CO2麻醉技術(shù)對熊蜂蜂王繁育能力影響

徐凱 杜亞麗 劉玉玲 王振偉 牛犇 牛慶生│文

吉林省養(yǎng)蜂科學(xué)研究所，吉林132108

熊蜂（Bombus Spp.）屬于膜翅目，蜜蜂總科，熊蜂屬，是一類多食性的亞社會性昆蟲，是多種農(nóng)作物（尤其是豆科、茄科作物）和野生植物的重要授粉者。熊蜂屬于周年繁育昆蟲，其在自然條件下從冬眠復(fù)蘇后開始建群繁殖，在冬季前完成成群、子代蜂王培育、蜂王交配等一個(gè)世代的繁殖，并以交配后的蜂王單獨(dú)尋巢越冬結(jié)束，其越冬時(shí)間與當(dāng)?shù)氐臍夂蛳嚓P(guān)，一般為3~6個(gè)月。熊蜂蜂王越冬屬于昆蟲的滯育行為，是一種在不利環(huán)境條件下生存的適應(yīng)性策略。

隨著熊蜂在設(shè)施作物授粉的不斷應(yīng)用，其所產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)價(jià)值受到各界的廣泛關(guān)注，也使得熊蜂的工廠化繁育技術(shù)在1987年以后得以迅速的發(fā)展。截至目前，熊蜂的工廠化繁育流程基本建立，但如何降低培育成本以及提高成群率仍然是熊蜂人工繁育的重點(diǎn)難題。在熊蜂滯育環(huán)節(jié)，工廠化繁育中一般利用低溫儲存來模仿熊蜂的冬眠過程。為了縮短熊蜂冬眠（低溫儲藏）時(shí)間，加快熊蜂繁育效率，有利用CO2麻醉技術(shù)來縮短蜂王低溫儲藏時(shí)間或者完全免滯育，但對于該技術(shù)的應(yīng)用情況，以及該技術(shù)應(yīng)用后對蜂王繁殖性能的影響眾說紛紜。鑒于此，本文將對CO2麻醉技術(shù)在熊蜂中的首次應(yīng)用情況以及后續(xù)該技術(shù)對蜂王的生殖生理的影響進(jìn)行較為詳細(xì)的綜述，為該技術(shù)在我國本地熊蜂工廠化繁育中的應(yīng)用提供參考。

一、CO2麻醉技術(shù)在熊蜂滯育中的首次應(yīng)用

1985年，Roseler首次利用CO2麻醉技術(shù)來縮短地熊蜂Bombus terriestris的冬眠進(jìn)程及其冬眠后的恢復(fù)時(shí)間，其主要使用了兩種方法，一種為免滯育方法，另一種為冬眠后激活方法。

1.免滯育方法

將成功交配的熊蜂蜂王放入單獨(dú)的紗籠中，并飼喂蜂蜜水（蜂蜜∶水=1∶1，V∶V）和鮮花粉，讓蜂王在紗籠中適應(yīng)1日后便在一個(gè)玻璃罐中CO2麻醉30分鐘。翌日進(jìn)行觀察，如果該蜂王依然處于行動遲緩、昏昏欲睡的情況，則再利用CO2麻醉處理30分鐘。CO2麻醉處理2~4天后，熊蜂蜂王泌蠟造脾的積極性較高，甚至可以看到裝蜂王的紗籠上有蜂蠟的痕跡。隨后將蜂王置于單獨(dú)的啟動盒中開始產(chǎn)卵以及成群。該研究結(jié)果表明，免滯育方法的蜂王在1周內(nèi)產(chǎn)卵的比例為71.74%，7~10天產(chǎn)卵的比例為19.57%，10天以后產(chǎn)卵蜂王的比例為8.70%，產(chǎn)卵情況較好。

2.激活冬眠方法

與免滯育方法不同，冬眠激活過程中熊蜂蜂王仍需低溫儲存。人工繁育條件下，蜂王復(fù)蘇時(shí)間較長，而且復(fù)蘇至產(chǎn)卵的間隔較長，通過CO2麻醉技術(shù)來加快蜂王的復(fù)蘇和縮短復(fù)蘇后產(chǎn)卵時(shí)間。具體方法：晚上時(shí)分，將低溫儲存的蜂王CO2麻醉10秒左右，隨后將其置于-15℃的儲藏室中過夜。第二天清晨取出后放置于室溫的網(wǎng)籠中，2~3小時(shí)后蜂王逐漸復(fù)蘇，隨后將其置于較大空間的網(wǎng)室中刺激蜂王飛行，蜂王飛行約10分鐘后再次用CO2將其二次麻醉30分鐘。如在第二天狀態(tài)不佳，則再麻醉處理30分鐘。麻醉后的3~6天內(nèi)將蜂王置于網(wǎng)室中，每天刺激其飛行10分鐘。3~6天后將其置于啟動盒中進(jìn)行建群以及成群。隨后對蜂王的產(chǎn)卵時(shí)間進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析發(fā)現(xiàn)，利用CO2麻醉激活后的蜂王在1周內(nèi)產(chǎn)卵的比例為81.25%，7~10天間產(chǎn)卵的比例為8.33%，10天以后產(chǎn)卵蜂王的比例為10.42%，產(chǎn)卵情況較好。

二、CO2麻醉技術(shù)對蜂王繁殖性能影響的研究

由于CO2麻醉技術(shù)的使用目的最初為縮短蜂王的滯育時(shí)間和復(fù)蘇時(shí)間，其應(yīng)用效果以蜂王產(chǎn)卵時(shí)間和產(chǎn)卵率來評定，因此該技術(shù)自發(fā)布后便引發(fā)了該技術(shù)對蜂王繁殖性能影響的相關(guān)研究。

1997年Gretenkord和Drecher利用CO2麻醉技術(shù)加快地熊蜂群體的發(fā)展速度，結(jié)果表明CO2麻醉技術(shù)對蜂王產(chǎn)卵時(shí)間和群勢達(dá)到100只個(gè)體的時(shí)間具有一定促進(jìn)影響，CO2麻醉處理后蜂王產(chǎn)卵時(shí)間平均為14±4天，群勢達(dá)到100只個(gè)體的時(shí)間平均為46±4天。

2003年，Gosterit和Gurel比較了免滯育方法、低溫儲存（45天、75天、105天）后CO2麻醉激活處理后蜂王的繁殖性能。研究表明，CO2麻醉處理的免滯育方法可以顯著增加蜂群中培育出工蜂、雄蜂以及蜂王的數(shù)量，但在產(chǎn)卵率和成群率方面的表現(xiàn)要低于低溫儲藏后CO2麻醉激活后的蜂王。而且低溫儲藏時(shí)間的不同也會導(dǎo)致蜂王產(chǎn)卵率和成群率存在較大的差異，蜂王低溫儲存45天后CO2麻醉激活處理蜂王的產(chǎn)卵率和成群率最高，分別為90%和80%。該研究強(qiáng)力推薦將CO2麻醉技術(shù)應(yīng)用于熊蜂工廠化繁育中的蜂王復(fù)蘇環(huán)節(jié)。

2013年，Karsli和Gurel對低溫儲存2個(gè)月后的蜂王進(jìn)行常規(guī)復(fù)蘇、1次CO2麻醉以及2次CO2麻醉復(fù)蘇后蜂王產(chǎn)卵和成群率。研究結(jié)果表明，CO2麻醉技術(shù)可加速熊蜂蜂王低溫儲藏后的恢復(fù)速率，同時(shí)也會提高蜂王部分繁育能力，其在縮短蜂王建群時(shí)間和提高蜂王產(chǎn)卵率方面具有顯著效果，對蜂王第一批所培育工蜂的數(shù)量和成群率也有一定提高，但效果并不顯著。此外，CO2麻醉技術(shù)對蜂王在第一周和第一個(gè)月內(nèi)的死亡率無影響。對1次CO2麻醉以及2次CO2麻醉后的效果的比較研究發(fā)現(xiàn)，麻醉處理次數(shù)對蜂王產(chǎn)卵和成群無顯著差異，并推薦使用1次CO2麻醉復(fù)蘇處理。

三、CO2麻醉技術(shù)對蜂王生殖調(diào)控的機(jī)制研究

隨著該技術(shù)對蜂王繁殖性能相關(guān)研究的報(bào)道，CO2麻醉技術(shù)對蜂王生殖調(diào)控的相關(guān)機(jī)制也逐漸引起關(guān)注。2015年Amsalem等利用生理指標(biāo)檢測和轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)來研究CO2麻醉處理對地熊蜂生殖生理的影響，結(jié)果表明CO2麻醉處理對蜂王體重、卵巢大小、體內(nèi)脂類物質(zhì)沉積和保幼激素水平均有所影響，且CO2麻醉處理免滯育技術(shù)的蜂王與正常蜂王間存在較多的環(huán)境/免疫脅迫、繁殖和營養(yǎng)物質(zhì)代謝等通路相關(guān)的差異表達(dá)基因。2017年Amsalem和Grozinger評定CO2麻醉處理對熊蜂Bombus impatiens蜂王生理和行為的影響，研究表明：（1）CO2麻醉處理可提高蜂王的卵巢生理活性和產(chǎn)卵力以及降低體內(nèi)脂類的沉積；（2）CO2麻醉處理可使蜂王變得活躍起來，尤其在飛行方面；（3）CO2麻醉處理可以提高蜂王的免疫功能，但對其壽命長短無影響。

四、小結(jié)

雖然CO2麻醉技術(shù)在熊蜂滯育進(jìn)程中應(yīng)用的研究不多，但已有的研究均表明，利用CO2麻醉技術(shù)可縮短或者免除蜂王的滯育時(shí)間，并對隨后的產(chǎn)卵率、成群率等具有積極的作用。對相關(guān)機(jī)制的探究結(jié)果表明其可通過調(diào)節(jié)蜂王體內(nèi)激素水平、脂類代謝以及生殖系統(tǒng)發(fā)育等多個(gè)通路來提高蜂王的免疫力、繁殖力和生理活性。隨著近年來我國本地熊蜂人工繁育的不斷發(fā)展，熊蜂工廠化繁育的各個(gè)環(huán)節(jié)必將逐步完善，CO2麻醉技術(shù)在我國本地熊蜂繁育中的應(yīng)用也將逐漸深入，該技術(shù)在不同蜂種的最佳應(yīng)用方案以及其具體的分子機(jī)制也將得到進(jìn)一步深入探究。