CO2麻醉技术对熊蜂蜂王繁育能力影响

徐凯 杜亚丽 刘玉玲 王振伟 牛犇 牛庆生│文

吉林省养蜂科学研究所，吉林132108

熊蜂（Bombus Spp.）属于膜翅目，蜜蜂总科，熊蜂属，是一类多食性的亚社会性昆虫，是多种农作物（尤其是豆科、茄科作物）和野生植物的重要授粉者。熊蜂属于周年繁育昆虫，其在自然条件下从冬眠复苏后开始建群繁殖，在冬季前完成成群、子代蜂王培育、蜂王交配等一个世代的繁殖，并以交配后的蜂王单独寻巢越冬结束，其越冬时间与当地的气候相关，一般为3~6个月。熊蜂蜂王越冬属于昆虫的滞育行为，是一种在不利环境条件下生存的适应性策略。

随着熊蜂在设施作物授粉的不断应用，其所产生的经济价值受到各界的广泛关注，也使得熊蜂的工厂化繁育技术在1987年以后得以迅速的发展。截至目前，熊蜂的工厂化繁育流程基本建立，但如何降低培育成本以及提高成群率仍然是熊蜂人工繁育的重点难题。在熊蜂滞育环节，工厂化繁育中一般利用低温储存来模仿熊蜂的冬眠过程。为了缩短熊蜂冬眠（低温储藏）时间，加快熊蜂繁育效率，有利用CO2麻醉技术来缩短蜂王低温储藏时间或者完全免滞育，但对于该技术的应用情况，以及该技术应用后对蜂王繁殖性能的影响众说纷纭。鉴于此，本文将对CO2麻醉技术在熊蜂中的首次应用情况以及后续该技术对蜂王的生殖生理的影响进行较为详细的综述，为该技术在我国本地熊蜂工厂化繁育中的应用提供参考。

一、CO2麻醉技术在熊蜂滞育中的首次应用

1985年，Roseler首次利用CO2麻醉技术来缩短地熊蜂Bombus terriestris的冬眠进程及其冬眠后的恢复时间，其主要使用了两种方法，一种为免滞育方法，另一种为冬眠后激活方法。

1.免滞育方法

将成功交配的熊蜂蜂王放入单独的纱笼中，并饲喂蜂蜜水（蜂蜜∶水=1∶1，V∶V）和鲜花粉，让蜂王在纱笼中适应1日后便在一个玻璃罐中CO2麻醉30分钟。翌日进行观察，如果该蜂王依然处于行动迟缓、昏昏欲睡的情况，则再利用CO2麻醉处理30分钟。CO2麻醉处理2~4天后，熊蜂蜂王泌蜡造脾的积极性较高，甚至可以看到装蜂王的纱笼上有蜂蜡的痕迹。随后将蜂王置于单独的启动盒中开始产卵以及成群。该研究结果表明，免滞育方法的蜂王在1周内产卵的比例为71.74%，7~10天产卵的比例为19.57%，10天以后产卵蜂王的比例为8.70%，产卵情况较好。

2.激活冬眠方法

与免滞育方法不同，冬眠激活过程中熊蜂蜂王仍需低温储存。人工繁育条件下，蜂王复苏时间较长，而且复苏至产卵的间隔较长，通过CO2麻醉技术来加快蜂王的复苏和缩短复苏后产卵时间。具体方法：晚上时分，将低温储存的蜂王CO2麻醉10秒左右，随后将其置于-15℃的储藏室中过夜。第二天清晨取出后放置于室温的网笼中，2~3小时后蜂王逐渐复苏，随后将其置于较大空间的网室中刺激蜂王飞行，蜂王飞行约10分钟后再次用CO2将其二次麻醉30分钟。如在第二天状态不佳，则再麻醉处理30分钟。麻醉后的3~6天内将蜂王置于网室中，每天刺激其飞行10分钟。3~6天后将其置于启动盒中进行建群以及成群。随后对蜂王的产卵时间进行统计分析发现，利用CO2麻醉激活后的蜂王在1周内产卵的比例为81.25%，7~10天间产卵的比例为8.33%，10天以后产卵蜂王的比例为10.42%，产卵情况较好。

二、CO2麻醉技术对蜂王繁殖性能影响的研究

由于CO2麻醉技术的使用目的最初为缩短蜂王的滞育时间和复苏时间，其应用效果以蜂王产卵时间和产卵率来评定，因此该技术自发布后便引发了该技术对蜂王繁殖性能影响的相关研究。

1997年Gretenkord和Drecher利用CO2麻醉技术加快地熊蜂群体的发展速度，结果表明CO2麻醉技术对蜂王产卵时间和群势达到100只个体的时间具有一定促进影响，CO2麻醉处理后蜂王产卵时间平均为14±4天，群势达到100只个体的时间平均为46±4天。

2003年，Gosterit和Gurel比较了免滞育方法、低温储存（45天、75天、105天）后CO2麻醉激活处理后蜂王的繁殖性能。研究表明，CO2麻醉处理的免滞育方法可以显著增加蜂群中培育出工蜂、雄蜂以及蜂王的数量，但在产卵率和成群率方面的表现要低于低温储藏后CO2麻醉激活后的蜂王。而且低温储藏时间的不同也会导致蜂王产卵率和成群率存在较大的差异，蜂王低温储存45天后CO2麻醉激活处理蜂王的产卵率和成群率最高，分别为90%和80%。该研究强力推荐将CO2麻醉技术应用于熊蜂工厂化繁育中的蜂王复苏环节。

2013年，Karsli和Gurel对低温储存2个月后的蜂王进行常规复苏、1次CO2麻醉以及2次CO2麻醉复苏后蜂王产卵和成群率。研究结果表明，CO2麻醉技术可加速熊蜂蜂王低温储藏后的恢复速率，同时也会提高蜂王部分繁育能力，其在缩短蜂王建群时间和提高蜂王产卵率方面具有显著效果，对蜂王第一批所培育工蜂的数量和成群率也有一定提高，但效果并不显著。此外，CO2麻醉技术对蜂王在第一周和第一个月内的死亡率无影响。对1次CO2麻醉以及2次CO2麻醉后的效果的比较研究发现，麻醉处理次数对蜂王产卵和成群无显著差异，并推荐使用1次CO2麻醉复苏处理。

三、CO2麻醉技术对蜂王生殖调控的机制研究

随着该技术对蜂王繁殖性能相关研究的报道，CO2麻醉技术对蜂王生殖调控的相关机制也逐渐引起关注。2015年Amsalem等利用生理指标检测和转录组测序技术来研究CO2麻醉处理对地熊蜂生殖生理的影响，结果表明CO2麻醉处理对蜂王体重、卵巢大小、体内脂类物质沉积和保幼激素水平均有所影响，且CO2麻醉处理免滞育技术的蜂王与正常蜂王间存在较多的环境/免疫胁迫、繁殖和营养物质代谢等通路相关的差异表达基因。2017年Amsalem和Grozinger评定CO2麻醉处理对熊蜂Bombus impatiens蜂王生理和行为的影响，研究表明：（1）CO2麻醉处理可提高蜂王的卵巢生理活性和产卵力以及降低体内脂类的沉积；（2）CO2麻醉处理可使蜂王变得活跃起来，尤其在飞行方面；（3）CO2麻醉处理可以提高蜂王的免疫功能，但对其寿命长短无影响。

四、小结

虽然CO2麻醉技术在熊蜂滞育进程中应用的研究不多，但已有的研究均表明，利用CO2麻醉技术可缩短或者免除蜂王的滞育时间，并对随后的产卵率、成群率等具有积极的作用。对相关机制的探究结果表明其可通过调节蜂王体内激素水平、脂类代谢以及生殖系统发育等多个通路来提高蜂王的免疫力、繁殖力和生理活性。随着近年来我国本地熊蜂人工繁育的不断发展，熊蜂工厂化繁育的各个环节必将逐步完善，CO2麻醉技术在我国本地熊蜂繁育中的应用也将逐渐深入，该技术在不同蜂种的最佳应用方案以及其具体的分子机制也将得到进一步深入探究。