温度胁迫对意大利蜜蜂工蜂封盖子能量消耗的影响

郝振帮, 徐新建, 周姝婧, 周冰峰, 朱翔杰

(福建农林大学蜂学学院，福建 福州 350002)

温度是影响昆虫生命活动最重要的因素之一[1]，昆虫的生命过程，如发育、生长、繁殖和衰老，均受到环境温度的制约[2].蜂子(蜜蜂的卵、幼虫、蛹的统称)的发育具有狭温性，工蜂可以通过产热和扇风等行为来调节蜂群的温度[3-5]，使蜂子在33～36 ℃发育[6-8]，在蜂子分布的中心区域，温度可以维持在(35±0.5)℃范围内[9-11].

封盖子(封盖巢房内蜜蜂的大幼虫、预蛹、蛹)发育对温度变化敏感[12]，偏离正常发育温度范围，封盖子的羽化、发育历期，以及羽化后的蜜蜂器官形态和行为等均会受到影响.封盖子的发育温区在29～37 ℃，低于31 ℃或高于37 ℃封盖子的死亡率将显著升高[9,13].低温会引起封盖子发育历期延长，发育温区内，温度越低发育历期越长[9].封盖子偏离正常发育温度会造成羽化蜜蜂翅和足出现畸形[13-14]，翅、吻和背板的长度缩短[13]，大脑突触的数量降低[9].低温32 ℃培育工蜂封盖子，羽化后学习和短期记忆能力[15]、首次采集日龄、舞蹈行为、清巢行为以及出巢飞行之后回巢的比例均受影响[16].

能量消耗可能是温度胁迫影响蜜蜂发育的因素之一.昆虫在蛹期不取食，变态发育所需能量依赖幼虫期储存的脂肪、糖类和蛋白等能量物质[17].发育温度环境会直接影响到昆虫蛹期发育时间、能量利用，进而影响到蛹的存活和羽化成虫的生殖能力.越冬环境温度升高4 ℃导致蝴蝶(Erynnispropertius)增加了越冬蛹期的能量消耗量[18].角额壁蜂蛹在13 ℃越冬比4 ℃下的脂肪耗速率加快，存活率降低，且羽化成蜂后的寿命缩短[19].低温胁迫对蜜蜂封盖子期能量利用影响的规律尚不清楚.研究温度胁迫对蜜蜂封盖子能量消耗的影响，能够深入了解温度因子对蜜蜂发育影响的机理.通过发育温度对狭温性蜜蜂发育的敏感性的研究，对认识温度与昆虫发育关系的影响规律具有重要的意义.

1 材料与方法

1.1 样本获取与温度处理

选择蜂子健康、蜂王产卵力强的意大利蜜蜂(Apismelliferaligustica)3群[20-21].将蜂王限制在空脾上产卵，取4 h内封盖的工蜂封盖子脾，其日龄记为0 d[22].样本在恒温恒湿箱(±0.1 ℃，CTHI-250B，施都凯仪器设备有限公司)中培育至羽化，温度分别设置为29、31、35、37、38 ℃，相对湿度设置为75%±5%.

1.2 测定指标及方法

分别测定0 d封盖子、不同温度处理1、5、10 d封盖子和刚羽化工蜂的总糖、总脂肪和总蛋白三类物质的含量.使用总糖含量试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司)对干燥后的单只封盖子或羽化蜜蜂进行测定.使用BCA试剂盒(北京全式金生物技术有限公司)分别对单只封盖子、刚羽化工蜂总蛋白进行测定.参考索氏抽提法测定脂肪含量[23-24]，单只蜜蜂放入离心管中在60 ℃条件下干燥48 h至恒重时称取质量，然后加入1.5 mL氯仿与甲醛的混合液(2∶1，体积比)进行抽提.24 h后更换新的抽提液，重复3次后在60 ℃条件下干燥48 h至恒重时称取质量，脂肪含量即为2次质量的差值.能量物质测定每个温度3～15只·群-1，3群重复.封盖子的能量消耗量为0 d能量含量与对应日龄能量含量的差(mg·只-1).

1.3 数据统计分析

蜜蜂总糖、总脂肪和总蛋白的消耗量是0 d封盖子的能量含量与对应日龄的封盖子能量含量的差值，取各处理组的平均值，并计算标准差SD.所有均值使用SPSS 21软件进行单因素方差分析，多重比较采用SNK法.

2 结果与分析

封盖子在29 ℃低温条件下发育会增加其能量的消耗，而在38 ℃条件下会导致其发育先加快后受阻，最终无法完成发育，造成能量堆积.在31、35、37 ℃条件下，蜜蜂只是发育速度不同，完成发育羽化时的能量消耗相同.

2.1 不同温度下蜜蜂封盖子糖的消耗

发育温度影响蜜蜂封盖子的总糖消耗量.在封盖期低温29 ℃导致工蜂发育迟缓，发育期延长，虽然10 d的总糖消耗较低，但整个发育过程总糖消耗总量是增加的.高温38 ℃能够提高早期封盖子的大幼虫总糖消耗，相对于35、37 ℃条件下发育的封盖子，化蛹后逐渐减少了总糖的消耗.

与35 ℃相比，低温29 ℃条件下，封盖子在1、5、10 d的总糖消耗量显著降低；羽化时即整个封盖期间的总糖消耗量显著增加.低温31 ℃发育到5 和10 d时，总糖消耗量显著降低；在羽化时总糖消耗与35 ℃无差异.35、37 ℃培育的封盖子各个阶段的能量消耗量均无显著影响.与35 ℃相比，38 ℃下1 d封盖子的总糖消耗量显著升高；5 d总糖消耗量与35 ℃差异不显著；10 d时总糖消耗量显著降低(表1).

表1 不同发育温度下蜜蜂封盖子总糖消耗1)Table 1 The carbohydrate cost of capped brood honeybee at different temperatures

1)同列不同字母表示不同温度之间差异显著(P<0.05)，相同字母表示差异不显著(P>0.05).38 ℃封盖子羽化前全部死亡.

2.2 不同温度下蜜蜂封盖子脂肪的消耗

与35 ℃相比，蜜蜂封盖子的脂肪消耗量仅在38 ℃条件下5和10 d显著降低和29 ℃下1 d显著降低，其余温度条件下蜜蜂封盖子的脂肪消耗量均无显著差异(表2).

表2 不同发育温度下蜜蜂封盖子脂肪消耗1)Table 2 The lipids cost of capped brood honeybee at different temperatures

1)同列不同字母表示不同温度之间差异显著(P<0.05)，相同字母表示差异不显著(P>0.05).38 ℃封盖子羽化前全部死亡.

2.3 不同温度下蜜蜂封盖子总蛋白的消耗

发育温度会影响封盖子的总蛋白消耗量.与35 ℃相比，低温29 ℃胁迫封盖子在1、5和10 d的总蛋白消耗量显著降低，但羽化时即整个封盖期间的总蛋白消耗量显著增加.在31、38 ℃胁迫下，封盖子仅在10 d时的蛋白消耗量显著降低.而其他发育阶段与35、37 ℃的总蛋白消耗均无显著差异(表3).

表3 不同发育温度下蜜蜂封盖子总蛋白消耗1)Table 3 The protein cost of capped brood honeybee at different temperatures

1)同列不同字母表示不同温度之间差异显著(P<0.05)，相同字母表示差异不显著(P>0.05).38 ℃封盖子羽化前全部死亡.

3 讨论

3.1 低温影响封盖子的能量消耗

低温29 ℃条件下蜜蜂封盖子死亡的主要原因有两个：能量过度消耗和低温对封盖子造成组织损伤.在29 ℃中的蜜蜂封盖子羽化率低于20%，死亡封盖子虫态主要有两种：临近羽化虫态(图1A)和蛹后期(图1B)，比例分别为25.22%和58.59%.本研究对这部分封盖子的脂肪含量和总糖含量进行了测定，发现临近羽化虫态的个体脂肪含量和总糖含量均低于羽化蜜蜂.因此这部分蜜蜂死亡可能是由于在低温29 ℃胁迫下的蜜蜂封盖子消耗了过多的能量，造成封盖子在羽化前无法完成发育或无力咬开蜡盖；在蛹后期死亡的封盖子的脂肪含量高于羽化蜜蜂，可能是低温29 ℃造成了封盖子组织损伤而未完成发育.

A：羽化前死亡；B：蛹后期死亡.图1 在29 ℃死亡蜜蜂的状态Fig.1 The two developmental stages of dead honeybee at 29 ℃

3.2 高温影响封盖子发育

较高的发育温度会加快发育速率、降低昆虫的适合度[18,25]，但温度升高到发育极限温度时，会阻碍昆虫发育、抑制昆虫能量消耗，造成机体损伤[26-27].前人研究中发现37 ℃会加快封盖子的发育速率、翅和吻长等形态指标变小.本研究中37 ℃可能处于蜜蜂封盖子的耐受范围内，相同处理时间内封盖子能量消耗量和羽化蜜蜂的能量物质含量均与35 ℃无显著差异.封盖子在38 ℃短时间会加速总糖消耗，长时间的高温抑制能量消耗，导致封盖子发育受阻最终死亡.1 d后脂肪消耗受到明显抑制，5 d后蜜蜂封盖子的总糖和总蛋白消耗均受到抑制.高温下封盖子的能量消耗直接影响到封盖子的发育进程.我们观察到5 d后封盖子的虫态慢于35 ℃(图2A,2B)，随着38 ℃处理时间的延长封盖子均不能完成发育，死亡在复眼着深褐色状态，身体着色未加深，迟于正常发育的蜜蜂(图2C,2D).

A：38 ℃胁迫5 d意蜂封盖子；B：35 ℃发育5 d的意蜂封盖子;C：38 ℃胁迫10 d意蜂封盖子；D：35 ℃发育10 d的意蜂封盖子.图2 分别在38和35 ℃条件下5和10 d的封盖子体色比较Fig.2 The morphs of capped brood at 38 ℃ vs 35 ℃ for 5 and 10 days

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