新华网北京6月8日电(记者李楠)近日,记者从中国农业科学院蜜蜂研究所获悉,该所联合国内外多家科研机构完成的研究成果“蜜蜂王台建筑结构塑造蜂王发育”于日前在国际顶级学术期刊《自然》发表,实现了我国蜜蜂研究领域的科研突破。

王台与工蜂巢房外观比较
长期以来,“蜂王浆决定蜂王命运”的认知主导蜜蜂发育研究,传统养蜂繁育也多聚焦营养供给。此次研究颠覆性提出,工蜂特化建造的圆锥形垂直悬挂巢房“王台”并非被动物理容器,而是蜂王发育的核心调控要素,标志着蜂王发育研究正式从单一“蜂王浆营养驱动”迈向“多维生物物理系统”协同调控新阶段。
研究显示,王台蜂蜡与工蜂巢房蜂蜡配方差异显著:物理特性上,王台蜂蜡抗压强度、硬度更低但熔点更高;化学组成上,其长链正构烷烃与蜡酯含量明显减少,油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸及挥发性有机化合物更丰富,整体基质更疏松开放、延展性更强,为蜂王幼虫发育提供关键生理信号。

研究团队利用自主研发的蜜蜂行为与温度观察系统(BTOS),发现蜜蜂工蜂在建造王台时,其胸部会维持在39℃以上的高温(显著高于蜂巢正常的34℃),以此实现蜂蜡材料的精密改性。
团队进一步破解了王台建造的精密机制:蜂群存在明确“亚分工”,由活跃泌蜡期青年工蜂承担王台建造任务,施工时工蜂胸部温度维持在39℃以上,远超蜂巢平均34℃的温度,以此克服王台蜂蜡高熔点的加工难度,实现蜂蜡精密改性;其体内与蜂蜡合成、脂质代谢相关的关键基因被显著激活,从行为到分子层面完成特殊生理重编程。

人工换盖实验揭示,将天然王台蜡盖替换为几何形状相同的工蜂蜡“仿制蜡盖”后,尽管蜂王浆营养充足,但蜂王幼虫发育仍严重受挫,死亡率大幅上升,蛹重显著下降。
人工换盖实验进一步验证了结论:将即将封盖的蜂王幼虫天然王台蜡盖替换为外形一致的工蜂蜡盖后,即便蜂王浆供给充足,幼虫仍出现死亡率大幅上升、蛹重显著下降的发育受挫现象,充分证明王台独特理化条件对蜂王发育的决定性作用。
据了解,该研究确立了社会性昆虫巢穴是参与个体发育调控的功能活性组件的全新进化生物学框架,为表观遗传学、社会性昆虫演化研究及智能养蜂繁育技术研发、农业动物精准育种提供了重要理论支撑。此外,该研究得到国家蜂产业技术体系、国家自然科学基金等多个项目资助。
来源:新华网
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