中科院研究团队最新成果——

胡蜂是膜翅目胡蜂总科(Vespoidea)昆虫的总称,更多的指胡蜂科的真社会性昆虫种类,通常具有大型巢群。除了人们所熟悉的作为高蛋白质食物外,它们也是亚洲地区最重要的节肢动物类捕食者之一。小胡蜂Vespa
velutina是种群密度最高的胡蜂种类。近年来,一种源自我国沿海地区的亚种——墨胸胡蜂(Vespa
velutinanigrithoraxBuysson)还入侵到了欧洲地区,严重影响了当地本土意大利蜜蜂的安全及养蜂业。同样,本土分布小胡蜂,包括亚种凹纹胡蜂(Vespa
velutinaaurariaSmith)等,是蜜蜂的主要捕食者,严重影响养蜂业。在同时养殖胡蜂和蜜蜂的地区,养蜂冲突也较为激烈。人为的食物残渣等垃圾是胡蜂的丰富食物源,在人类活动旺盛的地区,胡蜂也容易生存,多数哺乳动物会对胡蜂的毒素过敏,因此胡蜂也经常影响人畜的安全。

蜜蜂不仅是“学霸”,还是窃听高手

小胡蜂为一年生社会昆虫,每到秋冬季节,胡蜂巢群内便分化产生雌蜂和雄蜂。两性成虫间的化学通讯也决定了胡蜂的繁殖成功率。虽然研究者们关注胡蜂类的繁殖行为已经有近半个世纪,也有许多对各种胡蜂的性信息素进行鉴定的报道,但均没有能够成功地分离出高效的有活性的成分。

我国是东方蜜蜂的发源地。在我们认识和利用的昆虫榜单中,蜜蜂无疑要进到前三的位置。随着分子生物学等研究方式的推进,对蜜蜂的新发现仍在不断曝出。这不,来自中科院西双版纳热带植物园的几支研究团队,又发现了蜜蜂的两个秘密。

为了解小胡蜂的两性成虫间的化学通讯,中国科学院西双版纳热带植物园化学生态研究组采用了特殊的微量化学分析、有机合成、电生理活性分析、行为活性分析等方法,对凹纹胡蜂性信息素进行了研究。结果表明,凹纹胡蜂的性信息素来自于处女王的第6和第7腹板腺,主要成分为4-氧代辛酸和4-氧代癸酸,两个成分的质量比例约为OOA/ODA
0.8,单个蜂王的分泌量在20~200ug左右。雄蜂对两个成分有明显的电生理活性,人工合成的标准品能够有效的引诱雄蜂。

首次发现!蜂王具有出色的学习记忆能力

这一结果为小胡蜂种群密度的监测、入侵和本土有害小胡蜂种群的控制提供了一个有效方法。在科技养蜂中,这种信息素也可以用来捕获、筛选优质的雄蜂,用于食用小胡蜂育种。相关结果与前期研究的胡蜂报警信息素研究成果一起,使人们对小胡蜂的化学通讯系统有了更进一步的认识。由于小胡蜂的入侵,国际上对其研究的热度急速增加,本研究结果也为进一步研究其嗅觉通信系统提供了基础。

蜂王的任务是产卵,而雄蜂的唯一职责是与蜂王交尾,交尾时蜂王从巢中飞出,全群中的雄蜂随后追逐,此举称为婚飞。蜂王的婚飞择偶是通过飞行比赛进行的,只有获胜的一个才能成为配偶。

相关成果发表在Scientific Reports上。

重点来了!

论文链接

要知道,蜜蜂处女蜂王出巢进行交尾飞行,以及工蜂出巢进行采集活动与它们各自的学习记忆能力是紧密联系在一起的。因为蜜蜂需要记住其居住蜂巢的精确位置、蜜粉源与巢址的路线和各种蜜粉源植物的地点,甚至需要记住所采集蜜粉源的外部特征和气味,以获得最佳的采集方案。

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此前也有一些研究报道指出,蜜蜂的学习记忆与表观遗传学DNA甲基化关联。由于蜜蜂蜂王与工蜂之间行为活动如此不同,让中国科学院西双版纳热带植物园化学生态研究组龚志文博士与谭垦研究员等对其认知行为能力产生了兴趣,他们通过蜜蜂对某一特殊气味的伸吻反应行为,来测试蜜蜂蜂王与工蜂学习记忆能力的差异,他们首次发现蜜蜂蜂王具有出色的学习记忆能力。5日龄蜜蜂蜂王的学习记忆能力,显著高于同日龄工蜂的学习记忆能力,相当于工蜂采集蜂20日龄至25日龄的学习记忆能力。

信息素结构的质谱解析

紧接着,他们通过对蜂王和工蜂DNA甲基化抑制剂处理后进行学习记忆的测试,发现DNA甲基化影响的是蜜蜂的记忆形成过程,而不是学习过程,而且DNA甲基化对蜜蜂记忆的影响表现出时效性,即不同处理时间对蜜蜂记忆的影响有所差别。

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