報(bào)警信息素對(duì)東方蜜蜂采集行為的干擾

龔志文　王超　李新宇　和紹禹　譚墾（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所，昆明650201）

津市市蜂業(yè)協(xié)會(huì)，415400　湘蜂

報(bào)警信息素對(duì)東方蜜蜂采集行為的干擾

龔志文王超李新宇和紹禹譚墾
（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所，昆明650201）

報(bào)警信息素是蜂群中遇到外界干擾或危險(xiǎn)時(shí)蜜蜂個(gè)體所釋放的提醒或招募其他蜜蜂個(gè)體驅(qū)避或攻擊等防御行為的一種信息素。為了探索報(bào)警信息素對(duì)蜜蜂采集行為的影響，本研究采用蜂毒的主要成分乙酸異戊酯對(duì)蜂群或者外出采集的蜜蜂進(jìn)行干擾，結(jié)果表明，經(jīng)報(bào)警信息素干擾后，在蜂群采集過(guò)程的信息交流中反映的是作為一個(gè)消極信號(hào)作用，使得蜂群內(nèi)部舞蹈蜜蜂的數(shù)量和蜜蜂在蜂群與采集地點(diǎn)的往返頻次明顯減少，具有差異顯著性。隨著報(bào)警信息素的釋放，蜂群中的采集蜂會(huì)減少采集活動(dòng)并且會(huì)尋求一種較為理想的防御機(jī)制來(lái)應(yīng)對(duì)外界的干擾。

東方蜜蜂；報(bào)警信息素；出勤率；往返頻次；舞蹈

前言

在完全社會(huì)性昆蟲蜜蜂群體中一個(gè)很關(guān)鍵就是他們會(huì)共同防御入侵，共同哺育后代和共同采集食物[1]。防御在蜜蜂群體中非常重要，經(jīng)過(guò)鑒定，在蜜蜂針刺的毒囊中超過(guò)40種化合物[2,3]并且大約有15種化合物能引起警告行為[4]。警告行為是區(qū)別于防御行為的沒(méi)有針刺反應(yīng)的一種行為方式[5]，被警告的蜜蜂可能會(huì)邁向警告源或者報(bào)警信息素或者飛離蜂群而到食物源。乙酸異戊酯是第一個(gè)被鑒定出來(lái)的防御化合物[6]，由它引發(fā)的防御反應(yīng)比其他任何防御化合物都要強(qiáng)，并且還可以作為目標(biāo)標(biāo)記信號(hào)物質(zhì)，引導(dǎo)其他蜜蜂需要攻擊的位置[6]。乙酸異戊酯在蜜蜂中釋放的量是隨著工蜂的日齡而增多的，并在采集蜂日齡和守衛(wèi)蜂日齡的時(shí)候乙酸異戊酯的含量達(dá)到最高[7]。

蜜蜂舞蹈在蜂群社會(huì)精密的信息交流系統(tǒng)中的作用是為蜂群中的蜜蜂提供采蜜和采粉的確切信息[8]。但是當(dāng)采集蜂在采集過(guò)程中遇到危險(xiǎn)時(shí)，采集蜂的采集活動(dòng)會(huì)變少甚至停止采集，并返回巢房后向同巢蜜蜂傳遞“停止信號(hào)”告知它們外界的危險(xiǎn)[9－11]。

在這里，我們探討報(bào)警信息素是否會(huì)影響蜜蜂的采集活動(dòng)并影響蜜蜂在蜂群內(nèi)的舞蹈信息交流。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，在報(bào)警信息素的應(yīng)用下，蜜蜂會(huì)出現(xiàn)與遇到危險(xiǎn)時(shí)候的認(rèn)知行為類似，蜜蜂會(huì)降低出巢的頻率，減少舞蹈表演的次數(shù)，而不是招募蜜蜂前去危險(xiǎn)蜜源地采集。

1.材料與方法

實(shí)驗(yàn)在云南農(nóng)業(yè)大學(xué)東方蜜蜂研究所的實(shí)驗(yàn)蜂場(chǎng)進(jìn)行。其他實(shí)驗(yàn)材料飼喂器，計(jì)數(shù)器，計(jì)時(shí)器，濾紙，移液槍，注射器，輸液管，100倍稀釋乙酸異戊酯（乙酸異戊酯：正己烷1∶100），10000倍稀釋乙酸異戊酯（乙酸異戊酯：正己烷1∶10000），40%糖水(w/w)。

1.1蜜蜂出勤率實(shí)驗(yàn)

在蜂場(chǎng)選擇東方蜜蜂5群，每群蜜蜂均有4脾，其中有至少2張子脾。實(shí)驗(yàn)時(shí)間在天氣晴朗的中午11點(diǎn)至下午3點(diǎn)進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)開始前1 h，將預(yù)先準(zhǔn)備好的輸液管的一頭置入蜂箱靠近巢門口采集蜂出入相對(duì)頻繁的位置；在輸液管的另一頭接上60 ml的注射器。注射器里面放入一張1 cm2的濾紙，在濾紙上面滴入10 μl正己烷或者稀釋100倍的乙酸異戊酯（IPA）溶液。實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，第一組實(shí)驗(yàn)以5 min為單位，先記錄5個(gè)5 min蜂群的出勤率作為空白對(duì)照（對(duì)照1），25 min后，開始對(duì)蜂群注射氣味進(jìn)行干擾，注射4次共240 m l，目的是為了將注射器內(nèi)的正己烷盡量排入蜂群中。注射氣體后立即開始計(jì)時(shí)并記錄出巢蜜蜂數(shù)量，以5 min為單位進(jìn)行記錄蜂群出勤率，共記錄5次。第二組實(shí)驗(yàn)步驟同上所述，空白對(duì)照組（對(duì)照2）完成后將正己烷換成乙酸異戊酯進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。5群蜜蜂分別重復(fù)統(tǒng)計(jì)6次。

1.2蜜蜂訪問(wèn)頻次與舞蹈實(shí)驗(yàn)

選擇群勢(shì)較強(qiáng)的東方蜜蜂3群，將蜂群轉(zhuǎn)移至觀察箱。待蜂群穩(wěn)定后，在距離蜂群200 m位置的地方設(shè)置一個(gè)飼喂點(diǎn)。將蜂群中的采集蜂招引至飼喂點(diǎn)進(jìn)行采集，實(shí)驗(yàn)用糖水濃度為40%（w/w）。待蜜蜂穩(wěn)定采集后，用蜜蜂號(hào)碼牌對(duì)其進(jìn)行標(biāo)記并于第二天對(duì)標(biāo)記的蜜蜂進(jìn)行往返頻次的記錄。同時(shí)在觀察箱記錄相同時(shí)間段的舞蹈蜜蜂數(shù)量。在晴朗的天氣條件下，首先以10 min為單位，記錄標(biāo)記蜜蜂在10 min內(nèi)往返于蜂巢與飼喂盤的次數(shù)以及觀察箱內(nèi)的舞蹈數(shù)量，重復(fù)3次，以作對(duì)照。30 min后對(duì)在飼喂點(diǎn)采集的蜜蜂用正己烷或者乙酸異戊酯（乙酸異戊酯：正己烷1∶10000）進(jìn)行干擾。正己烷或乙酸異戊酯為每次150 μl滴入預(yù)先墊在飼喂器下面的濾紙（10 cm×10 cm）周圍，10 min內(nèi)滴入3次，一共450 μl。3群蜜蜂分別重復(fù)統(tǒng)計(jì)3次。

1.3乙酸異戊酯干擾觀察箱內(nèi)蜜蜂舞蹈實(shí)驗(yàn)

選擇群勢(shì)適中的東方蜜蜂3群，待蜂群穩(wěn)定后，以3 min為單位，記錄3 min內(nèi)跳搖擺舞蜜蜂的數(shù)量，重復(fù)3次，以作對(duì)照。9 min后，在觀察箱內(nèi)靠近巢門位置注射10 μl的正己烷或者乙酸異戊酯（乙酸異戊酯：正己烷1∶100 v/v）進(jìn)行干擾。3群蜜蜂分別重復(fù)統(tǒng)計(jì)3次。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

數(shù)據(jù)分析是采用實(shí)驗(yàn)所記錄數(shù)據(jù)的平均數(shù)來(lái)統(tǒng)計(jì)的。這些數(shù)據(jù)是用重復(fù)性ANOVA（repeated measures ANOVA）檢驗(yàn)。其中，以訓(xùn)練次數(shù)作為組內(nèi)因子，以蜜蜂不同處理（實(shí)驗(yàn)組、正己烷對(duì)照組或空白對(duì)照組）為組間因子。以Mauchly球形度檢驗(yàn)確定結(jié)果是否符合零假設(shè)，如若不符，則采用Greenhouse-Geisser檢驗(yàn)結(jié)果。利用獨(dú)立樣本LSD ANOVA或獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)（independent T-test）來(lái)驗(yàn)證東方蜜蜂各個(gè)訓(xùn)練次數(shù)中實(shí)驗(yàn)組與對(duì)照組之間的差異顯著性。以上所有的數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計(jì)均使用SPSS17.0完成并用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差作圖。

2.結(jié)果

2.1蜜蜂出勤率實(shí)驗(yàn)

空白對(duì)照1與正己烷對(duì)照組之間沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（repeated measures ANOVA：F1,8=0.001,P=0.972)，表明正己烷對(duì)蜜蜂出勤率沒(méi)有影響?？瞻讓?duì)照1與空白對(duì)照2之間也沒(méi)有差異顯著性（F1,8=0,P=0.985），表明兩組實(shí)驗(yàn)之間的外界干擾因素可忽略。乙酸異戊酯干擾后，實(shí)驗(yàn)組蜜蜂出勤率明顯下降（independent T-test:相對(duì)于空白對(duì)照組：t=2.587,P5min=0.032；相對(duì)于正己烷對(duì)照組：t=2.462,P5min=0.039），接著逐漸恢復(fù)到正常水平（如圖1）。

圖1　乙酸異戊酯干擾東方蜜蜂出勤率

2.2蜜蜂觀察箱內(nèi)舞蹈實(shí)驗(yàn)

空白對(duì)照組與正己烷對(duì)照組之間不存在差異顯著性（treatment effect:F1,16=0.318,P=0.715）。當(dāng)蜜蜂在觀察箱內(nèi)接觸乙酸異戊酯后，舞蹈數(shù)量隨著報(bào)警信息素的處理表現(xiàn)出明顯下降（LSD:相對(duì)于空白對(duì)照組：P3min＜0.0001；相對(duì)于正己烷對(duì)照組：P3min＜0.0001）。隨后慢慢恢復(fù)正常水平（LSD:相對(duì)于空白對(duì)照組與正己烷對(duì)照組：P6min=0.006,P9min>0.05）（圖2）。

2.3蜜蜂往返頻次實(shí)驗(yàn)

該實(shí)驗(yàn)空白對(duì)照組與正己烷對(duì)照組之間不存在差異顯著性（repeated measures:A.cerana:F1,16=0.108,P=0.747;A.mellifera:F1,16=0.517,P=0.483）。蜜蜂訪問(wèn)頻次隨著乙酸異戊酯實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行表現(xiàn)出逐漸下降的趨勢(shì)（LSD:相對(duì)于正己烷對(duì)照組：P10min-30min＜0.05；相對(duì)于空白對(duì)照組：P10min=0.076,P20min,30min＜0.05）（圖3A）。

結(jié)果顯示空白對(duì)照組與正己烷對(duì)照組之間也不存在差異顯著性（repeated measures:F1,16=0.034,P= 0.856）。蜜蜂的舞蹈數(shù)量在第三次重復(fù)實(shí)驗(yàn)中與對(duì)照組相比明顯下降（LSD:相對(duì)于正己烷對(duì)照組P30min=0.011；相對(duì)于空白對(duì)照組：P30min=0.032）（圖3B）。

圖2　觀察箱內(nèi)IPA干擾蜜蜂舞蹈數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖

3.討論

我們的結(jié)果表明，在巢門口并未發(fā)現(xiàn)有蜜蜂增加。我們推測(cè)蜂群周圍沒(méi)有能夠讓守衛(wèi)蜂看見的入侵者或者是守衛(wèi)蜂在巢內(nèi)對(duì)報(bào)警信息素釋放的地方進(jìn)行了攻擊，只是我們并沒(méi)有看到。與此同時(shí)，采集蜂因?yàn)槭艿綀?bào)警信息素的影響而立即停止外出采集，隨著氣味的擴(kuò)散，采集蜂逐漸恢復(fù)至正常采集活動(dòng)。另外，守衛(wèi)蜂是蜂群中數(shù)量比例相當(dāng)小的一部分（僅僅只有10%）并在巢門口進(jìn)行移動(dòng)目標(biāo)的攻擊，且守衛(wèi)蜂的數(shù)量要根據(jù)群體的激烈程度來(lái)做出反應(yīng)[3]。在乙酸異戊酯干擾蜂群后，使得從巢內(nèi)飛出來(lái)的蜜蜂相對(duì)于正常對(duì)照組有所減少，這就證明有一些采集蜂在乙酸異戊酯干擾后停止采集。

在蜂群內(nèi)直接注射乙酸異戊酯進(jìn)行報(bào)警信息素干擾后造成的舞蹈數(shù)量減少，可能是因?yàn)橐宜岙愇祯サ臍馕堆谏w了上述所說(shuō)的蜜蜂舞蹈是釋放的四種氣味或者是舞蹈蜜蜂在遇到報(bào)警信息素后立即停止舞蹈。但是在乙酸異戊酯干擾之后，蜜蜂的舞蹈數(shù)量很快就恢復(fù)到正常水平了（圖2），表明報(bào)警信息素對(duì)舞蹈蜜蜂的干擾效應(yīng)是短暫的。

圖3　乙酸異戊酯干擾東方蜜蜂訪問(wèn)頻次及舞蹈數(shù)量統(tǒng)計(jì)圖

最近的研究發(fā)現(xiàn)這四種物質(zhì)是可以被工蜂檢測(cè)到的，并且發(fā)現(xiàn)在食物源采集蜂采集過(guò)的位置周圍也能檢測(cè)到這四種物質(zhì)[18]。因此我們推測(cè)蜜蜂在飼喂點(diǎn)減少了訪問(wèn)頻次是因?yàn)槌艘宜岙愇祯ケ旧淼母蓴_作用外，還因?yàn)橐宜岙愇祯パ谏w了這四種有利于蜜蜂采集物質(zhì)的氣味而導(dǎo)致訪問(wèn)頻次下降。

蜜蜂的決策行為是基于它們所獲得的信息后進(jìn)行處理，以做出最佳的行為方案來(lái)面對(duì)危險(xiǎn)或者采集活動(dòng)[19]。當(dāng)蜜蜂在食物源采集的時(shí)候，在蜜蜂周圍能檢測(cè)到四種物質(zhì)[18]，這個(gè)可能是蜜蜂用來(lái)鑒別同伴和在采集活動(dòng)中用來(lái)交流的化學(xué)信號(hào)。但是乙酸異戊酯干擾破壞了采集蜜蜂的正常信號(hào)交流，接著收到報(bào)警信息素

我們的研究結(jié)果表明，乙酸異戊酯干擾后蜜蜂的訪問(wèn)頻次和舞蹈數(shù)量降低。守衛(wèi)蜂監(jiān)察蜂群巢門口，監(jiān)測(cè)同群蜜蜂的進(jìn)出與非同群蜜蜂的入侵[12]。Wittmann[13]等發(fā)現(xiàn)守衛(wèi)蜂在遇到危險(xiǎn)的時(shí)候會(huì)利用氣味作為線索來(lái)進(jìn)行攻擊。Bowden[14]發(fā)現(xiàn)守衛(wèi)蜂在遇到危險(xiǎn)的時(shí)候會(huì)利用視覺(jué)線索（大小和顏色）來(lái)進(jìn)行攻擊。蜜蜂會(huì)揮動(dòng)它們的翅膀，做出攻擊警告的姿勢(shì)，飛向移動(dòng)的如黑色的物體，甚至進(jìn)行針刺攻擊[3]。報(bào)警信息素的迅速釋放通常需要有可見的刺激物體進(jìn)行刺激[15-17]。在本研究當(dāng)中，我們將乙酸異戊酯注射到蜂群中，因?yàn)樵诔矁?nèi)蜜蜂對(duì)入侵者進(jìn)行攻擊的時(shí)候更容易釋放報(bào)警信息素。干擾的蜜蜂回巢后會(huì)反饋給同伴停止信號(hào)告知同伴外面有危險(xiǎn)。然而，為何這個(gè)信號(hào)傳遞機(jī)制能降低蜜蜂的舞蹈表演我們還不清楚，需要進(jìn)一步的深入研究。

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2015年國(guó)家蜜蜂產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系科學(xué)養(yǎng)蜂培訓(xùn)班在湖南省津市市舉行

2015年國(guó)家蜜蜂產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系科學(xué)養(yǎng)蜂培訓(xùn)班（主題是：“與時(shí)俱進(jìn)科技興蜂”）在湖南省津市市政府和市政協(xié)的高度重視與大力支持下，于2015年11月9日在津市市委黨校舉行。出席這次培訓(xùn)開班典禮的市級(jí)領(lǐng)導(dǎo)有：津市市政協(xié)分管農(nóng)村工作的梁文利副主席。前來(lái)祝賀的單位有：津市市農(nóng)業(yè)局、畜牧水產(chǎn)局、經(jīng)管局、供銷社、科協(xié)、財(cái)政局、民政局、電視臺(tái)、蜂業(yè)協(xié)會(huì)和德旺養(yǎng)蜂專業(yè)合作社大部分社員近120人。

開班典禮由津市市供銷社副主任唐業(yè)斌同志主持。在開班典禮上，津市市政協(xié)分管農(nóng)村工作的梁文利副主席期望津市市的蜜蜂產(chǎn)業(yè)在各級(jí)有關(guān)部門的高度重視與正確指導(dǎo)和全市養(yǎng)蜂人員的共同努力下早日做大做強(qiáng)。

這次培訓(xùn)先后由養(yǎng)蜂專家顏志立老師為學(xué)員講授《畜牧法》、農(nóng)業(yè)部《養(yǎng)蜂管理辦法（試行）》和其他與養(yǎng)蜂有關(guān)的法規(guī)和政策,解讀了第44屆國(guó)際養(yǎng)蜂博覽會(huì)會(huì)展的蜂機(jī)具花絮和國(guó)內(nèi)外養(yǎng)蜂生產(chǎn)情況介紹；湖南省蜂業(yè)協(xié)會(huì)副秘書長(zhǎng)賴淑華老師講授《成熟蜜與未成熟蜜質(zhì)量功用的差別》和《蜜蜂授粉的作用與意義及經(jīng)濟(jì)價(jià)值》，還傳達(dá)了中國(guó)蜂產(chǎn)品協(xié)會(huì)10月份在湖北省十堰市舉辦的2015年全國(guó)蜂業(yè)大會(huì)暨蜂產(chǎn)品市場(chǎng)規(guī)范與發(fā)展高峰論壇會(huì)上王啉會(huì)長(zhǎng)作的題為“強(qiáng)化蜂產(chǎn)品行業(yè)規(guī)范推動(dòng)蜂產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展”的講話精神；湖南省蜂業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)理事張恢平同志講授了《怎樣科學(xué)養(yǎng)蜂和怎樣生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)蜂產(chǎn)品》等課。

Alarm Pheromone isopentyl acetate Reduces Honeybees’Foraging on Apis cerana

Gong Zhiwen Wang Chao Li xinyu He Shaoyu Tan Ken
（Eastern Bee Research Institute of Yunnan Agricultural University,Kunming,China）

Alarm pheromones,such as isopentyl acetate(IPA),which is the main component of sting alarm pheromone and play a critical role in the coordination of individual behaviors as well as colony information communication in the honeybee colonies.In this study,honeybees were exposed to IPA at a foraging site and inside their colony to investigate the influence of alarm pheromones on foraging activity.IPA reduced bee flying out the nest,foraging,and waggle dancing.IPA therefore inhibits honey bee foraging and foraging communication.

honeybee，alarm pheromone，IPA，number of dancing bees，frequency of foraging

津市市蜂業(yè)協(xié)會(huì)，415400湘蜂

國(guó)家蜂產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)資金項(xiàng)目（CARS-4S-kxj14）

龔志文（1986-），男，在讀博士研究生，主要從事蜜蜂生物學(xué)研究。

譚墾，男，教授，博導(dǎo)，主要從事蜜蜂生物學(xué)研究，E-mail:eastbee@sina.com。