，1.2 μg 10-HDA，4 μg 10-HDAA 和 2 μg HVA（1 EQ），溶劑選擇具有高揮發性且對EAG反應影響較小的二氯甲烷。根據比例配置Ac QMP和Am QMP混合物，所用試劑HOB，HVA和10-HDAA從阿拉丁試劑購得，9-ODA和10-HAD通過化學方法合成，9-HAD通過化學方法從9-ODA制備而成。

1.3 EAG實驗

測試前先做好EAG實驗的準備工作。準備好洗凈、烘干的濾紙條和巴斯德管。共需要三根巴斯德管作為氣味管，其中一根放入干凈的濾紙條作為對照組，另外兩根分別放入Ac QMP和Am QMP兩種混合物，QMP滴加在濾紙條上，待溶劑揮發完后將濾紙條迅速裝入巴斯德管內，再把巴斯德管裝到EAG系統上。EAG系統使用的電極為玻璃電極，金屬絲為鉑絲，緩沖液為Ringer溶液，氣味刺激時間為3 s，刺激的間隔時間為30 s，連續氣流的速度為15 ml/s，刺激氣流的速度為5 ml/s，相對濕度為90%，前置放大器放大倍數為21倍[13]。調整好EAG系統，用鑷子從木盒中取出一只采集蜂，將蜜蜂的一只觸角從基部剪下，剪下的觸角迅速放到電極上，觸角基部連接參比電極，觸角頂端剪去很小的一部分并連接到記錄電極，待基線平穩后開始測試。測試順序為：對照組－Ac QMP－Am QMP，工蜂對QMP混合組分的EAG反應值為QMP刺激的實際測量值減去對照組刺激的測量值。

2 實驗結果

圖1 東、西方蜜蜂工蜂對兩種蜂王信息素的觸角電位反應

由圖1可知，Ac QMP的EAG反應值要比Am QMP的小，同種蜜蜂進行比較，西方蜜蜂工蜂對Am QMP的EAG反應值要比Ac QMP的高 (Tukey’s HSD test,P＜0.05)，類似地，東方蜜蜂工蜂對Am QMP的EAG反應值也比對Ac QMP的高。EAG反應值越大，說明敏感性越高，所以西方蜜蜂的工蜂對QMP的敏感性比東方蜜蜂工蜂更強。

3 討論

首先，Am QMP的EAG反應值要比Ac QMP高；其次，不論Ac QMP還是Am QMP，西方蜜蜂工蜂都表現出更高的EAG反應值，說明在對QMP的感受性方面，西方蜜蜂工蜂具有比東方蜜蜂工蜂更高的敏感性。兩種蜜蜂的工蜂都對Am QMP的EAG反應值高可能是因為Am QMP比Ac QMP含有更多的9-HDA組分，此外比較Am QMP還包含了Ac QMP沒有的組分HVA，由于觸角電位測量的值是各個感覺器反應值的總和，東、西方蜜蜂工蜂對這兩種組分中的任何一種或兩種組分有EAG反應都可能導致這兩種蜜蜂的工蜂對Am QMP的EAG反應值偏高。

導致東、西方蜜蜂工蜂觸角感受性差異的原因很多。首先，可能與觸角多樣化的形態和電生理特性有關，盡管東西方蜜蜂的觸角大小和表面積沒有明顯差異，但觸角上的感覺毛的分布和多種感覺器的數量卻有顯著不同；其次，氣味受體差異可能也是一個原因，已報道西方蜜蜂工蜂有160～170個氣味受體基因，而東方蜜蜂工蜂的氣味受體基因（119個）要比西方蜜蜂少很多[14]。

QMP的一個重要作用是抑制工蜂卵巢發育，東、西方蜜蜂的QMP主要成分含量類似，但是東方蜜蜂工蜂對QMP的敏感性比西方蜜蜂低，故受到QMP的抑制作用也較小，這在一定程度上解釋了東方蜜蜂工蜂的卵巢發育水平比西方蜜蜂工蜂的卵巢發育水平更高的原因。

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The research of electroantennogram responses of Apis cerana and Apis mellifera workers to queen mandibular pheromone

Dong Shihao,Zhang Qi,Wang Yuan,Dong Kun,Tan Ken
(Eastern Bee Research Institute of Yunnan Agricultural University,Kunming 650201)

In highly social bees,honey bee queens produce a pheromone,queen mandibular pheromone(QMP),which signals the queen’s presence and has multiple effects,such as QMP can act as a sex pheromone and attract drones to virgin queens,inhibition of queen rearing and prevention of worker ovary development,attract workers form a retinue around the queen and feed the queen.Apis cerana (Ac)has similar QMP to its sibling species Apis mellifera(Am),their QMP share an evolutionarily conserved set of QMP compounds,there is no evidence suggests there are species-specific sensitivity differences to QMP in the two honeybee sister species by now.To measure antennal sensitivities,we used electroantennograms(EAG),which are commonly used to measure olfactory stimulus sensitivity in honey bees,to compare the antennal responses to identical presentations of major component QMP.The results show that there were species-specific sensitivity differences for a blend of the major QMP,the antennal responses of Am workers were more sensitive than Ac workers,and this result provides an evidence for the phenomenon that Ac workers have higher levels of ovarian activation than Am workers.

workers;queen mandibular pheromone(QMP);electroantennogram(EAG)

國家蜂產業技術體系項目(CARS-45-KXJ14)

董詩浩（1988-），男，博士在讀，研究方向為蜜蜂生物學；張琪、王媛也并列為第一作者

譚墾，男，教授，博導，研究方向為蜜蜂生物學，E-mail：kentan@xtbg.ac.cn