东、西方蜜蜂工蜂对蜂王信息素的触角电位反应研究

董诗浩 张琪 王媛 董坤 谭垦

（云南农业大学东方蜜蜂研究所，昆明 650201）

东、西方蜜蜂工蜂对蜂王信息素的触角电位反应研究

董诗浩 张琪 王媛 董坤 谭垦

（云南农业大学东方蜜蜂研究所，昆明 650201）

在高度社会性的蜜蜂中，蜂王通过释放信息素来表明自己的存在并影响蜂群的多种行为，如蜂王信息素可以作为性信息素吸引雄蜂、抑制新蜂王的培育及工蜂卵巢发育、吸引工蜂在蜂王周围形成侍从圈并饲喂蜂王等。东、西方蜜蜂是亲缘关系接近的姐妹种，两种蜜蜂的蜂王信息素类似，即蜂王信息素具有保守性，但两种蜜蜂的工蜂对蜂王信息素的感受性是否存在种间差异尚不清楚。触角电位技术是一项用来测量昆虫触角敏感性的常用技术，通过测试工蜂触角对相同的QMP混合物的电位反应，就能得出工蜂触角对QMP的敏感性大小。结果显示，西方蜜蜂工蜂对蜂王信息素的敏感性高于东方蜜蜂工蜂，说明东、西方蜜蜂对蜂王信息素的感受性确实存在种特异性，该研究有助于解释东方蜜蜂的工蜂卵巢发育水平较高的原因。

工蜂；蜂王信息素；触角电位

蜜蜂是社会性昆虫，蜜蜂信息素是蜜蜂种内化学通讯的重要媒介，蜜蜂的信息素种类较多，有蜂王信息素、引导信息素、示踪信息素和报警信息素等。其中，蜂王信息素是指由蜂王上颚腺分泌的信息素（QMP），QMP有多种作用，包括抑制工蜂卵巢发育、抑制新蜂王的培育、吸引工蜂在蜂王周围形成侍从圈并饲喂蜂王、吸引雄蜂与处女蜂王交配等[1-3]。不同种蜜蜂其QMP的成分有所不同，西方蜜蜂（Apis mellifera）的QMP研究最多，主要组分包括：反式9-氧代-2-癸烯酸（简写为9-ODA）、9-羟基-2-癸烯酸（9-HDA）、对羟基苯甲酸甲酯（HOB）、4-羟基-3-甲氧苯基乙醇（HVA）、反式-10-羟基-2-癸烯酸（10-HDA）和10-羟基-癸酸（10-HDAA）[4]。后来又鉴定出4种与吸引工蜂作用相关的蜂王物质新成分，分别是甲基油酸盐（MO）、松柏醇（CA）、十六烷-1-醇（PA）和亚麻酸（LEA），但这四种物质只有与其他几种物质同时存在时才有作用，单独物质没有作用[5]。大蜜蜂（A.dorsata）、小蜜蜂（A.florea）和黑小蜜蜂（A.andreniformis）的 QMP 仅包含 9-ODA、9-HAD、10-HDA和10-HDAA 4种组分，与西方蜜蜂亲缘关系靠近的东方蜜蜂（A.cerana），其QMP除不含有HVA外，其它组分和含量都与西方蜜蜂类似[4,6]。QMP的一个重要作用是抑制工蜂卵巢发育，目前很多研究发现东方蜜蜂的工蜂卵巢发育水平比西方蜜蜂工蜂更高[7-10]，但其中的原因一直未见报道。两种蜜蜂的工蜂对QMP的敏感性不同可能是导致卵巢发育水平不同的原因，该研究通过比较东、西方蜜蜂工蜂对QMP混合物的触角电位反应，从而比较东、西方蜜蜂工蜂对QMP混合物的敏感性大小，研究结果有助于揭示东、西方蜜蜂的工蜂卵巢发育水平差异的原因。

1 材料与方法

1.1 供试昆虫

试验蜂群为云南农业大学东方蜜蜂研究所饲养的东方蜜蜂和西方蜜蜂，每种蜜蜂各三群，均为正常有王群，群势相当，包括两个子脾和两个蜜粉脾。由于工蜂的嗅觉敏感性与发育水平关系密切，工蜂中采集蜂发育最成熟其嗅觉感受能力也强[11,12]，本研究中我们用采集蜂作为实验对象。测试前准备几个透气性较好、能短期饲养蜜蜂的木盒，事先在木盒内装一些结晶蜂蜜，把木盒的开口对准蜂箱巢口，这样出巢的采集蜂就进入到木盒内，木盒的蜜蜂吃到蜂蜜后很快安静下来，将木盒的蜜蜂带至实验室进行EAG测试。

1.2 信息素

由于东方蜜蜂的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），溶剂选择具有高挥发性且对EAG反应影响较小的二氯甲烷。根据比例配置Ac QMP和Am QMP混合物，所用试剂HOB，HVA和10-HDAA从阿拉丁试剂购得，9-ODA和10-HAD通过化学方法合成，9-HAD通过化学方法从9-ODA制备而成。

1.3 EAG实验

测试前先做好EAG实验的准备工作。准备好洗净、烘干的滤纸条和巴斯德管。共需要三根巴斯德管作为气味管，其中一根放入干净的滤纸条作为对照组，另外两根分别放入Ac QMP和Am QMP两种混合物，QMP滴加在滤纸条上，待溶剂挥发完后将滤纸条迅速装入巴斯德管内，再把巴斯德管装到EAG系统上。EAG系统使用的电极为玻璃电极，金属丝为铂丝，缓冲液为Ringer溶液，气味刺激时间为3 s，刺激的间隔时间为30 s，连续气流的速度为15 ml/s，刺激气流的速度为5 ml/s，相对湿度为90%，前置放大器放大倍数为21倍[13]。调整好EAG系统，用镊子从木盒中取出一只采集蜂，将蜜蜂的一只触角从基部剪下，剪下的触角迅速放到电极上，触角基部连接参比电极，触角顶端剪去很小的一部分并连接到记录电极，待基线平稳后开始测试。测试顺序为：对照组－Ac QMP－Am QMP，工蜂对QMP混合组分的EAG反应值为QMP刺激的实际测量值减去对照组刺激的测量值。

2 实验结果

图1 东、西方蜜蜂工蜂对两种蜂王信息素的触角电位反应

由图1可知，Ac QMP的EAG反应值要比Am QMP的小，同种蜜蜂进行比较，西方蜜蜂工蜂对Am QMP的EAG反应值要比Ac QMP的高 (Tukey’s HSD test,P＜0.05)，类似地，东方蜜蜂工蜂对Am QMP的EAG反应值也比对Ac QMP的高。EAG反应值越大，说明敏感性越高，所以西方蜜蜂的工蜂对QMP的敏感性比东方蜜蜂工蜂更强。

3 讨论

首先，Am QMP的EAG反应值要比Ac QMP高；其次，不论Ac QMP还是Am QMP，西方蜜蜂工蜂都表现出更高的EAG反应值，说明在对QMP的感受性方面，西方蜜蜂工蜂具有比东方蜜蜂工蜂更高的敏感性。两种蜜蜂的工蜂都对Am QMP的EAG反应值高可能是因为Am QMP比Ac QMP含有更多的9-HDA组分，此外比较Am QMP还包含了Ac QMP没有的组分HVA，由于触角电位测量的值是各个感觉器反应值的总和，东、西方蜜蜂工蜂对这两种组分中的任何一种或两种组分有EAG反应都可能导致这两种蜜蜂的工蜂对Am QMP的EAG反应值偏高。

导致东、西方蜜蜂工蜂触角感受性差异的原因很多。首先，可能与触角多样化的形态和电生理特性有关，尽管东西方蜜蜂的触角大小和表面积没有明显差异，但触角上的感觉毛的分布和多种感觉器的数量却有显著不同；其次，气味受体差异可能也是一个原因，已报道西方蜜蜂工蜂有160～170个气味受体基因，而东方蜜蜂工蜂的气味受体基因（119个）要比西方蜜蜂少很多[14]。

QMP的一个重要作用是抑制工蜂卵巢发育，东、西方蜜蜂的QMP主要成分含量类似，但是东方蜜蜂工蜂对QMP的敏感性比西方蜜蜂低，故受到QMP的抑制作用也较小，这在一定程度上解释了东方蜜蜂工蜂的卵巢发育水平比西方蜜蜂工蜂的卵巢发育水平更高的原因。

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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)

国家蜂产业技术体系项目(CARS-45-KXJ14)

董诗浩（1988-），男，博士在读，研究方向为蜜蜂生物学；张琪、王媛也并列为第一作者

谭垦，男，教授，博导，研究方向为蜜蜂生物学，E-mail：kentan@xtbg.ac.cn