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  • 2022-06-16 12:40:25 发布

营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响

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’....‘.—.*.;户''.^<,''心.V心4知,n.V.古一;1W.、皆,^‘‘主—,一-—>-广尸V''I一—:^y飞人,产';■?-V??',?..?';':子.'、'’..记点.:>‘分类号;S8:y吁i授予学位单位代码:10434'.UDC.:.^.’?:V'‘’密级.皆!.研究生学号:2012010084、:鴻-IA柬I《义琴乏博±学位论文d人’'.'4,、:,.'、''.:'W;.、‘-气kV.‘V\、;营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响V巧-.?气'.EfectsofNutritionalFac化rsandLivingSaceon化eCastepDe化rminationofHoneBeesy、i\.‘、‘、*\、?.-.’、■'Vb’、?,.;?.音^、巧研究生:王颖.''.,专?学科专业,:动物遗传育种与繁殖■*、、<.,<?,■、研究方向!动物种质资源保护与利用^喻作三‘''.'.:学院:动物科技学晓/,.、[!'>务'心、指导教师;胥保华教授走'\令,K*、-t.'-占”’.:.口-L―叫.:*.、.KVr、識.’2。1;糊1。日輸V;V:r.Vf乂一片片祕 论文提交日期:2015.04.2806.10论文答辩日期:2015.2015.06学位授予日期:学科口类:农学答辩委员会主席:李奎教授__ ShandonAriculturalUniversitggyPh.D.DISSE民TATIONEffectsofNutritionalFactorsandLivin-SaceontheCasteDegp1:erminationofHoneyBeesDepartment:CollegeofAnimalScienceandVeterinaryMedicineMaor;AnimalGermlasmResourcesProtectionandUtilizationjpPh.D.Candidate:YinWanggSupervisor:BaohuaXuPro托ssor 关于学位论文原创性和使用授权的声明本人所呈交的学位论文,是在导师指导下,独立进行科学研究所取得的成果。对在论文研究期间给予指导、帮助和做出重要贡献的个人或集体,均在文中明确说明。本声明的法律责任由本人承担。本人完全了解山东农业大学有关保留和使用学位论文的规定,同意学校保留和按要求向国家有关部口或机构送交论文纸质本和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权山东农业大学可W将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可W采用影印、缩印或其他复制手段保存论文和汇编本学位论文,同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并向狂会公众提供信息服务。保密论文在解密后应遵守此规定。论文作者签名;f版导师签名:争係弁日期;2015年6月10日 符号说明缩写英文全称中文翻译----A---10HDAlOHydroxy2Decenoiccid10疑基2癸稀酸AmInR-2-insulinlikerec巧tor2膜岛素样受体2AmHr4hormone-receptorlikein4激素受体4AmTO民Targetofrapamycin雷帕霉素鞭蛋白D-ILPsDrosophilainsulinlikeetides果蛹膜岛素样版pp-IISinsulinandinsulinlikegrowthfactor膜岛素/膜岛素样生长因子sinaling信号gICGinterval化cessationofrowth停止生长间隔gJHJuvenilehormone保幼薇素PTTHPrcrthoracicotropicHormone促前胸腺激素PGProthoracicland前獅腺gMAPKM-itogenactivatedroteinkinase丝裂原激活的蛋白激酶p/MAP激酶CP450CytochromeP450细胞色素P450ESTsExpressedsequencetags表达序列标签RNAiRNAinterfereRNA干涉CPGC--日ytosinephosphateguanine胞嚼瞎鸟票吟二核昔酸RNA-Se-seuencqRNAqingRNA测序PC民Polymerasechainreaction聚合酶链式反应LRJLigusticaroyaljelly意大利蜜蜂蜂王浆CRJCamicaroyaljelly卡尼鄂拉蜂蜂王浆HFHoneyfeed蜂蜜饲料SFSealedfeed封盖饲料USFUnsealedfeed未封盖饲料DEPCDiethylyrocarbo打ate焦碳酸二乙酉旨pHRHoneyroyal蜂蜜组蜂王浆S民Sucroseroyal薦糖组蜂王浆 HSRHone-sucrosealyroy蜂蜜薦糖组蜂王浆 目录中文摘要IAbstractIll、/.--■、1刖胃1111.昆虫的多型现象11丄非遗传因素对昆虫多型性的影响11丄1.1食物因素11丄12.2种群密度因素1.1.1.3温、湿度因素21丄2昆虫多型性的内分泌调控31丄3基因水平调控3124.昆虫体型大小的决定机制1.2.1昆虫生长速率的控制4丄1营养因41.2素对昆虫大小的影响1.2丄2激素和神经化对生长发育速率的调控51.2.2昆虫体型大小决定的临界体重学说61.3蜜蜂级型分化71.3.1蜜蜂级型分化现象771.3.2蜜蜂级型分化特征1.3.3蜜蜂级型分化本质91.3.4蜜蜂级型分化研究进展1011.3.4.1基因调控蜜蜂级型分化01421.3..食物因素对蜜蜂级型分化的影响11.3.4.3蜜蜂级型分化的内分泌调控123因素对蜜蜂级型分化的调控11..4.4空间311.4本研究的目的及意义32材料与方法15215.供试蜂种与饲养管理12丄1供试蜂种15 2丄2幼虫饲养1512.2试验试剂与仪器设备6216.2.1主要试剂222..主要设备162.3试验设计17172.3.1意大利蜜蜂蜂王和工蜂幼虫变态发育过程对比研究232工17..蜂食物和蜂王食物营养成分差异的研究,221.3..意大利蜜蜂与卡尼鄂拉蜂蜂王浆营养成分差异的研究18-2.3.218.2薦糖饲喂和蜂蜜庶糖饲喂对蜂王浆营养成分差异的影响231..3空间因素对蜜蜂级型分化的影响92.4测定方法19219.4.1王台接受率的测定2.4.2王浆产量的测定1924工蜂房空间大小的测定19..3王台和202.4.4常规成分指标的测定2.4.5矿物质含量的测定202.420.6氨基酸含量的测定2421..7蜂王和工蜂个体发育及形态学指标的测定24.7121..试验样品的获取2A7.2蜂王和工蜂发育形态学观察测定222422..8幼虫化蛹率和存活率的测定2422..9蜜蜂生长发育指标的测定2.4.10蜜蜂级型分化指标的测定23211.4.蜜蜂幼虫总RNA的提取与检测242.4.12反转录252.4.13PC民25.引物的合成262.4.14各基因标准曲线的制作2PC民扩增26.4.15巧光定量227.5数据撕3结果与分析28 3.1意大利蜜蜂蜂王和工蜂变态发育过程对比研究283丄1蜂王和工蜂个体发育过程体重变化283丄2意大利蜜蜂蜂王和工蜂生长发育空间的差异巧3丄3意大利蜜蜂蜂王和工蜂变态发育过程293.2工蜂含物和蜂王食物营养成分差异的研究3231工.2.蜂浆和蜂王浆营养成分差异323.2.2不同蜂种对蜂王浆营养成分差异的影响383工饲喂对蜂王浆营养成分差异的影响.2.3人393.3空间因素对意大利蜜蜂级型分化的影响411314.3.人工饲养条件下饥饿处理不同体重幼虫对幼虫化蛹率和存活率的影响33王饲养条件下饥饿处理不同体重幼虫对羽化个体级型的影响..2人42-加HR3.3.3饥饿处理对幼虫对加TOR、AmInR2、4基因转录水平的影响464讨论494.1蜂王和工蜂变态发育过程显著不同494.2工蜂食物和蜂王食物营养成分差异显著534.2.1不同蜂种蜂王浆营养成分差异较小54554.2.2饲喂庶搪对蜂王浆营养成分影响较小4.3空间因素是诱导蜜蜂级型分化的重要因素585总体结ife666参考文献677[谢868攻读学位期间发表论文情况899攻读学位期间发明专利与制定地方标准情况90 山东农业大学博±学位论文中文摘要一种典型表现形式蜜蜂的级型分化是昆虫多型现象的。在基因和环境的作用下,屋虫表现出形形色色的多型性现象。同样是二倍体受精卵,基因型相同,却会产生具不同级型特征的蜂王和工蜂个体。近年来,有关营养和空间因素对蜜蜂级型分化的相关研究取得了重要进展,但两者对蜜蜂级型的诱导机制仍不明确。蜜蜂级型分化属于非遗传性多型现象,即在环境因素的诱导下导致了蜂王和工蜂个体间出现差异性分化;纵观蜂王和工蜂整个发育历程,食物不同被认为是诱导蜜蜂级型分化的重,两者的生活空间不同要因素。本研究W意大利蜜蜂(意蜂)和卡巧鄂拉蜂(卡蜂)为研究对象,围绕空间和食物两个要素,研究了蜂王和工蜂幼虫变态发育过程差异,并分别研究了蜜蜂工蜂食物和蜂王食物营养成分差异、不同蜂种间蜂王浆营养成分差异和兰种饲喂处理(庶糖、蜂蜜+庶糖、蜂蜜)对蜂王浆营养成分的影响;通过建立体外蜜蜂级型分化饲养模型,探索了空间因素对蜜蜂级型分化的影响。主要研究内容和结果如下:1、选择自然条件下意大利蜂群5群,对蜜蜂蜂王和工蜂幼虫的变态发育过程的空间大小、个体发育历期、个体形态等指标进行了对比分析。工蜂幼虫和蜂王幼虫生长发,9d达到最高体重育期相同均在;蜂王个体幼虫化蛹前体重、蛹期时间、总发育时间、羽化出房平均体重与工蜂相比差异显著,提示蜜蜂级型分化与蜂王幼虫化蛹前体重密切相关;蜂王幼虫的生活空间(王台)是工蜂幼虫生活空间(工蜂房)的5倍W上。2-工蜂浆-、采集意大利蜜蜂25d,24d蜂王浆2d、只3d和只4d蜂王浆样品,只,对样品中营养成分含量做差异性比较。不同日龄工蜂浆与蜂王浆中水分、总蛋白含量、-10HDA、果糖、葡萄糖、果葡总量、部分矿物质、大部分氨基酸含量均存在显著差异。--HDA此外24d工蜂浆与5d工蜂浆水分、10、,分析结果显示,蛋白含量、果葡含量等2d-HDA、蛋白含量等营养成分差营养成分差异显著,3d、4d蜂王浆与蜂王浆水分、10异显著,提示工蜂和蜂王幼虫的食物成分也随幼虫日龄而变化。3、选取群势相近的意蜂和卡蜂各5群,研究两者蜂王浆生产性能及营养成分差异。意蜂王台接受率及王浆产量均显著高于卡蜂;意蜂浆与卡蜂浆相比,其水分、粗蛋白、果糖、葡萄糖、庶糖含量、果葡比、Fe、Cu、Mn、K、Ca和M含量均无显著性差异;g卡蜂浆中0-1HDA含量显著高于意蜂浆;意蜂浆中Zn和化的含量显著高于卡蜂浆。蜂种差异对蜂王浆营养成分影响较小。 营养巧空间因素对蜜蜂级型分化的影响4、选取群势相近的意大利蜜蜂产浆期蜂群15群,分为荒糖组、蜂蜜+庶糖组和蜂蜜组:庶糖组饲喂廉糖溶液;蜂蜜+庶糖组先饲喂蜂蜜后饲喂庶糖溶液;蜂蜜组饲喂蜂蜜。对比分析H种饲喂处理对蜂王浆营养成分的影响。研究发现H种饲喂处理情况下生、粗蛋白-产的蜂王浆中水分、10HDA、果糖、葡萄糖、果葡比、庶糖、麦芽糖、Zn、Cu、Mn、K、Ca和M含量均无显著性差异。蜂蜜至庶糖转换饲喂组王浆样品相比其g它两组王浆样品含有较高含量Fe,W及较低含量的Na。结果表明H种饲喂方式对蜂王浆主要营养成分无影响,饲喂廉糖及蜂蜜至薦糖转换饲喂两种饲喂方式并未对蜂王浆中果糖、葡萄糖尤其是庶糖的含量产生显著影响的可能原因是蜜蜂已将饲料中的庶糖高效地转化分解为单糖。5、设想工蜂房空间限制了工蜂幼虫体重的增长,使得工蜂幼虫在生长持续期结束时体重显著小于蜂王幼虫,这种空间限制实际起到了对幼虫的饥饿效应。根据自然条件下工蜂和蜂王幼虫体重:,建立体外蜜蜂级型分化饲养模型设为饥饿组(幼虫生长至体重-m止饲喂160180g范围时即停,将其从食物中转移至化蛹板饥饿处理至其蛹化)和自由采食组(幼虫自由采食至320mgW上时将其从食物中转移至化蛹板)。结果显示,蜜蜂级型分化与幼虫化蛹前体重密切相关,,饥饿组幼虫羽化后个体均为工蜂自由采食组幼虫羽化后95.8%的个体为蜂王。蜜蜂幼虫化蛹前体重显著影响蜜蜂个体发育历期、羽化个体体重、后足形态和卵巢发育。该模型条件下,饥饿处理未影响蜜蜂幼虫的变态时--2及^wHR4间。自由采食下调^wInRmRNA转录水平,饥饿处理上调v4wInR2及油取4mRNA转录水平,但统计学差异仅出8h,;自由采食组民转录水平低于饥饿组现在46化7化96-411。yiwInR2、^wH民4和vwTO民在调控蜜蜂级型分化中可能起到重要作,和用。综上所述,营养因素和空间因素是二倍体受精卵在发育过程中出现蜜蜂级型分化的两个关键因素。蜂王食物(蜂王浆)和工蜂食物(工蜂浆)中营养成分的差异导致蜂王幼虫在生长持续期内生长速率显著高于工蜂幼虫;蜂王与工蜂幼虫生活空间差异导致了生长持续期末工蜂幼虫个体显著低于蜂王幼虫。蜜蜂级型分化存在双临界体重调控机-重范围幼虫最终发育为工蜂状级型制,在营养和空间因素的共同作用下,160180mg体个体,320mg体重范围W上幼虫将发育为蜂王状级型个体。关键词;蜜蜂;级型分化;蜂王浆;工峰浆;营养差异;空间因素 山东农业大学博±学位论文EffectsofNu化itionalFadorsandLivinSaceontheCastegpDel:erminationofHoneyeesBAbslractPhenotypesoforganismsarenotonlydeterminedbcomleteleneticallbutarealsoypygy,*flex化leaccording化environmentalfactois.Thecas化determinationinhonebeesisoneofythemosttypicalformsoftheinsectpolymorphisms.Thequee打andworkerhavesimilarrowthratesbutdiferreatli打theirmorholohsiolofUnctio打anddevelomentalggypgy,pygy,p*imeine.eiewasnodoubtinhathehonebeecaskdeerminaio打isdrivenbllThgttytty-tca。cteenvronmetaacero巧nenongeneillyfactowhiharehinlftors.Atheontoetic,gdevelopmentofho打eybeequeensandworkers,化eyarediferedi打livingspace.Further,thenutrientsdiferencesbetweenqueenandwokerlarvalfoodsisthekeyelementthatinducinghoneybeecastedeterminatio打.Inrecentyears,greatprogressedhavemadein化efieldsofnutritionalandspatialfactorsoncastedeterminationbutthemechanismsofthesefactors,remainunclear.Inthisstudyweexloredthediversitinlifehistorofueenandworkerhone,pyyqybeeswe//r口L.andthecomariso打ofthenutrientcomositio打sofroalelland(少與)ppyjyeofoneeeraeeeconaandttworkerllyhbswwe//L.thftsofnutritilsaialfacorso打y(命辦),pjhemeybeecastedetermi打过tio打〇打thedifferencesinqualityofroyalellbetwee打jymelliferacamicaandApismelliferaligusticatheinfluenceofbeefeedinwithhoneor,gysusuesonuaerone-scrose--nectarbtittRJqlityundhyfeedingufeedingandhonesucrose,ychaninfeedinconditions.Furtherweho化esized化at化esatialfactorsactasstarvationggg,yppedeermnaWes巧--efectso打化eworkercasttition.upalarvalweightdepe打dingmodelofho打ebeecast-tedeerminationinvitrotoexlorethesatialfactorsstarvatio打efects〇打theyppcastedeterminationofhoneybees.Themainresultswere过sfollows:1Itt5coL!t.nhissudylonieswe//r口.werechose:〇examinehediferences,辦)betweenqueenandworkerlarvaeduringtheirontogeneticdevelopment.Thelifehistoryofqueenandworkerbeeswascharacterizedandreferenceicturesarerovided.Theueenand,ppqworkerlarvaereach化eirpeakweightat化esameday.Thelivingspaceofqueenlarvaeis5foldlargerthanworker.Furthermoiretheuee打larvaehave过shorterdevelopmenttimethan,q 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响eveomenarateorerswasfoundoferasmuchaseve打workerlarvae.Thedlptlfwoktdi3days,ifthetwotypesofbeeswerelaidwithin12hoursofeacho1;henWealsoresentsomepi打terestinhenomenawithreards化thedevelopmentalstagesofuee打andworkerbees.gqpg2ThttrtsRJ.echemicalcomosiio打smineralsandaceelemenofroalellworker,p,yjy()e----llandroalellonarticulardasOnl2dRJ02dOnl3ckRJ03dandyWJy,j()jypy(y巧()yy()--Qnly4dayRJ04dweKdetermined.Sinificantdiferenceswerefbundbetween化eRJ())g-andWJsamlesfbrmoisturerotein10HDAfructoseFandlucoseG.Thesamleson,pp,,()g()p02dcontainedsignificantlyhihernutrientsthanthe03dand04dsamples.Theresultsofgthisstudyaddtotilecurrentknowledgeof化enutritionalvaluesofRJandWJ.Theseresultsalsoimlthattheremustbeastrongrelationshipbetweennutritionaleffectsandpypolhenisminhoneybees.yp3.RoalellRJisknownforitsuniueefectsonhumanhealth.Overthe过Stcentury()y,jyqpthecompositio打ofRJhasbeenstudiedbynumerousresearchers.However,1;heinfluenceofbeefeedin呂withhoneornectarsubstitutesonRJualitislesswellknown.Thisstudwasyqyyconducedtoevaluatetheefectsofthreediferentfee出打gpro1;ocolso打RJquality.RJfeed-samplesweresed扫callyobtainedafterhoneyi打ghonesucrosefeedinorsucrosep,ygfeeding;theseRJsamplesarenamedHR,HS民andSR,respectively.Theresultsshowthattheae-proximtcompositio打andmacroandtraceelementCO打tentoftheH民samplesweresimilarttstt化thoseoftheHS民andS民samples.Furthermoreheresulshowedhat化esoredfeed,obtainedfromsealedcombsaftersucrosefeedinghadsimilarlevelsoffructose,glucoseandsucroseasthefeedobtainedfromsealedcombsafterhonefeedi打.Howeverasinificantlyg,gyhighersucrosecontentwasfoundin1:hestoredfeedobtainedfromunsealedcombsaftercroseeed打-sufing.Iconclusionsucrosefeedinandhonesucrosefeedinhadlitleinfluence,gygontheualityofRJ.q4.TheinfluenceofbeefeedingwithhoneornectarsubstitutesonRJualityislesswellyqknown.Thisstudywasconducedtoevaluatetheefectsofthreediferentfeedinrotocolsgp-o打RJualit.RJsamplesweresped打callyobtainedafterhoneyfeedinghonesucroseqy,yfeedinorsucrosefeedintheseRJsamlesare打amedHRHS民andSRresectivel.Thegg,,;ppyresu-tssattheroximatecomositio打andmacroandtraceelementcontentofthelhow化HRpp 山东农业大学博±学位论文samlesweresimilartothoseoftheHSRandSRsamles.Furthermoretheresultsshowedpp,化*thatthesiedfeedobtainedfromsealedcombsaftersucrose耗edinghadsimilarlevelsoffructoselucoseandsucroseasthefeedobtainedfromsealedcombsafterho打efeedin.,gygHoweverasini打cantlhihersucrosecontentwas仿undinthestoredfeedobtainedfrom,gygI打CO打e-unsealedcombsaftersucrose拓edinlusionsucrosefeesucroseg.dingandhoney,feedinghadlitleinfluenceon化equalityofRJ.5.Wehypo化esis化at化eworkercelllimits化edevelopmentofworkerlarvae,which化suiting化eweightofworkerlarvaeareless也anqueenin化elaststar.Thisspatiallimitationplaysapartasstarvation.Accordingtotheweightofqueenandworkerlarvaeinnaturalcolony,wesetthehoneybeecastedeterminationmodel:StarvationgroupandFeedinggroup.ar-ndStvationgroupwerethelarvaewhichattheweightof160180mgatheFeedi打rou,ggpwerethelarvaewhichweightabove320mg.Thepupatio打rateandsurvivalratewerecloselyre-latedtolarvalweightlarvaeweihtabove160m180mghadthehighestupationrateand,ggpsurvivalratewhichmeani打thatthecriticalweihtofworkerisaround160m.Starvation,gggsignificantlyintroducedthehoneybeecastedetermination:larvaestarvedat160to180mg-matureintoworkerlikec过steand化elarvaefedabove320mweremainlmatureinto,gy-tuee打Hkecase.Starvationsinificantlinfluenced化eontoeneticdevelomentofstarvedqgygp,andfedlarvae.Starvationdidntdelaytheonsetofmetamorphosis,butformedsmalladults.Larvaestarvedat160mgneeded109htometamorphosis.Bodysizeiscloselyrelatedwi化eaklarvalweight:individualbodyweihtofstarvedandfedlarvaewerethesameasnaturalpgworkerandquee打,respectively.Morphologyofstarvedandfedindividualwere化esameasnaturalworkerandueenresectivel.Starvationsinificantlinfluencedtheovariesq,pygymen-develot.Comaredtostarvedlarvaehelowerlevelsof^mnRi4mpp,tI2andAmURNAwerefoundinfedlarvaedurinthefeedintimeandthewerehiherwhe打fedlarvaesto呂g,ygpgrowth.民mRNAinfedlarvaewerelowerthanstarvedlarvae,butsignificantdifferenceswereonlyfoundat48h,60h,72hand96h〇^mHR4mRNAexpressionwassensitive化starvationandthisenemalaakerolei打化ereulatinmechanismof,gypyyggspatialfactors0打ho打eybeecastedekrmination.InCO打elusionNutritionalandlivinsacefactorsarethetwocriticalfac1:orsonthecas1:e,gpdetermi打ationofho打eybees.Nutritio打alvariancesofWJandRJresultedinthegrowthrate 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响d--nsdiferecesbetweenueenandworkerlarvae;thecoierablevariationinthesizeoflivinqgspaceinducedtheweightofueenlarvaearesinificantlhiherthanworkerlarvae.Thereisqgyga--eminiiedemationofhonetwocriticalweightdterationmechansmnthecastterinybe的:Undertheinteractionofnutritionalandlivingspacefactors,thelarvaewhichweightamong-delin-likiiidu160180mouldveoptoworkerendvalsandthelarvaeabove320muldgwgwodvueen-eelopintolikeindividuals.qKeywords:honeybee;Cas化determination:Royaljelly;Workerjelly;Nutrientsdiferent;Spatialeffect 山东农业大学博±学位论文刖目1.1昆虫的多型现象昆虫的多型现象十分普遍,例如蝴蝶蛹及翅膀的颜色差异(Shairo1976)、水畳p,和稻飞風的长翅与短麵现象Vepsaminen1974、呀虫的有性生殖和无性生殖现象(,)(Lambers1966)、妈蚁工蚁和兵蚁的分化现象等(WilsorU971),这些多型现象大致,可划分为遗传性多型现象和非遗传性多型现象(MousseauandDinle1991)。长期来,g,人们对昆虫的多型现象进行了大量探索研究,并从多角度对昆虫多型现象的影响因素进行了阐述。由于蜜蜂级型分化属于非遗传性多型现象并表现为工蜂巧蜂王体型的显著差。异,在此着重对影响非遗传多型现象的因素及昆虫体型大小决定机制进行了综述1.1.1非适传因素对昆虫多型性的影响1.1.1.1食物因素对于具非遗传多型现象的昆虫而言,食物是诱导昆虫多型变体产生的重要因素。在’一西半球广泛分布种W橡树为寄主的尺鹰(iVe/wonflw&onaWa):,其形态因季节而变化一春季生长的幼虫形态酷似橡树的柔美花序,而在夏季生长的幼虫则像橡树年生枝条(如图1)。研究表明,该种尺獲的多型现象是受食物中的单宁诱导所致:春天幼虫采食橡树开的柔美花中单宁含量较低,而夏季幼虫采食的橡树叶中富含单宁物质;人工饲eeneene喂试验同样证实,采食高单宁含量的尺獲幼虫会发育成树枝状形态(Gr1989Gre,;etal.2009)。雄性甲虫(娩)有角与无角型态分化与营(Emlen,养因素密切相关,19941997)。;國圓’—加—一图1,Weworw口?《如7口的2种表型(引自Gre州e,1989)。(A)只柔夷花序状幼虫个体;B只年生橡()树树枝状幼虫个体。。两只个体为全同胞1 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响;.F.rbr.mori1Morhsof化ecateillar幻幻orto,幻A)AcatkinmorhinitsnormalhidinositionBatwihgpp(pgp;()gpinitsnormalhidinosition.Thesetwocateryia。arefi"sibsthatwerewisedon出fere打tdiets.(Gree打e1989g,pp)1.1.1.2种群密度因素研究表明昆虫的种群密度与其多态性有较强的相关性(。飞幢体色与密度有关如图2),在低密度条件下生长的个体警惕性高、伪装性强,而高密度条件下生长的个体体色通常表现为黑色(Pener1991SimsonandSword2008)。,,呀虫中兵物的比例与财虫;p种群密度高度相关,高密度种群中的兵蜗比例显著大于低密度种群,密度是诱导兵呀产生的关键因素(ShibaoandFukatsu,2003)。图2飞幢若虫Zocw化m2种Simson和Sword2008)。左图为单独饲;右图(接的表型(引自p,养个体为髙密度条件下饲养个体。Fi.2lftiThesolitariouseandreariousrihtformsofthemratorlocustLocustag()gg(g)gy^m.iratoriaSimsonandSword2008g(p,)1.1.1.3温、湿度因素昆虫是变温动物,因而其发育过程严格依赖外界条件尤其是温度因素,研究表明温度与昆虫多型现象密切相关。美洲沙漠虫幢沉Aktocemjflwer/canfl()若虫的体色随湿度变化而改变(Tanaka2004)。试验表明麦长管骑(Macro^坤种群红色型个体比例随温度的升商而増加(杜桂林,2007)。长额负蜡tofl)成虫体色受anaka。,温度越高褐色形态个体出现的频率也越高(T2008)研究证实,湿度湿度调控,一种蝴蝶同样影响昆虫表型多态性。非洲南部生长的(化qvc/wflnynana)在温暖的雨季一时其后翅反面出现连串花纹和眼斑,而在旱季这些花纹和眼斑大量减少,颜色也变为一n与周围环境相似的、不显眼的踪色,直至下个雨季来临(Lyytienetal.,2003;Brakefield’andFrankino2009)。这种蝴蝶的雨季型/旱季型现象是受温度调控;幼虫在27C条件,’下饲养将发育为雨季型,C下饲养则为旱季型(Lyytinenetal.2003)。有研究而在20,2 山东农业大学博±学位论文〇well197owell1972)。表明,湿度条件的变化同样影响幢虫的体色型态(R,化R,.11.2昆虫多型性的内分泌调控、对于昆虫的多型现象,温度含物等环境因素能够诱导昆虫个体向特定且可预期的方向生长发育。而事实上,它们通过改变,环境因素的这些效应是间接对昆虫起作用的一些调控因子昆虫发育过程中的,从而达到调控昆虫多型分化的目的,而这些调控因子受昆虫体内分泌的激素水平的调控。对于敎素调控昆虫多型发育的普遍性超出了人们的预期,几乎所有的多型性昆虫都一受种或几种激素的调控(Nihout1994)。保幼激素和胁皮激素是最常见的调控激素,j,而一些神经狀激素也在财虫一、幢虫和些蝴蝶的多型分化中起到了关键的调控作用(Nihout1994)。,当,昆虫胚后发育许多过程的开始或结束均受激素的控制昆虫体内j一阀值时激素水平高于或低于某,就会触发相应的生理事件。将具分泌活性的咽侧体(能够分泌保幼激素)移植到群居型沙漠飞幢(ZocwtofJ皆WoWa)体内,会使群居型个体体色(黑色配W橘黄色底色)转变为散居型体色(无黑色斑块的绿色)(J〇lyandJoIy,1954;tea-Sl1961JolandMeer,1970。向早期的蛹往射20哲基蚁皮當丽能够使本该发育为,;yy)ouneeandhou。秋天型的P.coenw发育为夏天型(RtrNit1995对于螺蜂而言,其翅型分j,)化与体内保幼激素醋酶水平密切相关(ZeraandTiebel,1989;FairbaimandskieraandDenno97。此外c/w幻/n口na雨季型与旱季型Yadlow1997Z19,湿度对公吵巧;,),的分化作用同样通过激素调控一时间点其血淋己,当蝴蝶蛹在较高温度下生长期间的某中脱皮激素含量突然上升达峰值,而在低温度条件下时达到峰值的时间推迟,由此晩皮激素在其多型分化中起到了环境因素调控因子的作用(Oostraetal.,2011)。1.1.3基因水平调控昆虫的多型现象与体内基因的表达调控密切相关,无论是环境因素还是非环境因素对昆虫表型分化的调控都需要涉及众多基本的分子生物学过程,例如环境因子的识别、一激素信号的转导、细胞调亡及组织重建等,因此从定程度上讲,基因水平调控是将各种环境因素及激素信号等非环境因素综合起来最终决定昆虫个体的表型特征。当蝴蝶细一区域被激活时胞內某,表皮细胞在相关信号的作用下即开始分泌色素,最终在翅膀表面形成眼斑■,而流化基因就参与该过程(Br沁efieldet沁1996),但晩皮激素对,況■stoWeM的调控机制仍不清楚(Brakefieldetal.,1W8)。对群居型擅虫的研究表明(Zocwtow如afoWa),全基因组表达差异、RNA干扰及药物介入均能影响幢虫体内的多己胺水平及血清素通路而导致其行为期发生变化(Maetal.2011)。,3 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响1.2昆虫体型大小的决定机制对于昆虫而言,其发育过程经历卵、幼虫、(蛹)成虫等发育时期,而且在各个时期它们的形态、结构均不相同,在发育历程中各种因素的作用都有可能对其产生影响并引起表型分化。多型分化现象通常可W通过个体大小差异而加W区分(例如兵蚁和工蚁、蜂王和工蜂等),因此研究昆虫的个体大小决定机制有利于加深对昆虫多型性的认识。一二昆虫个体大小主要取决于2个因素:是良虫机体的生长发育速度;是生长发育的持续时间(StemandEmlen1999Nihout2003)。研究证实,温度、营养及种群密度等环,;j,境因素能够影响昆虫的生长速度。高温度、高幼虫密度或食物营养质量的降低都能明显导致小个体成虫的产生(Thomas,1993;Davidetal.,1994;Partridgeetal.,1994;L犯ebnyietal.1996Frenchetal.1998)。在这些因素中,研究最多和了解最为深入的是营养因素对;,,发育遗传学的调控机制。12.1.昆虫生长速率的控制1.2.1.1营养因素对尾虫大小的影响-t对果蜗的相关研究表明,果蜗体内的膜岛素样肤(Omso如舶insulinlikeeides,ppD正Ps)及膜岛素受体信号通路在营养物质对生长速率的调控中发挥了关键作用(OldhamandHafen2003Draw-)。果蜗体内有7DILPs?知7口insulinlikeeides,,种(/ppt)它们在不同组织中的表达(Ikeyaetal.2002Rulifsonetal.2002)。当这些DILPs与膀岛素受,;,体结合后即通过一系列复杂的信号通路网络激活或抑制下游底物的生物学活性,调控基因转录、蛋白质翻译等生物过程Brogiolo2001比巧aetal.2002Juneretal.2003(;;;,,g,OldhamandHafen,2003;Engelmanetal.,2006;Wullschlegeretal.,2006;Tamiguchietal.,2006;Hennigetal.,2006)(见图3)。4 —一一山东农业大学博±学位论文??I??施glucose/—^anorerM*pthsimas■/■lft- ̄likepiinsulinetdes-p一二#i>二£(amnoadd一、/、、.ztsoz/丄;!、、\/y’'II■■I总品4⑩/ ̄/iiiiyf?r^/transcription■",F:?-\LJ=^/)-^*hway']mComlexa/TORpbu!kendocytos。auophatgy\图3果蜗营养依赖性生长发育调控涉及的信号通路途径(引自Mirthetal.2007),巧-M.3SinaiathwasinvolvecUncontrollinnutritiondeendentrowthinZ>0化)?/n7化irth巧al.2007lng(,)ggpygpg/1.2.1.2激素和神经化对生长发育速率的调控对生物体而言,只有各系统相互协调稳定,才能保证机体正常的发育生长,因此激素调控在个体生长发育过程中起到了重要作用,其中保幼激素和胁皮激素在幼虫和成虫的生长发育过程中起到了关键的调控作用(Mirthetal.,2005;Caldwelletal.,2005;Colombanietal.,2005;Trumanetal.,2006)。蚁皮激素是控制昆虫胁皮和变态发育的重要物质,它的活性受前胸腺内IIS(insulin-andinsulinlikerowthfactorsina化)(Ridd侃rd1993Ridd瓶rdetal.2000;ggg活性的调控,;,Dolezaletal.,2005;Colombanietal.,2005;Mirthetal.,2005)。研究发现,晚皮激素水平的升高会导致果魄幼虫生长速率下降(Mirthetal.,2005Colombanietal.2005),而脂;,肪体组织在营养信号正调控与激素负调控中起到关键作用(Colombanietal.2005)。晩,一皮激素滴度达到定水平即与蚁皮激素受体(ecdsteroidreceptor,EeR)和超气口蛋白y(U虹aspiracleprotein,US巧受体而成的功能受体结合(Koelleetal.,1991),启动蚁皮激-素信号通路的相关级联反应基因的表达。E74、E75和BroadComplex是在早期参与脱皮激素调控昆虫变态过程(Burtetal.1990SeravesandHoness1990D旧elloetal.is,,;gg;,1991)并直接参与后期基因调控(UmessandThummel1995Crossroveetal.1996)的转,;g,一7录因子。些孤儿核受体如激素接受子3(HormonerecetorHR3)Kaeamaetal.199p,(gy,;5 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响TZ-ardLametal.1997Whiteetal.1997F1(Woodetal.1994Broadusetal.1999,和阳,,;),;;Y2000一amadaetal.),,也是昆虫变态发育过程中的关键调控因子。近年来另个孤儿核受体HR4也在昆虫变态发育早期起到关键的调控作用(Charlesetal.,1999;HirumaandRkMiford2001Welleretal.2001Chenetal.,2002SullivanandThummel2003;,;,;;,-a-KingJoneset.2005。nes4基因会导致果蜗幼l)KinJo05)研,g等(20究发现干扰HR虫提前化蛹,且蛹的体重减轻。在饥饿条件下保幼激素同样具有抑制成虫个体生长的功能:对末龄期的烟草天蛾幼虫进行饥饿处理,幼虫组织将停止发育,同时成虫盘也会停止分化;而通过去除幼虫的咽侧体W除去保幼激素的影响后,组织可W发育并分化出腿和眼等器官(Truman2006)。,由于目前人们还未成功鉴定出保幼激素受体,因此保幼激素的调控机制还有待大量工作去探讨(WheelerandN卵〇山2003)。,1.2.2昆虫体型大小决定的临界体重学说长期W来,人们W果蜗和烟草天蛾为模式生物较为系统的研究了它们的个体大小与变态发育的关系,该理论3:,并提出了昆虫发育过程中的临界体重调控理论涉及个方面生长速率、临界体重和激素滴度(Beadleetal.,1%8;Bakker,1959;Davidowitzetal.,2003;Shingleton2005Nihoutetal.2006)。该理论认为对于生长阶段的烟草天蛾或果赃幼虫;,,j而言,若想按时进行变态发育必须满足3个体重条件:对于倒数第二龄的幼虫而言,其一体重必须超过变态发育临界值大小;对于最后龄幼虫而言,其体重必须满足能够变态发育的最小存活体重:只有在停止生长发育前体重超过临界体重才能保证按时进入变态期(Nijhout,1975;Zhouetal.,2004;reviewedbyMirthandRidd航rd,2007)。当幼虫体重达到临界体重时,意味着即使脱离食物也能发育为成虫个体,但幼虫感知临界体重信号""一(W停止采食行为的过程中往往有个延迟期,称为停止生长间隔intervalscessationofgrowth,ICG)(Beadleetal.,1%8),即此段时期内在食物充足情况下幼虫仍可自由一I采食定的食物。在相同食物《件下,CG对于昆虫个体大小起决定性作用,在此段时间内食物充足条件下生长的果蛹幼虫体重可达饥饿条件下果魄幼虫的8倍(Beadleetal.,19:38)。尽管目前围绕昆虫幼虫临界体重、生长速率和激素水平进行了大量研究,临界体重对个体大小的决定机制仍不明晰。当幼虫个体体重达到临界体重时,几乎检测不到昆虫体内的保幼激素滴度(NihcmtandWilliams1974FainandRiddiford19乃Bakeretal.j,;,;,6 山东农业大学博±学位论文1987)。MirthandRiddiford2007)认为对尚未达临界体重的果魄幼虫而言,对幼虫施加(饥饿处理会对产生两种影响一:是狙止幼虫的生长和分化,二是延迟了幼虫的变态时间。这时期的幼虫,饥饿刺激导致膜岛素分泌细胞分泌很少的DILP,低水平的DILP导致生长速率减慢;在此时脂肪体分泌JHE能力较低,导致血淋己中JH滴度较高,JH抑制PTTH细胞分泌PTTH,致使变态发育时间延迟。而对于达到临界体重W上的果魄幼虫,脂肪体分泌JHE活性高,使得血淋己中JH滴度极低,解除了对PTTH细胞分泌PTTH的限制,促使PG合成和释放晩皮激素W促进幼虫在ICG时期在食物巧足的情况下快速生长发育和组织器官产生分化。1.3蜜蜂级型分化1..31蜜蜂级型分化现象唯物辩证法认为事物是共性和个性的辩证统一一体,即事物与其他事物即具有共同的普遍性质,而又具有区别于其他事物的特殊性质。在中国封建社会,君权神授、人命天定等意识形态控制着人民大众的思想,社会被严格的划分为天子一、诸侯、大夫、±和庶民5个等级。个人的命运是王侯将相抑或为一平民百姓,自从他卵狐坠地就已基本确定,生的际遇自是天壤之别。对于处于社会底层的庶民而言一,通过接受教育科举及第,往往是广大庶民最普遍的愿望;还有种特殊""?的方式即是揭竿起义!,改朝换代,自封王侯。王侯将相,宁有种乎,两千多年前,农民起义军领袖陈胜迭一声嘶力竭的巧喊,强烈表达出了在人命天定意识形态下受残酷压迫和剥削"血统论"的底层农民大众对的反抗和对均富贵、等贵贱的殷切期盼。与人类一样一,蜜蜂社会也有等级之分。在蜜蜂社会群体中,蜂王产的粒受精卵,可能会有两种截然不同的生命历程;如果生活在王蜂房内,卵脾化后的幼虫生活在狭小的空间内,被饲喂W低质日粮,羽化出房后的蜜蜂在享受短暂的关爱后即开始从事繁重的工作,级使劳苦终生在世间也就是几个月的光阴;假若送粒卵生在王台中,卵自解化""之日起就被精也的哺育、侍奉,,幼虫每天都有吃不完的新鲜优质食物过着衣含无忧的生活,出房后更是享受九五至尊之礼遇。当然工蜂房内的卵或幼虫也有改变命运的机■会,:当蜂群丢失蜂王抑或在蜂农选育蜂王时幸运地被选中为王储但前提是它的年龄必须处在合适的日龄范围内。这就是蜜蜂的级型分化现象,即具有相同基因型的蜂王和工蜂个体在形态、生理、发育、社会分工及行为等方面存在明显差异的现象。1..32蜜蜂级型分化特征7 菅养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响首先,王蜂和蜂王个体形态存在明显差异。与工蜂相比,蜂王个体较大,体重为工2 ̄3工蜂周身绒毛较多,,2012);,翅蜂的倍,蜂王腹部较长翅膀短而窄(吴杰较蜂王略大(曾志将,2009)。其次,蜂王和工蜂生理构造及功能存在差异。蜂王是发育完全的雌性蜂,而工蜂是发育不完全的雌性蜂100条,,蜂王的每个卵巢内有W上的卵巢管;而王蜂卵巢严重退化-。工只有216条左右的卵巢管(Winston1987Dedeetal.1998Linksvaeretal.2011),;j,;y,丧失交配能力蜂受精囊及其它附属器官退化;工蜂前肠中的嗦囊特化为蜜囊;工蜂的工蜂区别于蜂王的另一整针具有倒勾而蜂王没有(曾志将,2009)。此外,显著特点是-sonsvaerealt1987L.。其后足具有特化的花粉采集结构花粉售(Win;inkyt2011),第H,蜂王和工蜂的发育日期存在明显差异。W欧洲蜜蜂为例(图4),意大利蜜蜂蜂王的发育时间为16天,而工蜂需要21天;蜂王未封盖期为5天、封盖期为8天,一工蜂这2个阶段分别为6天和5--12天王蛹期时间般为6天,工蜂则需89天;蜂(Winston,1987;吴杰,2012)。、^11910巧1689站1112巧巧W葛*7S、2345^乐uuuuyhi關目誦加11關ii沪%於UUUUUU圓關I關画圓画护陛嗎画卵画扯^图4欧洲蜜蜂工蜂、雄蜂和蜂王平均发育时间状态图巧I自Wins记n,1987)Fig.4Averagedevelopmentaltimesandstagesforworkers,drones,andqueens(GraphcitedbyWinston,1987).第四,蜜蜂社会具有明显的社会分工。王蜂和蜂王在蜂群内的社会分工不同,工蜂工也有差别一在成年后生命阶段的分。般认为,羽化出房后前3天的幼蜂需要采食大量的蜂粮和蜂蜜W供自身生长发育,同时还要负责清理工蜂房W供蜂王产卵及幼虫区域的保湿工作;3至lOd工蜂负责幼虫的饲喂工作;而10至21d工蜂主要负责泌蜡造脾、酿造蜂蜜、清理巢房、穷实花粉等工作;21d后的工蜂主要从事采集花蜜、蜂胶、水和花粉等工作,同时兼顾蜂群的防御工作(deGroot,1953)。另有说法认为,3至6d工蜂承担饲喂大幼虫及转运花粉和蜂蜜工作;6至12d承担饲喂小幼虫及蜂王工作;泌蜡造脾及巧实花粉工作由口至18d工蜂完成;而18dW上的工蜂即开始从事采集及防御工8 山东农业大学博全学位论文作(吴杰,2012)。尽管有所分歧,但总体而言工蜂的分工主娶随年龄的增长由内勤工一一作向外勤工作转换。与工蜂相比,蜂王的职能就略虽单,蜂王生的工作都与蜂群的繁衍生息相关,即产卵、分泌信息素W维持蜂群正常秩序并适时参与新蜂王的培育,扩大种群规模(曾志将,2009)〇第五,行为是昆虫生物学特性的重要组成部分。对于蜜蜂这种社会性昆虫而言,蜂一王巧工蜂的行为特征也有差异。般而言工蜂具呑哺育行为(如哺育蜂王和幼虫、交哺行为等)、采集行为(如采水、花蜜、花粉、蜂胶等)、筑巢行为(如蜂巢的选址、泌蜡造脾等)、防御行为等特征性行为特征(吴杰,2012),而蜂王则具有生殖行为(如一个明虽特征是工蜂对蜂王具有侍卫婚飞、交尾、产卵等)。另外,区别工蜂和蜂王的行为(如图5)。戀图5蜂王及周鬧的侍I—蜂巧I自Chitk本Chitka,?010)F..i5Ahonebeeuee口surroundedbherretinueChitkOChitka,2010gy(j)qy1.3.3蜜蜂级型分化本质9 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响对于蜜蜂而言,蜂王和工蜂均由二倍体受精卵发育而来,它们具有相同的遗传基础,而因营养因素等原因最终导致两者的形态学、行为学和生理学上的显著差别(Chitka和Chitka,2010)。归根到底由于生活空间及营养因素最终导致了工蜂四肢、生殖等器官一。发育不完全,2012)性,并且个体与蜂王产生巨大差异(吴杰昆虫学将同种昆虫同别的个体间在身体大小、体色、结构、等方面存在明显差异的现象,称为多型现象(徐洪富,2003)。多型现象在昆虫中广泛存在,蜜蜂级型分化现象是昆虫多型现象的典型一代表之。众所周知表型是基因型与环境共同作用的结果,在基因和环境的作用下昆虫表现出一。形形色色的多型性现象,蜜蜂级型分化属于昆虫多型现象的种典型表现形式同时,由于蜂王和工蜂具有相同的基因型,因此蜜蜂级型分化属于非遗传性多型现象,即在环境因素的诱导下导致了蜂王和工蜂个体间出现差异性分化。1.3.4蜜蜂级型分化研究进展蜜蜂是社会性昆虫,最典型的特征是蜂群中存在两种雌性,即蜂王和工蜂两种级型。蜂王是发育完全的帷性蜂,.通过繁殖确保蜂群的延续;工蜂是蜂群内数量最多的蜜蜂,负责饲喂幼虫、清洁蜂房、采集和把存花蜜、花粉和水等蜂群内所有活动(Vendel,1930)。由于幼虫期营养供给、激素调控和生长环境等的不同,导致蜂王和工蜂幼虫向不同的级型方向发育。1.3.4.1基因调控蜜蜂级型分化目前已证明,蜜蜂级型分化是基因差异表达的结果,蜜蜂幼虫发生级型分化是因基因表达模式不同造成。1989年,首次大规模研究级型分化分子水平的差异,指出蜂王和工蜂在幼虫期和蛹期mRNA表达谱存在差异巧eversonetal。.l%9应用扣除差异杂交,)法发现蜂王和工蜂幼虫基因组有7个差异表达位点,其中有2个调控蜜蜂幼虫的级型分化,即脂质和疏水性集团绑定的蛋白质基因和Ets家族结合域序列类似基因(EvansandWheeler,1999)。2000年,利用基因芯片分析幼虫表达谱发现,工蜂基因表达比较保守,上调基因主要有二氨二醇脱氨酶、六聚体营养储存蛋白、脂肪酸绑定蛋白和CP450蛋白家族等基因,蜂王表达较多与代谢相关基因(EvansandWheeler,200巧。2007年,利用ESTs和基因芯片比较蜂王和工蜂表达谱发现,上调表达较多的与发育相关的基因多见于工蜂个体,而蜂王则倾向于表达代谢相关的基因,推测这些代谢基因参与蜜蜂级型分化(Barchuketal.,2007)。对蜜蜂的多对基因甲基化水平分析证明,蜜蜂基因组的甲基化10 山东农业大学博止学位论文主要存在于CPG双核巧酸部位(Elangoetal.,2009)。2011年,甲基化水平分析表明,幼虫食物和蜂房大小都会影响蜜蜂的甲基化Shea11。-itl.202012年,利用RNAS技(,)巧术比较分析4龄和5龄工蜂和蜂王幼虫基因库,筛选出4500多个差异基因(Chenetal.,201:2。)研究发现,细胞色素氧化酶亚基1、线粒体翻译启动子和细胞色素C等基因在蜂王幼虫中的表达水平都要高于工蜂幼虫。对比分析IIS通路级型分化调控基因发现,类膜岛素肤基因在2龄蜂王幼虫体内离表达,而在同期工蜂幼虫体内低表达,推测与膜岛素信号调节有关(Wheeleretal.2006;膜岛素,)受体和膜岛素受体底物基因在蜂王幼虫中的表达水平显著高于王蜂幼虫(Wheeleretal.,2006;deAzevedoandHartfelder,2008)。研究证明,TOR信号通路影响蜜蜂幼虫的发育的时间、卵巢数目及出房蜜蜂个体大小,从而调节蜜蜂的级型分化(Mutietal.2011。蛋白质水平差异由基因水平的差异所导致,)Ribeiroetal.1999EvansandWheeler1999。(,通过分析不同级型蜜蜂血淋己中蛋白质组,;)发现,工蜂血淋己中只有少量与繁殖功能相关的蛋白质,而在蜂王血淋己中却大量存在Chanetal.200。(,巧1..3.42食物因素对蜜蜂级型分化酌影响营养差异是造成蜜蜂级型分化的直接原因Allsoetal.2003。王台中的蜂王幼虫(pp,)始终采食过量的蜂王浆,会发育成蜂王;出生在工蜂巢房中的幼虫,前3天食用王浆,后就逐步开始被饲喂惨有花粉和蜂蜜的工蜂浆,发育成工蜂。比较分析蜂王浆和工蜂浆营养组成发现,两者在蛋白质、碳水化合物、脂类、水分W及微量元素等方面均存在显著差异(Hayd沁,1970)。Aeppler(1992)测定的鲜蜂王浆水分含量为24.15%;干物质中,蛋白含量为30.62%,脂肪为15.22%,糖分为14.05%,灰分为2.3%。Elser192(與采用微量化学的方法测定2-7龄蜂王幼虫食物成分发现,2龄W后,幼虫食物蛋白含量从-18.a.9%下降到10%左右,而37龄蜂王幼虫食物中转化糖则由83%升高到13.8%,Plant(1888)在工蜂幼虫和雄蜂幼虫的食物中也发现了类似现象。用显微镜观察工蜂浆中花粉颗粒-5龄幼虫同倍数视野,幼龄幼虫食物在视野下平均花粉粒数目为6个,3下花粉粒11Elser1929数目平均为个,而蜂王幼虫食物中很少能看到花粉粒的存在,不过()发现,蜂王浆中也有部分破碎花粉颗粒的存在。蜜蜂的级型分化受营养因素的影响。蜂王和工蜂幼虫食物质和量的差异是启动蜜蜂一级型分化的关键决定因子。民oyalactin是蜂王浆中的种57kDa蛋白,可激活p7化6激酶,提高蜜蜂保幼激素水平,促进幼虫卵巢发育化onsortium,2011)。Royalactin通过11 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响Egfr通路来诱导幼虫体格变大、卵巢发育成为蜂王。。Melampy和Wmis(1939)认为蜜蜂级型分化发生在幼虫2龄,之后由于食物的不同造成两种级型蜜蜂幼虫生理状态出现显著差异,蜂王蛹化时耗氧量为335cu.mm/bee.h,而工蜂为50u.mm/bee.h。但是,这种代谢活性的差异也可能是由工蜂幼虫蛹化处于饥饿状态而蜂王一直有充足的食物造成的。食物是诱导蜂王发育的重要营养因子。研究证实,蜂王浆中的糖类物质能够刺激幼虫促进取食,促进发育AsencotandLensk19811%4。蜂王和工蜂幼虫期食物中糖(y,;)的含量和种类不同,前3天蜂王浆中葡萄糖、果糖和旗糖的含量是工蜂浆的4倍(Asencotn一andLesky1985,4、5龄蜂王浆含糖量更高巧eversonetal.1989。在工蜂浆中添加,),)定比例的葡萄糖、果糖或庶糖,可培育出蜂王;而使用海藻糖、乳糖或半乳糖替代果糖encoandLen--等糖类时,只能培育出中间型蜜蜂个体(Astsky1985。10径基葵娇酸,)〇-HDAan址0任eU)是王浆中特有的成分,具有组蛋白去乙酷化酶抑制剂活性(Sptal.,20--11。蜂王浆中10HDA的含量明显高于工蜂浆Barkeretal.1959,推现nOHAD具)(,)有诱发蜜蜂级型分化的作用,但目前仍未有这方面的直接报道。1.3.4.3蜜蜂级型分化的内分泌调控营养素的不同导致蜜蜂级型分化时激素分泌不同一。咽侧体分泌的保幼激素是种多、。效性激素,在昆虫生长发育、繁殖和级型分化等方面存在显著影响(Consortium200巧,幼虫期,蜂王保幼激素的分泌量始终高于工蜂(Haydak,1943),蜂王5龄后期,体内保幼激素滴度是同期工蜂的26倍(AsencotandLensky,1988)。保幼激素可促进幼虫卵巢的发育。工蜂相比于蜂王,95%的卵巢细胞退化,这是两者生殖差异的主要原因Schmt-idCaellaandHartfelder1998。5龄工蜂幼虫,可减少其卵巢(^p,)若用保幼激素处理-细胞的退化巧chmidtCaellaandHartfelckr1998。p,)蜡皮激素能够促进幼虫胁皮、化蛹,缩短幼虫的发育时间。与保幼激素类似,蚁皮激素在蜜蜂幼虫卵巢发育中发挥重要作用。Hartfelde等(1998)发现工蜂幼虫5龄初期的卵巢中存在两种和级型分化相关的蛋白,且这两种蛋白的表达水平与脱皮激素的滴度一变化致,表明晩皮激素调节蜜蜂的级型分化。Kamakura口011)研究表明,royalactin通过激活脂肪体中MAPK信号通路促进脱皮激素的释放。-、除W上两种激素外,促前胸腺激素去甲上腺激素、5超色胺、多己胺等,在幼虫e-阶段也参与蜜蜂级型分化调控(PaandPen2001。5哲色胺、章鱼胺及章鱼胺类似物gg,)12 山东农业大学博±学位论文可刺激工蜂幼虫后期咽侧体中保幼激素的释放(Rachinsky,1994);在熊蜂中,蜂王外激eroetal。素抑制幼虫发育成蜂王(Ribi.,1999)1..34.4空间因素对蜜蜂级型分化的调控人们很早就知道蜂王和工蜂幼虫的生洁空间不同,王台空间较大,垂直向下;而工一定倾斜角度蜂房空间较小,开口高于底端(Graham1992),蜂农利用该,与水平有,生物学特性进行蜂王浆生产。然而,空间因素在蜜蜂级型分化中研究较少,Shi等(2011)一研究发现空间因素对蜂王和工蜂甲基化水平有影响,在营养条件致的情况下,随幼虫发育空间的减小,其头部的Dnmt3相关酶及甲基化水平显著提高。化蛹前工蜂和蜂王幼虫体重存在很大差异。工蜂幼虫化蛹时,体重在162mg左右,一二封盖后第天体重降到148mg,第天降到141mg;而蜂王幼虫化蛹封盖后体重仍在增-力口,封盖时体重平均为192mg,之后由213mg増长到278300mg;蛹化阶段蜂王的平均一56m(NelsonandSturtevant.。体重为2工蜂为134m,1924),空间g,g因此因素的另个作用很可能是对蜜蜂尤其是工蜂个体的大小起到限制生长作用,从而引起蜜蜂蜂王和工蜂在形态、发育、生理等各方面的差异。然而,空间因素在蜜蜂级型分化中的作用机制仍不清晰。1.4本研究的目的及意义幼虫化蛹前体重与羽化后个体多型性密切相关,IIS信号通路、TOR信号通路与蚁皮激素信号转导通路等模块参与昆虫个体的决定及多型性分化,有迹象表明这些模块均与蜜蜂级型分化现象有关。食物因素是诱导蜜蜂级型分化的重要因素,但目前人们对工蜂和蜂王发育过程中的食物差异了解较少,细化研究造成蜜蜂级型分化的食物营养差异有助于人类更好的揭示蜜蜂级型分化的诱导机制。蜂王和工蜂生活空间虽然存在差异,但空间作用对蜜蜂级型分化的调控机制尚不明晰。本课题的主要目的是研究工蜂和蜂王食物营养成分差异,W及空间效应因素在蜜蜂级型分化中所起到的作用,阐明了蜜蜂级型分化是营养因素和空间效应综合作用的结果本研究从蜂王和工蜂幼虫食物营养成分差异和空间因素差异两个方面探讨环境因素导致蜜蜂级型分化的机制。首先,从影响蜂王食物成分的蜂种和饲喂条件两个方面入手,分别研究了意大利蜜蜂和卡尼鄂拉蜂两个蜂种间蜂王浆营养成分的差异,及人王饲喂对蜂王浆营养成分的影响,初步探索可能影响蜂王食物营养成分变化的外部因素。在确定蜂种和人工饲喂条件对蜂王浆营养成分影响较小后,对不同日龄的意大利蜜蜂工13 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的巧响蜂浆和蜂王浆营养成分进行分析比较一,W进步探究两种食物间营养因素差异。考虑到自然条件下蜂王和工蜂的发育可能受到食物和空间等多种因素的影响,限制了我们对空间因素效应的研究,根据意大利蜜蜂工蜂和蜂王变态发育特征,本研究又建立了蜜蜂级型分化体外饲养临界体重调控模型,探索空间因素引起的饥饿效应对蜜蜂级型分化的调一-2拉验证虹民、TOR和揽皮激素受体基因HR4参与了壑蜂级型分化,并进步阐明了蜜蜂级型分化是营养和空间效应共同作用的结果。14 山东农业大学博±学位论文材料与方法2.1供试蜂种与饲养管理2.1.1供试峰种’*妃'?试验用意大利蜜蜂(命妃we巧向(3化《■如cat)与卡尼鄂拉蜂(令we巧向flcflwwca)蜂群均由山东农业大学试验蜂场提供。212..幼虫饲养幼虫饲养参照Kaftanog山等(2011)的配方及方法,并对配方和培养方法进行适当改进°C冰箱保存。幼虫日粮配方见表1,饲料配制好后用保鲜膜密封放于4,7天内使用完毕。表1幼虫食物配方Table1Formulaoflarvaldiet(%)项目比例%蜂王浆53.00葡萄糖6.00果糖6.朋酵母提取物1.00无茵水34.00合计100.朋具体饲养方法如下:(1)培养适龄幼虫;适龄卵虫脾的获得见2.3.2;XX(2)饲养盒的准备:饲养盒为环保无味的保鲜盒(规格为长宽高=xx湿液为30cm20cm21cm)15%甘油溶液,盒内盛放保湿液:保;盒内有支架W将幼虫培养板和保湿液隔离开;(3)培养箱准备:培养箱在培养幼虫前使用酒精彻底消毒,惊干后开紫外灭菌24h°后使用,使用时温度为32C,湿度55%。(4)移虫:事先在洁净的24孔板中添加己配制好的幼虫日粮(每孔3000^,培^°33?30m养板置于C培养箱中预热20in。提出幼虫脾,将Id幼虫(解化后不超过8小时)用移虫针转移至24孔板中?,每孔56只虫完毕后迅速盖好培养板盖,将培养板放,移入饲养盒内的支架上,盖好饲养盒盖后将饲养盒放于培养箱内;15 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响一一5转板换料:每2天更换次幼虫饲料,从第次换料时即将幼虫转移至已放好饲()皿中°料且预热好的玻璃培养(直径约13cm),饲料和培养皿在33C温度下预热30min。移虫应在事先消毒灭菌的超净台中进行,移虫完毕立即盖好培养皿盖后放回培养箱内的饲养盒内;(6)准备化蛹板:将灭菌后的擦镜纸剪成小纸片后对折铺入24孔板板孔内,将板放在灭菌柜内紫外照射消毒、灭菌;7 ̄()移虫化蛹:化蛹时用灭菌后的小不诱钢称量勺将幼虫小必的转移至铺有34 ̄层灭菌抽纸上,用移虫针或称量勺轻轻翻动幼虫23次,使幼虫体表饲料尽可能多的吸附到抽纸上一,将清理干净的幼虫转移至灭菌的塑料卡片上于电子天平称重(精确至O.OOOlg),后用钟头摄子将幼虫小也的转移至相应的24孔板孔中,做好记录。化蛹板’盖好盖后直接放置于恒温恒湿培养箱中,保持32C恒定温度及55%湿度环境;(8)化蛹期;化蛹过程中管理,发现幼虫或蛹死亡后应及时将孔内幼虫或蛹去除,并将垫纸清理干净W防止真菌或细菌生长繁殖而威胁周围幼虫或蛹的发育。2.2试验试剂与仪器设备221..主要试剂浓H2SO4、盐酸、氯氧化钢、测酸、硝酸、高氯酸、偏饥酸按、钥酸倭均为分析纯;甲醇、无水己醇均为色谱纯Zn、Fe、Mn、Cu、Na、Ca、Mg、K国家标准溶液(国;家环境保护总局标准样品研究所0-HDA掠);蒸溜水、去离子水、超纯水、1准品;白砂糖(广西大新县雷平永蠢糖业有限公司)、荆条蜂蜜(山东农业大学试验蜂场提供)。-葡萄糖(纯度在99-新鲜蜂王浆(山东农业大学试验蜂场提供).99%W上)D;D;果糖(纯度在99.99%)、YEASTEXTRACT(OXOID,LP0021)、无菌水;氨基酸仪测定用试剂均为saku公司生产。iy2.2.2主要设备普通型真空冷冻干燥机:北京四环科学仪器厂有限公司;蜂王产卵控制器:长葛吉鸿蜂具厂;电子分析天平(BS124S),精确到化OOOlg:赛多利斯(北京)科学仪器有限公司;RC2加热器;意大利VELP公司;UDK159全自动蒸馈滴定系统:意大利VELP公司:;高效液相色谱仪配紫外检测器及数据处理系统,沃特世公司;超声波清洗仪(K3200B型rt-Q):昆山市超声仪器有限公司;游锅混匀器(VoexGen妃);美国ScientificxIndustries公司;515高效液相色谱液相:Waters公司;250min4.6mm钻石C18色谱柱:16 山东农业大学博±学位论文Daendorf-ikm公司吹仪:5810R台式冷冻离也机:日本日立公司、Ep公司MG2200,;氮p;日本EYEL4公司;移液枪:Eppendorf公司;高压灭菌锅:日本SANYO公司;以8900-;日立公司5〇〇RealePC民仪:ABI公司高速氨基酸分析仪;:7Tim巧光定量;核酸分光erf光度计:Endo公司相机:巧康D300蜂王产卵控制器:长葛吉鸿蜂具厂BS124Spp;;;型电子分析天平:赛多利斯(北京)科学仪器有限公司:;HWS智能恒温恒湿培养箱宁波江南仪器厂;24孔板;巧524;试验用蜂箱、巢脾、产浆框、摇蜜机、取浆工具等均由山东农业大学试验蜂场提供;透明塑料纸;彩色记号笔;琴头摄子;图钉;室内蜜蜂饲养盒(专利号:ZL201420503643.3)。2.3试验设计2.3.1意大利蜜蜡蜂王和工蜂幼虫变态发育过程对比研究es-S试验选用5群群势为12足框蜂的本地意大利蜜蜂蜂群。本试验参照Nunilva等(2006)的研究方法并对其方法进行了改良,对意大利蜜蜂工蜂和蜂王幼虫的生活空间大小、个体变态发育过程及各日龄形态学判定等指标进行了分析汇总。2.3.2工蜂食物和蜡王食物营养成分差异的研究本试验于2014年9月至10月在山东农业大学试验蜂场进行,选择群势相近的意大利蜜蜂有王群5群,所有蜂群均处于王浆生产期。为了获得相同日龄的蜂王浆和工蜂浆样本,5箱蜜蜂同时进行蜂王浆和工蜂浆的采集工作。具体方法是:一(1)先在蜂群继箱内放置空的巢酷24h,W待工蜂清理干净巢房供蜂王产卵用;一(2)蜂王产卵控制器内,将继箱内的空巢脾放于,并将蜂王转移至该巢脾上关好产卵控制器W迫使蜂王在空脾产卵24h;(3)将蜂王放回巢箱内的蜂脾上,并从产卵控制器中取出产卵脾放至到该群继箱内W待虫卵解化;(4)待虫卵解化后,取Id左右幼虫转移至人工王台中进行蜂王浆生产(4条台基条,每条台基条有2排共63个台基,即每次需移虫252只),剩余的幼虫脾放回原群W供采集工蜂浆;(5)从第2d幼虫开始进行蜂王浆(RJ)和工蜂浆(WJ)样品采集工作,采集2d、3山4d、5d工蜂浆和3d、4d蜂王浆样品,为了获取足够的蜂王浆和工蜂浆样本,。W上工作循环进行,直至取样结束为了获取特定日龄的蜂王浆样本,用记号笔在台基外对当天的蜂王浆进行标记后,17 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响于第二天采集刻度线上的蜂王浆作为该日蜂王浆样品(如图6所示)。采集了只2天蜂王浆(02d)、只3天蜂王浆(03d)和只4天蜂王浆(04d)样品。QueenCellI?Ko\alJeliv日口Pn曰鬥円II图6不同类型蜂王浆样品的划分模型Fig.6SchematicdiagramofvariousRJsamples.2.3.2.1意大利蜜蜂与卡尼鄂拉蜂酶王浆营养成分差异的研究2013年5月至6月,选择群势相近的意大利蜜蜂与卡尼鄂拉蜂产浆期蜂群各5群,,所有蜂群均处于王浆生产期,分为两组,W每群蜜蜂所取蜂王浆作为1个样品,移虫后72h取王浆样品,每群蜜蜂分别取5次蜂王浆作为该群蜂王浆样品的5个重复。意大利蜜蜂王浆样品标记为LRJ,卡尼鄂拉蜂王浆样品标记为CRJ;所有蜂王浆样品在取出后‘均立即放入50-C冰箱内。ml螺口离也管内密封,置于20保存-2.3.2藤糖词暇对蜂王浆营养成分差异的影响.2薦糖饲嗎和峰蜜2013年8月至10月,所在地蜂场蜜源缺乏,必须补充饲喂饲料。选择群势相近的意大利蜜蜂15群;,所有蜂群均处于王浆生产期,随机分为兰个处理蜂蜜组、薦糖组-薦糖组和蜂蜜,每组5群蜜蜂。从试验开始前30天,抽出所有蜂群内的蜜脾用摇蜜机摇净后放回原群-,对蜂蜜组与蜂蜜庶糖组蜜蜂每天饲喂足量的蜂蜜,对庶糖组饲喂足量庶糖溶液-庶糖组,所有试验组蜜蜂均开始进行蜂王浆生产。正式试验开始后,蜂蜜蜜蜂停止饲喂蜂蜜,并用摇蜜机将蜂群内的蜜脾内的饲料摇出,转而开始饲喂庶糖溶液。18 山东农业大学博止学位论文W每群蜜蜂所取蜂王浆作为1个样品,每群蜜蜂分别取5次蜂王浆作为该群蜂王浆样品5-庶糖组蜂王浆样品分别标记为HR的个重复。蜂蜜组、庶糖组和蜂蜜、S民和HSR。’50m-所有蜂王浆样品在取出后均立即放入l螺口离也管内密封,置于20C冰箱内保存W待检测分析。在试验期末,采集蜂蜜组饲料和庶糖组蜂群继箱蜂脾内贬存的蜂蜜饲料(HF)和庶。SFUSF)两糖饲料样本对于旗糖组,选取了不同蜂脾上封盖饲料()和未封盖饲料(5种样品,每种样本个重复。2.3.3空间因素对蜜峰级型分化的影响自然条件下蜂王和工蜂幼虫峰值体重为依照,进行蜜蜂幼虫饲养试验首先对-90180mg体重范围内幼虫进行饥饿处理,观测其化踊率和存活率,W期探索蜜蜂最小存活体重和临界体重范围。2.3.1结果发现蜂王幼虫化蛹前体重均在320mg左右,王蜂化蛹前体重均在165mg左右,我们假设逸2个体重差异是蜂王和工蜂产生级型分化的重要阀值点。为探索建立:蜜蜂级型分化临界体重模型,试验分为饥饿组和自由采食組两个处理蜜蜂幼虫生长至-80m1601范围时,直至其巧化g,将其从食物中移出,并转移至化蛹板饥饿处理出房;待自由采食组幼虫其长至320mgW上时,将其移出,转移至化蛹板饥饿处理。对两个处-理幼虫由停止饲喂至蛹化时间、蛹期、发育总时间、160180mg幼虫生长至320mW上g所需时间;化蛹前幼虫峰值体与羽化个体级型、体重、卵巢大小、卵巢管数目、后足形态特征等进行统计分析;对饥饿组和自由采食组幼虫不同时间^wTOR、^wHR4、-^mInR2mRNA的表达水平进行检测分析。2.4测定方法2.4.1王台接受率的测定一试验用浆框为标准框,每群蜂放个浆框,每框放4根台基条;每根台基条含2排台基3252。取浆前统计王台接受率,王台,共6个台基;每次4条台基条共移虫只接=受率接受的幼虫数目/总移虫数,试验期内每群蜂统计5次王台接受率。2.4.2王浆产量的测定对每次每群蜂的王浆产量进行单独称重一(精确至化Ig),记为该群蜂次的王浆产。量,试验期内每群蜂统计5次产浆量2.4.3王台和工蜂房空间大小的测定19 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响事先将纯净水置于密封的5ml离也管中,称重(精确至化OOOOlg)为A,用移液器吸取离也管内的水小也的滴入工蜂房或王台中至液体表面与蜂房或王台开口持平,移液一器内多余水打回原离也管个蜂房或王台,共测定工,称重为B;循环往复,每次测定33*=-=蜂房30个,王台21个。王台(或工蜂房)空间(AB)/p*1000mm(p*lg/cm)。2.4.4常规成分指标的测定水化蜂王浆样品中水分含量的测定参照Messia等(Messia,Cabonietal.20(B)的方法°C冰进行(真空低温冷冻干燥法)。蜂王浆样品置于4箱内解冻后,用玻璃棒揽拌均匀,每份样品称取约〇.5(OOOOl)于已知重量的玻璃称量皿内,g精确至.g置于冷冻干燥机内。冷冻12h后,开真空粟真空低温冷冻干燥24h后测定蜂蜜及蜜蜂胆存饲料中水分含量的测定参照Bogdanov等(19W)的方法,每份样品称取约2.5g(精确至O.OOOlg)。10-HDA9697-2008、粗蛋白:蜂王浆样品中水分含量的测定参照按照国标法(GB/T)规定的方法进行。、esta。糖类:蜂王浆样品中葡萄糖果糖和庶糖含量的测定参照S等口00巧的方法蜂蜜和蜂房胆存饲料样品中果糖、葡萄糖、庶糖含量的测定参照国标法GB/T--18932.222003(蜂蜜中果糖、葡萄糖、薦糖、麦芽糖含量的测定方法液相色谱示差折光检测法)执行。2.4.5矿物质含量的测定样品中Fe、Zn、Cu、Mn、Na、K、Ca和Mg8种矿物含量参照相关文献(陈艳珍等,2006;Stockeretal.,2005;Pisanietal.,2008)的方法进行了分析检测,但对样品的前处理方法进行了改良,前处理的具体方法是:’(1)蜂王浆样品置于4C冰箱内解冻后,用玻璃棒揽拌均匀,准确称取约0.5g(精确至0.0001g);蜂蜜及液体饲料样品混匀后准确称取5g(精确至O.OOOlg)样品。样品置于250mlH角瓶中,加入20mr混酸(HN03:H202,4:1)后摇匀,置于通风厨内静置24h。(2)将H角瓶放于电热板上加热至溶液颜色变深栋红色,并不断滴入30%过氧化一滴为宜易引起溶液沸腾产生导致溶液溢出或产生危险氨溶液(每次,太快极)至溶液变无色且瓶口冒白烟■。(3)冷却至室温后用5%HN03溶液清洗入25ml容量瓶中定容至刻度,作为原液,用于测定Fe、Zn、Cu、Mn、Na、K,原液稀释5倍后用于测定Ca、Mg。2.4.6氨基酸含量的测定20 山东农业大学博±学位论文氨基酸含量测定是利用酸水解法使工蜂浆和蜂王浆样品中的蛋白质在高湿和盐酸一=的作用T水解成单氨基酸,利用分离柱分离氨基酸,继而使氨基酸与巧丽在商湿下发生衍生反应,生成有色的衍生物后通过光度计检测有色衍生物来对覚基酸进行定性定量分析。具体方法是:’(1)蜂王浆及工蜂浆样品置于4C冰箱内解冻后,用玻璃棒揽拌均匀,准确称取约0.25g(精确至O.OOOlg)样品于带盖螺口玻璃试管中,加入6moI/LHai0mI后摇‘勻-20C冰箱内冷冻min后取出,置于lO;(2)向试管内充入N2(约2min),并立即巧紧试管盖,W驱赶出试管内的空气;’(3)将盛放样品的试管放于110C烘箱内烘22h后取出,冷却至室温;(4)用纯净水将试管内的所有液体转移至100ml容量瓶中并定容至刻度作为原液备用;°C°C(5)取1ml原液于离也管内,置于氮吹仪上在45条件下用N2吹干,放置于4冰箱待测;0器过滤至1.(6)用1〇110.02111〇1/1^11(::1溶解离也管内物质.02251111,并用脚滤螺纹口顶空瓶内。Fi.7。,旋紧瓶盖后上机检测氨基酸标准图谱见gK?:誘时f1|自*=:呈玄吉皇。寞吾J-so,§巧吕-。STI复皇-皇心IIT^…I害jfiitM芭llsaIe-空巧?〇—1/ILU,。:—J贩,liIMIIIA.lJUU?00X11i...7..0.0Z5S.O?.SO.O王S5.0T.S300235250253-#?图7賓基酸标准品谱图巧.7£Theaminoacidchromatogram2..47峰王和工峰个体发育及形态学指标的测定2.4.7.1试验样品的获取工蜂及蜂王幼虫一一(1)为了获得特定日龄的,在每群蜂底箱侧添加张标记好的21 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响空脾2hW待工蜂清理干净,后将蜂王从其它蜂脾中转移到该空脾上,空脾临近放置大封盖脾W促使蜂王在空脾上产卵;(2)12h后将蜂王放到其它脾上并将产卵后的空脾转移至继箱内,底箱和继箱间添加隔王栅W防止蜂王进入缠箱产卵引起误差;(3)在卵赔化后(8h内)即取幼虫移入人工王台内进行蜂王培育工作;(4)W上步骤重复进行直至试验样品取足。2.4.7.2蜂王和工蜂发育形态学观察测定为准确获取封盖后特定日龄工蜂个体,待工蜂幼虫刚封盖时,将脾从蜂箱中抽出,一(透明塑料纸与蜂脾标号致)附在蜂脾上,用图钉在H个用不同位置将透明塑料纸固一一定;使用不同颜色的记号笔将不同日龄封盖幼虫标出(同天封盖的用种颜色),后将塑料纸取下将脾放回蜂群,取样时将塑料纸再次附上,用图钉在相同位置定位W确定相同日龄工蜂个体样本。蜂王王台封盖后同样使用不同颜色记号笔在台基上标记W确定取到相同发育日龄的蜂王个体样本。个体体重:从产卵当天开始60,每群蜂取12只卵(共只)用于测定卵的重量(精确至化OOOlg)。从Id幼虫开始每天每群蜂取蜂王个体和工蜂个体各50只,称重(精确至化OOOlg),直至蜂王和工蜂个体羽化出房。形态学观察:从产卵当天开始每天固定时间对所取蜂王和工蜂卵、幼虫、蛹、成蜂个体进行观测并用相机拍照。2.4.8幼虫化蛹率和存活率的测定2.3.1的结果发现与蜂王幼虫相比工蜂幼虫化蛹前体重最低,在165mg左右,根据一00m ̄一这研究发现对体重1g180mg的工蜂幼虫进行饥饿处理强制转移至化蛹板内化 ̄ ̄。蛹,观测幼虫个体的化蛹率及存活率试验检测了90mg100mg、100mg110mg、 ̄20m ̄m ̄? ̄110mg1g、120mg130mg、130g140mg>140mg150mg、150mg160mg、 ̄70m70m ̄160mg1g及1180mg9个体重范围内的幼虫化蛹率及存活率,对每个范围各取48只幼虫用于试验。化蛹率:能够变态为蛹的幼虫个体占其所在范围内总幼虫数的比例;存活率:最终羽化个体占所在体重范围内总幼虫数的比例。2.4.9蜜蜂生长发育指标的测定?皿幼虫生长曲线:挑选165mg180mg体重幼虫转移至单独的培养内饲养,每6h将幼22 山东农业大学博止学位论文虫从培养皿内移出,称后放回,直至幼虫停止采食,准备化蛹;蛹化时间一至其;幼虫个体从转移至化蛹板时间开始,每12h观察次幼虫状态,直960m?变态为蛹,统计每个个体的蛹化时间,试验对10只1g180mg幼虫及110只m ̄m320g360g幼虫的蛹期时间进行了统计观测。蛹期时间一:白眼蛹至羽化出房所用时间12h,每观察次蛹状态,直至其羽化,统计每个个体的蛹化时间60m?m ̄,试验对179只1g180g幼虫及222只320mg360mg幼虫的蛹化时间进行了统计观测。总发育时间;蜜蜂个体从卵至人工饲养条件下正常出房的时间,共对254只 ̄ ̄m160mgl80mg幼虫及247只320mg360g幼虫的蛹期时间进行了统计观测。2.4.10蜜蜂级型分化指标的测定对羽化后的蜜蜂个体进行级型判定,主要结合蜜蜂羽化体重、生长发育指标、卵巢大小、卵巢管数目、有无花粉管及行为学特征进行判定分析。羽化体重?:蜜蜂羽化出房时称重记录mm,试验对89只160g180g幼虫及78只m ̄m320g360g幼虫的羽化体重进行了统计观测;:对羽化的蜜蜂个体进行解剖卯巢指标,观察个体卵巢发育情况,统计个体的卵巢大小及卵巢管数目?m,试验对16只160mg180g幼虫饥饿处理后的羽化个体及13只?320mg360mg幼虫饥饿处理后的羽化个体的卵巢指标进行了观测。花粉售形态;花粉管形态判定根据Patel等007的方法。(2)行为学特征:对饲养羽化的蜜蜂蜂王状个体和工蜂状个体诱导入蜂群内饲养,诱入时先将羽化蜜蜂转移至室内饲养盒内一,从被诱群调选刚出房及出房后新蜂数十只并放入饲养盒内一,盖好盒盖后放入被诱群继箱内,周后拿开盒盖使蜜蜂自由爬入蜂脾上,观察被诱群蜜蜂对其反应情况一。由于诱入技术还不成熟,目前仅成功诱入只蜂王状个体。23 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响,娜叫9’W—‘吗^*"w*Mwisaai8HBSBgr■..1—..^.-I._W/i^m,喻'■調WIIIMIHMHIIIIIIitellMHIlIlL.v.%atiiVSfliBBimI'"simwtnw.‘ilte齡翁巧lIf(巧象寒巧NBdlfk片■>1[晒‘一、..-^.'v-,班r獻..I州"I.却*■.mmii?i^551?■、■.一'.-.?.■一V.心:.;..打"',-‘-.TtfJgWW、,e-rr-T■-■^.從;打:W—?.—I,图8蜜蜂饲养盒F.i8Caeformataininhoneybeesggg2.4.11蜜蜂幼虫总RNA的提取与检测每个处理分别取Oh,化,12h,24h,3化,48h,60h,72h,84h,9化,108h,120h?RNARNA等幼虫各3只,保存于液氮中,用于基因m表达量分析。提取及反转录操作-过程所有器皿及用品均需经过高温烘烤或DEPCHO处理,W去除RNAse污染。提取2ToRNAR-方法按照(talkitII,6934(H)%酒精棉球擦净工作台’(1)75,开启冷冻离也机4C预冷转子。RNA-(2)加1mlSolvReagent于预冷1.5ml加厚EP管裂解细胞。-(3)加入2只蜜蜂幼虫,置于全自动样品快速破碎仪上破碎匀浆(Tiissuelyser24,-0HZ-120180s23min。上海),6,然后室温解化(4)加入0.2ml氯仿,小也盖紧管盖,用力摇晃15s,混匀,然后置于冰中脾化lOmin。°x。(5)4离也1200〇g15分钟液体被分成3层,最下面是氯仿层,中间层和最上面的上清液层。RNA在上清中。6%的上清一()将80转移到个新的离也管中,添加1/3体积的无水乙醇。祸旋震荡15秒。(7)将不超过700ul的絕合液加到陆BindRNAcohmrn柱子上(提前将柱子放在收集管上)。步骤5中加入乙醇后可能会形成沉淀物,锅旋并将所有液体加到柱子上,室温lOOOOx离也30-60秒,丢掉废液,收集管再次利用。g(8)如果液体大于700ul,将剩余的液体加到柱子上,重复步骤6,离也并丢弃废液。一(9)将柱子置于个新的收集管上,加300U1RNAWashBuferI,如上离也弃掉废24 山东农业大学博±学位论文液,收集管再利用。(10)将柱子放在收集管上,加400ulRNAWashBuferL如上离也和弃掉废液。(11)将柱子置于收集管上,力^500ulRNAWa油BuferII如上离也弃掉废液。一(12)再用500山RNAWashBuferII洗次柱宁,如步骤10,离也并弃掉废液。x然后收集管空的状态下,再全速(d3000g)离必W使得膜完全甩干。-u(13)将柱子置于干净的1.5ml离也管,加3050lDEPCwater。确保水滴在柱子上2分钟,全速离必1分钟。轻弹管壁,充分溶解RNA,海匀后分装出少,室温静置许用于测定RNA浓度和电泳检测。(14)测0〇26〇/〇化8〇值W及RNA浓度。取lulRNA用l%〇DEPC水稀释50倍,RNA浓度值和0〇值-紫外分光光度计下读26〇/28〇(1.82.0之间表示RNA纯度较好,小于1.8说明含提取的RNA中可能有蛋白质的污染:2.2,可W用酪氯仿抽提去除,大于表示RNA降解)-,每个样品读数3次,取平均值作为最终数据。(15)0.8%琼脂糖凝胶电泳检测RNA完整性(TAE电泳缓冲液),获得RNA。2..412反转录采用TranscriptorFirstStrandcDNASynthesisKitRoche大连反转录试剂盒将总(,)RNA反转录为cDNA。根据试剂盒说明,采用为20叫体系进行反转录(表2)。反转°°°°录步骤如下;体系泡匀后25C反应10min,55C反应30min85C灭活5min4C,,,’一-终止反应,个循环。反转录产物保存于20C。表2反转录体系表Table2.Compositio打of化versetranscriptionsystem试剂Reagent体积(^il)Volume1#0.52背43#0.54#26#2TotalRNA2RNaseFreedH2011Total202.4.13PCR引物的合成25 菅养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响参照GenBank上已发表的序列,采用DNAMAN5.0(跨内含子)设计,弓I物DNA由上海生工生物工程公司合成3。,引物序列见表表3引物序列Tab.ofeachle3Primerseuenceeneqg产物长度登录号,’’ocus-目的基因L弓I物序列Primersequences(53)LenthbGenBankaccessionnumberg(p)F:ACGGGACGTGATTTCTCTCATor124XM006%6642.1 ̄RiACCAAAAGGGACACCATCCAF:CACAACAACGGCAACCTCAC-InR2110NM001246667.1_民:TCGGTCAGCATCATGGGTTCFrACACGGTAAGCAGTTCGAGGHr4122XM006W8390.1—民:CAGCTCGTCCAAGTTCCTCAF:AGTATTCTTGCGGTGTCTCTTTG-eactin133NM001185145—R:CGGAGCCATTGTCAACTACG2..414各基因标准曲线的制作02345首先测定cDNA浓度,并作6个浓度梯度稀释,即5、5\5、5、5、5、,对一于每个稀释样本均同时进行管家基因和目的基因的巧光定量扩増,并制作标准曲线。2.4.15巧光定量PCR扩増采用FastStartUniversalSYB民GreenMasterRox民〇浊日大连)试剂盒方法进行巧()(,°°光定量PCR:Sae:C2minC,反应体系成分见表4。反应条件为tgl预变性(50,;%,°°lOmin),1个循环数;Stae2;PCR反应W5C,15s;60C,Imin),40个循环数g;°%’°Stage3:添加溶解曲线(C,15s;60C,Imin;%C,15s),1个循环数。目的基因和持家基因按上述方法进行扩增,,为了避免扩増批次之间的差异在扩增目的基因的同时扩增其对应的持家基因,每个模板H个重复,得到两个Ct值,取其平均值作为最终"Ct值进行比较分析,使用平均相对含量法来计算该基因的相对表达量。表4PCR体系组分表Tab.扣ofsstle4ComposonPCRyem试剂民eagent体积(ul)VolumeSYB民PremixExTaqTM()10PC民ForwardPrimer(lOuM)0.526 山东农业大学博±学位论文PC民民eversePrimer(lOuM)0.5DNA)2.0模板(cDNA化〇7.02Total202.5数据分析分析前,对所有数据数据进行BartletandLevene检验W确定所用样品数据满足方差分析要求,数据显著性检验分析采用SAS(SAS9.1,SASInstitute,2003)统计软件-can<one氏法对平均值差异进行多重比较,P0wayANOVA法进行方差分析,用Dun.05表示对比组间的差异具有显著性,试验数据用平均值±标准差(Mean±SD)或平均值±标准误(Mean±SE)表示。27 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响结果与分析3.1意大利蜜蜂蜡王和工蜂变态发育过程对比硏究3.1.1蜂王和工蜂个体发育过程体重变化'意大利蜜蜂蜂王和工蜂幼虫个体发育过程体重变化情况见表5。意大利蜜蜂受精卵的平均重量为化18mg。自受精卵解化伊始,幼虫体重迅速增长至0.43mg。王蜂幼虫和蜂王幼虫体重均随日龄的增长而迅速增高,均在9d达到最高(6d幼虫);蜂王幼虫化蛹前体重在320mg左右,而工蜂幼虫个体化蛹体重为165mg左右。从6d开始,蜂王生长发育速度明显快于工蜂幼虫,9dW后蜂王和工蜂个体逐渐降低。至蛹羽化出房,蜂王个体体重减少了约90mg,约为工蜂损失体重的2倍。蜂王幼虫封盖时间约比工蜂幼虫少24h,蜂王个体总发育时间同样短于工蜂个体。表5蜂王和工蜂个体生长发育过程体重变化情况*we..Table5BodyihtofEuroeanhonebeeueensan过woAersW巧£///幻Ldurinontoen巧icdevelomentgpyq(少诉)ggp目odweihtmyg(g)DaofdevelomentypQueenWorker±±12and30.180.010.180.01,443±05043±00..0.05.51.3化0.481.65±0.86±±66.161.814.963.41764.U3.4637.3±0.438212.87±26.20123.14±17.00±±9320.7513.52165.009.98±±10304.5026>617.50.S63.50±11巧8.00±15.15158.404.95290±21%.2112.608.22.8±5±±13287.9413.95155.035.5014285.10±21.94153.55巧.36±±15264.8118.751499663.7.22915016巧.98±.894597巧..28 ——^山东农业大学博:f:学位论文17146.16±4.6418145.73±6.06巧141.6社知8220137.5虹8.102112元63±8.603.1.2意大利蜜蜂蜂王和工蜂生长发育空间的差异±6如图9所示。王台空间为1361.991.39,蜂王幼虫的的生活空间显著大于工蜂幼虫33工蜂幼虫生活空间mm,而工蜂房容积仅为265.84±24.30mm,蜂王幼虫的生活空间是的5倍多。因此有理由相信正是由于工蜂房狭小的空间限制了工蜂幼虫的生长发育,而且空间效应在蜂王和工蜂的级型分化过程中扮演了重要的角色。邀:巧-001C'rB是000-1巧巧a寶500-?秦0ueen-Ce-lQllWorkerCel图9王台和工蜂房空间大小差异*ueen-ce-Fi.9Satial出ferencebetweenllsandworkercellsme///口L.gpq诉)3.1.3意大利蜜蜂蜡王和工蜂变态发育过程蜂王个体在发育过程中每天都发生着巨大的变化,即使在王台封盖后体重仍迅速増一。长(见Fig.lO及Table5)前H日龄的蜂王幼虫直浸在蜂王浆表面。9d蜂王幼虫由于体重变重不能附着在王浆表面。lOd蜂王幼虫,它们通常会位于王台的中部身体不再呈C型.l0)它们的体重达到最高(320m,身体伸直状、雍软并几乎不再活动(见Fig,这时g左右,见Table5)准备化蛹。晒期从第11天开始,至蛹羽化出房,蜂王蛹的形态毎天都有显著变化(见Fi.l0)王蛹的发育时间可W结合眼的颜色和体色素沉g;这个时期蜂29 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响积判定。咖。liiLfif;图10蜂王个体的生长发育图示巧..g10Ontogeneticdevelomentofhonebeeueenspyq注:團中数字代表幼虫生长发育各日龄对于工蜂幼虫而言,其化蛹时间相比较蜂王幼虫晚24小时左右。与蜂王个体相比工蜂个体的发育速度也相对较慢,因此给工蜂个体日龄判定带来了不小的困难。尽管如一些关键的细节去精确判定工蜂的日龄情况此,我们还是能够结合。对于封盖前的工蜂F-l2B幼虫而言,可W结合它的体形大小及所占巢房的空间判定(见ig.,G)。Id工蜂幼虫(4d)个体瘦长,肉眼几乎观察不到,它们浸在工蜂浆中,在工蜂浆表面张力的作""用下呈明显的小C型反光面(见Fig.l2,B)。2d幼虫(5日龄)个体已比Id幼虫大一FF了近倍,且它i.ll,5和i.12,且很容易被看到们的食物呈稀的、清亮状(见gg,C且占据了巢房底部一)。3d工蜂幼虫个体更大,大半空间但这时还不能将底部完全覆盖,它们的食物通常变为黄白色(见Fig.ll,6和Fig.l2,巧。在第7天,工蜂幼虫刚刚一能够占据整个巢房底部,尽管它们的身体并不肥胖占据巢房H分之左右空间,但已经很难看到其身体下方的食物(Fig.11,7和Fig.12,E)。在第8天,能够明显看到蜂房底部有花粉状物质,并且这时幼虫占据了蜂房H分之二上空间。30 山东农业大学博±学位论文mi?"?p4-,p画4P5?-e78'阪因取网a1,111.1M图11工蜂个体的生长发育图示巧1Ontoeneticdevelomentofhonebeeworkers.昏1gpy注:图中数字代表幼虫生长发育各日龄第9天W后工蜂房已封盖,这时几乎不能从封盖的颜色判定工蜂个体发育状态,但一些细节来判定打开封盖tU后我们仍能通过。第9天工蜂幼虫在蜂房中的位置处于无序状态,大致呈幡曲状,幼虫费力的在蜂巢中移动W清理干净巢房底部剩余的饲料,并将巢房内壁清理干净W备化蛹(Fig.11,9和Fig.12,G)。第10天工蜂幼虫达到身体均伸展一i。开,朝向封盖侧,它们的上半部身体还可W自由活动(Fig.1110和F.12H在第,g,)一11工蜂幼虫身体基本保持不动天,,但它们的头部还可W缓缓活动;另外个显著特征一一一。就是从这天开始,它们的头部均致的朝向个方向Fi.口1第12天,工蜂幼虫(g,),身体变雜软状(F.1112。3d,工进入预蛹期,它们的头部不再活动ig第1蜂幼虫己变,)态为白眼蛹(Fig.11,13和Fig.12,K)。在接下来的几天里,蛹的眼睛颜色将由白色逐渐114。,体表色素也将逐渐沉积(F.1和Fi.12L对变为浅粉色、粉眼、褐眼、踪眼ig,g,)于前5d的蛹,蛹体表色素沉积并不明显,它们的发育时间可W借助眼睛颜色加W区分(见-M-Fi.111317和Fi.120。第18天,踊眼的颜色变为褐色,并在头胸部可见较为g,g,)1工蜂蛹眼颜色变为亮栋色i明显的黄褐色色素沉积(F.ll8.12。第19天,F.ig和Fi,g,巧(g11,20),腹部和腿部等出可见到浅黑色色素沉着(Fig.11,19)。20天的工蜂蛹眼睛颜色变一一为深踪褐色.1120,,其体表色素沉积颜色更深(Fig另个明显的标志是从这天开始,)蛹能够轻微的活动。31 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响策交教遵巴I之!图口日龄工蜂个体在蜂巢中的位置状态图打onebeeworkersincellsatdiferentdevelomentaldasas化1巧.g.12.Hy"Ipyy---预阐口注;图中字母代表蜂王产卵当天W后工蜂的发育天数;卵(A,13天幼助BI,411天,12天);蛹););-P-期,1318天。(K)3.2工蜡食物和蜂王食物营养成分差异的研究3.2.1工蜂浆和蜂王浆营养成分差异工蜂浆中水分含量显著高于蜂王浆=<=::如表6所示,2dF321.50.013dF66.0(,p;,<=<0.01d4:F300.60.01。前4天工蜂浆中水分含量较高,在5d工蜂浆中水分显著p;,p)=<=降低Fll化10.01。与之相反,2d蜂王浆中水分含量在显著低于d3和d4(F31.1(,p),<0p.01)〇=O=2d和3d蜂王浆中总蛋白含量显著商于工蜂浆口d:F987.9.Ol3d:F9.1,p;,<d蜂王F=p0.05);4浆中蛋白含量与工蜂浆无显著差异(0^p>0.05)。2d、3d和4d工蜂工蜂浆中蛋白含量显著降低=<。,但5dF27.40.01随着日龄浆蛋白含量无显著差异(,p)=<的增长蜂王浆中蛋白含量显著降低(F73.10.01。,p)工蜂浆和蜂王0-HDA含量均有随日龄的增长而降低的趋势3d浆中1;但是2d、和==-:F63.2O3d:F12.04d蜂王浆中10HDA含量均显著高于同日龄工蜂浆口d.Ol,p;,=<<0-.05d4:F33.80.01。2d3dHDA含量相对比较稳定,在,、和4d工蜂浆中10p;p)〇=--<01.51.8/〇左右,但4d和5d工蜂浆中10HDA含量显著降低(F48.6.(U。尽管4d蜂,p)0-HDA含量最低王浆中1,但与工蜂浆相比仍维持在较高的水平。工蜂浆=2d、3d和4d蜂王浆中果糖和葡萄糖含量均湿著高于(2d:F266.7,pO.Ol;3出=<==<0=<0F5乂7,p0.05;d4:F48.8,pO.Ol和2d:F43.5,p.01;3d:F1080.5,p.05;d4:=<F85.80.(n,约为工蜂浆中含量的3倍左右。5d工蜂浆中果糖和葡萄糖含量最高(分,p)32 山东农业大学博±学位论文=O=别为F39.Ol和FO.Ol。2d3d.321.6尽管4d蜂王浆中果糖含量显著高于和,p,p)=蜂王浆(F8.9,pO.Ol),但总体而言蜂王浆中果糖和葡萄糖含量基本维持恒定。2d、3d==:F103F和4d蜂王浆中果葡总量显著离于工蜂浆口d.4O.Ol3d:182.5O.Old4:,p;,p;F===66.4,pO.Ol)。2d和3d工蜂浆和蜂王浆中果葡比无显著差异(2d:F4.37,p0.082;3d:F===<1。。.550.264d工蜂浆果葡比显著高于4d蜂王浆(F52.860.01)4d和5d工,p),p=<0蜂浆中果葡比显著島于2d和3d工蜂浆(F6.04,p.05)。2d、3d和4d工蜂浆果葡比无==显著差异(F0.43,p0.6巧,但02d和03d蜂王浆样品中果葡比显著高于04d蜂王浆=<F7.030.05c(,p)=<02d蜂王浆中水分含量显著低于03d和04d蜂王浆(F13.140.01);2d蜂王,p0=<浆中粗蛋白、果糖、葡萄糖含量显著离于03d和04d蜂王浆洒蛋白:F13.140.01;葡,pF=O=萄糖:8.44.Ol7.57O.Ol02d蜂王浆中果葡总量显著高于03d和04d,果撤F;p;,p)=<d-=蜂王浆F8.110.01;、03d和04d蜂王HDA含量差异显著(F1.9(,p)02浆样品中10,>0p.05)。表6不同日龄工蜂浆和蜂王浆中常规成分差异Table6AnalsedchemicalcomositionsoftheRJandWJsamles(g/100freshweihtfromdifferentdas.yppg,g)yteandmainwt.2d3d4d5d02d03d04dyp***3.22±010a72.85±0.62a713±La57.43±300bWJ7..7U.Mois化化-±RJ51..:.03±2.77b61.5紅2.40a61.28±295a49016.巧B61.75t2.27A61.09±3.19ATotalWJ13.63±0.14a13.91±0.45a14.05±0.35a11.21±0.9化**-rotein.27a14.b..±.pRJ17名3±0.33±1051373±0.44c17781.74A13.39±0.84B1383±0.4犯WJ179±0.04a178±〇14a1.50±0.067.76±0065c...b0.10-HDA***RJ3.72±0.30a2.58±0.15b2.19±0.07c2.46±〇.15A2.29±0.54A2.10±0.10A.18c1.±.WJ1.拍±0.93±0.2化c370070b9.50±2.06aFruc化se***-8RJ5.35±〇371.13b69紅115a.37±123A616±140B5.11±L42B.b5.93±......06±0.05b60±0.14b2.33±0巧b5.80±1.60aWJ1L.Glucose***-RJ5....±0.12±l〇35.48±0.80606±097737.64A5.62±〇.88B4.97±1.22B*WJ1.43±〇.22b1.21±0.20b1.60±0.11a1.66±0.11aF/G08±0-RJ1.24.08±0111.15±0.01.13±0...1102±0.034.1.53072A109±00AB.B:t0.WJ2.58±0.14c3.54.30bc6.03±129b15.2壯3.65aG+FRJ**-10.4化114UI.87bI3.01±2.09a15.74±1.85A1177±2.25B10.08±2.64B..一=注、.zb。:同行中标不同字母(ab)代表差异显著(P<005)。数据用平均值标准差(Mear吐犯)表示,n533 V巧V苗田巧AVV苗VH寸Sr0等Z々66?;8TZ心等巧?0,2堯。?巧=巧K巧F片呈>寸A66巧请6£奇’61?巧rA龄‘‘寸等A9;6?谷p90(6一1t一£:一0田节V1VV田86巧謂曲苗,L1Z6口1/1寸9?r’巧N0051IZ另i02荀.巧刊0共6占法6欄班另989義?寸’96?琴心’’15貪契已內0至巳c运9一巧62^41J迴usV巧qV<VyJVVV8巧3寸争寸V0,々6P99?‘巧巧〔S6寸l巨C’資舉寸等z:0巧I巧担S呆占奇巧9占另孩6等o16’。,等?,r‘o2的Z踩萬封:兵户(u寸一等2瑚N.0占女q巧q么WA运恒這化s另)一Z9禹矣,0‘69々,92?嗔?雜进9?95:’辆1寸餐暴/2兩苛3另巧IsII男I片III寸I間置女巨s共資Z寸6S,’带)Rz寸/禾皆;z,0一HTA欄絲JS£^寸,割2ild一应绩Hl部i巧盤藝sd请q9台。身**q£一导展*巧潮爱0另豪*巧?,受8襄带S巧屋’與969.离05,’?衣巧巧〔9三.三安*酱旨寸0‘5荀导巧吊0奇驾巧Z寸s身巧巧,互置4蓝H某69/8Z巧2£0Z違9?專寸6,/c,巧巧’//’芭籍’6哀一巧19ST三々’S>61追3兵JS1I々寸9扔s赛6Z6090]一,lIN£l一一z區展亟cu*漱旁sq"qdu巧孽男袁累巧S3(p寸*巧/Z屋‘6导另9s9/’,,寸/寸這,/9g3?S’斯91.’;680370寸Sr琴£so巧£0l9I9oT20羣==v占另9巧T奇F寻巧Fd巧巧9占一8去兩0若I黑呆,zlz)寸等’’9’r巧;689,?這O’’’巧§.35一’寸产A,一Js仁々cST辆B一6苗s寸N々巧J一^兵鸣NE3妄巧:UJ巧IAqWJ欄巧這?户口巧一q巧爱*舅兵9赛龄義.9u089‘巧9,是三?l’1T山’£0這q^寸寸0马〔三’寸〇B120X另另T=中巧句3巧F云其奇这更更I巧s086斗寸£‘田含Z.6幻〔》8Z,巧‘巧86?,’’/,.P;19,己巧々T0699I寸巧兵<N舅86INk苗9一黄Z:寸苛。(SSIiUfrffffff1*f1AAA言VV2M》M2M2V2M2MHM2逝I{扫這安巧匹一占!托历边公趙/3内内M皆乂巨豈貞自玄u至)电一1良匿"巧 山东农业大学博±学位论文如表7所示,对于2(1工蜂浆和蜂王浆而言,蜂王浆中Zn、Cu、K、和Mg的含量显著高于工蜂浆。3d蜂王浆中Zn和K含量显著高于3d工蜂浆,而Na含量显著低于工蜂浆。4d蜂王浆中Fe和Cu含量显著高于4d工蜂浆,但4d工蜂浆中的Mn、Na及Ca含量显著高于4d蜂王浆。最值得注意的是,对于各日龄的工蜂浆,5d工蜂浆中----巧、铜、钟、镑含量远著降低;而这些矿物质在2d、化和4d工蜂浆W及2d和3d蜂王浆中含量无显著差异。工蜂浆中Fe的含量在2d、3d和4d无显著差异,在5d工蜂浆中显著升高,但蜂王浆各日龄样品中Fe的含量无显著差异。随着日龄的增加,蜂王浆n含中Mn含量有上升趋势,3d和4d蜂王浆中M量显著高与2d蜂王浆,各日龄工蜂浆间Mn含量无显著差异。=02d蜂王浆中Cu、K、M量显著高于03d和04d蜂王浆Cu:F7:.73O.OlKg含(;,p二=OF11.95O.OlM:F39.32.Ol02d、03d和04d蜂王Fe、Na、Ca;,;,pgp)浆样品中F=>=>=含量差异显著(e:F1.21,p0.05;Na:F0.02,p0.05;Ca:F1.05,p>0.05)。04d蜂王浆中=>=<Zn和Ca含量最低Zn:F3.320.05Ca:F6.050.05.(,p;,p)对不同日龄王蜂浆和蜂王浆氨基酸分析结果见表8。2d和3d蜂王浆中丙氨酸、精氨酸、鄉氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、甘氨酸、组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、丝氨酸、赖=氨酸、苯丙氨酸含量显著高于同日龄工蜂浆(2(1:F414.68,O.Ol;、F552.^,p?s@pfis^<=<=<=<p0.01;F综黄敌294.13,p0.01;F天冬氨度196.88,p0.01;F谷資度116.27,p0.01;F甘氨酸=<0=^=<=<0258.0181.O.Ol207.640.01232.4.01.59,p1;F组货度91,p;F异亮黄敌,p;F亮毎酸,p;====<<<F丝安致75...05,0.01F22797,p0.01;F27379,p0.01F苯巧女酸157.巧,p;苏安醒赖场酸;<=<F=<=<0p0.01。3d;F两黄酸13.13,p0.05;、巧安酸11.54,p0.05;F游巧致10.71,p.05;F天=<=<二<=<冬貧度10.79,p0.05;F谷綿12.23,p0.05;F甘輔8.4,p0.05;F組純13.14,p0.05;F=9*<=<=<=<异亮寅度.67,0.05F10.08,0.05F8.26,0.05F9.910.05p;沿祕p;丝魚度p;苏安唐,p;=<=<0F赖狂酸12.53,p0.05;F苯丙安度7.06,p.05;);2d蜂王浆酪氨酸、脯氨酸和蛋氨酸含量显者局于=<=<=<2d工蜂浆(F酪城64.59,0.01F58.44,0.01F81.1,0.01);膊女度;蛋S酸;;ppp3d蜂王浆中酪氨酸、脯氨酸和蛋氨酸含量与3d工蜂浆相比无显著差异(F=====p0.21;Fms酸4.48,p0.079;F蛋贫度0.83,p0.40);同日龄蜂王浆和工蜂浆中半脱氨===二=二酸含量均无显著差异(F2d〇.16,p0.070;F3d2.72,P0.15;F4d〇.〇4,P0.85);4d蜂王浆和工蜂浆中各氨基酸含量均无显著差异===(F丙射尸0.53,0.50;FIS賊0.11,0.75;pp========F2...F....廣安度.67,015F038,056;047,p052;F004,p085;p;珠黄敌p天冬氨致半化巧度=二F======谷黄敌0.51,p0.50;F甘寅酸0.34,p0.58;F组島致1.32,p0.29;Fs亮安度0.31,p0.60;35 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响======F==亮島度0.28,p0.62;Fgg酸0.08,p0.79;F脯S酸0.7,p0.43;F巧苗度0,p0.97;F蛋g======2.670.15F3.巧0.11F5.540.057)。度,p;祿黄度,p;苯藏酸,p3d和4d工蜂浆中精氨酸、酪氨酸、天冬氨酸和赖氨酸含量无显著差异,但均=O二=5d工蜂浆(F觀@6.:26.OlF7.6,O.OlF6.04,O.Ol显著高于,p;b8輔p;於純p;=工蜂浆中丙氨酸Fg*s@5.97,pO.Ol);、谷氨酸含量相对稳定,但4d工蜂浆丙氨酸和工蜂浆相比差异显著====谷氨酸含量与5d(Fs純2.52,0.11F谷純2.84,0.0825)p;p;2d、3d和4d工蜂浆鄉氨酸含量无显著差异,但2d巧4d工蜂浆鄉氨酸含量显著高于5d工蜂浆=(Fgss尸3.46,0.051)龄工蜂浆中半腕氨酸含量无显著差异(F半KS?p;不同日==0.94.、d和4d工、,p045);2d3蜂浆中甘氨酸组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、丝氨酸、脯氨酸、苏氨酸含量均无显著差异,但在2d和4d工蜂浆中这些氨基酸含量与5d工蜂======浆相比均有显著差异(F甘輔3.36,p0.055;F组齡3.32,p0.057;F异亮輔3,p0.073;========F2丝a度.亮g度.74,0.089F3.3,0.058;F4.26,p0029F3.33,0.056)p;p脯S苗;苏苗酸p;2d、4d和5d工蜂4d工蜂浆蛋氨酸含量显著高于3d工浆中蛋氨酸含量无显著差异,但===蜂浆(F蛋綿2.15,p0.15);各日龄工蜂浆苯丙氨酸含量无显著差异(Fs醜酸1.95,=p0.18)。蜂王浆中各氨基酸含量总体上呈随日龄的增长而降低趋势。丙氨酸、精氨酸、鄉氨=<F=<0酸、甘氨酸、组氨酸含量随日龄生长显者降低(F丙輔21.83,p0.01;;!*齡18.93,p.01;==<0=F留苗酸19.32,pO.Ol;F甘輔23.38,p.01;F涅苗度5.97,pO.Ol);2d蜂王浆中酪氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、丝氨酸、脯氨酸、苏氨酸、蛋氨酸、赖氨酸和苯丙氨酸含量与3d和4d蜂王浆相比差异显著,3d和4d蜂王浆中这些氨基酸含量二<=<=<无显者差异(FB5錦7.16,p0.05;F天的[抵13.2,p0.01;F谷6酸13.05,p0.01;F异亮a—<0=<=<0—<18.97.01F19.120.01Fa15.64.01F7.87.05Fg(>p;?ES;g!>p;as!>p;ug?>p0;==<<=<=<0。16.65,0.01F6.71,0.05F21.96,0.01F8.49,.01)巧気度p;蛋g酸p;jgs度p;苯前应p==各日龄蜂王浆中半脱氨酸含量无显著差异(F?s?〇.22,p0.80)。、丝、对于单日龄的蜂王浆而言,除酪氨酸氨酸、蛋氨酸苯丙氨酸和半脫氨酸外,02d蜂王浆中其他氨基酸含量均显著高于03d和04d蜂王浆,而03d和04d蜂王浆中===<=这些氨基酸含量无显者差异(F^@4.03,p0.0563;Fflfss!4.48,p0.05;F^(@4.34,<0=<=====.05F4.40.05F4.1603F4.220051F425p;天年苗度,p;谷s^抵,p.5;甘苗度,p.;沮s酸.,==<===<=p0.050;Fs亮苗度4.31,p0.05;F亮島度4.18,p0.052;F脯安苗4.32,p0.05;F苏島度4.U,36 山东农业大学博±学位论文=44<00105.0506Fua.,.)02d蜂王浆中酪氨酸、丝氨酸、蛋氨酸、和苯丙氨p;srp;;=<0===酸含量显著高于04d蜂王浆(Fss娜4.35,p.05;F龍@3.85,p0.062;F¥s@4.11,===pO.OW9;F苯丙寅致3.88,p0.061;);各单日龄蜂王浆中半脱氨酸含量无显著差异(F=27=1011)半化気酸.,p.。表8不同日龄工蜂浆和蜂王浆氨基酸含量比较Table8Comarisononaminoacidcontentsof化eRJandWJsamlesfromdifferent过as.%fre油weihtppy,(g)氨基酸及含量%2dM4dMOM03dQ4d五白拉WJ0.46±0.015ab0.43±0.041ab0.4化0.042a0.41±0.034b丙氨酸**RJ0.66±0.012a0.56±0.056b0.49±0.027c0.63±〇.20A0.41±0.060B0.37±0.11BWJ0a.72±0.076a0.58±0.046b.71±〇.〇15a0.66±0.0520胃??*a0±*c±0±RJ1.850.096b0.74±0.0430.93.28A0.600.085B0.5紅0.16B.00±0.0200.57±0.035a0.52±0.067a0.54±0043a0.42±0.033bWJ.〇*47±〇*.〇41ARJ0.6.74±0.027a0.60±0.089b0.60±0.059b07±0.18A〇4j±〇133080±0023a074±0.069ab0.81±0.074a0.69±0.056bWJ...缀t化氨一成酸**±RJ1i.±....12t〇.胆8a0.94±0.099b0.84±0.043c107032A070±0.10B0.6301犯244±〇〇93a2.24±0.19a2.42±0.24a1.92±0.22b天义氨於酸WJ..**3.42±0.10a2.89±0.35b2.53±0.23b3.18±0.95A2.04±〇30B192±〇.巧BRJ..0.039±000%0.051±00080004化0016004化00030WJ......半E氨酸0045.007.RJ0.00750.04站0.0073.0150.032±0.014.04±0戸0.071±0.0350.04壯0b38±〇〇96ab0132±0.10bWJ1.45±〇.〇44a1..1.51±.13a./、台成谷氨酸**RJ2.06±0.11a1.77±0.20b1.5..±.虹00的b195058A1.28±0.18B1.20±0.34BWJ046±0014a043±〇〇46ab045±〇.±..〇42a039〇〇28b白始.....**0=.64±0.017a0.54±0.057b0.4化0.026c0.60±018A039±0055B0.36t〇UBRJ....WJ0.37±0.021a0.33±0.033ab0.36±0.040a0.31±〇,〇24b巧t口白氨成酸**RJ0048±01A0....y±0.013a0.44±0.050b0.38±0.017c..5.3U0045B028±0087BWJ0.69±0.030a0.63±0.068ab0.69±0.064a0.59±0.060b择亩氨赖**0>RJ.97±0.026a081±00911±0043b0.93±0.28A0.60±0.0S3B0.54±0.1犯..b0.7.0050al.OliO.llabl.lUO.lla0.95±0.10b春氨酸WJl.ll±.*RJ1.51.30±0.15化1.1社0072b148±046A0.96±0.15B0.8化0.28B化0.034a....69±0WJ0.79±0.031a0.73±0.063ab0.79±0.066a0.059b弘给氨酸^**RJ1.101±09.....06±0.055a089±〇.096b0.78±0.050b..:2A06化OllAB063±020BWJ1.04±0.024a0.98±0.077ab1.04±0.078a0.91±0.036b脯氨酷*RJ1.35±0.076a1.15±0.15b1.08±0.04化1.28±0J6A088±0.10B0.83±0.19B.WJ0.61±0.019a0.57±0.048ab0.63±0.056a0.54±0.049b苏氨酸**RJ0.85±0.025a0.71±0.079b0.62±0.049b0.81±0.24A0.53±0.078B0.49±0.15Ba30±W78a‘’化27±〇.±0WJ.〇52b0.32过022a031.022ab^.蛋氨酸nfizisiA*0RJ0.36:t0...44±0...012a030±0.041b030±0012b..15A024±0066BWJ1.01±0.044a0.94±〇.〇89a0.97±〇.Ha0.79±0.056b姑b扭赖氨酸*±0±...RJ1.45.031a1.210.13化1.0化0.047b142±044A093±0.12B0.84±0.24BWJ0.57±0.036.68±0.0480.64±0.110.66±0.0750苯丙氨酸*.83±00.088〇.63±0.080A1。。丄。me*0。。。丄。。。。〇丄。ooA。c心。1CDRJ1.00±0015080±009b0.92±0.29A0.54±0.18B.ab..B一一*注行中标不同字母(a、A、B)代表差异显著(PC.0)P<.)。:同b或O5;同列中代表处理间差异显著(00537 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响±=数据用平均值±标准差(MeanSD)表示。,n43..22不同蜂种对蜂王浆营养成分差异的影响如图13所示,意大利蜜蜂蜂王浆生产过程中其王台接受率显著高于卡巧鄂拉蜂(p<0.01);意大利蜜蜂的平均王浆产量同样显著高于卡尼鄂拉蜂(O.Ol)。pa_,州|lbra.Asme寒□ApismellifeC-piUtferaC.2〇〇s■ApismeUiferaL.■§ApismelliferaL.苗去全兴0-,0巧〇客含II-’。。50-H!||1I■?—0■j—n图13意大利蜜蜂和卡尼鄂拉蜂王台搔受率(a)和王浆产量(b差异).Fi.13Thediferencesinaccetinroortionaandrodunionbbetween^?!*?//C.and巧色//r.gpg()()巧ena幻Lppp/诉诉*二法:柱形图中巧表差异显著(PO.Ol)。数据用平均值±标准差(Mean±SD)表示,n5。如表9所示,LRJ与CRJ相比,其水分、粗蛋白、果糖、葡萄糖、庶糖含量及果葡-比均无显著性差异,但CRJ中10HDA含量显著高于LRJ。表9LRJ和CRJ常规营养成分差异(g/l(X)g,鲜重)Table9ProximatecomositionofLRJandCRJsamles./lOOfreshweihtpp(gg,g)teandmainCRJLRJvalueyppMoisture62.70±1±..0561.671.92032Totalrotein13.31±0.9914.12±0.370.13p-*HDA3.10.13±0.112.67±025<0.01Frutcose602±016618=t〇50051.....Glucose5.84±0.445.84±0.320.98F/G104±0.0871.06±011071...Sucrose0.24±0.130±..210.070056一*二注<〇.。±。:同行中标有代表差异显著(P〇5)数据用平均值标准差n±SD)表示,n5(Mea如表10所示,LRJ与CRJ相比,其Fe、Cu、Mn、K、Ca和Mg含量均无显著性差异,但LRJ中Zn和Na的含量显著高于CRJ。38 山东农业大学博±学位论文表10LRJ和CRJ矿物质成分差异(g/lOOg,鲜重)Table10MineralelementcontentofLRJandCRJsamples,(mg/kgfreshweiht,g)-typeandmainwt.CRJLRJPvalueFe36.20±3.1935.20±4.090.68±±*Zn17.051.2221.143.230.03Cu4.61±0.504.57±0.290.89Mn1.2社0.581.90±0.540.090*Na138.02±11.20178.1肚14.8600013.207848主4949215401±25.K....12024Ca134.91±39.63170.70±96.800.47M278.45±3699306.15±4568032g...一*±=:同行中标有(PO.05)。数据用平均值标准差(MeanzbSD)表示注代表差异显著,n5。3.2.3人工饲限对蜂王浆营养成分差异的影响如表S-11所示,HR、S民和HR中水分、粗蛋白、10HDA、果糖、葡萄糖、果葡比、、。-薦糖麦芽糖含量均无显著性差异说明与饲喂天然蜂蜜相比,庶糖饲喂和蜂蜜蕭糖0-HDA更替饲喂过程并未对蜂王浆中的水分、粗蛋白、1、果糖、葡萄糖、果葡比、庶 ̄糖、麦芽糖含量产生大的影响。先前的研究结果表明,新鲜蜂王浆中含有50%70%的-----水、918%的蛋白质、313%的果糖、48%的葡萄糖、0.52.0%的庶糖,10HDA含量在U上aInaanand-1.4%|;(民dAlGham化2012)。本试验中H种蜂王浆所测的结果与早前研究结果相同,但相关物质的浮动范围并不大。表11HR、S民和HS民中常规营养成分差异(/lOO重)gg,鲜Table11ProximatecomositionoftheanalzedRJsamplesobtainedfromdiferentproductionrocedures./lOO,pyp(ggfreshweihtg)teandma-ypinPvaluHRSRHSRwt.eMoisture化.0扯1.95巧.76±1.1660.42±1.040.21Totalrotein13.79±1.3214.41±0.5814.17±0.190.53p0-2±29±±1HDA.770.58.10.522.930.530.9Fructose.97±0±5.56±0.275.135.900.40015.39 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响G山cose5.46±0.615.42±0.455.74±0.400.64F/G1.02±0.0991.11±0.0881.0化0.060.36Sucrose0.26±0.130.17±0.090.25±0.110.55Maltose0乂4±0.150.62±0.0750.94±0.400.18一±=P<05)zb。eanD)表示。注:同行中标不同字母(a、b)代表差异显著(.0数据用平均值标准差(MS,05如表12所示,HR、S民和H化中Zn、Cu、Mn、K、Ca和Mg的含量均无显著性差异;而HS民中Fe的含量显著高于HR和SR;HR和S艮中Na含量显著高于HSR,HR和S民中八种矿物质含量均无显著差异。表12HR、SR和HSR中矿物质成分差异(g/lCWg,鲜重)Table12MineraldementcontentoftheanalzedRJsamplesobtainedfromdiferentroductionroceduKS.m/kyp(,pggfreshweihtg)-typeandPvalHRSRHSRmainwt.ueFe36.08+3.64b39.78+4.51b47.02+7.95a0.062+++Zn21.953.1018.883.6319.001.230.28+++Cu4.570.:M4.750.784.560.710.90Mn2.06+0.481.86+1.051.76+0.310.83+++Na175.2215.39a175.4515.82a139.7219.43b0.023K213706+13769213915+2349210183+24012093.......Ca99.45+10.5098.13.11100.00+8.280.97M298.明+49.30274.33+15.71271.38+32660.51g.一行中标不同字母<0±±=注:同(a、b)代表差异显著(P.05)。数据用平均值标准差(MeanSD)表示,n5。-庶糖饲喂方式下均饲喂蜂群大量庶糖由于庶糖饲喂和蜂蜜,如果哺育蜂直接在幼虫饲料中添加一定比例的糖饲料,势必会影响蜂王浆中的煎糖含量,但试验结果却表明两种饲喂方式并未对蜂王浆中果糖、葡萄糖尤其是庶糖的含量产生显著影响。我们由此推测哺育蜂饲喂给蜂王幼虫的糖饲料巧能成分十分相似,即蜜蜂已将饲料中的庶糖转化分解为单糖一。为验证迭假设,我们对庶糖组蜂箱内巢脾中储存的饲料成分进行了检测分析。如表13所示,HF中水分含量显著高于USF和SF样品。另外,SF样品中的葡萄40 山东农业大学博±学位论文。糖含量显著低于USF,HF和USF中葡萄糖含量无显著差异USF中庶糖含量显著高于SF和册样品。邸、USF和SF中果糖含量无显著差异。表13邸、SF和USF中常规营养成分差异ab--Tle13Comparisonofroximatecomositionof拓edsobtainedfromhonefeedinandsucrosefeedincolonies.ppyggtypeandmainwt.阻SFUSFP-valuem/kfreshweih(gg,g巧Mo:t〇4±0±<isture16.42.43a14.3.14c15.220.48b0.01Fructose35:t.89±1.82糾.64±5.6337.733.350.29Glucose31名6±1.52ab29.06巧.82b33.53±1.93a0054.Sucrose1.75±0.69b2.78主0.5化7.45±2.52a<0.01一<±=zh注(a)(.)。ean)n:同行中标不同字母、b代表差异显著P005数据用平均值标准差(MSD表示,5。如表14所示,邸中Cu和Zn含量显著低于USF和SF样品。册中Ca含量显著高于USF和SF样品。册、USF和SF样品中Fe、Cu、Mn、K和Mg的含量无显著差异。表14、HFSF和USF中矿物质成分差异--Tab地过sucrose,mle14Comparisonof也eelementcontentof拓edsobtainedfromhoneyfeeding把edincolonies(/kggg,freshweihtg)-teandmainwt.HFSFUSFPvalueypFe2.40±0.112.16±0.282.45±0.280.23±±±Zn0.16〇.〇49b0.570.13a0.450.21a0.01Cu0.080±0.01b0.16±0.026a0.13±0.034a<0.01Mn045±0077040±012049±01506.......Na19.巧±2.1121.56±1.9419.26±1.840.25K225.85±;29.78246.78±39.96216.11±43.150.53Ca270.63±52.72a90.85±23.94b102.72±15.90b0.02±±Mg13.04±1.9216.825.6919.249.840.45一<0±±S=注.0:同行中标不同字母(a、b)代表差异显著(P5)。数据用平均值标准差(MeanD)表示,打5。3.3空间因素对意大利蜜蜂级型分化的影响3.3.1人工饲养条件下饥娥处理不同体重幼虫对幼虫化蛹率和存活率的影响41 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响由W上结果发现,工蜂幼虫的化蛹个体体重最低,为165mg左右。为探究自然状态工蜂化蛹幼虫化蛹的最低阀体重在-160in1mg,我们对00mg180g范围内幼虫进行强制饥饿处理,对这些幼虫的化蛹率及化蛹后蛹的存活率进行了统计,结果如图14所示。试验发现120mgW下幼虫在强制饥饿处理后不能变态为踊,均在幼虫期死亡;随着幼虫-。mm体重的增长,幼虫的化蛹率和踊的存活率迅速上升160g180g范围幼虫的化蛹率已00%达80%W上;由于在人工饲养幼虫试验条件下该范围的幼虫化蛹率还达不到1,但这些化蛹后个体的存活率均达90%W上,同样能够说明蜜蜂最低化蛹阀体重为160mg。……>〇〇b1加=a斗l11?巧-巧-。/1三■2.£50-/50/-U25J!/-0-?—"0?一? ̄?100!2014好160180100120140160180Weight(mg)atstarvationWeight(mg)atstarvation图14不同体重幼虫强制饥馈处理后的化蛹率和存活率状况F..i14P灯centoflarva化atsurvive化uaaandemerencebafterstarvationviousweihtsg(()pp)呂g3.3.2人工饲养条件下饥饿处理不同体重幼虫对羽化个体级型的影响5所工饲养条件下对160-m工如表1示,人180g幼虫饥饿处理后,羽化后个体均为蜂状。320mgW上幼虫饥饿处理后,羽化后个体表现出中间型与蜂王状个体,但95.8%的个体为蜂王状,体重越大,蜂王级型越加明显。试验结果说明在本试验条件下蜜蜂级型确实与化蛹前体重相关。因此W后的试验中我们W饥饿组幼虫个体和自由采食组幼虫个体为研究对象,进行了相关研究。表15人工饲养条件下对达工蜂化蛹体重和蜂王化蛹体重幼虫饥饿处理后羽化个体级型比例Tab.le15roortionofworkerin化rcaskandueenhenotesafter巧arvationviousweihtsPp,qpypgWorkerIn化rcasteQueenN-160180m0.100000200g>320m00.0420名58120g如图15所示,人工饲养条件下自由采食组幼虫个体饥饿至变态为蛹的时间显著低-60180m)(Fi.l5a)66于工蜂幼虫个体(1.20±8J5小时左右的gg,自由采食组幼虫需,42 山东农业大学博±学位论文时间化蛹,而饥饿组幼虫需经109.63±9.04小时。幼虫饥饿处理至化蛹时间与饥饿处理前幼虫体重密切相关,对于320mgW上幼虫化蛹最低时间为48小时、最长可至72小时;幼虫体重约接近180mg,化蛹时间越短。<0试验发现,自由采食组幼虫化蛹后巧期时间显著短于饥饿组幼虫(p.01),且这两个体重范围幼虫个体的蛹期时间与自然状态下蜂王和工蜂的蛹期发育时间基本保持一致。说明工蜂和蜂王个体蛹期发育时间与化蛹前幼虫个体体重密切相关。320m60-试验条件下gW上幼虫组个体发育总时间显著低于1180mg幼虫组(。^Om1±pO.Ol)gW上幼虫组个体发育总时间为19.30.83d,相比于自然状态下蜂王发育时间要长-160180m虫组个体发育总时间为22.10±1.11山与自然状态下工;g幼王蜂发育时间相近。□Queen□Worker〇1^-I1h1:11rCI,"**VIj览.I..雪f巧i円:巧--ilIr^i*--r.iSlO.rEEn601.5Imt??-1—11—LIi」1—1J-JL-J40〇〇I图15不同体重幼虫发育时间差异.menta.Fi15Timeoflarva化uaaandualStaeb)afterStarvationviousweihtsanddeveloltimeCg()pp()ppg(gp如图16所示,饥饿组幼虫处于体重迅速增长时期,从160mg左右至320mgW上仅需要42h左右的时间,4化时幼虫体重为333.28±25.00mg,此时大部分幼虫已很少活动;第4化幼虫体重为342.49±266.55mg,此时的幼虫已准备进行蛹化,若不及时将幼虫从饲料中转移至化蛹板,幼虫很容易死亡。43 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响400-1巧0-3T直300-T心勺巧TI250-丄-150II?I*IIIII0612182430364248Timeofeattinhoursg()■图6饥饿组幼虫生长发育曲线1-F..igl6Therowthcurveoflarvaat160180mgg如图17所示,人工饲养条件下蜜蜂个体羽化体重与幼虫蛹期峰值体重密切相关。试验通过对处于-400m范围(n=367)124mgg内每只幼虫化蛹前体重与羽化出房体重进行追踪记录,对数据进行线性回归分析后得出Y(羽化体重)关于X(化蛹前体重)的回=-<==。:Y0.6918X72925P0.01R0.94F2824.39对饥饿组幼虫及自由采食组归方程为(;;)幼虫羽化个体的体重与2.3.1自然蜂群中出房的工蜂和蜂王个体体重进行了比较分析,发现两个体重范围内出房蜜蜂个体体重分别与自然状态蜂王和工蜂个体相比均无差异^(p>0.05)。巧?3bII300-=_□Feed0制1化7.2925y〇撕〇細巧;。I:;!200-o画WrkerS化^。so-■I■圍^i1001502放2如3003抓4如Starvedweightm)(g图17饥饿组幼虫生长发育曲线-F.ig.17刊erowthcurveoflarvaat160180mgg如图18所示,人工饲养320mgW上幼虫羽化后蜂王状个体诱入蜂群后,出现蜂群)(图工蜂对其出现侍卫行为(图18,BA为自然条件下蜂王,;并且表现出产卵行为44 山东农业大学博±学位论文18B)工(8,D),但,,但不能产下卵粒;尽管该个体体色与蜂个体有略微差异图1其侍卫行为和产卵行为已充分说明蜂王个体级型分化与行为与幼虫个体体重密切相关。m图18蜂王状个体行为学观察(A)自然状态下蜜蜂对蜂王的侍卫行为;(B)蜜蜂对人工祠养出的蜂王状个体的侍卫行为(C)人工饲养出的蜂王状个体的产卵行为(D)人工饲养出的蜂王状个体(右)与正常工蜂个体对比(左).;;-巧..18ThebehaviorofueenlikeindividualA)Anormalhonebeeueensurroundedbherretinue8Anormalg;()q(yqy-ndaunded--ueenlikeiividulsurrobherretinue;Clainebehavioroftheueenlikeindividual;Dueenlikeqy()ygggq()q.individualrihtandamormalworkerleft(g)()如图19所示,饥饿组(a)和自由采食组(b)巧化个体形态特征分别与自然状态下羽化出房的工蜂和蜂王无异。饥饿组(C)羽化后卵巢明显小于自由采食组(d)幼虫羽化个体;与自由采食组(f)幼虫羽化个体相比,饥饿组(e)巧化后卵巢管数目较少,统计结果表明自由采食组幼虫卵巢管数为220.33±53.93,显著多于饥饿组羽化个体(14.17±5.53)。两组幼虫羽化个体后足具有明显差异,饥饿组幼虫具有明显的花粉管结构(h),腔节刚毛明显,基附节内侧花粉巧结构明显;而自由采食组幼虫(0,腔节和基酣节光滑细腻’,刚毛并不明显。45 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响一,;350-1a1bgsoo-■!彦.II,■-100I"uwimmm—L_JBEm图19饥饿组幼虫与自由采食组幼虫级型特征差异Fi.19Castecharactersdifferencesbetweenstarvedlarvaandfeedinlarva.gg-义3.3TOR、zll饥娥处理对幼虫对/W/77nR2、基因转录水平的影响如表16、17、18所示,幼虫饥饿48h、60h、72h和9化时体内^wTORmRNA水平分别显著高于自由采食4化、饥饿12h(6化)、饥饿24h(72h)和饥饿(60h)的幼4TO民mRNA-虫,其它时间两个处理间v/n水平表达无差异。饥饿亟著影响^wInR2mRNA-2mRNA水平均显著水平的表这,饥饿处理的幼虫在12h、24h和3化其体内^wInR高nR-2mRNA水平较低于自由采食状态下的幼虫,而饥;自由采食条件下幼虫体内^wI-2基因表达对于饥饿信号敏感。在6化、72h和9化饿后迅速升高,说明^wInR,自由-采食组幼虫^wInR2mRNA水平显著高于饥饿组幼虫。饥饿处理显著影响v4wHR4基因?的表达4^)的幼虫yiwHR4基因几乎不表达,,在采食状态下(12h无论饥饿组幼虫一旦脱离食物其^wHR4mRNA水平迅速上升还是停止采食后的自由采食组幼虫;在?14化,饥饿组幼虫体内^mHR4mRNA水平显著高于自由采食组,自由采食组幼虫饥饿后6化、9化和10化的^mHR4mRNA水平显著商于饥饿组幼虫。表16饥饿组与自由采食组^/wTOR基因mRNA水平差异Table16TheeffectofstarvationonmRNAexressionof^wTORinstarvedlarvaeandfeedinlarvaepgtFii-lime/heedngStarvatonpvaue01.04±0.331.04±0.33122±..090822.30±0.810.6746 山东农业大学博±学位论文24102±0572.45±1570062....36385±129650±2990074.....483.13主089b643±2.34a00...1560180±04b404±100065..5..51a.72L01±0.62b3.71±1.27a<0.01842.15±0.153.01±0.950.054961.66±0.48b3.73±1.46a<0.011082±L.±.02902851.180.381201.62±067.一=注(.)。±±S):同行中标字母a代表差异显著P<005数据用平均值标准差(MeanD表示,n3。m-表17饥饿组与自由采食组^InR2基因mRNA水平差异abee-TefectofstarvaiononmRNexressionof^mIn2instarvedlarvaeand拓edinarvael17ThtApRglt-ime/hFeedingStarvationpvalue01.13±0.551.13±0.5512112±040b1.91±045a002....24039±0062b153±049a<001.....360.58±0.23b1.16±0.41a0.012±±480..280.110.420.0900099603.24±1.48a1.53±0.78b0.031721.36±0.22a0.57±0.12b<0.01842.69±1.412.04±0.860.2496310±081a178±032b<001.....305±288±L0108.2.09.09.86±1203.44147.一<0±=注:同a代表差异显著(P.05)n±S。行中标字母。数据用平均值标准差(MeaD)表示,n3表18饥饿组与自由采食组基因mRNA水平差异Table18TheefectofstarvationonmRNAexpre巧ionof巧HR4instarvedlarvaeandfeecUnglarvaetime/hFeedingStarvation-valuep01.17±0.64U7±0.64120.42±0.14b0.8化0.39a0.037±240.29±0b.60.86a<00.2517.136〇.44±0.40b4.3化2.37a<0.01480.81±0.23b4.7紅2.24a<0.016055.59±26.82a17.92±3.77b<0.0147 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响7216.6化5.7019.39±5.520.428443.65±13.1240.12±22.760.73%41.77±11.79a7.80±2.74b<0.0110843.11±14.20a16.83±3.8化<0.0112025.27扎68一±±=注:同行中标字母a代表差异显著(P<0.05)。数据用平均值标准差(MeanSD)表示,03。48 山东农业大学博±学位论文讨论41.蜂王和工峰变态发育过程显著不同一对于不同品种的蜜蜂生物学研究已经持续了近个世纪,尽管对欧洲蜜蜂的生长发tabe1930)育研究的较早(S,然,尤,而我们目前研究较为深入的还得算是非洲化蜜蜂其是对非洲化蜜蜂的变态发育过程及划分研究地十分清晰(Remboldetal.,1980;Harboea-tl.1981MicheleteandSoares,1993NunesSilvaetal.2006)。尽管蜂王幼虫和工蜂,;;,幼虫具备相同的基因型,然而它们的生长发育速度却差距巨大,试验发现从第2日龄的幼虫开始,蜂王幼虫和工蜂幼虫的体重就己经开始出现差异e930,这个现象与Stab(1),rasentonanes-Thyvo山OUandB1982W1965和NunSilvaetal.00。(g(^),^)口巧等研究结果相似有研究证实蜂王和工蜂幼虫的食物的质和量具有差异巧eversonetal.,1%9),因此蜂王和工蜂幼虫个体生长发育的差异应是由食物营养因素决定的。试验中卵的重量与前人研究结果相似(DuPraw,1961;TaberandRoberts,1963),他们0-研究发现蜜蜂受精卵重量在.120.20mg之间。尽管蜂王幼虫所在王台在第8天就已封盖,但蜂王幼虫体重至第9天才达最高,说明封盖后的24h内蜂王幼虫还是在继续大量地摄取食物,积累营养。第10天蜂王幼虫个体体重突然出现降低,说明这时蜂王幼虫可能因排泄及为化蛹而吐丝做虽消耗了部分的体重。工蜂幼虫个体变态为白眼蛹的时间较蜂王相比晚了约24小时的时间,由于蜂王与工蜂幼虫化蛹前的体重差异不同,因此蜜蜂幼虫的蛹化时间很有可能与化蛹前幼虫的体重相关联。-t与NunesSilvaeal.2006在非洲化蜜蜂上的研究结果相似的是,意大利蜜蜂蜂王和()工蜂幼虫在第6至第8d其体重增长同样非常大,工蜂幼虫和蜂王幼虫的体重均在第9天达到峰值一,这说明蜂王幼虫和工蜂幼虫的采食期是基本致的,但有趣的是蜂王幼虫个体和工蜂幼虫个体峰值体重相差巨大,即蜂王幼虫峰值体重约为工蜂幼虫个体的2倍。是什么导致工蜂和蜂王幼虫体重出现如此大的差别呢?假如蜂王和工蜂幼虫的采食期一致的,是而在采食阶段它们基本不进行排泄等活动,也就是意味着它们在采食期的所采食的食物基本上与体重的増加是密切相关的,即在送个采食期内蜂王所摄入的食物比工蜂多2倍甚至更多而工蜂幼虫个体在生长后期得不到充足的含物,最终导致了两者体重的巨大反差。我们首先注意到的是蜂王幼虫和工蜂幼虫个体的所生活的空间大小差异,蜂王幼虫所处的王台空间约为工蜂幼虫所处蜂房空间的5倍。由此我们做出这样的假设,由于蜂房空间有限,在工蜂幼虫在长大至蜂房体积大小时,哺育蜂即不再饲喂工49 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响蜂饲粮,W使工蜂幼虫体重増长停止,强迫其进入化蛹前的准备阶段;而蜂王幼虫食物充足,且空间充裕能够使其自由生长。因此,工蜂房对工蜂幼虫的生长发育的限制作用一种饥饿效应实际是;而蜂王幼虫不受这种空间因素引起的饥饿效应的控制,能够自由生长,最终羽化为发育完全的雌性蜂。幼虫在达到峰值体重后它们的体重均呈逐渐降低的趋势,说明无论是由幼虫变态为蛹,还是在蛹期的各阶段蜂王和工蜂个体体内都进行着营养物质的重组、再分配及能量的消耗。由蜂王和工蜂的发育图谱可W看出,蜜蜂的级型分化具有明显的时间标识性差异。首先蜂王幼虫变态为蛹的时间显著短于工蜂幼虫;第二,蜂王蛹期和工蜂蛹期十分有规律,即蜂王蛹期均在6天,而工蜂蛹期均为9天,蜂王蛹期显著短于工蜂蛹期;第H,蜂王的总发育时间为16天,而工蜂的总发育时间为21天,两者差别明显且规律性一极强。无论是蜂王幼虫个体间还是工蜂幼虫,它们之间的峰值体重均高度致,因此我们认为蜜蜂的发育时间与化蛹前幼虫的峰值体重髙度相关。试验中一粒受精卵与最后一粒受精,尽管蜂王控制产卵时间为1化,即蜂王产的第卵的发育时间相差12h,但卵解化后的幼虫发育速度却差异很大,在封盖期就能明显看F到送种差异(i.20C)。通过我们采用的分日龄标记手段,发现这产卵时间相差12hg,内的工蜂幼虫个体至所有幼虫封盖用时需3天,即由卵至蛹期发育时间前后有的幼虫可一天的时间出房能相差近3天时间,而在21d左右它们又基部上在同。这提示我们在进行类似试验时,从最先开始,必须控制蜂王的产卵时间,并采用与我们类似的标记手段艘化发育的那一批卵开始追踪,才能避免出现取样的差异。同时也清晰的提示我们,即hd使是蜂王在口内产的卵,在13W后的蛹个体的发育时间也不是相同的,如果不利用标记技术加W区分,势必会产生较大的试验误差。50 山东农业大学博古学位论文wm圆肖图一—只与正常工蜂巧方向不一20A:工蜂巧方向致;B:致的蛹:C;巧王12h内产的巧巧化后的幼虫封盖时间一-不致蜂王巧化时方向错误。致:D:,它能正常羽化,但最终不能哨开房盖出房F.uig20A:Theworkeruaewereallsituatedinthesamedirection.B:Anunusualawasobservedinadifferentpppp*direction化抑theotherstheiedcircularitC:Thesealedtimeofworkerlarvaethatwerelaidwithin12hwasinconruent(y).g.D:Aqueenpupadevelopingintheopposite出rection.有关蜜蜂生长发育各时期的研究很多(Nelson,1924;Myser,1954;BochandJamieson,1960Remboldetal.1980ThrasvoulouandBenton1982MicheleteandSoares1993),;,;y,;,此处不再费述。然而研究中我们发现,无论是对于工蜂幼虫、蜂王幼虫抑或是雄蜂幼虫,在进入预蛹状态前存在一短暂的窗口期W使其必须将身体调整至正确的方向,即是头部朝向封盖的一方。假如它们在窗曰期内为调整好方向,那么这些幼虫的最终结果是死亡。尽管它们仍能够变态为蛹甚至羽化,但由于羽化后它们的头朝向巢房的底部,而工蜂不会帮它们哨开封盖,它们最终将饿死在巢房中。尽管这种现象出现的概率不大,但在工—(蜂、蜂王和雄蜂发育中都有存在如,巧.20D,g,;只蜂王幼虫由于未调整好方向头部朝向王台基部,它在羽化后将不能自行肯开蜡盖出房)。最令我们感兴趣的是蜜蜂在进行大量繁殖的过程中总能够精确的调控幼虫个体的体重,并使得蜂王幼虫和工蜂幼虫一在恰当的时间蛹化除此之外,工蜂幼虫的预蛹和蛹的朝向总是谅人的.20A),;致(Fig,目前,我们对此现象还很难做出合理解释。51 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响JL?J图21在工蜂幼虫(A)和蜂王幼虫巧)早期食物发现花粉物质(红箭头所示).workereenood..Fi21VestiesofolleninearlfoodA)andfBonda6Theredarrowsindicatetheollengg(qu()pyyp一些黄色-花粉样物质的存在在试验中,我们时常会在蜂王浆和工蜂浆中发现。通过镜检我们发现可W清晰的观测到花粉颗粒的,由于试验条件的限制我们未能获得相应一的光学显微镜或扫描电镜的图片来支持我们这发现。在第6d左右,工蜂幼虫食物中一即可见到明显的花粉(Fig.21,A)。此前学术界普遍认为哺育蜂致饲喂蜂王幼虫纯的蜂王浆W促进其生长发育(Weaver,1955,1957;Wang,1965)。而巧合的是,我们同样在蜂王幼虫的食物中发现了少量蜂花粉(Fi.21,但却提示我们g,巧蜂王的生长发育过程或许也需要蜂花粉物质W满足其生长发育过程对矿物质等的营养物质需求,尽管这种需求的一一量可能非常少。在试验中:,我们同样发现个有趣的现象只处女蜂王在继箱中出房一段时间后一,在继箱内产卵,且有部分未受精卵产在继箱内的王台中Fi.22A化C,(g,)但在解化一段时间后即被工蜂清除;而产在工蜂房内的卵能够发育成雄蜂。图22未交尾处女王在王台中产卵现象,红色箭头指示未受精巧。巧昏22Unfertilizedeggslaidbyavirginqueenintheart巧cialcells.Theredarrowsindicatetheunferdlizedeggs.""一尽管在试验中我们使用了静止的一词来描述蜂王和工蜂个体在些发育阶段的状态一,但需要在此强调的是蜜蜂的生长发育过程始终是个动态的过程。由于试验设计的原因,很遗憾的是我们并未扑捉到蜂王或幼虫个体由幼虫变态为蛹的整个过程。与非洲化蜜蜂一工蜂个体并且其发育时间同样少于样,欧洲蜜蜂蜂王个体的幼虫峰体重高于工蜂个体。由此,我们推测蜜蜂幼虫化蛹前体重与其级型分化关系密切。在此我们仅对52 山东农业大学博±学位论文意大利蜜蜂蜂王和工蜂个体从卵至出房每一天的生长发育情况进行了追踪和描述,如何将意大利蜜蜂每龄的发育同每日龄的发育相结合仍需大量的工作去完成。4.2工蜂食物和蜂王食物营养成分差异显著长期W来,有观点认为蜜蜂的级型分化是由蜂王和工蜂幼虫食物差异决定的(Shuel一andDixon,19如)。尽管先前研究已经证实蜂王浆和工蜂浆中的些营养成分有差异,本试验结果显示蜂王浆和工蜂浆中营养物质含量存在更加广泛的差异。蜂王浆中水分含量显著低于工蜂浆-4d较高5d,且随日龄增长而増加的趋势;工蜂浆中水分含量在2,迅速降低。该水分的研究结果与前人的研究结果相同化1化r1%9Smkh19巧Dietz,,;;,1966)。Elser(1929)研究发现蜂王幼虫食物中蛋白含量有降低趋势,在本试验中同样有此发现。Planta(1888)发现与4d之后的幼虫食物相比,4d之内的工蜂幼虫食物中蛋白5d工-含量较高而葡萄糖含量较低。本试验同样发现蜂幼虫食物中蛋白含量显著低于l4d幼虫食物,并且5d工蜂幼虫食物中的葡萄糖含量有随日龄增长而増加的趋势。Kamakura一(2011)发现蜂王浆中的个小分子蛋白质在蜜蜂级型分化中起到调控作用,由于工蜂浆和蜂王浆中粗蛋白含量差异显著,因此它们两者中的该小分子蛋白含量可能同样存在差-异。多年来有大量关于蜂王浆中10HDA含量的报道(T沁en沁aandEchigol%0Lercker,;,Kosh-etaloodworealioanddeAlmeidaraianZheneal,1992Bltht.1994Mud2003t.;;,;,,g20-10lOHDA。),然而我们尚未发现有关工蜂浆中含量的报道研究本试验证实,与工蜂浆相比--,蜂王浆中含量高含量的10HDA。10HDA在蜂王浆中W相对稳定的含量存2-4d工-10在,蜂浆中HDA含量少于2%,而在第5d工蜂浆中急剧降低。先前研究发现34%左右(-工蜂幼虫食物糖类含量在前4d蜂王幼虫食物中的比例在干重),而01.5d-中仅占12%(ShuelandDixon1959)。同样,Asencotenskl%8l3d王,与Ly()发现蜂幼虫食物中的糖类含量约为工蜂浆的4倍(12.4%VS3.1%干重)。在本试验中,我们,发现蜂王浆中果葡总量分别约为2d、3d和4d工蜂浆的4倍、3倍和2倍,这与前人的-。研究结果相类似更为有趣的是,工蜂浆中果糖和葡萄糖含量在24d均维持在较低的水平,但在第5d,工蜂浆中的果糖和葡萄糖含量迅速升高。这说明在第5d哺育蜂可能在王蜂浆中添加了大量的蜂蜜。总体而言,各日龄蜂王浆和工蜂浆中Fe、Mn、Ca和Mg含量没有显著差异。与工蜂浆相比,蜂王浆含有相对高含量的Zn、Cu、KW及低含量的Na。然而,在2d全部蜂王浆中Na很高,而只2d蜂王浆中Na含量很低。由于2d全部蜂王浆包括了Id蜂王53 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响浆和只2d蜂王浆,因此这说明Id蜂王浆中的Na含量是比较高的。由于我们并未对Id工蜂浆和蜂王浆进行采样分析,因此对于Id工蜂浆和蜂王浆的营养成分比较分析还有大量的工作要做。Zhen巧al.2011同收获时间的蜂王浆样品之间成分差异显著。本试验g(刷究发现不研究同样发现不同日龄蜂王浆营养成分差异显著。更为有趣的是,当我们将蜂王浆样品进行剖析,即对特定日龄的蜂王浆样品进行单独分析时发现,第3d和第4d,哺育蜂饲d喂给蜂王幼虫的新鲜事物其营养成分没有差异的,即哺育蜂饲喂2蜂王幼虫含物的营养成分与3d、4d蜂王幼虫食物不同,而饲喂给3d和4d蜂王幼虫相同的食物。同样,研究发现对于工蜂幼虫的食物而言,2d、3d和4d工蜂浆营养成分基本相同,而第5d哺育蜂饲喂给蜜蜂含有高能量一3d、低蛋白的食物。长期W来人们直认为哺育蜂饲喂前的蜂王幼虫和工蜂幼虫W相同的食物Had沁1943Hadak1970NihoutandWheeler(y,;y,;j,1982;WildeandBeetsmO1982。而本研究发现2d和3d蜂王浆和工蜂浆食物中营养成分j)均存在显著差异,而且蜂王浆中的营养物质成分及含量显著优于工蜂浆。本试验的这些发现开拓和更新了人们对于食物即营养因素在蜂王和工蜂发育中的认识,并强烈的暗示了营养因素在蜜蜂级型分化中扮演了重要的角色。(对于哺乳动物而言,已经证实基因表达和个体发育是受营养因素的调控的Dolinoy,etal.2007)。有关研究已经证实蜜蜂幼虫的采食速度受食物中糖类含量的影响Asencot(andLensky,1975;AsencotandLensky,1976;Lensky,1985),而且可能涉及激素因子的调控(Lensky,etal.1978;AsencotandLensky,1984)。尽管Kamakura(2011)的研究只是基于从蜂王浆中一个蛋白效应的角度去揭示了其在蜜蜂级型分化中所起的作用,但这无疑为我们了解营养与蜜蜂个体发育、尤其是营养因素在蜜蜂级型中所扮演的调控作用机一制树立了个良好的开端。在本试验中我们发现了工蜂浆和蜂王浆中更多存在差异的营养因子。因此,对于营养,而对于各营养因子在蜜蜂发育过程中所起的作用却知之甚少因素在蜜蜂级型分化过程所起的作用还有大量的工作亟待人们去探知。4.2.1不同蜂种蜂王浆营养成分差异较小一。蜜蜂与其他物种样,有许多的遗传性状存在种间差异蜂群的产浆性状与蜂种等因素具有显著的遗传相关(李建科等,2003;李建科等,2003)。李建科等(2003)研究结、果显示,浙农大1号纯种意大利蜜蜂和本地意蜂3个蜜蜂品种的产浆性状与蜂群产浆量、台浆量和台基接受率等性状具有显著的遗传相关性。研究证实王浆生产过程中取浆54 山东农业大学博±学位论文时间(Kutlucaetal.,1998;DurmusandGuler,1999)、移虫日龄(Sahinleretal.,1997)、台基数(Kuthicaetal.1998)及台基类型(DurmusandGuler1999),等均可影响王台接,,近年来诸多研究表明人工代用花粉影响蜂王浆生产性能受率和蜂王浆产量。另外,并对王台接受率有影响(肖培新和胥保华2010王改英等2011)。,由于本试验中意蜂和;;卡蜂蜂群均在相同饲养管理条件下进行,因此^上[^因素对意蜂和卡蜂的蜂王浆生产造成的影响己得到很好的控制。尽管在生产实践中,意大巧蜜蜂产浆性能优于卡尼鄂拉蜂已是普遍共识,但有关这两个品种产浆性能差异研究较少。Mouro和Toledo(2004)研究发现卡蜂的王台接受率为55.4±%.7%,这与我们的研究结果相似,同时本试验中意大利蜜蜂与卡尼鄂拉蜂的王台接受率和产浆量性状存在显著的种间差异,也为此不同蜂种间遗传特性研究提供了很好的理论依据。尽管意大利蜜蜂王台接受率和产浆量显著高于卡尼鄂拉蜂,但对意蜂浆和卡蜂浆的常规营养物质、常量和微量元素的分析研究发现两种类型王浆成分差异并不十分明显。--〇乂含量通常>有资料表明.^1上1,意蜂浆中1011在1851,而卡蜂浆中011〇乂含量往往在20-2。.0%W上国家畜禽遗传资源委员会,11本试验发现卡蜂浆10HDA含量在3.13%()左右,显著高于意蜂浆,由于两种王浆水分、蛋白质、糖类等营养成分无显著差异,因-此10HDA含量的差异应该是蜂种间的产浆特异性导致的。由于有关卡蜂浆营养成分的相关报道十分有限,但两种蜂王浆的相关成分与文献报道中蜂王浆成分范围相符(Sabatinietal.2009)。,4.2.2饲嗎薦糖对蜂王浆营养成分影响较小中国是世界上最大的蜂王浆生产和出口国(Sabatinietal.,2009),蜂王浆生产是中国蜂农重要的养蜂生产来源-80%。花蜜是蜜蜂的天然能量饲料来源,花蜜中的糖含量在4之间(White,1975;Waddington,1987;Herbert,1992)。花蜜中最常见的糖类是煎糖、葡萄ton1987),1991)。糖和果糖(Waddin,其糖类含量比例因花的种类而有所差异(Winstong,一在气候骤变或蜜粉源缺乏时期,蜂农往往需要饲喂蜂群定的蜂蜜、人工糖浆等能量饲料和花粉、人工代用花粉等蛋白质饲料W维持蜂群的正常生长繁殖需要。就能量饲料而,蜂蜜和白砂糖(庶糖)仍是我国养蜂生产中最常使用的能量饲料。长期^来言,人们1一直担忧人工饲喂尤其是饲喂蜜蜂蜂蜜或蜂花粉代用饲料会对蜂王浆的品质产生影响。近年来一,有相当部分人坚持认为蜂王浆就应该是由蜜蜂采食天然蜂蜜和蜂花粉后分泌一产生。还有部分人建议将蜂王浆划分为两类,即:天然蜂王浆和人工饲喂生产的蜂王浆(陈明虎,2012)。研究发现,糖水中添加氨基酸、维生素、矿物质等营养素饲喂产55 菅养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响浆期蜂群,可显著提高蜂王浆产量(汪礼国,1992)。肖锡红和曾志将(1990)研究发一定比例的麦饭石饲喂蜜蜂现糖浆中添加,蜂群王台接受率提高11.79%,蜂王浆产量提高10.44%,他们认为麦饭石中的微量元素对蜜蜂具有独特的营养性功能,促进了工蜂王浆腺的分泌活动。王改英等(2011)研究发现蜜蜂饲料中蛋白质水平含量对蜂群蜂王浆产量及工蜂咽下腺发育具有显著影响。生产实践中在辅助蜜源或蜜源缺乏期对蜂群一定的糖水也是保证和提高蜂群蜂王浆产量的重要措施奖励饲喂(牛庆生,2003)。W上试验说明饲喂蜂蜜或蜂花粉的代用品能提高蜂王浆的产量,但却未对蜂王浆质量尤其是营养成分影响进行探究-。本试验对庶糖饲喂、蜂蜜庶糖饲喂和蜂蜜饲喂条件下生产的蜂王浆营养成分差异进行了分析研究,对所涉及的分析指标数据的统计结果表明3种饲喂方式对蜂王浆质量影响较小。我们通常认为蜂王浆是由工蜂晒下腺和上颈腺的混合分泌物质(Hayd浊1970,;-Isidorovetal.2009),与其它蜂产品相比蜂王浆中的污染物质较少(Flecheetal1997)。,近年来,因具有繁杂的功能特性和高营养价值,蜂王浆已成为重要的功能食品并被广泛aa-应用于商业药品、健康食品和化妆品生产中Ngietal.2001RamadanandAlGhamdi(,;,201巧。近期研究发现,人工饲喂非洲化蜜蜂蜂群庶糖、红糖、啤酒酵母等饲料并未对蜂群所产蜂王浆中pH、水分、薦糖、蛋白、灰分、庶糖和脂类含量产生显著影响,而一些饲料的饲喂轻微的改变了蜂王浆的游离酸度和还原糖的含量,试验总体结论是人工饲喂方式对非洲化的蜜蜂的蜂王浆成分不构成影响巧ereiaandToledo2013。本试验从,)从3种传统词喂方式对意大利蜜蜂蜂王浆的营养成分分析结果表明,除了蜂王浆中Na30-HDA、果、含量存在差异,种蜂王浆的水分、粗蛋白、1糖荀萄糖、果葡比、庶糖及部分K、Ca等常量和微量矿物质营养成分基本没有差别,这个结论与Sereia和Toledo工饲喂对非洲化蜜…(2013)对人蜂蜂王浆成分的研究结果是相似的,说明蜂王浆中是种营养成分和含量相对稳定的物质,且不易受到外界事物因素的干扰。蜂蜜是由蜜蜂采集花蜜后经过一系列的酶解反应过程,将花蜜中的双糖酶解为单糖而成。人们相信花蜜可W直接饲喂蜜蜂的幼虫,尽管通常情况下花蜜还是会被蜜蜂首先酿造为蜂蜜(Gary1992)。由于试验中我们直接饲喂蜜蜂大量的薦糖溶液,假如哺育,蜂直接将庶糖饲料添加到蜂王浆中饲喂蜂王幼虫,与蜂蜜组相比蕭糖组蜂王浆样品中庶-糖含量势必会显著高于蜂蜜组。然而,研究结果发现,无论是庶糖组、蜂蜜庶糖组还是蜂蜜组王浆中庶糖含量相比均无显著差异,且都保持在相对稳定的范围(在0.2%左56 山东农业大学博±学位论文右一),这又如何解释呢?我们认为有两种可能:是哺育蜂不会在蜂王浆中直接添加外源的能量饲料如蜂蜜或旗糖溶液等替代饲料饲喂蜂王幼虫二一;是是哺育蜂会在蜂王浆中直接添加外源的能量饲料如蜂蜜或庶糖溶液等替代饲料饲喂蜂王幼虫,但前提是哺育蜂必须在将薦搪溶液等替代饲料中的庶糖等双糖转化为单糖后才会饲喂蜂王幼虫。由于试验方法及条件的限制我们未对第一种猜测进行验证,但对饲喂薦糖组蜂群中蜜蜂胆存的封盖及未封盖饲料的分析检测结果表明,旗糖组蜂脾中胆存的封盖饲料和未封盖饲料的营养成分与试验用蜂蜜的营养成分差异并不显著。而未封盖饲料中的庶糖含量显著高于封盖饲料说明蜜蜂在将庶糖溶液转移至蜂房中后对其中的庶糖进行了酶解处理,并且这种酶解过程进行的十分高效。王浆生产过程进行人工饲料饲喂的另一目前有关蜂个担忧是不容易控制蜂王浆品ocker-质(Stetal.,2006RuizMatute,etal.2010;Zhuetal.2010Danieleetal.2011),艮P;,,;,与蜂蜜相比庶糖等蜂蜜替代饲料的价格低廉更容易被不法分子利用对蜂王浆产品进行惨假。为应对送种惨假行为,近年W来,稳定同位素比值分析法也被引入蜂产品尤其是蜂蜜和蜂王浆的品质检测中(WhiteandWinters1%8White1992Stockeretal.2006,;,;,;Danieleetal.2011)。有研究分别饲喂蜂群C4糖浆(例如庶糖和玉米糖浆等)、C3糖,浆(例如甜菜糖、水解淀粉和转化糖)及蜂蜜,并对3种饲喂条件下生产的蜂王浆进行Ci3了同位素比较分析,结果发现4糖浆组所产蜂王浆中SC值显著离于C3糖浆组和蜂an-蜜组蜂王浆(Dieleetal.,2011)。因此,在本试验中,庶糖组和蜂蜜庶糖组蜂群所产蜂i3王浆中SC值应该也会显著高于蜂蜜组所产蜂王浆,但由于试验条件的限制我们为对其进行同位素检测分析。由于目前我们对蜂王浆的分泌生理了解较少,且对蜂王浆中营i3养成分与人类健康的关系缺乏广泛认知。即使这3种饲喂方式所产的蜂王浆SC值真的有显著差异一,我们还是很难去判定到底哪种蜂王浆的品质更好,因为至少从我们的试验结果看来煎糖饲喂并未显著改变蜂王浆的营养成分及比例。在试验中我们对蜂王浆的成分进行了分析检测,发现3种蜂王浆中的成分不但基本无差异,,而且每种成分间含量变化范围不大而先前大量研究汇总结果表明蜂王浆中的部分营养成分浮动范围较大(SzajdekandBorowska,2008;Sab地nietal.,2009)。由于本试验所用蜂群均为姐妹蜂群,因此由蜂种及外,且在相同的气候及饲养管理条件下进行一现象界环境对蜂王浆营养成分造成的差异较小,这或许能够解释这。另外,目前我们对有关蜂种、气候、蜜粉源条件、蜂蜜和蜂花粉替代饲料等因素对蜂王浆品质及营养成分的影响还缺乏全面系统的了解,对于这部分知识的掌握将更有利于我们提高和管控蜂57 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响王浆生产的各个环节,使蜂王浆更好的为人类的健康添加活力。43.空间因素是诱导蜜蜂级型分化的重要因素昆虫幼虫个体必须达到最小存活体重才能保证体内储存的营养物质能满足变态发育需求,最小存活体重并不代表幼虫个体是否能够启动变态发育过程而是幼虫个体能够一在完成变态发育后还能存活。最后龄的烟草天蛾幼虫若体重未达3g即对其饥饿处理,它们很少能够活到蛹期一,说明它们还未达到其最小存活体重旦幼虫超过3,它;g们能4-hou197。够蚁皮为蛹,尽管gW下幼虫饥饿后往往形成幼虫蛹中间态个体(Nit,5)j昆虫最小存活体重与临界体重因物种差异而不同,果蜗的最小存活体重与临界体重几乎一在同时间发生,因而并不明显(Bakker,l%9;Mirthetal.,2005)。本试验中,口Omg30mW上的幼虫才有变态为成虫的可能.左右的幼虫即有变态为蛹的能力,但只有1g。因此我们认为蜜蜂的最小存活体重可能在130mg左右,尽管其存活率仍然很低。当幼虫体重超过160mW上时,其化蛹率及存活率基本保持稳定的高水平,因此蜜蜂幼虫的临界g,体重范围应在160mg左右。由于160mgW上幼虫均能完成变态发育,而王台空间远大于工蜂巢房,因此可W判定正是由于工蜂房的空间限制导致蜜蜂幼虫不能继续生长,同时也说明这种空间限制作用的实质即为饥饿效应。研究证实,蜗,兵蚁幼虫化蛹前体重高于工蚁蚁的多型现象与幼虫个体大小相关(WheelerandNijho化1%3;1984);蜜蜂幼虫采食量差异会导致级型分化现象(Linksvayer,2011)。本研究发现蜜蜂级型分化现象与幼虫化蛹前体重显著相关,160mg左右幼虫饥饿处理后均发育为工蜂型个体,而320mgW上幼虫则分化为蜂王型和中间型,且绝大多数为蜂王型个体。研究证实蜜蜂等昆虫的劳动分工现象与其营养因素密切相关(WheelerandNijhout,1983;Schulzetal.1998;To化andRobinson,2005),而本研究同样发现,蜜蜂级型分化导致的蜂王行为与幼虫化蛹前体重显著相关,尽管我们未成工蜂状一功将羽化后的个体诱入蜂群,尽管蜂王状个体只诱入成功只,但W给我们W足够的启示。3-5理研究发现昆虫化蛹前的体重影响变态时间,对g烟草天蛾幼虫进行饥饿处,其变态为蛹的时间显著延迟一上的幼虫;而对于最后龄达临界体重(5g)W,饥饿处理并未对其变态时间产生影响(NihoutandWilliams,1974)。临界体重对昆虫变态的影响j也因物种有别,对超过临界体重的果蜗幼虫饥饿处理会加速幼虫变态为蛹(Beadle,1959;Mirthetal.2005)。ICG时期对于决定昆虫个体最终大小至关重要。在营养充足的条件,58 山东农业大学博±学位论文下果蜗幼虫体重能增长4倍,试验控制条件下幼虫体重甚至可相差8倍(Beadleetal.,1%8);在自由采食条件下烟草天蛾幼虫体重能増加2倍(Davidowitzetal.,2003)。本试验发现蜜蜂幼虫体重同样影响幼虫个体的变态发育时间,低体重个体的变态时间较一高个体幼虫相比显著延迟。同时,另个有趣的现象是160mg组幼虫从长大至320mgW上到化蛹的时间与160mg幼虫饥饿处理至化蛹时间基本相同,暗示采食或饥饿处理并工蜂和蜂王幼虫的生长期持续期是一未影响蜜蜂幼虫的化蛹时间,即定的,营养因素限制了工蜂幼虫的生长一。研究证实,在定温度范围內,大豆食也虫卵及幼虫的发育时间随湿度的升高而显著变短,说明温度影响卵与幼虫的发育速率(史树森等,2014)。本一试验中蜂王个体的总发育时间较自然状态延迟的原因可能是由2方面原因导致的;是’二试验中培养箱湿度低(32C)导致蜂王幼虫生长速率变慢;是幼虫配方食物营养比例不均衡导致幼虫生长速率减缓。临界体重为昆虫幼虫在离开食物后仍能化蛹的重量>(BakkerlS59Robertson,1963),,;小的果魄蛹同样能够羽化为正常、有繁殖能力的个体,但其体型也将明显减小。尽管工蜂不能正常交尾并产受精卵,,但具有产未受精卵的潜能因而如果将工蜂体重范围作为蜜蜂临界体重的话,可W送样理解工蜂和蜂王个体大小的差异原因工蜂幼虫在ICG时期在达到临界体重后并未继续生长,而蜂王幼虫在此期间获得了继续生长的条件因而体重迅速増加。本试验利用昆虫临界体重理论饥饿处理的方法模拟工蜂和蜂王的变态发育过程,研-。究幼虫体重对蜜蜂级型分化的影响本试验结果显示,饥饿组(160180mg)和饲喂组(>320mg)羽化出房后的蜜蜂形态分别与工蜂和蜂王的形态十分相近。两者的蛹期发育时间、出房体重、卵巢发育(卵巢大小、卵巢管数目)、后足形态特征都与自然条件下工蜂和蜂王特征相似,说明蜜蜂级型分化模型已经成功建立。一蜜蜂级型分化属于昆虫多型性的个典型的案例,蜂王和工蜂的级型是由环境因素决定的。有迹象表明蜂王和工蜂幼虫食物质和量的差异是诱导蜜蜂级型分化的重要因素。很早人们就发现蜂王幼虫和工蜂幼虫的食物颜色不同,工蜂幼虫的食物颜色与幼虫日龄相关,哺育蜂对工蜂幼虫和蜂王幼虫的饲喂频率也不同(reiewedbHayd浊1970)。y,随蜂王幼虫日龄的增长,幼虫是食物越来越多,其食物成分主要为上颖腺、舌腺体分泌物和蜂蜜;而后期的工蜂幼虫食物中则有花粉成分(reiewedbyHayd沁,1970)。蜂王幼虫食物中蛋白、糖类、和水分含量也有存在差异(Planta,1888;Haydak,1943)。蜂王幼虫获得的食物是工蜂幼虫的-10倍W上(JunHofinann1966)年来的研究同样表g,,近59 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响明蜜蜂幼虫的采食量同样与蜜蜂级型分化相关(Shietal.,2011;Linksvayeretal.,2011;Kaftanogluetal.,2011)。我们同样发现蜂王和幼虫食物中诸多的营养成分存在显著差异,说明哺育蜂对蜜蜂幼虫的差别饲喂的确对蜜蜂生长发育及级型分化产生了影响。本试验同样发现营养因素对蜜蜂的总生长发育时间、蛹期时间和卵巢发育具有显著影响,与上研究不同点在于本试验模型是用同一种试验日粮饲喂的蜜蜂幼虫,食物因素对幼虫的一影响是致的,饥饿组与自由采食组幼虫出现级型分化现象显然是与幼虫化蛹前体重关联,个体大的幼虫其蛹期时间短、卵巢发育健全。但W上试验并未揭示幼虫化蛹体重与级型分化的相关联系一。研究表明在生长速率致的情况下,个体的大小取决于生长发育一一时间:个生长缓慢的个体在生长持续间充足的情况下可能会变成大的成体,而个生长速率快的个体若生长期较短仍可能变成小的成体(Blanckenhom,1999)。同样,在本一试验模型中对于蜜蜂级型分化现象可W这样理解:在蜜蜂幼虫的生长速率是定的情况下,工蜂幼虫的生长持续期短,而蜂王幼虫生长持续期长,最终导致了工蜂个体发育不健全。大量研究证实幼虫期食物营养供给是影响昆虫个体生长发育和繁殖能为的重要诱因。研究证实大草岭的生长发育受饲料种类的影响,在人米蛾卵和工赤眼蜂蛹活体中生长的大草岭个体其在幼虫期、蛹期显著长于豆骑活体饲料中生长的个体,而在米蛾卵中生长并羽化后的成虫个体没有产卵能力(张帆等2004);孙丽娟等(2013)研究发现,用不同财虫饲料影响大草岭幼虫期、蛹期发育时间和蛹质量。陈宗礼和延志莲(1994)对不同原料来源果蜗培养基的研究发现,不同饲料原料的培养基食物显著影响果蜗的生长周期、体增重和繁殖力。卞立红等(2012)同样发现果赃培养基营养组成显著影响果魄幼虫的生长周期及繁殖能力,同时不同培养基条件下不同表型果蜗繁殖力不同。相关研究证实,昆虫个体大小与繁殖力和寿命具有特异性的联系,个体小的昆虫其繁殖力和寿命均会降低(PartrideandFaruhar1%3Partrideet沁1987Nunn巧andCheungq,;g,;g,1997;LerfrancandBundgaard,2000;Khazaelietal.,2005)。昆虫幼虫停止生长和化蛹的启动受蚁皮激素的调控。结合2.3.1和2.3.2结果,充分证明工蜂和蜂王幼虫食物差异差一-异是引起两者幼虫期发育速率差异的主要因素自然状态下两者体重均在同;而由于日一。龄达到峰值,说明自然条件下蜂王和工蜂幼虫的生长持续期是致的本试验发现,导致工蜂和蜂王幼虫体重差异的重要因素是在工蜂幼虫达到临界体重后,空间因素造成的饥饿效应限制了工蜂幼虫在ICG期生长受阻,羽化为发育不完全的工蜂;而蜂王幼虫不60 山东农业大学博±学位论文受空间因素制约得W继续生长.3.1,羽化为发育完全的蜂王。2发现工蜂和蜂王幼虫化蛹时间不同一,本试验发现同日粮条件下蜂王和工蜂幼虫的化蛹时间几乎相同,由此可W判定自然条件下蜂王和工蜂的蛹化时间差异是受食物因素异引起的。妈蚁和蜜蜂均为社会性昆虫一,两者的多型现象具有定的相似性。妈蚁幼虫阶段的食物营养诱导了工蚁与兵蚁的级型分化:,控制妈蚁多型分化的临界模型是低蛋白饮食条件下生长的妈蚁幼虫体内保幼激素水平低,达到工蚁临界体重后的幼虫将发育为工蚁;高蛋白食物条件下幼虫体内保幼激素水平高,达到兵蚁临界体重后的幼虫最终会发育为兵蚁(WheelerandNiho山1981)。结合W上本论文相关研究,我们提出了人工饲j,23一养条件下蜜蜂级型分化的临界体重控制模型);即在食物条件致的情况下,(如图对达到工蜂临界体重的幼虫实施饥饿处理,蜜蜂幼虫将发育为工蜂状个体;在食物充足条件下蜜蜂幼虫自由采食至320mW上时实施饥饿处理,蜜蜂幼虫将发育为蜂王状(会g有一部分中间型个体产生)。该模型的本质是在蜜蜂幼虫的生长速率相同的情况下,通过控制幼虫的生长持续期人工诱导蜜蜂级型分化的产生。根据3.1试验研究结果,蜜蜂自然条件下的蜜蜂级型分化模型如图24所示:自然条件下,蜂王和工蜂均在第9d达峰值体重,说明两者的生长持续时间相同,而在蜂王幼虫的生长速率显著高于工蜂幼虫生长速率,W至于在生长期结束时蜂王个体大小显著高于工蜂个体。工巧临巧体重HI|部-mI:fmI^j■I…一厂妾丫化巧1CG图23蜜蜂级型分化双临界体重体外模型-Fig.23Modelfbrthecontrolofueenworkerolhenismin化6honebeeinvitroqypyp昆虫的个体大小取决于两个因素,即生长速率和生长持续时间temandEmlen(S,1999Nihout,2003)。人工饲养模型和自然模型实为从分别从两个因素的角度对蜜蜂皴;j61 营养和空闽因素对蜜蜂级型分化的影响型分化的探讨:人工饲养模型更好的像我们揭示了空间因素引起的饥饿效应在蜜蜂分化中的作用,而自然模型是生长速率因素与空间因素相互作用的综合体现。虽然从表面上看自然模型并未涉及空间效应,实际上当工蜂幼虫长至160mg左右时,其个体基本已与蜂房体积相称,由此我们推测工蜂幼虫工蜂正是根据蜂房大小实现对工蜂幼虫个体大小的控制。同时,自然模型中营养因素对蜜蜂级型分化的作用显得更加明显,因此可W判断食物因素是影响蜜蜂级型分化的首要因素,而空间因素决定了蜜蜂个体的大小。巧王巧止生长III;,,0化巧国"I删動确紐乂:.:M:图24自然状态下蜜蜂级型分化模型巧-.24fiModelorthecontrolofueenworkerolhenismnthehonebeeinnaturegqpypy一点是尽管本试验模型提出蜜蜂级型分化的双临界体重决定机制,但需要注意的,昆虫的临界体重往往因环境条件的不同而有差异(Davidowitzetal.,2003)。因此,不同温度、营养条件下该模型的蜜蜂临界体重可能存在差异。多年臥来人们困绕蜜蜂缀型分化的研究进巧了大量的工作,从食物营养差异adak-(H19431970Weaver19551%7Ja1964Wan1965unHofinann1966y,;,,;,;,J;,yg,g,LiuandJa1976PemandJa19771979AsencotandLensk巧88BolelietaL1998y,,;gy,;y,;,;Kamakura2011Linksvaeretal.2011Kaftanoluetal.2011Shietal.2011)、,,,激素水平;y;g;,调控(WildandBeetsma,1982;Rembold,1%7;Rachinsky,1994;RachinsyandHartfelder,1995;Simoes巧al.,1997;HartfelderandEngels,1998;Dedejd:al,1998;VitandHartfelder,1998Hartfelder2000)、基因表达调控(Seversonetal?巧89Coro打aletal.1999Evans;,,;,;化 山东农业大学博±学位论文andWheekr,1999;Piulachsetal.,2003;Jiaetal.,2004;Cristi打0etal.,2006;Wangetal.,2006;Wheeleretal.,2006;Barchuketal.,2007;Pateletal.,2007;deAzevedoandHartfelder,2008;Kucharskietal.2008Elanoetal.2009Lkoetal.2010Wolschinetal.2011Kamakura,,,;g,;y;;,2011;Havukainenetal.,2011;Shietal.,2011;Chenetal.,2012;Wangetal.,2012;Sylvainetal.2012)、蛋白质组学差异(Randoltetal.2008吴静和李建科2010Lietal.2010,,,,;;;;Begnaetal.,2011)等方面蜜蜂级型分化进行了广泛的探讨,也取得了大量有价值的线索。对烟草天蛾、、妈蚁天牛等昆虫的多型性研究发现这些畏虫的多型现象与幼虫个体的营养及体重密切相关。Shi等(2011)对营养和空间因素对蜜蜂级型分化进行的研究发现,两者对蜜蜂级型分化的诱导可能与DNA甲基化相关联;Kamakura(2011)发现蜂王浆一中小分子蛋白royactinaftanolu等(2011)及la对蜜蜂级型分化其关键作用;KgLinksvayer等(2011)研究发现食物质量及幼虫食物供给量能够诱导蜜蜂的级型分化,但这些研究未阐明蜜蜂级型分他与蜜蜂幼虫个体体重之间的相关联系。本研究通过建立蜜蜂级型分化模型,,发现蜜蜂级型分化与幼虫个体体重显著相关并提出了蜜蜂级型分化的临界体重调控机制,蜜蜂幼虫的体重与食物质量密切相关,因此幼虫临界体重的实质是营养物质的积累过程。由于食物营养因素和饥饿效应因素是造成蜂王和工蜂幼虫产生级型分化及个体大小差异的主要原因,而在昆虫生长发育过程中膜岛素/类膜岛素信号通路---(insulin/ins山inUkesignalinathwayIIS)与雷帕霉素信号通路(taret0f化amcingp,gpypathwayO,T巧即是营养因素调控幼虫个体生长发育及个体大小决定机制的重要模块(Ikeaetal.2002Rulifsonetal.2002OldhamandHafen2003Enelmanetal.2006y,,;;,;g,;Sarbassovetal.,2005;Tamiguchietal.,2006)。IIS在调控机体代谢(Broughtonetal.,2005)及摄食活动中(Wuetal.,2005)扮演了的重要角色。摄食或高营养储备能够促进昆虫机Ikeaetal.2002)W抑制脂动激素(adiokinetichormone,AKHKim体合成膜岛素样化(y,p)(andRul很on2004的分泌。在果幡幼虫前胸腺内过量表达膜岛素受体或阻断IIS通路会,)引起幼虫提早发育或延迟变态(Colombanietal.,2005;Mirthetal.,2005)。IIS同样能够上调TOR(Edgar,2006)和JH水平(Tuetal.,2005;Coronaetal.,2007)。蜂王和工蜂卵巢发育与其体内JH滴度相关,JH处理可W阻止工蜂幼虫卵巢管内细胞发生程序性死亡(HartfeWerandSteinbmck,1997;CapellaandHartfelder,1998)。在果蜗上的研究证实,TO民对于控制细胞生长具有重要作用(Wullschkgeretal.,2006),抑制TOR通路会导致果魄幼虫发育期延长、幼虫及成虫个体变小(Colombanietal.2003)。低蛋白日粮会,63 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响降低果魄InR活性并抑制其生长(G^minardetal.,2009;Gr6nkeetal.,2010),当幼虫处'于长期的营养应激状态时,IIS和10艮通路相互作用调控发育及生长速率[^满足个体的an--正常生长(Colombietal.2003)。蜜蜂有两种膜岛素样肋受体:^/nlnRl和yiwIiiR2,,一--般而言^wInR1在蜂王幼虫中高表达,而^wInR2在工蜂幼虫中高表达(Wheeleretal.,2006。^wTO民mRNA水平产生影)本试验发现除个别时间点外饥饿处理未对蜜蜂幼虫的响-,但饥饿处理显著提高了^wInR2mRNA的表达水平,这提示在食物缺乏或饥饿状态蜜蜂幼虫可能是通过提高膜岛素样化受体的敏感性来实现相应的调控过程。由于InR-m-Wheeler等(2006)研究发现与^w1相比AInR2在工蜂幼虫和蜂王幼虫体内的表-达差异更加明显,因而我们未对^mlnRl基因表达水平进行检测。有研究发现3龄蜂王幼虫体内^mTORmRNA水平为同龄工蜂幼虫的2倍W上(Pateletal.,2007),前者试验是自然状态蜜蜂幼虫能够采食情况下进行,且蜂王和工蜂幼虫食物营养差异显著,这可能是导致与我们的观测结果存在差异的原因。多项研究迹象表明胁皮激素和膜岛素信号通路共同调控了昆虫个体大小及变态发育过程(Colombanietal.,2005;Caldwelletal.,2005;Mirthetal.,2005)。其它昆虫的研究证实虫达到临界体重后即开始启动内分泌调控过程一,其中包括产生,昆个小滴度的蚁""一皮激素峰值使幼虫停止采食表现出wandering行为,W及之后产生个高滴度的脱皮激素脉冲使幼虫晩变为蛹(StemandEmlen,1999;Nijhout,2003)。烟草天蛾脱皮激素的滴度的升高导致幼虫采食停止并开始进入变态发育过程(Nijhout1998)。蚁皮激素的分,泌由临界体重诱导(Nijhout,2006;Davidowitzetal.,2003;Nijho山andWilliams,1974;Nijho山andWilliams,1974)。尽管人们目前对昆虫幼虫采食期与其最终个体大小关系有了较深入的认识,但昆虫大小的决定并不是简单的通过IIS信号通路及营养因素调控,还包括了深层次的个体大小决定机制—即何时决定停止生长及开始化蛹emand(StEmlen,1999;Nijho山,2003;Stem,2003)。但时至今日我们对昆虫幼虫能够准确识别达到-nesea临界体重信号的基因调控机制仍知之甚少(KingJotl.2005)。HR4是蚁皮激素信,号途径中参与昆虫变态发育早期的晚皮调节转录因子Charlesetal.1999Hirumaand(,;Ri加航咕2001;Welleretal.,2001;Chenetal.,2002;SullivanandThummel,2003),在幼虫一最后龄末期能够激活eFTZ-Fl的活性W参与蛹前期和中期的变态发育调控(Yamadaetal.,2000;Yus化etal.,2001;SullivanandThumme,2003)。而近期研究结果表明,果蜗HR4基因可能参与了幼虫采食持续期控制及个体大小的调节-:KingJones等(2005)发64 山东农业大学博±学位论文现即使在食物充足的情况下,DHR4突变体幼虫也将过早地停止采食行为(而正常个体仍保持采食状态),提前进入化蛹期,而且存活的个体较小对DHR4突变体提前;即使实施禁食处理,它们也会表现出提前化蛹的行为,说明HR4在果蛹的采食调控及变态发育过程中起到了调控作用。同样,在本试验中,同样发现^wHR4基因的表达与蜜蜂级型分化及个体大小决定密切相关,但两者又有所区别:本试验模型条件下结果显示是饥饿因素能够诱导^mHR4基因的表达,自由采食组幼虫停止生长后该基因同样高表达。可W设想自然状态条件下,工蜂幼虫后期被饲喂W限量的食物,导致其体内艮4葺因过早表达一,至9d时^WHR4基因的表达水平达到定阀值使其停止采食行为,准备开始变态过程。长久来人们一直将蜜蜂作为自然界最杰出的建筑师和工程师,其所建筑的六边形巢房被证明是最有效利用空间、使用最少的原材料却获得最坚固结构的工程学典范一(Graham1W2)。而在此处,蜜蜂为我们展现了位经济学家的杰出才能。在严酷的,自然选择条件下一,每个物种的投入和收益都处于不对称的状态,尤其对于薄弱昆虫个体而言,生存环境中温湿度、气候、天敌等条件的变化随时都会危及个体生命的存亡和种族的延续。在食物资源有限的情况下,实现资源的最大化利用无疑为该物种的繁衍生-息提供了保障。在本试验模型中,虽然120130m幼虫即有化蛹的能力,但死亡率较高g;而达160mgW上化蛹后幼虫都能正常羽化(尽管试验条件下很难泣到)。很明显,死亡即意味着食物和前期劳动力的浪费,160mg左右体重幼虫是采用最低量的食物产出最高羽化率成年个体的最佳选择。对于个体较小、无力单独应对环境变化和天敌入侵的蜜蜂而言,瞻王的高繁殖力弥补工蜂个体寿命短的劣势、,采用集群生活的方式分工协作W数量上的优势弥补个体抵抗不利因素的影响无疑是在自然资源有限的情况下实现投入产出最大化的最优选择。65 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响总体结论。工5.1营养因素是诱导蜜蜂级型分化的主要因素蜂食物和蜂王食物营养成分差异显著,蜂王幼虫生长速率显著高于工蜂幼单,这是由两者食物营养差异导致的。一重要因素5.2空间因素是调控蜜蜂级型分化的另。蜜蜂幼虫化蛹前体重与蜜蜂级型分化相关,空间因素决定了工蜂和蜂王幼虫的个体大小,意大利蜜蜂幼虫体重-化为工蜂160mg180mg时羽,幼虫体重320mgW上羽化为蜂王。-5wnR、v4wT0艮.3^I2和^wHR4基因可能参与了蜜蜂级型分化的调控过程;饥饿mRNA水平处理显著上调^wHR4基因,该基因可能在蜜蜂变态发育起始调控过程中起到关键作用。66 山东农业大学博±学位论文参考文献卡立红袁红梅汪洋.不同配方培养基对果峭生长和繁殖的影响内.,等天津农业科,,-学2012183:144146.,,()曾志将主编.养蜂学[M],中国农业出版社2009.,陈明虎—3.蜂王浆国际标准工作取得阶段性成果记WG1第H次(±耳其)会议简-:况口].蜜蜂杂志20123221213.,,()陈艳珍张录强华.7.山东理工大学学报:自,,宋新个山东地方品种鸡蛋品质的比较[J]-然科学版2007211:9598.,,()-.J.生物学杂志943:3133.陈宗礼延志莲果蛹培养基的选择研究[,19,],()成春到:.提高蜂王浆产量的技术措施J.新农村200513.[],,巧)杜桂林李克斌尹狡等.影响麦长管财体色变化的主导因素[J.应用昆虫学报2007,,],,443-:巧3357.()国家畜禽遗传资源委员会-业出版社。中国畜禽遗传资源志蜜蜂志M,中国农,20115.[],李建科,陈盛禄,钟伯雄,苏松坤.西方蜜蜂产浆量的动态遗传研究.遗传学报,2003,3化547-554.李建科,陈盛禄,钟伯雄,苏松坤.西方蜜蜂咽下腺与繁殖力的发育遗传研究.中国畜牧2003396-杂志:911.,,()史树森..中,崔娟,徐伟等温度对大豆食也虫卵和幼虫生长发育的影响机国油料作物20%-学报14,2:250255.,()孙丽娟,衣维贤,董向丽等.大草龄取食3种蚊虫对其生长发育和繁殖的影响[J].西北农业学报20-13227:3034.,,()-J:汪礼国.不同营养素对蜂王浆增产效果的研究.中国蜂业99269.[],1王改英,吴在富,杨维仁等.饲粮蛋白质水平对意大利蜜蜂咽下腺发育及产浆量的影响20-化动物营养学化1123:11471152.,:吴杰.蜜蜂学[M].北京中国农业出版社2012.,*吴静李建科.weaL.幼虫级型分化差异蛋白质组分析[J.,蜜蜂巧向)]中国农业科-学2010431:176184.,,()肖培新.,胥保华山东农业大学动物科技学院等不同人工代花粉对蜂群群势和生产性,20-能的影响J:.应用昆虫学报10475900903.[],(,)67 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营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响DedejS,HartfelderK,AumeierP,口/.Casted別erminatio打isaseque打tialprocess:efectofaaeatraonovaroenumberhndlesizeanhaicvoatesinelrvalggftingil,igdcepllilthhoneybee{Apismelliferacarnica)\J\.JournalofApiculturalResearch,1998,37(3):-183190.Denno民F,DouglassLW,JacobsD.Efectsofcrowdi打gandhostplantnutritio打o打a-tE-wingdimorhiclanhopperJ.colo1986:116123.pp[]gy,DietzA.Influenceofenvironme打talandnutritionalfactorsonrowthandcas化determinationgoffemalehonbeesD.1966UniversitofMinnesota化PaulMN.巧[],y,,DolinoyDC,Das民WeidmanJ民e/口/?Metastableeiallelesimrintinandthefetal,,p,pg,ori-insofadultdiseases.PediatricResearch200761:3037.g口],,DuPrawEJ.Auniquehatchingprocessin也ehoneybee口].Transactio打sof也eAmericanM-icroscoicalSociet1961:185191.py,DurmusLGulerA.Efectsofdiferentcolonyoulatio打sizesuee打cuptesandharvestppyp,,qtimesonroyalellroductio打inhonebeesTwe//r幻L..jypy於)srs-OndokuzM巧iUniveiteriZiraatFakul1:esiDerisi1999141:107115.,,g,()EdgarBA.How幻iesgettheirsize:geneticsmeetsphysiology[J].Nature艮eviewsGenetics,-2006712:907916.,()ElangoN,HuntBQGoodismanMAD,er幻/.DNAme化ylatio打iswidespreadandassociatedwithdiferentialeneexressionincasksofthehonebee.gpy,口]-ProceedinsoftheNationalAcademofSciences200910627:1120611211.gy,,()ElserEGanzmtillerJ.DiechemischeZusammensetzuneinierBltitenstaubarte打J.,gg[]'Hoe-Se--lersZeitschriftfUrhsioloischeChemie19311942:21yyg,132.ppp,()ElserE.Diechemischezusammensetzungder打ahmngss1;olfederbieneJ.Markische[]enenze---Biitun19巧19:211215232235248252.g,,,,EmlenDJ.DietaltersmalehomallometryinthebeetleOnthophagusacuminatus(Coleop化ra:Scarabaeidae)J.Proceedinsofthe民oyalSocietyofLo打don.SeriesB:Bioloical[]ggSc-iences19972641381:567574.,,()EmlenDJ.EnvironmentalcontrolofhornlengthdimorphisminthebeetleOnthophagusacuminatus(Coleoptera:Scarabaeidae)[J].ProceedingsoftheRoyalSocietyofLondon.72 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营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响1----emeea0hidr6xi2decen6ico10HDAglirealpuraeadicionadaamelbrasileiroJ.()[]uova2003265-imica:670673.NQ,,()KucharskiRMaleszkaJForetSef幻八Nutritionalcontrolofreroductivestatusin,,p,-honebeesviaDNAlationJSc2008319587118271830ymethy.ience:.[],,()KutlucaS,GeneRDodologluA.Theefectsof打umberofqueencellcupsgiven化thefeedingcoloniesandharvestinintervalsontheieldofroalellofcolonies.Turkishgyyjyurna-JolofVeterinary&Animalences1998224:363369.,,()LambersDH民.PolymorphisminaphididaeJ.AnnualReviewofEntomology1966111:[],,()-7847.LazebniOEZakharchuckEVImashevaAGLarvaldensitandvariationofbodsizeiny,,yytsofmelanoas1:erussianournalofGe打etics:laboraoryline片幻g[J].RJ,1996,32-883884.LefrancA,BundgaardJ.TheinfluenceofmaleandfemalebodysizeoncopulationdurationandtterHt-fecundiyin幻we/幻wooseredias20001323:243247.g[叮,,()LPorchero打RDosaesrad-e打skYBaehrJCgioimmimologiquesdeseedysonesetdesy,,eemenos-embronnahormonesuvenilesaucoursdudevlottirechezlesouvrieresetjpppy*lesieinescTAbeilleswe//caL.var./w別/c幻J.Com化srendushebdomadaires知诉皆)[]pdesseances.SerieD.SciencesNaturelles1978.,""LenskyY.Thehaostimulatorefectofsuars0打化einductionofueenlinessinfemalepgygqhoneybee{ApismelliferaL.)larvae[J].ComparativeBiochemistryandPhysiologyPartA巧85-:Phsiolo811:203208.ygy,,(^)LerckerCaboniMFVecchiMAetaLCaratterizzazionedeincial!costituentidellaQ,,pripeco2-narealura:.elati.Apilt19982737gy],,LerckerCaellaPConteLSetaLComonentsofroalell:LIdentificationoftheQ,,yppjy*o-ianicacidsJ.Lipids19811612:912919.g[],,()Levi打MDHadakMH.Seaso打alvariationinweihtandovariandevelome打ti打the,ygpJ-workerhonebee.JournalofEconomicEntomology1951441:5457.y[],,()*LiJWuJRundassaDBef幻Diferentialrerteinexiessio打inho打ebeewme//幻L.,,,ppy(如辦r)arvae:underincas1;ediferentiatio打.oSne:e.llygJPLO,2010,SOl3455[]y)76 山东农业大学博±学位论文LinksvayerTA,Kaftanoglu0,AkyolE,ef幻Larvalandnurseworkercontrolofdeve—lopmentallasticitandtheevolutionofhonebeeueenworkerdimorhismJ.pyyqp[]-JournalofEvolutionarBiology2011249:巧391948.y,,()LykoF,Foret8,Kucharski反,Thehoneybeeepigenomes:diferentialmethylatio打ofbrainDNAinqueensandworkers[J].PLoSBiology,2010,8(11):el000506.LyytiiienA,BrakeSddPM,LindstrSmL,er幻/.DoespredationmaintaineyespotplasticityinBicyclusanynana?[J].Proceedingsofthe民oyalSocietyofLondon.SeriesB:BiologicalScs-ience200427153:279283.,,U巧Ma之,GuoW,GuoX,ef幻Modulatio打ofbehavioralphasechangesofthemigratorylocustbythecatecholaminemetabolicathway.Proceedingsof化eNationalAcademyofp口]-Sciences201110810:38823887.,,()Melampy艮M,WiUisE民.RespiratorymetabolismduringlarvalandpupaldevelopmentofbeecaL12-化efemalehonwe//.?Phsioloicalzoolo1%93:302311.(聲诉),巧口]yggy,()Messt-iaMCCaboniMFMarconiE.Sl;oraesabilitassessmentoffreezedriedroalell,,gyyjybyfUrosined巧erminatio打[J].JournalofAgriculturalandFoodChemistry,2005,53yi):4440-4443.MessiaMC,CaboniMF,MarcomE.ValutazionedellafteschezzadeUagelati打aKale口].",,AtidelConvegnoSlrategieerlavalorizzazionedeirodotideiralveare.Universityppde-gliStudidelMolise2003:8392.,MirthCKRiddifordLM.Sizeassessmentandgrowthcontrol:howaduhsizeisdetermined,巧-ininsectsJ.Bioessas20074:344355.[]y,,()MirthC,TrumanJW,RiddifordLM.Theroleoftheprothoracicglandi打determiningcri巧calweihtformetamorphosisin/>05哗片//幻所e/幻wo护xyfe厂口.CurrentBiolo2005g]gy,,-1520:17961807.()TAAEva*MouroGFole过oV.luatio打of/iwe//幻CamiolanandAfricanizedhonebees,如诉ryinroyaljellyproduction[J].BrazilianArchivesofBiologyandTechnology,2004,47(3):469-476.MousseauTA,DingleH.MaternaleffectsininsectlifehistoriesJ.AnnualReviewof[]Entomo-log1991361:511534.y,,()Mutt-iNSDolezalAWolschi打F別口厶IRSandTO民nutriensinalinathwasactvia,,Qggpy77 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响tocecastefateThuvenilehormoneinfluenhonebeeJ.eJournalofExerimentaljy[]pB-iology201121423:39773984.,),(MyserWC.Thelarvalandpupaldevelopmentofthehoneybeewe//於r幻Zi打n幻euy[J].an巧54-AnnlsoftheEtomologicalSocietyofAmerica,474:683711.,()NelsonJASturtevantARTherateofrowthofthehonebeelarvaJ.BullUSDA1924,,gy[],-1222:124.NelsonJA.Morphologyof化ehoneybeelarva口].ApiculturalResearch.1924,28-:11671229.*NijhoutHF,DavidowitzQRofDA.AquantitativeanalysisofthemechanismthatcontrolsbodysizeinManducasextaJ,JournalofBiolo200655:16.[]gy,,()NijhoutHF,WheelerDE.JuvenileHormoneand也ePhysiological目asisofInsectPo2-lmorhismsJ.uarterlReviewofBiolo1%57:109133.[]Qgy,ypy,口)NijhoutHF,WilliamsCM.Controlofmoultingandmetamorphosisinthe1;obaccohomworm,■M口;幻5幻cf幻L.:ce巧ationofuvenilehormo打esecretionasatriggerforuation.()jpp口]er-JournalofEximentalBiolo1974,612:493501.pgy,()NhoutHRAthresholdsizeformetamorphosisin化6tobaccohomwormM幻巧Jwc。方献/社y,JBu-Lllt..Bioloicalein1975:214225.()[]g,NijhoutHF?虹secthormones[M].Prince1;onUniversityPress,1998.NijhoutHRThecontrolofbodysizeininsects[J],DevelopmentalBiology,2003,l-261:l9().NodaNUmebaashiKNakataniTef幻/?Isolationandcharacterizatio打ofsomehdrox,y,,yy*--fattandhoshoricacidesteisofhdrox-dece打oicacidfromtheroalellofypplOyy2yjyseraJs-honebeeApismelli,Liid2005408;833838.)[]p,y(f,()es-NunSilv过巧GonsalvesLSFranco了Mef幻/?民ateofrowthanddevelomenttimeof,y,gpafricanizedhoneybeeApismellieraueensandworkersdurinontogenetic(f)qgdeve-loment[J].BrazilianJournalofMorhologicalScience2006,23:325332.pp,NunneyL,CheungW.Theefectof化mperatureo打bodysizeandfecundityinfemaleDrosophilamelanogaster.evidenceforadaptiveplasticity[J].Evolution,29-11997:15535.78 山东农业大学博±学位论文OldhamS,HafenE.Insulin/IGFandtargetofrapamycinsignaling:aTO民deforceingrowthcontroT2003-l.rendsinCellBiolo13:7985.…gy,,口)OostraV,deJongMA,InvergoBM,ef幻Translatingenvironmentalgradientsintodiscontinuousreactio打打ormsviahormonesignallinginapolyphenicbuterflJ.y[]ProceedingsoftheRoyalSocietyofLondonB:BiologicalSciences,2011,278(1706):789-797.Pae民EPenCYS.Ainanddevelomentinsocialinsectswithemhasisonthehoneg,gggppybeeJ-wwe//raL..ExerimentalGerontolo2001;364:61.,W71,如與[]pgy,()PamplonaLCAzedo民ABOliveiraKCLSef口/?Phsicochemicalanalsesindicated化,,,yythequalitycontrolofroyaljellywhhhoney[J],FoodScienceandTechnologyamnas24-Ci20044:608612p.(),,()PartrideLBarrieBFowlerKetaLEvolutionandDevelomentofBodSizeandCellg,,,pySizein/>〇?〇只知7口we/口wo各推rinRespo打setoTemperatureJ.Evolution1994[],,484269-:11276.()PartrideLChandlerAEAA.Malesizeandmatinsuccessin知7幻幻诚r:化eg,g雌n-rolesofleandfemalebehaviorimalBehaviouma.Ar19872:555562.口],,()PartridgeL,FarquharM.LifetimeMatingSuccessOfMaleFruitflies{DrosophilaelanoasterRelateirize-IsdToTheSJnimalBehaviour:Mg.A1983318871877.)[],,()PatelAFondrkMKKaftanolu0ef幻/.Themakinofaueen:TO民athwaisake,,,ggqpyylaerindiheniccas:edevelomenloSOne26:e.y1t[叮P2007509ppp,,()PaulinoSimoesZLBoleliICHartfelderK.Occurrenceofarothoracicotroic,,pphormone-likeetideinthedeveloinnervousssbmofthehonebee扣we//與幻pppgyy(4prLo-loie2:409.Aidg199786399.),,["p()PenerMP.Locusthaseolmorhism她ditsendocrinerelatio打sJ.AdvancesinInsectpy[]pps-Phiolo199123:179.ygy,,PengYSJaSC.Larvalrearinbworkerhoneb明slacki打theirmand化ularlands:II.,ygyyggRearingbylargernumbersofworkerbees[J].TheCanadianEntomologist,1979,1-1110:101104.()Pe打gYS,JaySC.Theefectofdietonqueenrearingbycagedworkerhoneybees[J].CanadrnaofZo-ianJoulolo1976547:11%1160.gy,,()79 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山东农业大学博±学位论文RoweUCHREnvironmentalcontrolofcoloratio。inanaciidid,GastrimargixsafricanusSaussureJ.LondonAntilocustResCentAntilocustBull1970.()[],RowellCHRThevariablecolorationof化eacridoidrasshoers.AdvancesinInsectgpp口]Phs-lo:141yiogy,19728598.,民-RulifsonEJKimSKNu巧e?Ablatio打ofinsulinroducinneuro打sinflies:rowthand,,pgg-diabetichenotes.Science2002,巧65570:11181120.pyp[J],()SabatiniAGMarcazzanGCaboniMF,ef幻Qualityandstandardisationofroyaljelly[J].Journa-lofAiroductandAimedicalScience,200911:16.ppp,()SahinlerN,KaftanogluO.Effectsoffeeding,ageofthelarvae,andqueenlessnessonthe-productionofroyalellyM.BeeProducts.SnerUS1997:173178.[]prig,jSarbassovDD,GuertinDA,AliSM,etal.PhosphorylationandregulationofAkt/PKBby--therictormTO民comlexJ.Scie打ce20053075712:10981101.p[],,()'SASInstitute.2003.SAS/STATUsersGuide:Version9.1化edn.,SchulzDJ,HuangZY,RobinsonGE.Effectsofcolonyfoodshortageonbehavioraldevelopmenti打honeybees[J].BehavioralEcologyandSociobiology,1998,42口):295-303.SchwartzMWPrieo打民LfCahnSEetal.Evide打cethatlasmaleti打andinsuli打levels,g,,ppareassociatedwi化bodyadiposityviadiferentmechanisms口].DiabetesCare,1997,209-:14761481.()SesaA-tG.DeterminationofsuarsinroalellbHPLCJ.idoloie37:90.gy,20061)84jyy[]pg,(-transSeverso打DWWilliamso打JLAike打JM.Castesecificcritioninthefemalehone,,ppybeesec-J?虹tBiochemistry1989192:215220.[],,()oM-ShairoAM.Seaso打allhenism.Evolutio打arbiolo.SnerUS1976:259333.ppyp[]ygyprig,Sh-iYanY^en文Jef幻人etandcellsizebothaffectueenworkerYHuDi,gZ,g,qdiferentiationthrouhDNAmethlatio打inhonebeesw幻AidaeJ.PloSgyy(如,p)[]One201164:el8808.,,()Fuka-ShibaoHtsuT.AltruisticdefendersinaaUforminahidoftiletribeHormahidini,ggpp(Homop1:era,Aphididae,Hormaphidinae)onitsprimaryhost口]?Insec1;essociaux,2003,502-:167173.()ShingletonAW,DasJ,ViniciusL,ef口/.The化mporalrequirementsfbrinsulinsignaling81 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响duringdevelomentinDrosohilaPLoSBiolo200539:e289.pp\)\gy,,()Shuel民Dixo打SE.studiesi打themodeofactionofroalellinho打ebeedeveloment:Wyjyypiiresratonofnewemeredlarvae0打varioussubsatesanadianJournalof.piilygtrJ.C[J之oo-lo1959375:803813.gy,,()Shuel民WDixonSE.Theearlestablishmentofdimorhismi打thefemalehonebee,ypy,J-we//raL..虹sectesSociaux196073:265282.[],與,()S-imsonSJSwordGA.LocustsJ.CurrentBiolo2008189:364366.,p,[]gy,()SimiithJ.Someroertiesofthemainro1;einofhonebeewe//诉r幻royaljelly[J.pppy(如)]A-pidologie2001321:6980.,,()Smi化MV.Queendiferentiationand化ebiologicaltestingofroyalellyJ.Mem.Cornellj[]Agile.Exp.Sta.,巧59:356.SpaimhoffAKimYKRaynalNJMGharibanVetaLHistomeseacetlaseinhibitor,,yy,activitinroyaljellymiht拉c化tatecas化switchininbees.AS,YKK,NJ民etal.ygg口],Histonedeacetylaseinhibkoractivityi打royaljellymightfacilitatecas化swi化hinginbeesEmbot-.J.Reors2011123:238243.[],p,()StaalGB.Studieson化ePhysioloofPhaseInductio打inLocustaMiratoriaMigratorioidesgyg民-?andFD].Veenman196140:1127..[,,StabeHA.TheRateofGrowthofWorkerDroneanduee打Larvaeof化eHonebeew,,Qy少MeE23-453llieraLinnJ.JournalofconomicEntomolo19302;447.f[]gy,,()SlemeeeveomenaasisforaomennsectsJDeveloment;DLEmlnDJ.Thdltlblltrii.,py[]p,-19991266:10911101.,()Dod-szeconoStem:owaninsecknowsithasrowne打ouurrenoo.BitrlhtgghJ.CtBilgyy[],267-2692003137:.,()SickerA,SchramelKetmpA,ef幻/.Traceandmineralelementsinroyaljellyandhomeostaticefects.JournalofTraceElementsi打MedicineandBiolo2005192:口]gy,,()-183189.SullivanAA,ThummelCS.Temporalprofilesofnuclearrecejrtorgeneexpressionrevealcoordi打atetranscriptionalresponsesduringDrosophiladevelopment[J].MolecularEndocr225-inolo20031711:12137.gy,,()82 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营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响WangDI.GrowthratesofyoungqueenandworkerhoneybeelarvaeJ.Journalof[]-AiculturalResearch196541:35.p,,()WangDI.Growthratesofyoungqueenandworkerhoneybeelarvae口].Journalof-AiculturalResearch,1965,W):35.pWan呂Y,JordaM,Jo打esPL,6/口人Functio打alCpGmethylationsystemi打asocialinsect[J].Sc-ience20063145799:645647.,,()WangZL,LiuTT,Huang之Y,e/幻人TranscriptomeanalysisoftheAsianhoneybee如wceranaceranaJ.PloSOne,2012710:e47954.[],()WeaverN.Efectsoflarvalageondimorphicdiferentiationofthefemalehoneybee[J].of巧5750-294AnnalsoftheEntomoloicalSocietyAmerica:283.g,,口)WeaverN.Efectsoflarvalage0打dimorphicdiferentiatio打of化efemalehoneybee[J].a-AnnlsoftheEntomoloicalSocietyofAmerica1957503:283294.g,,()eaverN.Phsioloofcastede化rmination?AnnualReviewofEntomolo1966111:Wygy口]gy,,()79-102.WeaverN,RearinofhonebeelarvaeonroalellinthelaboratorJ.Science1955呂yyyy[],j,-51213145:50910.()WellerJ,SunGC,ZhouB,別幻/?Isolationanddevelopmentalexpressionoftwonuclear-ManducarecetorsMHR4andFTZFli打thetobaccohomwormsex1;aJ,Insectp,p,,[]-BiochemistrandMolecularBiolo2001318:827837.ygy,,()eelerDEBuckNansxressionofinsulinahwaenesdurintheeriodofWh,EvJD.Eppt,yggpcasl;edeterminatio打inthehonebee幻J.InsectMolecular目iolo2006y,,,少[]gy15-巧:597602.)WheelerDE,NijhoutHF.Aperspectiveforunderstandingthemodesofjuvenilehormoneac-tionasalipidsignalinstemJ].Bioessays20032510:9941001?g巧[,,()WheelerDENihoutHF.Soldierdeterminationinants:newroleforuvenilehormoneJ.,jj[]-Science1981,2134505:361363.,()WheelerDENihoutHF.SoldierdeterminationinPheidolebicarinata;effectofmethorene,jpo打%-casteandsizewithincastes阴.Journalof虹sectPhysiology132911:847854.,),(WheelerDENihoutHF.SoldierdeterminationinPheidolebicarinata:inhibitionbadult,jy84 山东农业大学博±学位论文soPh2-ldiersJ.JournalofInsectsiolo198430:127135.[]ygy,,()WildeJD,BeetsmaJ.Thephysiologyofcas1:edevelopmentinsocialinsects[J].Advancesins-InsectPhiolo198216:167246.ygy,,Wilso打EO.了hei打sectsocicti色s.了heInsectSocieties.1971.P],Winsto打ML.Thebiologyof化ehoneybee[M].Cambridge,MA:HarvardUniversityPress,1987:296.WinstonML.Thebiologyofthehoneybee[M].HarvardUniversityPress,1991.WolschinFMutiN8,AmdamGV?虹sulinrecetorsubstrateinfluencesfemalecaste,pdeve-lomentinhonebeesJ.Bioloetters20111:11211.py[]gyL,75,()WuZhao之ShenRRegulationofaversio打化noxiousfoodb幻neuropetideQ,,ypY-and-teuro-5insulinlikesysemsJ.NatureNscience20058(10:1350135.[],,)WullschlegerS,LoewithR,HallMN.TORsignalingingrowthandmetabolism[J].Cell,200624-13:471484.,()'TH*YamadaMMuratairoseSef口/■Temoralliestrictedexressio打oftranscritionfactor,,,pyppbeaFTZ-tFl:significanceforembryogenesismoltinandmetamorhosisinDrosohila,gpp-we/口打o各口sfe厂.Develoment20001273:50835092.口],p,口)YussarUSuKea-MLoh,tl.ThenuclearrecetorFtzFlandhomeodomainrofit!Ftz,,ppttonvedomaofineractthroughevoluiarilyconserroteindinsJ.Mechanismsp[]-巧Development20011071:39.,,()ZeraAJDenno艮RPhysioloandecoloofdisersalolymorhismininsectsJ.,gygyppp[]-230AnnualReviewofEentomology1997,421:207.,()ZeraAJ,TiebelKC.Diferencesinjuvenilehormoneest;eraseactivitybetweenpresumptivemacroterousandbrachypterousGryllusmbens:imlicatio打sforthehormonalcontrolppofmor-winolhismJ.JournalofInsectPhsiolo1989351:717ypygy.gp[],,()ZhengHQ,HuFL,DietemannV.Changesi打compositionofroyaljellyharveskdatmes-diferentti:con化uencesforualitstandardsJidoloie:qy.Ap2010423947.q[]g,,85 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响致谢,许久也没能敲上几个字符,又行文至此,坐在电脑前,不知该从哪写起不知从何一一般处下笔。此刻的我如九把刀笔下的柯景腾,找不到致谢的坐标。深夜,窗外雨点的滴答声偶尔还夹杂些许远处传来阵阵轰隆隆的轻雷一—,如许多年前的那个夜晚,位"少年在烛光下傻傻的望着窗外的细雨一一,耳边收音机里传来阵悠扬的恋曲。那就写"段关于你的故事吧一,阵思绪紫绕在脑海,久久未能平息。。。。。。""故事一,应该从那面墙说起。1997年,姬家略村小学,H年级二班。""一个愣头愣脑H八线连、不知学为何物的小男孩由于胳膊经常超过课桌上的,一续几天都被同桌的女孩唆叨、责骂,男孩怒之下刻意把胳膊压在线上,女孩推不动、。哭了,回家对父母诬告说男孩打了她第二天,孩子的父母到学校教训了男孩,并执意一一要求老师惩戒—。最终,男孩获得了个课桌和年的使用权纵使身体用力往后倾也一一几乎看不清楚斜对面黑板上老师板书的地方,唯的邻居是右手边的窗户和前面米处那面白净白净的墙。由此,男孩改变了许多,尽管笨,但他在努力。一,在个夏末秋初的下午,夕阳的余晤透过寂静教室空气中的尘埃洒在书桌上打扫完卫生男孩怜起书包冲出教室一棵平日里不起眼的火炬树深深吸引金色的阳光洒,被,在火红的树叶上美极了一。他摘下片红叶夹在了书本中,伴着红叶夹杂书香的香气多年一都没忘怀。这时的男孩怎么也没想到,这别竟是18年。一18年后的冬天,长大后的男孩回到老家,在老屋的墙角处偶然发现了本小学的课一一本一,粗略翻竟翻到了片已变枯黑的树叶,段记忆又涌上也头。树叶犹在,往日那娇红的色泽和诱人的芳香早已極去,留下的是时间的无情刻痕,而曾经那个憎懂的小男孩此刻又何尝不是逸样呢?二一漫漫求知路,回首已是十载。曾经那个听到上课铃就开始等待下课铃的男孩如""""今已近而立之年,才深刻明白少年不识愁滋味欲说还休那个中滋味;曾经那个"社会"整天盼着不再考试的小学生如今眼看就要实现自己的也愿,却不得不面对这场大考。韶华易逝,转眼人生即是二十八个春秋。回首[^往,有悲、有喜、有苦、也有甜,一历历在目,冷暖自知。感恩伴我人生中路走来的人、经历的事物这些都是我人生中,-笔笔巨大的财富。由衷地感谢我的恩师胥保华教授和师母刘风珍教授十多年来对我培育之情和关怀86 山东农业大学博±学位论文之恩一一。二十年的求知路,有近半的光阴在农大度过,正是在恩师的帮助和指导下才使我得在研究生及博±期间继续从事我所热爱的蜜蜂研究。九年前,在父亲的陪伴下,我走进了山农大,带着乡下农村人特有的拘谨与自卑,不敢与人沟通、不知如何与人交流,迷茫而困惑。之后的九年间,恩师对我在学习、科研上悉也的指导和生活上无微不一点成绩和进步至的关怀和引导,使我逐渐成长。恩师如父,学生的每,都离不开恩师辛勤的关怀和培养。感恩恩师多年来对我的鼓励、包容、指引和知遇之恩;感恩恩师对我在人际交往过程中的引导和教诲;感恩恩师对我无私的关爱和帮助。恩师的宽广胸怀、谦让宽容、治学严谨和无私奉献精神,都是学生学习的榜样,使学生受益终身。同时,特别感谢杨维仁老师、郭兴启老师和康明江老师多年来对我科研上的悉也指导和生活学习上的鼓励和帮助,学生的进步离不开老师们的无私关怀与帮助,在此向老师们致W最诚挈的感谢!感谢营养系王中华老师、林海老师、李福昌老师、杨在宾老师、宋志刚老师、焦洪超老师、张植国老师、姜淑贞老师、苏鹏程老师、林雪彦老师、张崇玉老师、赵景鹏老师、王晓娟老师、刘磊老师、胡志勇老师,遗传系谭景和老师、王建民老师、曾永庆老师、姜运良老师、樊新忠老师、唐辉老师、李显耀老师、王桂芝老师、常仲乐老师和罗、明久老师,水产系王纪亭老师王慧老师,W及赵明月老师、殷子惠老师、李亮亮老师、李冰老师、杨利老师、王淑静等老师多年来对我的教育、关也、支持和帮助,在此向他们表示衷也的感谢。特别感谢北京农科院蜜蜂所吴黎明老师、周金慧老师和T桂诗老师对样品测定等工作的大力帮助。孙佩姐及孙小艳姐在5年来尤其是在本论文的写作及整理过程中格式一、图表排版等方面提供大量的帮助,在此并向她们表示感谢。感谢孙汝江、刘锋、王红芳和刘振国老师,肖培新、巩志宏、刘利、焦震、郑本乐、刘昭华、刘含亮、李迎军、王改英、李成成、冯倩倩、楽新等师兄师姐,马兰婷、孙敏敏和吴在富同学,张鹤、张怡T、杭晓波、王红卫、李肖、董文斌、赵凤奎、王圣伟、张卫星、崔学沛、徐鹏、苏中渠、王丽、雷春红、王帅、秦明、郝学鹏、刘春蕾等师弟师妹多年来对我学习、科研和生活上的关也、关怀和帮助,使我感到集体大家庭的温暖。、、,感谢梁明巩峰倪江、王勇等好兄弟们的3年陪伴。感谢张光亮夫妇,张光军夫妇,多年来对我试验上的帮助指导和生活上照顾。感谢博±间赵梅、刘冠华、刘桂梅、吴振宇、姜明君、刘绍琼、姜富贵、伏春燕等兄弟姐妹对我的大力帮助和关也支持。感谢我的爸爸、妈妈这么多年来对我含辛茹苦的抚育之恩,28年来爸妈不管生活有87 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响一多艰辛,都在背后直默默无闻的支持着我继续完成学业。忘不了爸爸半夜出口给我借钱交学费的背影;忘不了妈妈身体不好还要在儿子面前硬撑的场景;忘不了爸妈整天吃咸菜却给放假的儿子顿顿做肉吃;忘不了爸妈5点多即起床干活,至半夜1、2点还在取蜂王浆;忘不了爸妈为给儿子创造好的生活条件,在恶霸的打骂中过着忍气吞声的生一活.....。感谢爸爸妈妈,是他们带我人生中第次走进蜜蜂世界,培养了我对蜜蜂的兴趣和爱好一;感谢爸爸妈妈,虽然我们经历过贫穷与苦难,但是您们教会我要始终做个坚强善良一、不卑躬厘膝的人,始终牢记自己只是个平凡的人,要靠自己的辛勤劳动而一生活。感恩我的岳父岳母,是他们的辛勤付出和含辛茹苦培养了位好女儿、好儿媳、好妻子一,在我学无所成之时毅然放也地将女儿托付于个穷苦涼倒的书生,对我们夫妻倍加关爱和鼓励。"一沈从文先生说:我辈子走过许多地方的路,行过许多地方的桥,看过许次的云,一"一喝过许多种类的就,却只爱过个正当最好年龄的人。在此,要特别感谢我的爱人-0年光阴马兰婷同学,始终,陪我度过青春人生中这最美丽的1不离不弃、坚定的支持着我,我的进步和成绩离不开你默默的付出、包容和支持。一在此感谢蜜蜂!没有蜜蜂,也许我现在早已成为和父母祖辈样在田地里面朝黄±背朝天辛勤劳动的农民,;没有蜜蜂,也许我还在过着有上顿没下顿的生活;没有蜜蜂就没有我们今天的幸福生活。一"一一在此我想起昆虫学家法布尔段话说我们应当不是把生命当作种享乐,种磨"一一,种义务。难而是当作,种只要最后期限未到我们就必须全力而尽的义务感谢父母的养育之恩,感谢恩师的知遇之恩,感谢二十八年人生路途上与我相伴、相识、相知,一给过我欢乐、帮助和支持,还有那些给过我苦难的所有人,正是这形形色色的幅幅图画融汇成一段段难忘的记忆索绕在我的脑海,久久不能遗忘。一落笔之处即是我二十年学校里求知生涯的截止,同时我深深体悟到科学的奥秘又是如此高深一,而我所做所及的还犹如蜡挺点水般肤浅,前方还有漫长的求知路等待我去学习,还有更多的桥、更多的云等我去游走、去体味。。。。88 山东农业大学博±学位论文攻读学位期间发表论文情况1)王M,马兰婷,胥保华.蜜蜂营养需要研究的必要性及策略.动物营养学报,2011,238-:12691272.()巧马兰乾王M,胥保华?蜂花粉中脂类对蜜蜂的作化动物营养学化2012,24(9):-164316463)董文滨,马兰婷,王题,李成成,郑本乐,冯倩倩,王改英,李迎军,焦震,刘锋,杨维仁,胥保华.意大利蜜蜂春繁、产浆、越冬和发育阶段营养需要建议标准.动物营养学-报20142:342347.,()4)崔学沛,吴小波,刘锋,王题,曾志将,胥保华.不同产地荷花花粉与玉米花粉营养-成分及含量分析.山东农业科学4611:124128.,2014,()5)YingWang.LantingMa,XiaoboHang,WeirenYang,FengLiu,BaohuaXu.Digestionofrotei打oftwoollentesinChinabthehonebeewwe//raL..Aidoloie,ppypyy(如於)pg20-1445:巧0600.,-aBao-D6YingWang,LanTi打MHuaXu.iversityinlifehis化ryofueenandworker)g,q-Pa5-ho打ebeeswe//raL.JournalofAsiacificEntomolo201518:14149.y,如與gy,,()7)YingWang,LantingMa,ZhongquSu,PengXu,HongfangWang,FengLiu,BaohuaXu.eofndone-oseeedInfluencsucroseahysucrfingo打theualitofroyalellroducedbqyypyjhoneybeesApismelliferaL..FoodChemistrunderreview.{)y,8)YingWang.Lanti打gMa,WeixingZhang,XuepeiCui,HongfangWang,BaohuaXu.Compariso打ofthenutrientcompositio打sofroyalellandworkerellofho打ebeesjyjyyA---xApismelliferaLidoloie:10007/s592..,gDOI.1l30150374{)p,LantHan-9ingMaYin径Wang,Xiaoboetal.Nutritionalroleofalinolenicacidon),ghoneybeecolonydevelopment(apismellifera!?).JournalofApiculturalScie打ce,underreview.89 营养和空间因素对蜜蜂级型分化的影响攻读学位期间发明专利与制定地方标准情况参与制定专利4项:一ZL兰婷1)种蜜蜂室内饲养盒(201420503643.3),胥保华;王颖;马;刘锋。一巧种可调式蜜蜂饲料饲喂器(ZL201420503138.9),胥保华;吴福明;王颖;刘锋。一王颖3种箱底自控式蜜蜂饲喂器(ZL201420502278.4),胥保华吴福明刘);;;锋。一4)种中华蜜蜂定地饲养蜂箱(ZL201420503642.9),胥保华;陈宜斗;王颖;刘锋。参与制定山东省地方标准及企业标准9项:DB/-137T25182014,蜜蜂传染性病害防治规范,胥保华、康明江、刘锋、王颖。)2DB37/T-25192014蜜蜂代用花粉饲料生产技术规范保华、康明江、刘锋、王),,胥题。-3DB37/T25202014,蜜蜂群势增长期饲养技术规范,胥保华、康明江、刘锋、王颖。)/-204DB37T252114,,蜜蜂饲粮使用管理规范胥保华、康明江、刘锋、王颖。)DB-537/T25222014,取蜜期蜂群管理规范,胥保华、康明江、刘锋、王颖。)6DB-)37/T25232014,中华蜜蜂饲养技术规范,胥保华、康明江、刘锋、王颖。-207/0983FZC00413,蜜蜂春繁浓缩饲料,胥保华、葛金山、刘锋、徐梅、王颖、)QB0-20了伟伟。备案号:370983001313).FZC-8/09830072014,西方蜜蜂秋繁期50%浓缩饲料,胥保华、葛金山、刘锋、徐)Q-梅、下伟伟、圭题。备案号:巧0983B000212014./0983FZC008-20、^Q14,中华蜜蜂春繁期50%浓缩饲料,胥保华葛金山、刘锋、徐B00-梅、下伟伟、圭题。备案号:3709830222014.90