蜜蜂分泌食物的腺體

蜜蜂分泌食物的腺體

哺育蜂頭部的兩個(gè)腺體咽下腺和上顎腺產(chǎn)生幼蟲食物。咽下腺和上顎腺分泌物的比例隨幼蟲日齡、性別和級(jí)型變化。發(fā)育為蜂王的幼蟲在最初3天內(nèi)食用100%的上顎腺分泌物，幼蟲期最后兩天的食物由上顎腺和咽下腺按1∶1的比例分泌。飼喂蜂王幼蟲的混合物稱為“蜂王漿”，上顎腺、咽下腺分泌物和純花粉按比例2∶9∶3組成工蜂幼蟲的食物，第四和第五日齡的工蜂幼蟲還被提供一些蜂蜜和適應(yīng)后期日齡幼蟲快速增長(zhǎng)的花粉。雄性幼蟲被提供蛋白質(zhì)質(zhì)量較低但數(shù)量較多的食物，因?yàn)樗鼈儌€(gè)體較大，發(fā)育時(shí)間較長(zhǎng)。

蜜蜂子脾上存在的化學(xué)信號(hào)可活化哺育蜂咽下腺的蛋白合成，使用分為有子區(qū)和無(wú)子區(qū)的蜂群Huang等人（1989）發(fā)現(xiàn)這種信號(hào)只能被直接接觸蜂子的工蜂獲取。幼蟲信息素和花粉是咽下腺發(fā)育、活化和產(chǎn)生蛋白必需的。幼蟲信息素與未交配蜂王結(jié)合，對(duì)工蜂咽下腺的發(fā)育有啟動(dòng)效應(yīng)。信息素的兩種成分棕櫚酸甲酯和油酸乙酯在實(shí)驗(yàn)室研究中可以增加咽下腺活性。在春季、夏季和冬季添加到蜂群中，幼蟲信息素可以增加咽下腺分泌的可溶性蛋白質(zhì)的數(shù)量。分泌的蛋白質(zhì)主要來(lái)源于花粉，哺育蜂攝取大量的花粉。如果沒(méi)有花粉，哺育蜂將利用自身的蛋白質(zhì)進(jìn)行幼蟲食物的生物合成。

夏季，咽下腺發(fā)育完全的5～20日齡的哺育蜂有著較高的蛋白質(zhì)合成速率，它們進(jìn)行幼蟲飼喂。冬季，蜂群中無(wú)蜂子，腺體得到了充分發(fā)育但蛋白質(zhì)合成率較低。當(dāng)蜂王在春季開(kāi)始產(chǎn)卵或蜂子被人為介紹入蜂群時(shí)，咽下腺的蛋白質(zhì)合成被活化，在3天內(nèi)達(dá)到最大量。

測(cè)量蜂王信息素和蜂子信息素對(duì)使用或不使用花粉飼喂12天的工蜂咽下腺和上顎腺分泌的可溶性蛋白質(zhì)數(shù)量的綜合及單獨(dú)影響，在提供花粉食物的飼養(yǎng)環(huán)境中，幼蟲信息素或蜂王信息素及幼蟲信息素共同處理明顯增加了兩種腺體分泌的可溶性蛋白質(zhì)數(shù)量。用蜂王信息素以及花粉飼喂的工蜂與對(duì)照組（無(wú)信息素，無(wú)花粉）相比，兩種腺體分泌的蛋白質(zhì)無(wú)明顯差異。與對(duì)照相比，使用花粉飼喂可明顯增加兩種腺體的可溶性蛋白的數(shù)量。

在無(wú)花粉的飼喂條件下，蜂王信息素與幼蟲信息素一起對(duì)兩種腺體分泌蛋白的產(chǎn)量有協(xié)同增效作用。兩種腺體分泌的可溶性蛋白的數(shù)量隨蜜蜂日齡增加下降很快，處理方式明顯影響下降速率。

工蜂咽下腺是一對(duì)長(zhǎng)形的結(jié)節(jié)狀器官，由很多腺泡構(gòu)成，這些腺泡連接于一個(gè)共同的分泌管，腺泡由分泌細(xì)胞組成。那些有著特別大腺泡的腺體有時(shí)顯示出相對(duì)低水平的分泌活性。Wegener等（2009）根據(jù)形態(tài)特征把腺體分為三類：第一類腺體的腺泡較小，表明粗糙，正在越冬的工蜂以及有王無(wú)子的蜂群中的幼年工蜂含有這類腺體，此類腺體含有大量蛋白質(zhì)，但合成活性遠(yuǎn)低于哺育蜂；第二類腺體的腺泡中等大小，表明光滑，有很多分泌管，呈淡黃色，這類腺體為活躍的哺育蜂具有，合成活性較高；第三類腺體較大，有輕微暗淡和透明的小葉，采集蜂含有這類腺體，這類腺體王漿蛋白的合成水平較低。

在蜂蛹羽化出房前這一階段咽下腺細(xì)胞的粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)很少發(fā)育，呈球狀排列。在羽化后的最初幾天內(nèi)，粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)增加很快，第八天時(shí)發(fā)育良好的薄層狀堆疊的粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)占據(jù)了大多數(shù)空間，成為典型的蛋白質(zhì)分泌細(xì)胞。采集蜂的粗糙內(nèi)質(zhì)網(wǎng)減少，這種超微結(jié)構(gòu)發(fā)育模式與活體內(nèi)咽下腺中檢測(cè)到的總蛋白合成相一致。到羽化后第四天，蛋白質(zhì)合成的增加在20倍以上。在哺育階段，特別是從第八天到第十六天，可觀察到咽下腺中蛋白質(zhì)合成速率達(dá)最高。20天以后，蛋白質(zhì)合成明顯下降，4天內(nèi)下降90%以上，在采集蜂中只維持在很低的水平。即使成為采集蜂時(shí)咽下腺退化，在采集初期蜜蜂還是可以擁有發(fā)育良好的腺體。腺體發(fā)生退化的日齡依賴于蜂群的狀況和所處的時(shí)間。

成對(duì)的上顎腺分布在蜜蜂頭部?jī)蓚?cè)，通過(guò)管狀結(jié)構(gòu)與上顎相連，上顎腺較大，可擴(kuò)展到工蜂觸角的基部，其活性產(chǎn)物的釋放受瓣膜的控制。哺育蜂上顎腺產(chǎn)生10-羥基-2-癸烯酸，它是幼蟲食物的主要成分，10-羥基-2-癸烯酸在新羽化的工蜂中有微量存在，之后數(shù)量可增加到60 μg/每只蜜蜂，在工蜂的整個(gè)生活史中都可檢測(cè)到。

當(dāng)成年蜂老化或工作任務(wù)轉(zhuǎn)變時(shí)，腺體的功能也發(fā)生變化，咽下腺?gòu)纳a(chǎn)蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樯a(chǎn)釀蜜所需的酶，而上顎腺轉(zhuǎn)為生產(chǎn)2-庚酮報(bào)警信息素。采集蜂的咽下腺細(xì)胞至少表達(dá)相關(guān)的3種碳水化合物代謝酶：葡糖苷酶、淀粉酶和葡糖氧化酶，哺育蜂的咽下腺細(xì)胞不表達(dá)這些酶。淀粉酶是把植物來(lái)源的花蜜中的淀粉轉(zhuǎn)化為葡萄糖所必需的，葡糖氧化酶用于把葡萄糖轉(zhuǎn)化為葡糖酸和過(guò)氧化氫。葡糖酸使蜂蜜呈酸性，和過(guò)氧化氫一起有防腐作用。這些酶是采集蜂把花蜜加工成蜂蜜所必需的。葡糖苷酶是采集蜂咽下腺合成的主要蛋白質(zhì)，達(dá)到該腺體總蛋白的50%。淀粉酶和葡糖氧化酶各約占總蛋白含量的2～3%。因此采集蜂的咽下腺細(xì)胞功能高度專一化，表達(dá)蜂蜜生產(chǎn)所需的酶。還不明確是否每個(gè)分泌細(xì)胞都表達(dá)所有酶的基因。

丁桂玲 譯