油茶授粉蜜蜂的培育与应用.pdf
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1、2023,45(4)DOI:10.13836/j.jjau.2023087Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensishttp:/江西农业大学学报 油茶授粉蜜蜂的培育与应用李震1,2,黄强1,2,彭成涛3,张永1,2,钟史清1,2,颜伟玉1,2,曾志将1,2*(1.江西农业大学 蜜蜂研究所,江西 南昌 330045;2.江西省蜜蜂生物学与饲养重点实验室,江西 南昌 330045;3.江西省养蜂研究所,江西 南昌 330052)摘要:【目的】油茶(Camellia oleifera)是我国南方主要食用油料树种,但油茶花授粉效率很低,存在“花多果少”现象
2、,严重影响了油茶果产量,油茶花授粉技术已成为油茶产业中“卡脖子”难题。蜜蜂是最常见授粉昆虫,但由于油茶花中的花蜜和花粉,会引起蜜蜂幼虫腐烂和成年蜜蜂胀肚等中毒症状,因此蜜蜂不愿采集油茶花的蜜粉。本研究拟在育王期间添加油茶蜂蜜来培育对油茶蜜粉具有抗性的蜂王及工蜂后代,旨在提高蜜蜂为油茶授粉效率。【方法】以西方蜜蜂(Apis mellifera)为试验材料,在油茶花期饲养20群蜜蜂,从中选择1群烂子率低的蜂群作为试验群。在第2年春季油菜花期结束后,利用以上烂子率低试验群中蜂王产卵进行育王。育王哺育群分为试验组和对照组,试验组在放入育王框前7 d摇净蜂群中蜂蜜,同时饲喂足油茶蜂蜜;而对照组饲喂足量油
3、菜蜂蜜。然后统计育王王台封盖率,刚羽化出房蜂王初生重、胸重、胸宽、前翅长、卵巢管数及卵巢中卵黄原蛋白(Vg)和储存蛋白110 b(Hex110b)基因相对表达量。另外利用高效液相色谱法(HPLC)测定试验组和对照组王台内剩余蜂王浆中的糖类成分及绝对含量。试验组和对照组蜂王自然交尾成功后,供油茶花期开展授粉试验使用,分别统计试验组和对照组蜂群烂子率。【结果】与对照组相比,试验组王台的封盖率和蜂王出房率显著降低(P0.05);与对照组相比,试验组王台内剩余蜂王浆中含有甘露三糖、棉籽糖和水苏糖;在油茶花期,试验组蜂群的幼虫存活率和封盖率都显著高于对照组(P0.05)。【结论】在西方蜜蜂育王期间,给蜂
4、群饲喂足量的油茶蜂蜜,所培育蜂王繁殖的蜂群在为油茶授粉期间烂子率显著降低,建议在蜜蜂为油茶授粉中推广应用。关键词:蜜蜂;油茶;蜂蜜;授粉;蜂王培育中图分类号:S892.6;S897+.3 文献标志码:A 开放科学(资源服务)标识码(OSID):文章编号:1000-2286(2023)04-0944-08Cultivation and Application of Camellia oleifera Pollination BeesLI Zhen1,2,HUANG Qiang1,2,PENG Chengtao3,ZHANG Yong1,2,ZHONG Shiqing1,2,YAN Weiyu1,
5、2,ZENG Zhijiang1,2*(1.Institute of Honeybee,Jiangxi Agricultural University,Nanchang 330045,China;2.Jiangxi Provincial Key Laboratory of Honeybee Biology and Beekeeping,Nanchang 330045,China;3.Apicultural Institute of Jiangxi Province,Nanchang 330045,China)收稿日期:20230428 修回日期:20230522基金项目:国家自然科学基金项目(
6、32172790)和国家蜂产业技术体系资助项目(CARS-44-KXJ15)Project supported by the National Natural Science Foundation of China(32172790)and the Earmarked Fund for the China Agricultural Research System(CARS-44-KXJ15)作者简介:李震,博士生,orcid.org/0000-0002-1418-9428,;*通信作者:曾志将,教授,博士,博士生导师,主要从事蜜蜂生物学研究,orcid.org/0000-0001-5778-4
7、115,。李震,黄强,彭成涛,等.油茶授粉蜜蜂的培育与应用 J.江西农业大学学报,2023,45(4):944-951.LI Z,HUANG Q,PENG C T,et al.Cultivation and application of Camellia oleifera pollination beesJ.Acta agriculturae universitatis Jiangxiensis,2023,45(4):944-951.第 4 期李震等:油茶授粉蜜蜂的培育与应用Abstract:Objective Camellia oleifera is the main consumable
8、oil tree in southern China,However,its pollination efficiency is very low,causing more flowers and less fruit,which seriously affects the yield of C.oleifera fruit.Consequently,pollination of oil tea flowers has become a stranglehold issue in the C.oleifera industry.Bees are the most common pollinat
9、ing insects.However,due to the fact that nectar and pollen in Camellia oleifera flowers will cause poisoning symptoms such as bee larvae rotting and adult belly swelling,therefore,bees are reluctant to collect nectar and pollen from Camellia oleifera flowers.In this study,camellia honey was added du
10、ring the breeding period to cultivate queens and worker bee offspring resistant to camellia honey powder,aiming to improve the efficiency of bee pollination for camellia.Method Western honey bees(Apis mellifera)were used as the experimental material.Twenty colonies were reared during the blooming pe
11、riod of C.oleifera,from which one colony with low rotten seed was selected as the breeding colony.After the Brassica napus blooming in the following spring,the queen was reared using eggs laid by the queen in the above breeding colony.The honey was cleaned in the breeding colony 7 days before placin
12、g in the queen rearing frames.Meanwhile,the treatment group were fed with sufficient C.oleifera honey.The control group were fed with adequate B.napus honey.The capping rate,birth weight,thorax weight,thorax width,forewing length,number of ovarian tubes and relative expression levels of Vitellogenin
13、(Vg)and Hexamerin 110 b(Hex 110 b)in the ovaries were quantified in the two groups of cultured queens.In addition,high performance liquid chromatography(HPLC)was employed to determine the saccharide composition and absolute amount of the remaining royal jelly in the experimental or control queen cel
14、ls.After the natural mating of the queens in the experimental group and the control group was successful,it was used for pollination test during the flowering period of Camellia oleifera.The rotten rate of the colony in the experimental group and the control group was counted respectively.Result The
15、re was a significant decreased in the capping rate of the treatment queen cells and the emergence rate of queen compared with the control group(P0.05).Compared with the control group,mannose,raffinose and stachyose were found in the residual royal jelly of the experimental group.During the flowering
16、 period of C.oleifera,the survival rate and coverage rate of larvae in the experimental group were significantly higher than those in the control group(P0.05).ConclusionDuring the queen rearing period,feeding the colony with ample amount of C.oleifera honey,the rotten rate was significantly reduced
17、in the colony bred by the queen during pollination of C.oleifera.It is worthwhile to promote the application of honey bees in pollinating C.oleifera.Keywords:honey bee;Camellia.oleifera;honey;pollination;queen rearing【研究意义】油茶(Camellia oleifera)属于亚热带常绿灌木,其果实(种子)经过炒制、压榨及过滤后可得到茶油,茶油已被国际粮农组织列为健康型高级食用植物油
18、1-3。茶油的不饱和脂肪酸含量高达90%,长期食用山茶油可降低患心血管疾病风险、增强免疫力、降低胆固醇并能够防治高血压4-7。由于油茶单一化种植、环境污染和人为破坏植被等因素,油茶林中授粉昆虫的栖息地已被大量破坏,野生授粉昆虫种类和数量越来越少8-9,另外油茶的“自交不亲和”特性进一步限制了结实率和茶油产量10-12,显然油茶花授粉技术已成为油茶产业中“卡脖子”难题。西方蜜蜂(Apis mellifera)和东方蜜蜂(Apis cerana)能采集油茶花的花蜜和花粉,但会出现蜜蜂幼虫腐烂及成年工蜂腹部肿胀,因此蜜蜂表现出为油茶花授粉不积极现象。如何科学利用蜜蜂为油茶花授粉,是油茶花授粉技术中热
19、点,也是难点。开展蜜蜂为油茶花授粉技术研究,对破解油茶花授粉“卡脖子”技术难题具有重要意义。【前人研究进展】赵尚武等13认为油花蜜中的皂苷和生物碱致使蜜蜂中毒,并研发了“油茶蜂乐”解毒剂。给蜜蜂饲喂这一解毒剂后,中毒症状减轻,但是蜜蜂访问油茶花授粉的积极性大幅下降。康雪冬等14首次报道了油茶花蜜中含有大量的寡糖(棉籽糖和水苏糖)是蜜蜂中毒的主要原因,寡糖水解后的半乳糖造成成年蜜蜂代谢障碍,幼虫腐烂,945江 西 农 业 大 学 学 报第 45 卷进而提出分区管理结合药物解毒的防治措施。本课题组前期研究利用高效液相色谱(HPLC)和高效液相色谱四极杆飞行时间质谱(HPLC quadrupole
20、time-of-flight mass spectrometry,HPLC/Q-TOF-MS)技术,检测了油茶花蜜、蜂蜜和花粉中的糖类和生物碱种类及绝对含量。而后基于油茶花蜂蜜、花粉中糖类和生物碱的含量开展西方蜜蜂幼虫和成年工蜂毒理试验。结果表明:油茶蜂蜜中含有高浓度的甘露三糖、棉籽糖和水苏糖是导致西方蜜蜂幼虫和成年工蜂中毒的“元凶”。进一步通过糖类代谢谱揭示3种低聚糖在幼虫和成年工蜂肠道内无法被消化,随着时间延长而逐渐积累,且严重干扰幼虫和工蜂体内葡萄糖合成海藻糖过程,最终导致蜜蜂幼虫和工蜂个体死亡15。尽管专家学者做了一系列研究,但蜜蜂为油茶授粉效率低这一难题仍未得到有效解决。【本研究切入
21、点】虽然提高蜜蜂为油茶授粉的技术很迫切,但目前蜜蜂为油茶授粉的技术仍然存在技术瓶颈,至今仍未能实现大规模化推广应用。本研究根据蜜蜂育王营养生物学原理16-17,来培育对油茶花蜜粉具有一定耐受性蜂王,从而达到在油茶授粉期间降低蜂群烂子率目的。【拟解决的关键问题】针对油茶产业中技术难题,本研究拟通过人工干预育王营养条件,以期培育出对油茶花蜜、粉有一定耐受性蜂王,为科学利用蜜蜂为油茶授粉提供技术支撑。1 材料与方法1.1试验蜂群在油茶花期(2021年10月至12月)将20群西方蜜蜂(Apis mellifera)置于江西星火农林科技有限公司油茶种植园(江西省宜春市,2772N,114198W)内授粉
22、,油茶种植品种为长林18号,花期筛选出一群烂子率较低的蜂群作为第2年的育王供虫群。在第2年春季油菜花期结束后(2022年4月至5月),外界无主要蜜源,试验地点在江西农业大学蜜蜂研究所。利用以上烂子率低试验群控王产卵6 h后,待卵孵化成1 d幼虫后进行移虫育王。育王哺育群分为试验组和对照组,每组3群,每群10张脾,蜂脾相称。试验组在放入育王框前7 d摇净蜂群中蜂蜜,同时饲喂足量油茶蜂蜜;而对照组饲喂足量油菜蜂蜜。试验组和对照组每群在继箱群中插1个育王框,上面36个王台都移有1日龄幼虫。然后统计育王王台封盖率,并取样刚羽化出房蜂王供形态指标和分子试验使用。同时取王台内剩余蜂王浆供成分测定使用。试验
23、组和对照组各取6只刚羽化出房蜂王分别介入12群交尾群中,等到处女蜂王交尾成功后,每组取3只产卵蜂王组成新蜂群。在油茶花期(2022年11月至12月),把准备好的 6群西方蜜蜂(试验组和对照组各3群,每群6张脾,蜂脾相称)运到江西星火农林科技有限公司油茶种植园内进行授粉试验。1.2试剂与耗材色谱级乙腈(美国天地生物试剂公司,AH3801-001),超纯水(北京金克隆生物科技有限公司),16种糖类标准品西格玛奥德里奇(上海)有限公司,纯度99%,NaOH、乙醇和二甲苯(西陇科学股份有限公司),塑料王台及自制育王框,移虫针,刮浆笔,100,1 000 L枪头和10 mL离心管(安徽白鲨生物科技有限公
24、司),总RNA提取试剂盒(北京全式金生物技术有限公司),RNA反转录试剂盒(北京全式金生物科技有限公司),荧光定量试剂盒(北京宝日生生物科技有限公司)。油茶蜂蜜(Camellia oleifera honey,简称COH)购自湖南省常宁市丽水蓝天林业合作社,油菜蜂蜜(Brassica napus honey,简称BNH)取自江西农业大学蜜蜂研究所。1.3试验仪器设备电子分析天平(AUW120D,日本岛津仪器有限公司),低温冷冻离心机、移液枪艾本德(上海)国际贸易有限公司,Thermo ICS 5000液相色谱仪,徕卡切片机、冷冻机和包埋机(赛默飞世尔科技有限公司),微小物体形态测量与数据分析系
25、统软件(青岛中科徕科技有限公司)。1.4王台封盖率,蜂王出房率,刚羽化出房蜂王初生重、胸重、胸宽和前翅长测定记录并统计育王王台的封盖率和蜂王出房率,余下蜂王用液氮处死,解剖蜂王卵巢,并称量或测量蜂王胸重、胸宽和前翅长,每组设置10个生物学重复。封盖率=封盖王台数量人工移虫的数量 100%946第 4 期李震等:油茶授粉蜜蜂的培育与应用蜂王出房率=蜂王出房数量封盖王台数量 100%1.5刚羽化出房蜂王卵巢管数及卵巢中Vg和Hex 110 b基因相对表达量蜂王左卵巢用来制作蜂王卵巢切片,蜂王卵巢切片制作及统计方法参照易瑶的方法18,对照组和试验组各设置 8个生物学重复。蜂王的右卵巢用来提取总 RN
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