中華蜜蜂工蜂和雄蜂的觸角感受器差異

姚 丹， 徐祖蔭， 常 鈥， 趙 恬， 袁 揚， 王胤晨*

(1.貴州省農業科學院 畜牧獸醫研究所， 貴州 貴陽 550025； 2.貴州師范學院， 貴州 貴陽 550018； 3.貴州省養蜂學會， 貴州 貴陽 550000)

0 引言

【研究意義】中華蜜蜂(Apisceranacerana)以適應本土環境、采集積極、善于利用零星蜜源、授粉采集的飛行溫度低及飼養成本低等優勢，成為我國分布最廣、應用最普遍的蜂種[1-3]。在前人研究的基礎上進一步補充描述和比較中華蜜蜂工蜂觸角和雄蜂觸角感器，對豐富蜜蜂行為學和蜜蜂生物學具有重要意義?！厩叭搜芯窟M展】昆蟲觸角由柄、鞭、梗等三部分組成，是感知外界環境后進行信息交流的重要結構。觸角上分布著不同類型的感受器，且呈現一定規律，使其具有較為多樣的感知功能，如感受環境(氣流、溫濕度等)、覓食采集、尋求配偶等[4-5]。在20世紀70—80年代，ESSLEN等[6-7]對意大利蜜蜂觸角的感受器開展研究，闡述了觸角上板形感器(sensilla placodea，Spl)、鐘形感器(sensilla campaniformia，Sca)、錐形感器(sensilla basiconicum，Sba)、刺形感器( sensilla chaetica，Sch)、毛形感器( sensilla trichodea，Str)和芽形感器(bud-like sensilla，Sbl)等感受器的功能。杜蘭之[8]對中華蜜蜂工蜂觸角電鏡掃描發現，中華蜜蜂除以上6種感受器之外，還發現一類緣感器?！狙芯壳腥朦c】關于中華蜜蜂雄蜂觸角感受器的相關研究較少，工蜂和雄蜂觸角感受器之間是否存在差異尚未可知?！緮M解決的關鍵問題】比較中華蜜蜂工蜂和雄蜂觸角感器之間的差異，進而挖掘和探究工蜂和雄蜂對外界敏感度不同的原因，為豐富蜜蜂行為學和蜜蜂生物學提供參考資料。

1 材料與方法

1.1 材料

中華蜜蜂(以下簡稱中蜂)由貴州省畜牧獸醫研究所實驗蜂場提供。電鏡固定液為Servicebio生產(貨號G1102)，酒精和丙酮為國藥集團化學試劑有限公司生產，812包埋劑為SPI生產(貨號90529-77-4)，超薄切片機為Leica生產 (型號Leica UC7)，透射電子顯微鏡為hitachi生產(型號HT7700)。

1.2 方法

試驗時間為2020年9—10月。選取健康群勢較強的蜂群，抓取中華蜜蜂工蜂和雄蜂各15只，將新鮮觸角組織迅速投入電鏡固定液，4℃固定4 h，0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH7.4)漂洗3次，每次15 min；再用0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH7.4))20℃固定2 h，用0.1 mol/L磷酸緩沖液(pH7.4)漂洗3次，每次15 min；將組織依次在50%、70%、80%、90%、95%、100%的酒精及100%丙酮，100%丙酮中脫水，每次15 min；采用丙酮∶812包埋劑為1∶1滲透4 h及丙酮∶812包埋劑為2∶1滲透過夜，純812包埋劑8 h，將純812包埋劑倒入包埋板，將樣品插入包埋板后37℃烤箱過夜；隨后在60℃烤箱聚合48 h；用超薄切片機切片60～80 nm超薄切片，切片由鈾鉛雙染色(2%醋酸鈾飽和酒精溶液，枸櫞酸鉛，各染色15 min)，室溫干燥過夜。在透射電子顯微鏡下觀察，采集圖像進行分析。

2 結果與分析

2.1 觸角形狀及組成

從圖1看出，中華蜜蜂工蜂和雄蜂的觸角都呈膝狀，由柄節、梗節、鞭節三部分組成，鞭節最長、柄節次之、梗節最短。工蜂和雄蜂的鞭節、柄節總長度、粗細差異不顯著，但工蜂的鞭節由10節組成，雄蜂的鞭節由11節組成；雄蜂柄節上密布絨毛明顯密集于工蜂柄節，且絨毛長度也長于工蜂；梗節無明顯差異。

圖 1 中華蜜蜂工蜂(左)和雄蜂(右)觸角掃描形狀及結構

2.2 觸角感器

中華蜜蜂觸角有多種感器，分別為板形感器( Spl)、刺形感器( Sch)、B?hm 氏鬃毛、毛形感器(Str)、錐形感器(Sba)和鐘形感器(Sca)等。電鏡掃描觀察結果發現，B?hm 氏鬃毛在工蜂和雄峰梗節的外部，偏向于柄節和梗節的連接處，此感受器明顯偏少，粗細均勻，偏細(圖2a、b)；刺形感器(Sch)整體較直，根部較硬，從根部向上，可以明顯觀察到螺旋狀的脊，一直延伸到尖端，幅度逐漸減小(圖2c、d)；錐形感器(Sba)圓而直，粗短，根部沒有明顯的凹痕，但有一圈明顯的根圍，形似木樁，與表皮連接緊湊，表面較光滑，可看到明顯的柱狀，與表皮呈30°～60°夾角(圖2e)。刺形感器( Sch)、B?hm 氏鬃毛、毛形感器(Str)、錐形感器(Sba)和鐘形感器(Sca)與前人研究結果一致，不再贅述，僅對中蜂雄蜂、工蜂上板形感器( Spl)的數量、形狀作進一步觀察；同時本研究將前人研究命名的羽狀剛毛、馬刀狀剛毛命名為竹丫形感器和葉狀剛毛。

注：a、b分別為工蜂和雄蜂觸角B?hm 氏鬃毛，c、d分別為工蜂和雄蜂觸角刺形感器(Sch)，e為工蜂觸角錐形感器(Sba)。

2.2.1 板形感器(Spl) 板型感器在工蜂和雄蜂觸角上分布最多，中間略有凹陷的橢圓狀結構，規則緊密排布在鞭節表面，2 000倍顯微鏡下可看到板形感器的邊緣突起，中間凹陷，且邊上有清晰的紋理，一直延伸到凹陷的底部(圖3)。工蜂觸角與雄蜂觸角板形感器的形狀無明顯差別，但分布密度呈明顯差異，在同一范圍內，工蜂的板形感器分布密度明顯稀疏于雄蜂的板形感器。

圖3 中華蜜蜂觸角的板形感器形狀

2.2.2 竹丫形感器(bamboo branch-like setae，Sbb) 從圖4看出，竹丫形感器形似竹子枝丫的分支，大部分在主干距頂端1/2處開始分支，形成竹丫狀；著生于魚鱗狀表皮的凹陷處，該類型的感器自基部向端部逐漸變細，且表面有縱脊。僅中華蜜蜂雄蜂觸角中觀察到竹丫形感器。

圖4 中華蜜蜂觸角竹丫形感器的形狀

2.2.3 剛毛(setae，S)

1) 葉狀剛毛(leaf-like Setae，Sll)。從圖5看出，葉狀剛毛形似韭菜葉片、扁平，表面光滑無縱脊，從基部到端部逐漸變細，其中在頂部略有彎曲，與基部呈60°左右的夾角，且彎曲方向一致；著生的表皮處凹陷。掃描電鏡結果顯示，在中華蜜蜂工蜂觸角和雄蜂觸角中都有葉狀剛毛分布，但雄蜂葉狀剛毛的數量顯著少于工蜂。

圖5 中華蜜蜂觸角葉狀剛毛形狀

2) 松針狀剛毛(needle-like setae，Snl)從圖6看出，松針狀剛毛分為有明顯螺紋和無明顯螺紋(表面較光滑)2種。有明顯螺紋的剛毛較無明顯螺紋剛毛長而細，螺紋自根部似扭轉而上，越往上越不明顯，位于鞭節上；無明顯螺紋剛毛在梗節和鞭節均可看到，也似栓錐形。

圖6 中華蜜蜂觸角松針狀剛毛形態

3 討論

昆蟲會通過觸角作為化學感受器感知外界信息及同種類之間信息交流，且有些昆蟲雌雄性觸角感器具有一定的性二型特征[9-11]。工蜂和雄蜂在蜂群中功能不同，分擔著不同職責。本研究采用掃描電鏡技術對工蜂觸角和雄蜂觸角觀察結果表明，工蜂觸角和雄蜂觸角的感受器種類及同種數量間均存在差異。

研究在趙慧婷等[12]對中華蜜蜂工蜂觸角和雄蜂觸角研究的基礎上，進一步充實中華蜜蜂工蜂觸角和雄蜂觸角感受器內容，描述更為形象。有些研究者曾將羽狀感器和馬刀狀感器歸類為剛毛，但此2種毛狀感器與剛毛形狀不同，應進行區分。馬刀狀剛毛毛體扁平凹陷，頂端較尖[7,12]，馬刀扁平面與尖端下垂的方向一致。電鏡掃描可見該感器較扁平，下寬上尖，略彎曲，其尖端往一側略微偏垂，且扁平面與尖端偏垂的方向呈90°角，其體壁上還有類似葉脈狀紋，根據其形狀，稱為葉形感器更為恰當(形似韭菜葉)。這種葉形感器常與刺形感器分布相鄰，在兩者之間還可看到一些過渡類型的感器(其下部與刺形感器相似，上部微彎)。另外一種分布在雄蜂觸角柄節腹面上的毛形感器，此前曾被歸類為羽狀剛毛[12]，這種毛形感器其實更像竹丫，在其主干分布著伸向不同方向的多個小分支，因此命名為竹丫形感器更為形象。而在工蜂同一部位毛形感器雖有粗有細，但無分枝，這也是雄蜂與工蜂觸角感器的差別之一。因此把趙慧婷等[12]研究中的羽狀剛毛、馬刀狀剛毛命名為竹丫形感器和葉狀剛毛；同時本研究在雄蜂觸角中也觀察到葉狀剛毛(馬刀狀剛毛)，進一步豐富了中華蜜蜂觸角感器的內容。

板形感器是在蜜蜂觸角中分布較多的感受器之一，板形感器對蜂王物質和一種稱為Nasanov腺的氣味敏感，具有嗅覺功能[13-15]。掃描電鏡結果顯示，工蜂觸角與雄蜂觸角板形感器形狀無明顯差別，但是2種感受器的分布密度差異明顯，在同一范圍內，工蜂的板形感器分布密度明顯稀疏于雄蜂，可見板形感器數量越多對蜂王物質的敏感程度越高，因此板形感器數量差異可能是雄蜂的嗅覺靈敏度、對蜂王敏感程度高于工蜂的原因之一。

4 結論

采用掃描電鏡技術，對中華蜜蜂工蜂和雄蜂觸角切片觀察表明，工蜂和雄蜂的觸角都呈膝狀，由柄節、梗節、鞭節三部分組成，工蜂的鞭節10節，雄蜂的鞭節由11節，鞭節最長、柄節次之、梗節最短，長度、粗細差異不顯著。中華蜜蜂觸角感器有板形感器( Spl)、刺形感器( Sch)、B?hm 氏鬃毛、毛形感器(Str)、錐形感器(Sba)和鐘形感器(Sca)等，其中，工蜂觸角與雄蜂觸角板形感器形狀無明顯差別，但是2種感受器的分布密度差異明顯，而竹丫狀感器僅在雄蜂觸角中觀察到。推測板形感器數量差異可能是雄蜂的嗅覺靈敏度、對蜂王敏感程度高于工蜂的原因之一。