中华蜜蜂工蜂和雄蜂的触角感受器差异

姚 丹， 徐祖荫， 常 钬， 赵 恬， 袁 扬， 王胤晨*

(1.贵州省农业科学院 畜牧兽医研究所， 贵州 贵阳 550025； 2.贵州师范学院， 贵州 贵阳 550018； 3.贵州省养蜂学会， 贵州 贵阳 550000)

0 引言

【研究意义】中华蜜蜂(Apisceranacerana)以适应本土环境、采集积极、善于利用零星蜜源、授粉采集的飞行温度低及饲养成本低等优势，成为我国分布最广、应用最普遍的蜂种[1-3]。在前人研究的基础上进一步补充描述和比较中华蜜蜂工蜂触角和雄蜂触角感器，对丰富蜜蜂行为学和蜜蜂生物学具有重要意义。【前人研究进展】昆虫触角由柄、鞭、梗等三部分组成，是感知外界环境后进行信息交流的重要结构。触角上分布着不同类型的感受器，且呈现一定规律，使其具有较为多样的感知功能，如感受环境(气流、温湿度等)、觅食采集、寻求配偶等[4-5]。在20世纪70—80年代，ESSLEN等[6-7]对意大利蜜蜂触角的感受器开展研究，阐述了触角上板形感器(sensilla placodea，Spl)、钟形感器(sensilla campaniformia，Sca)、锥形感器(sensilla basiconicum，Sba)、刺形感器( sensilla chaetica，Sch)、毛形感器( sensilla trichodea，Str)和芽形感器(bud-like sensilla，Sbl)等感受器的功能。杜兰之[8]对中华蜜蜂工蜂触角电镜扫描发现，中华蜜蜂除以上6种感受器之外，还发现一类缘感器。【研究切入点】关于中华蜜蜂雄蜂触角感受器的相关研究较少，工蜂和雄蜂触角感受器之间是否存在差异尚未可知。【拟解决的关键问题】比较中华蜜蜂工蜂和雄蜂触角感器之间的差异，进而挖掘和探究工蜂和雄蜂对外界敏感度不同的原因，为丰富蜜蜂行为学和蜜蜂生物学提供参考资料。

1 材料与方法

1.1 材料

中华蜜蜂(以下简称中蜂)由贵州省畜牧兽医研究所实验蜂场提供。电镜固定液为Servicebio生产(货号G1102)，酒精和丙酮为国药集团化学试剂有限公司生产，812包埋剂为SPI生产(货号90529-77-4)，超薄切片机为Leica生产 (型号Leica UC7)，透射电子显微镜为hitachi生产(型号HT7700)。

1.2 方法

试验时间为2020年9—10月。选取健康群势较强的蜂群，抓取中华蜜蜂工蜂和雄蜂各15只，将新鲜触角组织迅速投入电镜固定液，4℃固定4 h，0.1 mol/L磷酸缓冲液(pH7.4)漂洗3次，每次15 min；再用0.1 mol/L磷酸缓冲液(pH7.4))20℃固定2 h，用0.1 mol/L磷酸缓冲液(pH7.4)漂洗3次，每次15 min；将组织依次在50%、70%、80%、90%、95%、100%的酒精及100%丙酮，100%丙酮中脱水，每次15 min；采用丙酮∶812包埋剂为1∶1渗透4 h及丙酮∶812包埋剂为2∶1渗透过夜，纯812包埋剂8 h，将纯812包埋剂倒入包埋板，将样品插入包埋板后37℃烤箱过夜；随后在60℃烤箱聚合48 h；用超薄切片机切片60～80 nm超薄切片，切片由铀铅双染色(2%醋酸铀饱和酒精溶液，枸橼酸铅，各染色15 min)，室温干燥过夜。在透射电子显微镜下观察，采集图像进行分析。

2 结果与分析

2.1 触角形状及组成

从图1看出，中华蜜蜂工蜂和雄蜂的触角都呈膝状，由柄节、梗节、鞭节三部分组成，鞭节最长、柄节次之、梗节最短。工蜂和雄蜂的鞭节、柄节总长度、粗细差异不显著，但工蜂的鞭节由10节组成，雄蜂的鞭节由11节组成；雄蜂柄节上密布绒毛明显密集于工蜂柄节，且绒毛长度也长于工蜂；梗节无明显差异。

图 1 中华蜜蜂工蜂(左)和雄蜂(右)触角扫描形状及结构

2.2 触角感器

中华蜜蜂触角有多种感器，分别为板形感器( Spl)、刺形感器( Sch)、Böhm 氏鬃毛、毛形感器(Str)、锥形感器(Sba)和钟形感器(Sca)等。电镜扫描观察结果发现，Böhm 氏鬃毛在工蜂和雄峰梗节的外部，偏向于柄节和梗节的连接处，此感受器明显偏少，粗细均匀，偏细(图2a、b)；刺形感器(Sch)整体较直，根部较硬，从根部向上，可以明显观察到螺旋状的脊，一直延伸到尖端，幅度逐渐减小(图2c、d)；锥形感器(Sba)圆而直，粗短，根部没有明显的凹痕，但有一圈明显的根围，形似木桩，与表皮连接紧凑，表面较光滑，可看到明显的柱状，与表皮呈30°～60°夹角(图2e)。刺形感器( Sch)、Böhm 氏鬃毛、毛形感器(Str)、锥形感器(Sba)和钟形感器(Sca)与前人研究结果一致，不再赘述，仅对中蜂雄蜂、工蜂上板形感器( Spl)的数量、形状作进一步观察；同时本研究将前人研究命名的羽状刚毛、马刀状刚毛命名为竹丫形感器和叶状刚毛。

注：a、b分别为工蜂和雄蜂触角Böhm 氏鬃毛，c、d分别为工蜂和雄蜂触角刺形感器(Sch)，e为工蜂触角锥形感器(Sba)。

2.2.1 板形感器(Spl) 板型感器在工蜂和雄蜂触角上分布最多，中间略有凹陷的椭圆状结构，规则紧密排布在鞭节表面，2 000倍显微镜下可看到板形感器的边缘突起，中间凹陷，且边上有清晰的纹理，一直延伸到凹陷的底部(图3)。工蜂触角与雄蜂触角板形感器的形状无明显差别，但分布密度呈明显差异，在同一范围内，工蜂的板形感器分布密度明显稀疏于雄蜂的板形感器。

图3 中华蜜蜂触角的板形感器形状

2.2.2 竹丫形感器(bamboo branch-like setae，Sbb) 从图4看出，竹丫形感器形似竹子枝丫的分支，大部分在主干距顶端1/2处开始分支，形成竹丫状；着生于鱼鳞状表皮的凹陷处，该类型的感器自基部向端部逐渐变细，且表面有纵脊。仅中华蜜蜂雄蜂触角中观察到竹丫形感器。

图4 中华蜜蜂触角竹丫形感器的形状

2.2.3 刚毛(setae，S)

1) 叶状刚毛(leaf-like Setae，Sll)。从图5看出，叶状刚毛形似韭菜叶片、扁平，表面光滑无纵脊，从基部到端部逐渐变细，其中在顶部略有弯曲，与基部呈60°左右的夹角，且弯曲方向一致；着生的表皮处凹陷。扫描电镜结果显示，在中华蜜蜂工蜂触角和雄蜂触角中都有叶状刚毛分布，但雄蜂叶状刚毛的数量显著少于工蜂。

图5 中华蜜蜂触角叶状刚毛形状

2) 松针状刚毛(needle-like setae，Snl)从图6看出，松针状刚毛分为有明显螺纹和无明显螺纹(表面较光滑)2种。有明显螺纹的刚毛较无明显螺纹刚毛长而细，螺纹自根部似扭转而上，越往上越不明显，位于鞭节上；无明显螺纹刚毛在梗节和鞭节均可看到，也似栓锥形。

图6 中华蜜蜂触角松针状刚毛形态

3 讨论

昆虫会通过触角作为化学感受器感知外界信息及同种类之间信息交流，且有些昆虫雌雄性触角感器具有一定的性二型特征[9-11]。工蜂和雄蜂在蜂群中功能不同，分担着不同职责。本研究采用扫描电镜技术对工蜂触角和雄蜂触角观察结果表明，工蜂触角和雄蜂触角的感受器种类及同种数量间均存在差异。

研究在赵慧婷等[12]对中华蜜蜂工蜂触角和雄蜂触角研究的基础上，进一步充实中华蜜蜂工蜂触角和雄蜂触角感受器内容，描述更为形象。有些研究者曾将羽状感器和马刀状感器归类为刚毛，但此2种毛状感器与刚毛形状不同，应进行区分。马刀状刚毛毛体扁平凹陷，顶端较尖[7,12]，马刀扁平面与尖端下垂的方向一致。电镜扫描可见该感器较扁平，下宽上尖，略弯曲，其尖端往一侧略微偏垂，且扁平面与尖端偏垂的方向呈90°角，其体壁上还有类似叶脉状纹，根据其形状，称为叶形感器更为恰当(形似韭菜叶)。这种叶形感器常与刺形感器分布相邻，在两者之间还可看到一些过渡类型的感器(其下部与刺形感器相似，上部微弯)。另外一种分布在雄蜂触角柄节腹面上的毛形感器，此前曾被归类为羽状刚毛[12]，这种毛形感器其实更像竹丫，在其主干分布着伸向不同方向的多个小分支，因此命名为竹丫形感器更为形象。而在工蜂同一部位毛形感器虽有粗有细，但无分枝，这也是雄蜂与工蜂触角感器的差别之一。因此把赵慧婷等[12]研究中的羽状刚毛、马刀状刚毛命名为竹丫形感器和叶状刚毛；同时本研究在雄蜂触角中也观察到叶状刚毛(马刀状刚毛)，进一步丰富了中华蜜蜂触角感器的内容。

板形感器是在蜜蜂触角中分布较多的感受器之一，板形感器对蜂王物质和一种称为Nasanov腺的气味敏感，具有嗅觉功能[13-15]。扫描电镜结果显示，工蜂触角与雄蜂触角板形感器形状无明显差别，但是2种感受器的分布密度差异明显，在同一范围内，工蜂的板形感器分布密度明显稀疏于雄蜂，可见板形感器数量越多对蜂王物质的敏感程度越高，因此板形感器数量差异可能是雄蜂的嗅觉灵敏度、对蜂王敏感程度高于工蜂的原因之一。

4 结论

采用扫描电镜技术，对中华蜜蜂工蜂和雄蜂触角切片观察表明，工蜂和雄蜂的触角都呈膝状，由柄节、梗节、鞭节三部分组成，工蜂的鞭节10节，雄蜂的鞭节由11节，鞭节最长、柄节次之、梗节最短，长度、粗细差异不显著。中华蜜蜂触角感器有板形感器( Spl)、刺形感器( Sch)、Böhm 氏鬃毛、毛形感器(Str)、锥形感器(Sba)和钟形感器(Sca)等，其中，工蜂触角与雄蜂触角板形感器形状无明显差别，但是2种感受器的分布密度差异明显，而竹丫状感器仅在雄蜂触角中观察到。推测板形感器数量差异可能是雄蜂的嗅觉灵敏度、对蜂王敏感程度高于工蜂的原因之一。