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蜂群中饲喂蜂王的工蜂亚家庭组成分析

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江西农业大学学报2016,38(6):1141—1144 http://xuebao.jxau.edu.cn Acta Agricuhurae Universitatis Jiangxiensis DOI:10.13836/j.jjau.2016160 易瑶,葛阳晴,曾志将.蜂群中饲喂蜂王的工蜂亚家庭组成分析[J].江西农业大学学报,2016,38(6):1141-1144 蜂群中饲喂蜂王的工蜂亚家庭组成分析 易 瑶,葛阳睛,曾志将 (江西农业大学蜜蜂研究所,江西南昌330045) 摘要:蜜蜂是一种资源共享性强、社会分工精确度高且信息交流高度结构化的社会性群体。蜂群中,蜂王的交 配方式是“一雌多雄”,因此蜂群是由多个“同母异父”的亚家庭组成。研究表明,蜂群内这种“同母异父”的亚 家庭结构,可以显著影响蜜蜂内在的部分社会分工。本研究以西方蜜蜂( 如mellifera L.)为实验材料,从3群 自然蜂群中各取样94只饲喂蜂王的工蜂和原蜂王,利用4对微卫星引物对样本进行个体基因型分析。分析得 出了亚家庭总数分别为13、13和2l的3群蜂群,结果表明:饲喂蜂王的工蜂的亚家庭组成并无亚家庭专属现 象,即蜂王会接受各个亚家庭的适龄工蜂的饲喂。 关键词:蜜蜂;饲喂蜂王的工蜂;微卫星;亚家庭 中图分类号:¥892.2 文献标志码:A 文章编号:1000-2286(2016)06-1 141-04 Genotypie Variability of the Queen Nurses in Honey Bee Colony YI Yao,GE Yang—qing,ZENG Zhi—jiang (Honeybee Research Institute,Jiangxi Agricultural University,Nanchang 330045,China) Abstract:Honeybee is a kind of social insect which has a high degree of resource sharing,a high degree of social division of labor and highly structured information exchange.The reproductive system of the honey bee queen is a system of male more than female.It is the reason for numerous‘halfblooded’subfamilies in honey bees.Several studies showed that the genotypical variability within the honey bee colony can affect their poly- ethism.Microsatellite DNA analyses reveal a total of 13,13 and 21 subfamilies in colony A,B and C(Api,mel— lifera)respectively.It shows that the queen nurses are not represented in a signiifcantly different proportion in honey bee colonies.That is,all age-appropriate worker bees CaB have chance to be queen nurses. Keywords:honeybee;worker bees;microsatellite;subfamily 蜜蜂是一种资源共享性强、社会分工精确度高且信息交流高度结构化的社会性群体_】 J。蜜蜂的社 会行为学特性一直都受到广大生物学家的高度关注 J,其原因一方面是蜜蜂本身在给农作物授粉和维 持生态平衡上有着巨大贡献,另一方面是蜜蜂的社会行为学研究结果对整个社会生物学领域有着深远 影响 。 自然交配状态下的蜂王可与多只(7~20)雄蜂进行交配,于是蜂群中便出现了多个“同母异父”的 亚家庭 。研究表明,蜂群里“同母异父”的亚家庭现象可以显著影响其内在的社会分工与行为 。引。 那么,蜂王对来自不同亚家庭的哺育工蜂的饲喂是否有选择性呢?即蜂王是否只偏向于多个亚家庭中 的某几个亚家庭的哺育工蜂的饲喂呢?本实验旨在通过对饲喂蜂王的工蜂的亚家庭组成分析,为蜜蜂 收稿日期:2016-04—26 修回日期:2016—10一10 基金项目:国家现代蜂产业技术体系资助项目(CARS・45一kxj12) Pmject supported by the National Apieuhure Technology System of China(CARS一45一kxj12) 作者简介:易瑶(1992一),女,硕士生,主要从事蜜蜂研究,1528738818@qq.com; 通信作者:曾志将,教授,博士生 导师,bees1965@sina.con。 ・l142・ 江西农业大学学报 第38卷 遗传背景和行为的关系研究提供参考资料,同时完善人们对蜜蜂的研究和认识的目的。实验主要运用 微卫星分子标记技术,检测3个蜂群内的饲喂蜂王的工蜂的亚家庭数量。由检测出的饲喂蜂王的工蜂 的亚家庭数量判断出蜂王是否接受所有亚家庭的适龄工蜂的饲喂。 1材料与方法 1.1试验材料 1.1.1 实验昆虫江西农业大学蜜蜂研究所提供的西方蜜蜂(却 mellifera)3群(蜂群A、B、c),按标 试剂:购自大连宝生物工程有限公司的DNA提取试剂盒;购自北京博凯思维 准方法活框饲养。 1.1.2实验器材与试剂科技有限公司的DNA marker DL2000,LA Taq DNA polymerase和dNTP;购自北京全式金生物技术有限 公司的GelStain荧光核酸染色试剂;QIAxcel试剂盒和卡夹。 仪器:普通离心机(飞鸽KA.1000型,上海安亭科学仪器厂公司产品),快速混匀器(SK-1型,荣华 仪器制造有限公司),玻璃观察箱,LifePro基因PCR扩增仪(Tc-96,杭州博日科技有限公司产品),琼脂 糖凝胶电泳系统(Tanon EPS300),QIAxcel Advanced系统由QIAxcel Advanced仪器、计算机以及QIAxcel ScreenGel软件组成(上海凯杰企业管理有限公司产品),计算机自动成像系统(Tanon GIS2009)。 1.2实验方法 1.2.1样品采集首先将实验蜂群与其它蜂群隔离饲养45 d。然后,在温度适宜、自然无风的环境下, 将带有蜂王的巢皮放置玻璃观察箱上观察取样。用镊子抓取饲喂蜂王的工蜂,并将其装入EP内后迅 速放入装有液氮的保温杯内速冻。每群蜂取94只饲喂蜂王的工蜂和蜂王。在下一步实验进行前,将样 品保存在-80 clC冰箱内。 1.2.2工蜂DNA提取 本实验使用的是购自大连宝生物工程有限公司的DNA提取试剂盒。其中,提取 的部位是单只蜜蜂的胸部组织。所有步骤按试剂盒的说明书进行。其中根据实际情况调整的有:(1)Buff- er GL:260 ;(2)水浴时长:两个30 mitt;(3)双蒸水:20 。提取出来的DNA在一80℃冰箱内保存。 实验用的微卫星引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成(表1)。PCR 1.2.3 PCR扩增反应反应总体系为25 L,其中lOxBuffer:2.5 p.L,正向引物:0.1 L,反向引物:0.1 L,dNTP:2 L,Taq酶: 0.3 ,模板DNA:l L,ddH O:17.2。PCR反应条件:94℃预变性5 min,94 oC变性45 S,退火45 s(不 同微卫星位点的退火温度见表1),72 oC延伸105 S,循环次数30次;72 oC再延伸10 min;最后所有样品 在-80℃冰箱内保存。 表1微卫星位点及部分PCR反应条件 Tab.1 Core sequences in cloned alleles and part of PCR condition for 4 used microsatellites 1.2.4 PCR扩增产物的检测PCR扩增效果直接决定了个体基因型的分析,所以在进行毛细管电泳片 段分析前需要通过凝胶电泳检测PCR的扩增效果,以确保扩增的是目的片段。5 txL PCR产物和1 IxL Loading Buffer混匀后,注入含GelStain荧光染料的琼脂糖胶中,在250 V电压,250 mA电流,80 W功率 下电泳15 rain,紫外灯下观察扩增结果,只取扩增效果好的个体,扩增效果不佳的个体需重新扩增。 1.2.5毛细管电泳结果及片段分析 将1 PCR产物与9 dilution Buffer混合,用QIAxcel Ad. 第6期 易瑶等:蜂群中饲喂蜂王的工蜂亚家庭组成分析 ・1143・ vanced仪器对PCR产物开展片段的进行全自动分离,根据QIAxcel Advanced系统自带的QIAxcel ScreenGel软件对核酸分离的原始信号峰图和模拟胶图,分析并确定DNA片段分子量和浓度。最后,设 定目的片段,读取个体基因型。 1.3数据处理 先将QIAxcel Advanced仪器分析得出的PDF格式的数据转化为Excel表格,然后用MS—tool软件计 算出各亚家庭中等位基因的频数。最后使用Matesoft软件分析各工蜂个体所属亚家庭。 2结果与分析 从图1和表2中可知,A、B、c三组蜂群分别检测到l3、13、21个亚家庭。由于各蜂群所得的亚家庭 数量较大且在正常蜂王交配雄蜂个数内,饲喂蜂王的工蜂的亚家庭组成并无亚家庭专属现象,即蜂王接 受所有亚家庭背景下的适龄工蜂的饲喂。 删吁I1暑 赫矗 肴量 0 § 2 4 6 8 1012 14 1618 2O 22 亚家族Subfamilies 耋}詈 耋 一 嘲 亚家族Subfamilies 亚家族Subfamilies 图1各亚家庭中的饲喂蜂王的工蜂数量 Fig.1 The number of queen nurses of each subfamilies 表2蜂王随从工蜂的亚家庭分析结果 Tab.2 Analysis of subfamilies of queen nurses ・1144・ 江西农业大学学报 第38卷 3讨论 自然交配状态下的蜂群中,一只蜂王可与7~20只雄蜂进行交配 J。在本试验所取的3群意蜂蜂 群的94个样品中就获得了13、l3和21个亚家庭,基本属于正常值。由此,笔者认为饲喂蜂王的工蜂的 亚家庭组成并无亚家庭专属现象,即蜂王接受所有亚家庭背景下的适龄工蜂的饲喂。然而,虽然饲喂蜂 王的工蜂不存在亚家庭专属现象,但这并不能说明蜂王对各个亚家庭中的适龄饲喂工蜂的选择是否随 机。由图1中可知,饲喂蜂王的工蜂在各个亚家庭中的数量并不一致。但是,由于蜂群中各个亚家庭所 占的比例本就不一致¨ H J,而本试验没有取随机样本作为整个蜂群内各个亚家庭所作参考,因此从现有 数据中无法得知饲喂蜂王的工蜂在各亚家庭的分布上与蜂群中各亚家庭工蜂数量所占比例是否一致。 参考文献: [1]Gordon D M.The organization of work in social insects colonies[J].Nature,1996,380(10):121—124. 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Tian L Q,Liu H,He X J,et a1.Honeybee can also shift work[J].Journal of Bee,2012(12):4—6. 【7]Kryger P,Kryger U,Moritz R F A.Genotypical variability for the tasks of water collecting nd ascenting in a honey bee colony [J].Ethology,2000,106(9):769—779. [8]Oldroyd B P,Rinderer T E,Buco S M.Intra—colonial foraging specialism by honey bees(Apis mellifel'a)(Hymenoptera:api— dae)[J].Behav.Eco1.Sociobiol,1992,30(5):291—295. [9]Frumhoff P C,Banker J A.Genetic component to division of labour within honey bee colonies[J].Nature,1988,333(1O): 358.361. [10]Robinson G E,Page R E.Genetic determination of guarding and undertaking in honey—bee colonies[J].Nature,1988,333 (10):356—358. [11]谢宪兵,孙亮先,黄康,等.中华蜜蜂急造王台的工蜂亲属优惠研究[J].动物学报,2008(4):695-700. Xie X B,Sun L X,Huang K,et a1.Worker nepotism during emergency queen rearing in Chinese honeybees Apis cerana cer- ana[J].Acta Zoologica Sinica,2008(4):695—700. [12]刘益波,黄强,颜伟玉,等.运用ISSR分析蜂螨对不同亚家系的选择性寄生[J].蜜蜂杂志,2009,29(8):6-8. 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