金華地區(qū)東方蜜蜂的形態(tài)特征

蘇曉玲，陳道印，曹聯(lián)飛，華啟云，趙東緒，羅谷輝

(1.金華市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，浙江 金華 321017；2.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 畜牧獸醫(yī)研究所，浙江 杭州 310021)

東方蜜蜂(Apiscerana)是我國(guó)重要的本土蜂種資源，在維持生態(tài)系統(tǒng)平衡和促進(jìn)農(nóng)作物增產(chǎn)方面起著重要作用。東方蜜蜂在我國(guó)分布廣泛，并在長(zhǎng)期自然選擇中對(duì)地理和生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了適應(yīng)性，形成了不同的生態(tài)型[1]。研究證明，東方蜜蜂的形態(tài)特征在不同地域表現(xiàn)出明顯的變異[2-5]，而且受到海拔和氣候等因素的影響[6-9]。20世紀(jì)初東方蜜蜂種群銳減，蜜蜂種群遺傳多樣性下降[10]，21世紀(jì)以來東方蜜蜂種群數(shù)量開始快速增加，但其種質(zhì)資源多樣性不容樂觀，蜂群跨地區(qū)運(yùn)輸和蜜蜂隨意引種等原因?qū)е缕溥z傳多樣性降低。為了科學(xué)保護(hù)和利用東方蜜蜂蜂種資源，種質(zhì)資源評(píng)價(jià)和遺傳多樣性研究是當(dāng)務(wù)之急[11]，而形態(tài)特征測(cè)定是蜜蜂種質(zhì)資源評(píng)價(jià)最常用和最基礎(chǔ)的手段[12-13]。

金華為浙中丘陵盆地地貌，盆周向盆地中心呈現(xiàn)出中山、低山、丘陵崗地、河谷平原階梯式層狀分布，地理環(huán)境非常適宜東方蜜蜂生存，境內(nèi)東方蜜蜂資源豐富。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，光熱水條件優(yōu)越，但時(shí)空分布不均勻，小氣候多樣，有一定垂直差異。近年來，在政策扶持和項(xiàng)目帶動(dòng)下，浙江省東方蜜蜂種群數(shù)量成倍增長(zhǎng)[14]，金華市東方蜜蜂種群數(shù)量由2012年的1萬余群增長(zhǎng)到7萬余群[15]。然而目前還沒有關(guān)于金華市東方蜜蜂內(nèi)部遺傳分化的研究。本研究通過蜜蜂形態(tài)特征分析金華東方蜜蜂資源遺傳分化及地理環(huán)境對(duì)形態(tài)的影響，為該地東方蜜蜂資源保護(hù)和開發(fā)利用提供科學(xué)參考依據(jù)，也為我國(guó)東方蜜蜂資源的研究提供重要基礎(chǔ)資料。

1 材料與方法

1.1 供試材料

于2019年9—11月，在浙江省金華市8個(gè)樣點(diǎn)采集東方蜜蜂(圖1和表1)，每個(gè)樣點(diǎn)采集5群，共40群。每群采集50只成年工蜂，以75%的酒精浸泡帶回實(shí)驗(yàn)室，低溫保存?zhèn)溆?。同時(shí)，收集了廣東東方蜜蜂(GD)和吉林東方蜜蜂(JL)各15群作為外群分析樣本。

圖1 浙江金華市8個(gè)東方蜜蜂采樣點(diǎn)

表1 金華市東方蜜蜂樣本采集點(diǎn)信息

1.2 形態(tài)標(biāo)記解剖與測(cè)量

用帶有圖形采集器的體式顯微鏡(型號(hào)：GL-99TI)與電腦形態(tài)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行形態(tài)測(cè)定。每個(gè)樣點(diǎn)解剖40只成年工蜂，每群隨機(jī)解剖8只，采集標(biāo)準(zhǔn)形態(tài)標(biāo)記圖像，測(cè)定16項(xiàng)與形狀大小相關(guān)的形態(tài)指標(biāo)，測(cè)定的指標(biāo)包括吻長(zhǎng)、右前翅(翅長(zhǎng)、翅寬)、右后足(脛節(jié)長(zhǎng)、股節(jié)長(zhǎng)、基跗節(jié)長(zhǎng)、基跗節(jié)寬)、背板(第三背板長(zhǎng)、第四背板長(zhǎng)、第五背板長(zhǎng)、第六背板長(zhǎng))、腹板(第四腹板長(zhǎng)、蠟鏡長(zhǎng)、第七腹板長(zhǎng)、第七腹板寬)和第五背板絨毛帶長(zhǎng)。測(cè)定方法參照Ruttner1988年提出的測(cè)定標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行[16]。

1.3 數(shù)據(jù)分析

對(duì)東方蜜蜂形態(tài)數(shù)據(jù)利用SPSS23.0軟件進(jìn)行分析。將各樣點(diǎn)形態(tài)指標(biāo)作單因素方差(ANOVA)分析，根據(jù)樣本均值和標(biāo)準(zhǔn)差分析種群形態(tài)特征，比較兩兩之間差異顯著性，分別作顯著性水平0.05、0.01檢驗(yàn)。采用主成分分析和聚類分析研究金華東方蜜蜂與外群東方蜜蜂的形態(tài)分化。采用逐步判別和聚類分析研究金華地區(qū)東方蜜蜂種群形態(tài)分化。采用相關(guān)分析法分析不同樣點(diǎn)的形態(tài)學(xué)特征與其生態(tài)環(huán)境中的不同生態(tài)因子的關(guān)系。

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)測(cè)定

金華東方蜜蜂8個(gè)樣點(diǎn)及外群形態(tài)數(shù)據(jù)的平均值與標(biāo)準(zhǔn)誤見表2。金華東方蜜蜂16個(gè)形態(tài)指標(biāo)均極顯著小于吉林樣本，除翅長(zhǎng)、翅寬、基跗節(jié)寬和第三背板長(zhǎng)與廣東樣本差異不顯著外，其他形態(tài)指標(biāo)與廣東樣本有一定顯著差異。

表2 金華市東方蜜蜂8個(gè)樣點(diǎn)及外群形態(tài)數(shù)據(jù)的平均值與標(biāo)準(zhǔn)誤 單位：mm

金華東方蜜蜂內(nèi)部變異分析表明，16個(gè)形態(tài)特征之間均存在極顯著差異，武義新宅、婺城北山、蘭溪馬澗樣本的吻長(zhǎng)顯著大于其他樣點(diǎn)；婺城塔石樣本具有最小的翅長(zhǎng)(8.53±0.12)mm和翅寬(2.90±0.07)mm，且與武義宣平樣本差異極顯著；武義新宅和磐安方前2個(gè)樣本具有較大的第三背板長(zhǎng)(2.07±0.10和2.07±0.08)mm、第四背板長(zhǎng)(1.86±0.05和1.86±0.04)mm、第五背板長(zhǎng)(1.81±0.05和1.81±0.05)mm和第六背板長(zhǎng)(1.84±0.08和1.79±0.08)mm，且與永康方巖、婺城塔石、武義宣平和蘭溪馬澗樣本差異顯著；永康方巖樣本具有最小的第四背板長(zhǎng)(1.77±0.08)mm、第五背板長(zhǎng)(1.73±0.07)mm、第六背板長(zhǎng)(1.73±0.09)mm和第四腹板長(zhǎng)(2.49±0.08)mm，除第四腹板長(zhǎng)外，與婺城北山、武義新宅和磐安方前樣本差異顯著；武義新宅樣本蠟鏡長(zhǎng)平均值最大(1.26±0.05)mm，與其他樣本差異顯著。

2.2 與外群東方蜜蜂形態(tài)數(shù)據(jù)比較分析

將金華8個(gè)樣點(diǎn)和2個(gè)外群東方蜜蜂的16個(gè)形態(tài)遺傳標(biāo)記數(shù)據(jù)進(jìn)行主成分分析，從中提出2個(gè)特征值高的因素(>1)。因素1特征根為7.093，解釋總體變異的44.3%，第四腹板長(zhǎng)、第七腹板寬、第七腹板長(zhǎng)、蠟鏡長(zhǎng)、第三背板長(zhǎng)、第四背板長(zhǎng)、第五背板長(zhǎng)、第六背板長(zhǎng)、第七背板長(zhǎng)、第五背板絨毛帶長(zhǎng)、翅長(zhǎng)、翅寬和吻長(zhǎng)對(duì)因素1貢獻(xiàn)較大。因素2特征根1.282，解釋總體變異的8.0%，形態(tài)標(biāo)記脛節(jié)長(zhǎng)、股節(jié)長(zhǎng)、基跗節(jié)長(zhǎng)和基跗節(jié)寬對(duì)因素2貢獻(xiàn)較大。以上2個(gè)因素包括52.4%的數(shù)據(jù)變異。

對(duì)因素1和因素2進(jìn)行分析。由圖2可知，所有樣本可以分為2個(gè)種群：金華東方蜜蜂和廣東樣本為1個(gè)地理種群，吉林樣本單獨(dú)為1個(gè)種群。金華東方蜜蜂的因素1的值比吉林樣本要小，由于因素1所涉及的性狀主要與體型大小有關(guān)，因此說明，金華東方蜜蜂個(gè)體比吉林樣本個(gè)體要小。

對(duì)金華8個(gè)樣點(diǎn)和2個(gè)外群東方蜜蜂的16個(gè)形態(tài)遺傳標(biāo)記數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。由圖3可知，金華8個(gè)樣點(diǎn)與廣東樣本聚為一支，吉林樣本單獨(dú)聚為一支。結(jié)果說明，金華東方蜜蜂與吉林樣本遺傳距離遠(yuǎn)，而浙江金華地區(qū)東方蜜蜂內(nèi)部遺傳距離小，金華東方蜜蜂與廣東樣本具有相似的遺傳特征。

圖3 聚類分析結(jié)果

2.3 金華市東方蜜蜂逐步判別與聚類分析

根據(jù)Wilks’ Lambda統(tǒng)計(jì)量檢驗(yàn)，9個(gè)判別效果極顯著的形態(tài)標(biāo)記進(jìn)入判別函數(shù)，按判別函數(shù)特征值從大到小依次為吻長(zhǎng)、第四背板長(zhǎng)、蠟鏡長(zhǎng)、股節(jié)長(zhǎng)、第四腹板長(zhǎng)、第七腹板長(zhǎng)、第五背板長(zhǎng)、第五背板絨毛帶長(zhǎng)和第七腹板長(zhǎng)。逐步判別分析建立的判別函數(shù)共7個(gè)，前3個(gè)判別函數(shù)分別解釋總體變異的39.5%、26.9%和16.7%，累積貢獻(xiàn)率為83.2%。

利用貢獻(xiàn)率最高的2個(gè)函數(shù)，分析金華地區(qū)東方蜜蜂內(nèi)部的遺傳分化，逐步判別分析散點(diǎn)圖4顯示，函數(shù)1橫軸方向樣點(diǎn)明顯分離成兩組，武義新宅、磐安方前、婺城北山、蘭溪馬澗東方蜜蜂樣點(diǎn)的重心較近，婺城長(zhǎng)山、武義宣平、婺城塔石、永康方巖東方蜜蜂4個(gè)樣點(diǎn)的重心較近。利用判別分析組質(zhì)心處的函數(shù)進(jìn)行聚類分析，武義新宅、磐安方前、婺城北山、蘭溪馬澗聚為一支，婺城長(zhǎng)山、武義宣平、婺城塔石、永康方巖聚為一支。結(jié)果說明，金華地區(qū)東方蜜蜂內(nèi)部分化成2個(gè)種群。

圖4 金華市東方蜜蜂逐步判別分析

2.4 相關(guān)性分析

對(duì)金華8個(gè)樣點(diǎn)東方蜜蜂的形態(tài)特征與環(huán)境因子進(jìn)行相關(guān)性分析。由表3可知，16項(xiàng)形態(tài)特征中，有12項(xiàng)指標(biāo)與環(huán)境因子呈一定相關(guān)性，9項(xiàng)指標(biāo)與海拔的相關(guān)系數(shù)顯著，其中吻長(zhǎng)、翅寬、第四背板長(zhǎng)、第六背板長(zhǎng)、蠟鏡長(zhǎng)、第七腹板長(zhǎng)和第七腹板寬呈顯著正相關(guān)，脛節(jié)長(zhǎng)和基跗節(jié)長(zhǎng)呈顯著負(fù)相關(guān)。6項(xiàng)指標(biāo)與年平均氣溫的相關(guān)系數(shù)極顯著，其中翅寬、蠟鏡長(zhǎng)第七腹板寬呈顯著負(fù)相關(guān)，脛節(jié)長(zhǎng)、基跗節(jié)長(zhǎng)和第七腹板長(zhǎng)呈顯著正相關(guān)；9項(xiàng)指標(biāo)與年最低氣溫呈極顯著負(fù)相關(guān)，包括吻長(zhǎng)、翅寬、股節(jié)長(zhǎng)、基跗節(jié)寬、第四背板長(zhǎng)、第五背板長(zhǎng)、第六背板長(zhǎng)、蠟鏡長(zhǎng)和第七腹板寬。

圖5 金華市東方蜜蜂判別函數(shù)重心聚類

表3 金華市東方蜜蜂形態(tài)特征與環(huán)境因子相關(guān)性

3 討論

金華東方蜜蜂16個(gè)形態(tài)指標(biāo)均極顯著小于吉林樣本，表明金華東方蜜蜂體型小于吉林樣本；散點(diǎn)圖和聚類分析結(jié)果顯示，金華東方蜜蜂與廣東樣本聚成一支，吉林樣本單獨(dú)聚為一支，群體距離與地理距離相符。譚墾等[17-18]研究表明，東北東方蜜蜂受低溫環(huán)境影響進(jìn)化出了較大的體型，本研究與其結(jié)果一致。另外，金華東方蜜蜂與吉林、廣東樣本形態(tài)數(shù)據(jù)對(duì)比分析也說明了本研究所測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。

根據(jù)國(guó)家畜禽遺傳資源志東方蜜蜂類型的劃分標(biāo)準(zhǔn)，我國(guó)東方蜜蜂分為9個(gè)不同類型，廣東東方蜜蜂屬于典型的華南中蜂類型，而浙江東方蜜蜂分成2個(gè)生態(tài)型，浙江西部為華中中蜂類型，浙江大部分地區(qū)為華南中蜂類型。金華地處浙江省中部，處于2個(gè)生態(tài)型分布的過渡地帶。本研究表明，金華東方蜜蜂除翅長(zhǎng)、翅寬、基跗節(jié)寬和第三背板長(zhǎng)與廣東樣本差異不顯著外，其他形態(tài)指標(biāo)與廣東樣本顯著差異。由于缺乏華中中蜂形態(tài)樣本，本研究未明確金華地區(qū)東方蜜蜂與華中中蜂的關(guān)系，金華東方蜜蜂與2個(gè)生態(tài)型之間的關(guān)系需要進(jìn)一步的研究。

金華地區(qū)東方蜜蜂變異分析表明，16個(gè)形態(tài)特征之間均存在極顯著的變異性，說明金華地區(qū)東方蜜蜂種群內(nèi)遺傳變異豐富。判別—聚類分析顯示金華8個(gè)樣點(diǎn)分成2個(gè)種群：婺城北山、武義新宅、磐安方前與蘭溪馬澗為1個(gè)種群；永康方巖、婺城塔石、婺城長(zhǎng)山與武義宣平為1個(gè)種群。婺城北山、武義新宅與磐安方前3個(gè)樣點(diǎn)彼此之間的直線距離均在60 km以上，卻聚為一支；而這3個(gè)樣點(diǎn)與婺城長(zhǎng)山、永康方巖、婺城塔石樣點(diǎn)之間直線距離僅為15～62 km，這表明地理距離不是影響金華地區(qū)東方蜜蜂遺傳變異的主要原因。婺城北山、武義新宅為海拔最高的2個(gè)樣點(diǎn)，年均氣溫與年最低氣溫在所有樣點(diǎn)中處于非常低的水平，磐安方前的年均氣溫與最低氣溫在所有樣點(diǎn)中也處于較低的水平。需要注意的是蘭溪馬澗樣點(diǎn)的海拔與氣溫與其他3個(gè)樣點(diǎn)并不一致，但仍在同一個(gè)分組中，可能是由于其與婺城北山樣點(diǎn)之間的直線距離為8 km，而蜂王與雄蜂的交配距離約7.5 km[19]，兩地基因流交流頻繁導(dǎo)致的。永康方巖、婺城塔石、婺城長(zhǎng)山與武義宣平相較則海拔較低、氣溫較高。本研究結(jié)果表明，海拔與溫度可能是影響金華地區(qū)東方蜜蜂遺傳變異的主要原因，這與王桂芝等[6，8，20]的研究結(jié)果一致。

在金華東方蜜蜂樣本中，武義新宅、磐安方前和婺城北山3個(gè)樣本具有最大的第四背板長(zhǎng)、第五背板長(zhǎng)和第六背板長(zhǎng)，而且武義新宅樣本的蠟鏡長(zhǎng)最長(zhǎng)，磐安方前樣本第五背板絨毛帶長(zhǎng)最長(zhǎng)，婺城北山樣本翅寬最寬。工蜂背板長(zhǎng)是衡量蜜蜂腹部大小的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)，因此，這3個(gè)地區(qū)的蜜蜂具有較大的腹部。而武義新宅、磐安方前和婺城北山樣本的年均氣溫與年最低氣溫較低，這可能是金華東方蜜蜂對(duì)低溫環(huán)境進(jìn)行的適應(yīng)性進(jìn)化，這與譚墾等[8]的研究結(jié)果一致。

環(huán)境因子對(duì)金華東方蜜蜂形態(tài)特征的影響表現(xiàn)明顯，表明金華東方蜜蜂具有比較明顯的地理變異性。本研究16項(xiàng)形態(tài)特征中，有12項(xiàng)指標(biāo)與環(huán)境因子呈顯著相關(guān)性，其中翅寬、蠟鏡長(zhǎng)和第七腹板寬同時(shí)與海拔呈正相關(guān)，與年平均氣溫和年最低氣溫呈極顯著負(fù)相關(guān)，說明金華地區(qū)東方蜜蜂這3個(gè)指標(biāo)受環(huán)境影響大，海拔越高，溫度越低，這3個(gè)指標(biāo)越大。