意大利蜜蜂和小峰熊蜂在温室桃园的传粉行为及其影响因素

意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica和小峰熊蜂Bombus hypocrita是我国设施农业中的两种主要授粉昆虫,二者的传粉方式和传粉效率因不同作物而各有不同。为了选用最理想的蜂种为温室作物授粉,提高作物的授粉效率,我们于2008-2010年连续3年在北京的温室桃园进行了意大利蜜蜂和小峰熊蜂的传粉行为及其影响因素的研究。结果表明,两种蜂的日活动规律不同,和意大利蜜蜂相比,小峰熊蜂的活动起点温度低、日工作时间长、单花访问时间长,采集蜂在温室内距离蜂巢不同距离之间扩散比较均匀。而意大利蜜蜂采集蜂的数量随授粉半径的增大而明显减少。温室内环境因子对两种蜂传粉活动的影响基本一致,温度对两种蜂的传粉活动影响最大,其次是湿度、单花花蜜浓度和光照强度,而单花花蜜体积对蜂活动无明显影响。本研究认为对于温室桃授粉应优先选用授粉性能稳定的小峰熊蜂,并且适当调节温室内环境条件,以提高其授粉效率。

小峰熊蜂访花偏爱性

传粉昆虫在访花时,通常会表现出对某一类型花的偏爱性。本研究利用人工制作的大小、颜色、形态和气味不同的9种类型的花来研究小峰熊蜂Bombus hypocrita的访花偏爱性。结果表明:当增加花的大小、形态、气味等附加特征数时,小峰熊蜂的偏爱性程度与花朵附加特征数有显著相关性(P<0.01)。当花朵颜色由2种增加到4种,熊蜂对紫色花的偏爱性程度降低,但花朵颜色的种类与小峰熊蜂的访花偏爱性没有相关性(P>0.05),花颜色的种类对熊蜂访紫色花的偏爱性影响不大。大小为5cm的紫花被访次数(108±9次)明显高于大小为3cm的紫花被访次数(40±4次)(P<0.01),说明熊蜂明显喜欢访大花瓣的紫花。完全盛开的紫花被访次数(129±13次)显著高于刚绽放的花被访次数(26±3次)(P<0.01),说明熊蜂喜欢访盛开的紫花。柠檬味的紫花被访次数(63±8次)明显低于草莓味的紫色花被访次数(88±2次)(P<0.05),说明熊蜂喜欢访草莓味的花朵。

不同饲料对小峰熊蜂工蜂群发育的影响

糖和花粉对熊蜂的生长发育和繁殖起重要作用。本研究测定和分析了2种糖源(白砂糖、蜂蜜)和5种花粉(杏花粉、油菜花粉、向日葵花粉、玉米花粉、茶花粉)的饲料组合对小峰熊蜂Bombus hypocrita的无王工蜂群寿命、产卵前期时间、产卵量、幼虫拖出数、卵杯数、雄蜂出房时间和子代雄蜂数量的影响。结果表明:只饲喂糖类食物时,工蜂寿命显著短于有花粉的饲料组,而且工蜂不产卵。含有花粉的各饲料组之间工蜂寿命存在显著差异,饲喂玉米花粉的工蜂寿命小于其他4种花粉组。在工蜂产卵前期时间和卵杯数量方面,10种含有花粉的饲料组之间差异不显著;但在产卵量、幼虫拖出数、雄蜂出房时间和子代雄蜂数量等方面,各饲料组之间差异较大。白砂糖和杏花粉组的产卵量最高;杏花粉组和茶花粉组的幼虫拖出数量显著低于其他花粉组;油菜花粉组和杏花粉组的雄蜂出房时间显著短于其他花粉组;杏花粉组的子代雄蜂数量显著高于其他饲料组。结果显示不同饲料组合对小峰熊蜂工蜂群的发育影响很大。因此建议在熊蜂的人工繁育过程中,在不同的发育阶段应给予不同的饲料配方。

小峰熊蜂头部乙酰胆碱酯酶测定条件的优化及其对六种常用杀虫剂的敏感性

小峰熊蜂Bombus hypocrita是我国优势熊蜂种群之一,因其易于饲养、群势较强且授粉性能优良而成为我国设施农业常用优良授粉蜂种,但常受到以乙酰胆碱酯酶(AChE)为靶标酶的有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂的危害。为合理规避这两类杀虫剂对熊蜂的危害,同时也为完善熊蜂授粉配套技术和保护野生熊蜂资源提供理论基础,本研究利用正交试验对小峰熊蜂头部乙酰胆碱酯酶活性的测定条件进行了优化,并明确了6种常用有机磷和氨基甲酸酯类杀虫剂对乙酰胆碱酯酶活性的影响。结果表明:各测定因素对小峰熊蜂乙酰胆碱酯酶活性测定影响的大小顺序依次为:酶浓度>pH>温度>底物浓度>反应时间;小峰熊蜂头部乙酰胆碱酯酶活性的最适反应条件为:酶浓度0.25g蛋白质/L,底物浓度0.8mmol/L,pH值7.5,温度40℃,反应时间5min。毒死蜱、三唑磷、丙溴磷、异丙威、仲丁威和残杀威6种杀虫剂对小峰熊蜂头部乙酰胆碱酯酶离体抑制作用均呈现明显的剂量-效应关系,其抑制中浓度IC50分别为0.39,1.79,0.42,0.04,0.43和0.63mmol/L。这6种杀虫剂对小峰熊蜂AChE抑制作用的强弱依次为:异丙威>毒死蜱>三唑磷>仲丁威>残杀威>丙溴磷,即小峰熊蜂对异丙威最敏感,而对丙溴磷的敏感性最弱。

小峰熊蜂蜂毒磷脂酶A2基因的克隆及表达分析

磷脂酶A2(phospholipase A2,PLA2)是蜂毒主要成分,也是蜂毒的主要过敏原,在熊蜂个体和群体防御方面具有重要功能。为了探究熊蜂A2基因的生物学功能,本研究以小峰熊蜂Bombus hypocrita为材料进行了蜂毒PLA2基因的克隆、鉴定了与表达特性分析。结果表明:该基因全长为2 272 bp,GenBank登录号为KF214771,由4个外显子和3个内含子组成,编码区(CDS)长为543 bp,共编码180个氨基酸残基。氨基酸序列相似分析显示,成熟的小峰熊蜂PLA2(含有136个氨基酸)与其他蜂类PLA2的氨基酸序列相似性较高,均包含10个保守的半胱氨酸残基、1个保守的Ca^(2+)结合位点和1个酶活性中心。基于PLA2氨基酸序列的系统进化树分析表明,熊蜂属Bombus与蜜蜂属Apis在不同分支上,属单系群,且蜜蜂属分化较早。荧光定量PCR结果表明,PLA2基因在小峰熊蜂各日龄均有表达,且随日龄增长,表达量呈先上升后下降的趋势,10日龄时出现峰值,其表达量显著高于其他日龄(P<0.05)。半定量PCR结果表明,PLA2基因在毒腺、卵巢、中肠中表达量较高,在足、触角、食道腺中表达量较低,在脂肪体、肌肉、神经、气管、复眼、脑中未表达。本研究探明了小峰熊蜂PLA2的基因结构及其表达特性,丰富了熊蜂PLA2的生物学基础,为进一步深入研究熊蜂PLA2生物学功能和作用机制以及开发蜂毒生物制剂等鉴定了基础。

华北地区小峰熊蜂的分布及其生态特性

小峰熊蜂Bombus hypocrita Pérez隶属于膜翅目蜜蜂科熊蜂属,是我国重要的传粉昆虫之一。该种熊蜂在我国华北地区分布广泛,其中,在太行山脉和燕山山脉分布密度较大。在自然界,该种熊蜂一年一代,可利用的植物范围非常广泛。在人工控制条件下,该种熊蜂易于人工饲养,可实现周年繁育,为设施果菜传粉性能优良,具有重要的开发利用价值。

小峰熊蜂工蜂蛹期发育蛋白质组分析

本文采用双向凝胶电泳法对小峰熊蜂工蜂蛹期的3个发育期进行蛋白质组研究,结果表明小峰熊蜂工蜂蛹期的白眼期(A期)、褐眼期(B期)和黑眼期(C期)分别检测到77、81和59个蛋白点,特有蛋白分别为7个、6个和1个,共有蛋白为48个,A期到B期显著上调的蛋白有9个,显著下调的蛋白有3个,B期到C期显著上调的蛋白有8个,显著下调的蛋白有3个,A期到C期显著上调的蛋白有15个,显著下调的蛋白有2个。研究还发现有17个蛋白是在A期和B期表达而在C期关闭;有2个蛋白是在A期表达,B期关闭,在C期又表达。本研究初步揭示了小峰熊蜂工蜂从蛹期发育到成蜂过程中,不仅需要一些保守蛋白来调控,而且还需要一些特异蛋白。

小峰熊蜂野生和人工繁育蜂王及蜂群发育特征研究

为了更好地开发和利用小峰熊蜂,试验以采自河北雾灵山地区小峰熊蜂野生蜂王与人工繁育子代蜂王为研究对象,通过观测2种蜂王的死亡率、产卵率、成群率、开始产卵日、蜂王寿命及蜂群始见工蜂日、始见雄蜂日、始见新生蜂王日、100只工蜂日、3个月后的工蜂数、3个月后的雄蜂数、新生蜂王数及新生蜂王交尾率等指标,研究野生与人工繁育的小峰熊蜂的蜂王和蜂群发育特征。结果表明:野生蜂王与子代蜂王的产卵率、成群率、开始产卵日及始见工蜂日、始见雄蜂日、始见新生蜂王日和100只工蜂日相比差异不显著(P>0.05),但子代蜂王的死亡率及新生蜂王交尾率较野生蜂王高,子代蜂王的寿命较野生蜂王短,子代蜂王的新生蜂王数较野生蜂王数少。说明现阶段小峰熊蜂人工室内繁育的蜂王所繁育的蜂群完全可以替代野生蜂王繁育的蜂群,但人工繁育的子代蜂王与野生蜂王及其蜂群的发育特征存在一定差异,这主要由它们的质量不同造成的。

小峰熊蜂可溶型海藻糖酶基因的克隆及表达分析

【目的】克隆小峰熊蜂(Bombus hypocrita)可溶型海藻糖酶基因(soluble trehalase,Tre-1)全长c DNA序列,预测该基因及其编码蛋白的理化性质,明确该基因在小峰熊蜂不同组织及不同发育时期的表达特性,为研究该基因在小峰熊蜂生长发育中的生物学功能奠定基础。【方法】根据地熊蜂(B.terrestris)和B.impatiens可溶型海藻糖酶基因Tre-1编码蛋白的保守区序列,利用Primer Premier 5.0设计简并引物扩增得到小峰熊蜂保守区片段;随后根据该片段设计基因特异性引物,用RACE方法获得5'端和3'端片段。在此基础上,根据RACE扩增所得片段和保守序列,预测开放阅读框(ORF)序列,分别在起始密码子近5'端和终止密码子的近3'端设计ORF区特异性引物扩增得到ORF,最后采用Bio Edit软件比对、拼接获得小峰熊蜂Tre-1 c DNA全长序列。运用Ex PASy、Signal P 4.1、Net OGlyc 1.0 sever、Clustal W和MEGA 5.0等软件对该基因进行生物信息学分析,并利用实时荧光定量PCR技术,采用2-ΔΔCt方法检测不同组织及不同发育时期可溶型海藻糖酶基因的相对表达量。【结果】克隆所得基因c DNA全长为3 129 bp,命名为BhTre-1(Gen Bank登录号:KJ025078),其中包含5'端441 bp非编码区和3'端945 bp非编码区,ORF为1 743 bp,共编码580个氨基酸。其编码的蛋白预测分子质量为67.16 k D,等电点为5.95;有1个信号肽结构(1—21位),1个甘氨酸富集区(GGGGEY),2个特色"标签序列"(PGGRFKEFYYWDSY和QWDFPNAWPP),6个Asn-Xaa-Ser/Thr(N-X-S/T)序列,无跨膜区。序列分析发现BhTre-1氨基酸序列与地熊蜂BtTre-1和B.impatiens BiTre-1的一致性很高,分别为99%和98%,与西方蜜蜂(Apis mellifera)和云南小蜜蜂(A.florea)的Tre-1一致性也达到78%;系统发育分析也表明BhTre-1与BtTre-1、BiTre-1的亲缘关系最近,与AmTre-1、AfTre-1之间的亲缘关系次之。基因定量分析结果显示BhTre-1在成虫被检测的各组织中均有表达,在中肠的表达量最高,其次是马氏管,其他各组织表达量较低。成年工蜂的BhTre-1表达量高于幼虫和蛹,工蜂出房后随着龄期的增加表达量呈现先升高后降低的规律,在第15天表达量最高。【结论】克隆得到了BhTre-1全长c DNA序列,其分子生物学特性与其他昆虫Tre-1相似,该基因在小峰熊蜂中肠表达量最高,此外,幼虫和蛹的表达量低于成年工蜂,工蜂出房后表达量呈现先升高后降低的趋势,为进一步研究该基因在小峰熊蜂体内的生物学功能奠定了基础。

小峰熊蜂工蜂触角感器的扫描电镜观察

利用扫描电镜对小峰熊蜂Bombus hypocrita的触角形态和感器进行了观察。结果表明:小峰熊蜂触角呈膝状,由柄节、梗节和鞭节组成。工蜂的柄节约为触角全长的三分之一,其长度约为(2099.40±112.26)μm,梗节呈方圆形,最短,长度为(212.86±12.51)μm。鞭节全长为(3861.43±137.86)μm,共由10节组成。触角上广布11种类型的感受器,即板形感器、坛形感器、钟形感器、锥形感器、腔锥形感器、毛形感器、刺形感器、芽形感器、端指形感器、缘感器和刚毛,不同感器在触角上的分布部位不同。其中,芽形感器和端指形感器在膜翅目昆虫中属首次发现。

4种杀虫剂对小峰熊蜂工蜂和雄性蜂的急性经口毒性测定

[目的]小峰熊蜂在授粉过程中极易受到杀虫剂的影响,研究杀虫剂对小峰熊蜂的急性毒性具有重要的意义。[方法]利用连续摄入法测定了4种杀虫剂对小峰熊蜂的急性经口毒性。[结果]4种农药对小峰熊蜂工蜂24 h的致死中浓度分别为44.30、0.75、158.17、94.83 mg/L,48 h的致死中浓度分别为10.68、0.54、31.19、62.82 mg/L,而4种农药对小峰熊蜂雄性蜂的24 h的致死中浓度分别为24.23、2.16、116.63、239.95 mg/L,48 h的致死中浓度分别为8.73、1.47、69.84、129.36 mg/L。[结论]吡虫啉和呋虫胺对小峰熊蜂的毒性为高毒,而氟虫酰胺和氯虫苯甲酰胺为中等毒性;同种农药对工蜂和雄性蜂的毒力不同,在不同型蜂中的累计致死作用效果也不一样。

小峰熊蜂蜂王蛹期发育蛋白质组分析

为了探明小峰熊蜂Bombus hypocrita蜂王蛹期发育蛋白质表达调控方面的特点,揭示其发育的分子机理。采用双向电泳法对小峰熊蜂蜂王蛹期发育进行蛋白质组研究,结果在小峰熊蜂蜂王蛹期的白眼期(A期)、褐眼期(B期)和黑眼期(C期)分别检测到81、80和75个蛋白点,特有蛋白质分别为8个、7个和2个,共有蛋白质为61个,A期到B期有4个蛋白质显著上调,5个显著下调,B期到C期有7个蛋白质显著上调,1个显著下调,A期到C期有10个蛋白质显著上调,有4个显著下调。此外,3个蛋白质是在A、B期表达C期关闭,6个蛋白质A、C期表达,B期关闭,5个蛋白质A期关闭,而B、C期表达。初步表明小峰熊蜂蜂王从蛹期发育到成蜂过程中,不仅需要一些保守蛋白质来调控,而且还需要一些特异蛋白质。

5种设施农业常用农药对2种熊蜂的毒效评价

为合理保护和利用熊蜂,采用连续饲喂法测定5种常用农药对小峰熊蜂和红光熊蜂的毒力。小峰熊蜂48h生物测定结果表明,毒死蜱的毒性最强,其LC50值为1.982mg/L,其次为代森锰锌(3.167mg/L)、百菌清(263.319mg/L)、氟虫脲(297.480mg/L)和甲基托布津(745.357mg/L)。红光熊蜂48h生物测定结果表明,毒力最强的是代森锰锌(1.039mg/L),其次是氟虫脲(137.780mg/L)、毒死蜱(177.992mg/L)和百菌清(224.256mg/L),甲基托布津(707.915mg/L)最低。借鉴中国现行农药对蜜蜂的毒力划分标准可知:代森锰锌对两种熊蜂均为高毒;毒死蜱对小峰熊蜂为高毒,对红光熊蜂为中等毒性;氟虫脲对红光熊蜂为中等毒性,其他药剂对两种熊蜂均为低毒。这说明不同药剂对不同熊蜂的毒力并不一致,杀虫剂对熊蜂的急性毒性不一定强于杀菌剂。

熊蜂ISSR-PCR体系的建立与优化及其在亲缘关系分析中的应用

以小峰熊蜂Bombus hypocrita Pérez为实验材料,建立并优化简单序列重复区间(inter-simple sequence repeat, ISSR)扩增多态反应体系,并运用ISSR标记和NTSYS聚类软件分析群内亲缘关系和亚家系组成。结果表明:在10μL的PCR反应体系中各组分的适宜终浓度为1×PCR缓冲液、0.3 mmoL/L反应底物、1.25μmol/L引物、3 mmol/L镁离子、2.5 U Taq酶和8.18～23.76μg/mL DNA模板。用此优化后的反应体系对小峰熊蜂基因组DNA进行ISSR-PCR扩增,能有效分析群内亲缘关系和亚家系组成。

熊蜂气管内寄生螨布赫纳蝗螨的生物学特性观察

对新疆与河北地区野生明亮熊蜂及小峰熊蜂蜂王内寄生螨布赫纳蝗螨Locustacarus buchneri的生物学特性进行了初步观察。结果表明:该螨对两种熊蜂的寄生率分别为10.43%和8.3%,寄生部位为气管与气囊。室内饲养至30天的蜂王体内寄生螨量明显高于饲养至60天的蜂王。未被螨寄生的蜂王与被寄生者比较,前者体重显著高于后者,但二者间产卵始期、产卵率、食卵率和存活率差异不显著。

不同蜂传粉对设施桃果实生长发育和品质的影响

应用意大利蜜蜂和小峰熊蜂在北京平谷区果树试验站为设施桃传粉,以研究2种蜂的传粉行为对设施桃果实生长发育及其品质的影响。结果表明,应用小峰熊蜂授粉,设施桃果实在整个发育过程中的果径增长速度显著高于意大利蜜蜂授粉的果实(P<0.05)。2种蜂授粉的设施桃果实发育历期不同,小峰熊蜂授粉区的桃果实比意大利蜜蜂授粉区的果实提前7 d左右成熟。桃的生理落果高峰在小峰熊蜂授粉区出现2次,而在意大利蜜蜂授粉区出现3次。在小峰熊蜂授粉区,距离蜂箱不同距离之间的桃座果率基本一致;而在意大利蜜蜂授粉区,座果率随着与蜂箱距离的增大而明显降低。小峰熊蜂授粉区桃树的平均座果率略高于意大利蜜蜂授粉区,但二者之间差异不显著(P>0.05)。经2种蜂传粉的设施桃果实营养品质差异不显著(P>0.05),但二者均明显优于人工授粉组(对照)。和意大利蜜蜂授粉的桃果实相比,经小峰熊蜂传粉后的桃果实,单果重高,畸形果率低(P<0.05)。本研究认为中国本土小峰熊蜂为设施桃的传粉效率优于意大利蜜蜂。

不同蜂在温室草莓园的访花行为和传粉生态学比较

应用意大利蜜蜂、本土小峰熊蜂和引自欧洲的地熊蜂3种蜂在北京为温室草莓传粉,对其传粉行为和生态特性进行研究。结果表明:意大利蜜蜂的出巢温度、工作起点温度、平均单花停留时间和访花间隔时间均显著高于小峰熊蜂和地熊蜂(P<0.01),而这些行为在2种熊蜂之间差异不显著(P>0.05);3种蜂携带花粉回巢的比例依次为意大利蜜蜂>小峰熊蜂>地熊蜂,而其携带的花粉活性依次为意大利蜜蜂>小峰熊蜂=地熊蜂;2种熊蜂开始活动的时间比意大利蜜蜂早,日活动时间比意大利蜜蜂长;地熊蜂在一天中的活动频率最高(P<0.01);经3种蜂授粉的草莓果实营养品质差异不显著(P>0.05),与对照相比也无差异,而经过3种蜂授粉的草莓果实畸形率降低、单果质量增大;经2种熊蜂授粉的草莓果实畸形率低于意大利蜜蜂(P<0.05)。本土小峰熊蜂能够有效替代意大利蜜蜂或地熊蜂为温室草莓授粉。