报警信息素对东方蜜蜂采集行为的干扰

龚志文　王超　李新宇　和绍禹　谭垦（云南农业大学东方蜜蜂研究所，昆明650201）

津市市蜂业协会，415400　湘蜂

报警信息素对东方蜜蜂采集行为的干扰

龚志文王超李新宇和绍禹谭垦
（云南农业大学东方蜜蜂研究所，昆明650201）

报警信息素是蜂群中遇到外界干扰或危险时蜜蜂个体所释放的提醒或招募其他蜜蜂个体驱避或攻击等防御行为的一种信息素。为了探索报警信息素对蜜蜂采集行为的影响，本研究采用蜂毒的主要成分乙酸异戊酯对蜂群或者外出采集的蜜蜂进行干扰，结果表明，经报警信息素干扰后，在蜂群采集过程的信息交流中反映的是作为一个消极信号作用，使得蜂群内部舞蹈蜜蜂的数量和蜜蜂在蜂群与采集地点的往返频次明显减少，具有差异显著性。随着报警信息素的释放，蜂群中的采集蜂会减少采集活动并且会寻求一种较为理想的防御机制来应对外界的干扰。

东方蜜蜂；报警信息素；出勤率；往返频次；舞蹈

前言

在完全社会性昆虫蜜蜂群体中一个很关键就是他们会共同防御入侵，共同哺育后代和共同采集食物[1]。防御在蜜蜂群体中非常重要，经过鉴定，在蜜蜂针刺的毒囊中超过40种化合物[2,3]并且大约有15种化合物能引起警告行为[4]。警告行为是区别于防御行为的没有针刺反应的一种行为方式[5]，被警告的蜜蜂可能会迈向警告源或者报警信息素或者飞离蜂群而到食物源。乙酸异戊酯是第一个被鉴定出来的防御化合物[6]，由它引发的防御反应比其他任何防御化合物都要强，并且还可以作为目标标记信号物质，引导其他蜜蜂需要攻击的位置[6]。乙酸异戊酯在蜜蜂中释放的量是随着工蜂的日龄而增多的，并在采集蜂日龄和守卫蜂日龄的时候乙酸异戊酯的含量达到最高[7]。

蜜蜂舞蹈在蜂群社会精密的信息交流系统中的作用是为蜂群中的蜜蜂提供采蜜和采粉的确切信息[8]。但是当采集蜂在采集过程中遇到危险时，采集蜂的采集活动会变少甚至停止采集，并返回巢房后向同巢蜜蜂传递“停止信号”告知它们外界的危险[9－11]。

在这里，我们探讨报警信息素是否会影响蜜蜂的采集活动并影响蜜蜂在蜂群内的舞蹈信息交流。实验结果显示，在报警信息素的应用下，蜜蜂会出现与遇到危险时候的认知行为类似，蜜蜂会降低出巢的频率，减少舞蹈表演的次数，而不是招募蜜蜂前去危险蜜源地采集。

1.材料与方法

实验在云南农业大学东方蜜蜂研究所的实验蜂场进行。其他实验材料饲喂器，计数器，计时器，滤纸，移液枪，注射器，输液管，100倍稀释乙酸异戊酯（乙酸异戊酯：正己烷1∶100），10000倍稀释乙酸异戊酯（乙酸异戊酯：正己烷1∶10000），40%糖水(w/w)。

1.1蜜蜂出勤率实验

在蜂场选择东方蜜蜂5群，每群蜜蜂均有4脾，其中有至少2张子脾。实验时间在天气晴朗的中午11点至下午3点进行。实验开始前1 h，将预先准备好的输液管的一头置入蜂箱靠近巢门口采集蜂出入相对频繁的位置；在输液管的另一头接上60 ml的注射器。注射器里面放入一张1 cm2的滤纸，在滤纸上面滴入10 μl正己烷或者稀释100倍的乙酸异戊酯（IPA）溶液。实验开始时，第一组实验以5 min为单位，先记录5个5 min蜂群的出勤率作为空白对照（对照1），25 min后，开始对蜂群注射气味进行干扰，注射4次共240 m l，目的是为了将注射器内的正己烷尽量排入蜂群中。注射气体后立即开始计时并记录出巢蜜蜂数量，以5 min为单位进行记录蜂群出勤率，共记录5次。第二组实验步骤同上所述，空白对照组（对照2）完成后将正己烷换成乙酸异戊酯进行实验。5群蜜蜂分别重复统计6次。

1.2蜜蜂访问频次与舞蹈实验

选择群势较强的东方蜜蜂3群，将蜂群转移至观察箱。待蜂群稳定后，在距离蜂群200 m位置的地方设置一个饲喂点。将蜂群中的采集蜂招引至饲喂点进行采集，实验用糖水浓度为40%（w/w）。待蜜蜂稳定采集后，用蜜蜂号码牌对其进行标记并于第二天对标记的蜜蜂进行往返频次的记录。同时在观察箱记录相同时间段的舞蹈蜜蜂数量。在晴朗的天气条件下，首先以10 min为单位，记录标记蜜蜂在10 min内往返于蜂巢与饲喂盘的次数以及观察箱内的舞蹈数量，重复3次，以作对照。30 min后对在饲喂点采集的蜜蜂用正己烷或者乙酸异戊酯（乙酸异戊酯：正己烷1∶10000）进行干扰。正己烷或乙酸异戊酯为每次150 μl滴入预先垫在饲喂器下面的滤纸（10 cm×10 cm）周围，10 min内滴入3次，一共450 μl。3群蜜蜂分别重复统计3次。

1.3乙酸异戊酯干扰观察箱内蜜蜂舞蹈实验

选择群势适中的东方蜜蜂3群，待蜂群稳定后，以3 min为单位，记录3 min内跳摇摆舞蜜蜂的数量，重复3次，以作对照。9 min后，在观察箱内靠近巢门位置注射10 μl的正己烷或者乙酸异戊酯（乙酸异戊酯：正己烷1∶100 v/v）进行干扰。3群蜜蜂分别重复统计3次。

1.4数据统计与分析

数据分析是采用实验所记录数据的平均数来统计的。这些数据是用重复性ANOVA（repeated measures ANOVA）检验。其中，以训练次数作为组内因子，以蜜蜂不同处理（实验组、正己烷对照组或空白对照组）为组间因子。以Mauchly球形度检验确定结果是否符合零假设，如若不符，则采用Greenhouse-Geisser检验结果。利用独立样本LSD ANOVA或独立样本T检验（independent T-test）来验证东方蜜蜂各个训练次数中实验组与对照组之间的差异显著性。以上所有的数据分析统计均使用SPSS17.0完成并用平均数±标准差作图。

2.结果

2.1蜜蜂出勤率实验

空白对照1与正己烷对照组之间没有统计学差异（repeated measures ANOVA：F1,8=0.001,P=0.972)，表明正己烷对蜜蜂出勤率没有影响。空白对照1与空白对照2之间也没有差异显著性（F1,8=0,P=0.985），表明两组实验之间的外界干扰因素可忽略。乙酸异戊酯干扰后，实验组蜜蜂出勤率明显下降（independent T-test:相对于空白对照组：t=2.587,P5min=0.032；相对于正己烷对照组：t=2.462,P5min=0.039），接着逐渐恢复到正常水平（如图1）。

图1　乙酸异戊酯干扰东方蜜蜂出勤率

2.2蜜蜂观察箱内舞蹈实验

空白对照组与正己烷对照组之间不存在差异显著性（treatment effect:F1,16=0.318,P=0.715）。当蜜蜂在观察箱内接触乙酸异戊酯后，舞蹈数量随着报警信息素的处理表现出明显下降（LSD:相对于空白对照组：P3min＜0.0001；相对于正己烷对照组：P3min＜0.0001）。随后慢慢恢复正常水平（LSD:相对于空白对照组与正己烷对照组：P6min=0.006,P9min>0.05）（图2）。

2.3蜜蜂往返频次实验

该实验空白对照组与正己烷对照组之间不存在差异显著性（repeated measures:A.cerana:F1,16=0.108,P=0.747;A.mellifera:F1,16=0.517,P=0.483）。蜜蜂访问频次随着乙酸异戊酯实验的进行表现出逐渐下降的趋势（LSD:相对于正己烷对照组：P10min-30min＜0.05；相对于空白对照组：P10min=0.076,P20min,30min＜0.05）（图3A）。

结果显示空白对照组与正己烷对照组之间也不存在差异显著性（repeated measures:F1,16=0.034,P= 0.856）。蜜蜂的舞蹈数量在第三次重复实验中与对照组相比明显下降（LSD:相对于正己烷对照组P30min=0.011；相对于空白对照组：P30min=0.032）（图3B）。

图2　观察箱内IPA干扰蜜蜂舞蹈数量统计图

3.讨论

我们的结果表明，在巢门口并未发现有蜜蜂增加。我们推测蜂群周围没有能够让守卫蜂看见的入侵者或者是守卫蜂在巢内对报警信息素释放的地方进行了攻击，只是我们并没有看到。与此同时，采集蜂因为受到报警信息素的影响而立即停止外出采集，随着气味的扩散，采集蜂逐渐恢复至正常采集活动。另外，守卫蜂是蜂群中数量比例相当小的一部分（仅仅只有10%）并在巢门口进行移动目标的攻击，且守卫蜂的数量要根据群体的激烈程度来做出反应[3]。在乙酸异戊酯干扰蜂群后，使得从巢内飞出来的蜜蜂相对于正常对照组有所减少，这就证明有一些采集蜂在乙酸异戊酯干扰后停止采集。

在蜂群内直接注射乙酸异戊酯进行报警信息素干扰后造成的舞蹈数量减少，可能是因为乙酸异戊酯的气味掩盖了上述所说的蜜蜂舞蹈是释放的四种气味或者是舞蹈蜜蜂在遇到报警信息素后立即停止舞蹈。但是在乙酸异戊酯干扰之后，蜜蜂的舞蹈数量很快就恢复到正常水平了（图2），表明报警信息素对舞蹈蜜蜂的干扰效应是短暂的。

图3　乙酸异戊酯干扰东方蜜蜂访问频次及舞蹈数量统计图

最近的研究发现这四种物质是可以被工蜂检测到的，并且发现在食物源采集蜂采集过的位置周围也能检测到这四种物质[18]。因此我们推测蜜蜂在饲喂点减少了访问频次是因为除了乙酸异戊酯本身的干扰作用外，还因为乙酸异戊酯掩盖了这四种有利于蜜蜂采集物质的气味而导致访问频次下降。

蜜蜂的决策行为是基于它们所获得的信息后进行处理，以做出最佳的行为方案来面对危险或者采集活动[19]。当蜜蜂在食物源采集的时候，在蜜蜂周围能检测到四种物质[18]，这个可能是蜜蜂用来鉴别同伴和在采集活动中用来交流的化学信号。但是乙酸异戊酯干扰破坏了采集蜜蜂的正常信号交流，接着收到报警信息素

我们的研究结果表明，乙酸异戊酯干扰后蜜蜂的访问频次和舞蹈数量降低。守卫蜂监察蜂群巢门口，监测同群蜜蜂的进出与非同群蜜蜂的入侵[12]。Wittmann[13]等发现守卫蜂在遇到危险的时候会利用气味作为线索来进行攻击。Bowden[14]发现守卫蜂在遇到危险的时候会利用视觉线索（大小和颜色）来进行攻击。蜜蜂会挥动它们的翅膀，做出攻击警告的姿势，飞向移动的如黑色的物体，甚至进行针刺攻击[3]。报警信息素的迅速释放通常需要有可见的刺激物体进行刺激[15-17]。在本研究当中，我们将乙酸异戊酯注射到蜂群中，因为在巢内蜜蜂对入侵者进行攻击的时候更容易释放报警信息素。干扰的蜜蜂回巢后会反馈给同伴停止信号告知同伴外面有危险。然而，为何这个信号传递机制能降低蜜蜂的舞蹈表演我们还不清楚，需要进一步的深入研究。

[1]Breed MD,Guzmán-Novoa E,Hunt GJ.Defensive behavior of honey bees:organization,genetics,and comparisons with other bees[J]. Annu.Rev.Entomol,2004,49:271-298.

[2]Blum MS,Fales HM.Chemical releasers of alarm behavior in the honey bee:informational' plethora' of the sting apparatus signal. Africanized honey bees and bee mites/editors[et al.],1988.

[3]Hunt GJ.Flight and fight:a comparative view of the neurophysiology and genetics of honey bee defensive behavior[J].J.Insect.Physiol, 2007,53:399-410.

[4]Collins AM,Blum MS.Alarm responses caused by new ly identified compounds derived from the honeybee sting[J].J.Chem.Ecol,1983, 9:57-65.

[5]Pankiw T.Cued in:honey bee pheromones as information flow and collective decision-making[J].Apidologie,2004,35:217-226.

[6]Boch R,Shearer DA,Stone BC.Identification of isoamyl acetate as an active component in the sting pheromone of the honey bee[J].Nature,1962,195:1018-1020.

[7]Allan S,Slessor K,Winston M,King G.The influence of age and task specialization on the production and perception of honey bee pheromones[J].J.Insec.Physi,1987,33:917-922.

[8]Frisch KV.Tanzsprache und Orientierung der Bienen[J].Exp. Physiol,1965,51:382.

[9]Kirchner WH.Vibrational signals in the tremble dance of the honeybee,Apis mellifera[J].Behav.Ecol.Sociobiol,1993,33:169-172.

[10]Nieh JC.The stop signal of honey bees:reconsidering its message [J].Behav.Ecol.Sociobiol,1993,33:51-56.

[11]Pastor KA,Seeley TD.The brief piping signal of the honey bee: Beggingcall or stop signal?[J].Ethology,2005,111:775-784.

[12]Breed MD.Defensive behavior.See Ref[J].1991,127:299-308.

[13]Wittmann D,Radtke R,Zeil J,etal.Robber bees(Lestrimelitta limao)and their host chemical and visual cues in nest defense by Trigona(Tetragonisca)angustula(Apidae:Meliponinae)[J].J.Chem.Ecol, 1990,16:631-641.

[14]Bowden RM,Garry MF,Breed MD.Discrim ination of con-and heterospecific bees by Trigona(Tetragonisca)angustula guards[J].J. Kansas Entomol.Soci,1994,67:137-139.

[15]Wager BR,Breed MD.Does honey bee sting alarm pheromone give orientation information to defensive bees?[J].Annals of the Entomol.Soc.Am,2000,93:1329-1332.

[16]Free J.The stimuli releasing the stinging response of honeybees [J].Anim.Behav.9:193-196.

[17]Ghent R.L,Gary NE.1962.A chemical alarm releaser in honey bee stings(Apis mellifera L.)[J].Psyche,1961,69:1-6.

[18]Schmitt T,Herzner G,Weckerle B,Schreier P,Strohm E. Volatiles of foraging honeybees Apis mellifera(Hymenoptera:Apidae)and their potential role as semiochemicals[J].Apidologie,2007, 38:164-170.

[19]Gross L.A New View of the Waggle Dance:Making Scents to Recruit Fellow Foragers[J].PLoS.Biology,2007,5:e249.

2015年国家蜜蜂产业技术体系科学养蜂培训班在湖南省津市市举行

2015年国家蜜蜂产业技术体系科学养蜂培训班（主题是：“与时俱进科技兴蜂”）在湖南省津市市政府和市政协的高度重视与大力支持下，于2015年11月9日在津市市委党校举行。出席这次培训开班典礼的市级领导有：津市市政协分管农村工作的梁文利副主席。前来祝贺的单位有：津市市农业局、畜牧水产局、经管局、供销社、科协、财政局、民政局、电视台、蜂业协会和德旺养蜂专业合作社大部分社员近120人。

开班典礼由津市市供销社副主任唐业斌同志主持。在开班典礼上，津市市政协分管农村工作的梁文利副主席期望津市市的蜜蜂产业在各级有关部门的高度重视与正确指导和全市养蜂人员的共同努力下早日做大做强。

这次培训先后由养蜂专家颜志立老师为学员讲授《畜牧法》、农业部《养蜂管理办法（试行）》和其他与养蜂有关的法规和政策,解读了第44届国际养蜂博览会会展的蜂机具花絮和国内外养蜂生产情况介绍；湖南省蜂业协会副秘书长赖淑华老师讲授《成熟蜜与未成熟蜜质量功用的差别》和《蜜蜂授粉的作用与意义及经济价值》，还传达了中国蜂产品协会10月份在湖北省十堰市举办的2015年全国蜂业大会暨蜂产品市场规范与发展高峰论坛会上王啉会长作的题为“强化蜂产品行业规范推动蜂产品市场发展”的讲话精神；湖南省蜂业协会常务理事张恢平同志讲授了《怎样科学养蜂和怎样生产优质蜂产品》等课。

Alarm Pheromone isopentyl acetate Reduces Honeybees’Foraging on Apis cerana

Gong Zhiwen Wang Chao Li xinyu He Shaoyu Tan Ken
（Eastern Bee Research Institute of Yunnan Agricultural University,Kunming,China）

Alarm pheromones,such as isopentyl acetate(IPA),which is the main component of sting alarm pheromone and play a critical role in the coordination of individual behaviors as well as colony information communication in the honeybee colonies.In this study,honeybees were exposed to IPA at a foraging site and inside their colony to investigate the influence of alarm pheromones on foraging activity.IPA reduced bee flying out the nest,foraging,and waggle dancing.IPA therefore inhibits honey bee foraging and foraging communication.

honeybee，alarm pheromone，IPA，number of dancing bees，frequency of foraging

津市市蜂业协会，415400湘蜂

国家蜂产业技术体系建设专项资金项目（CARS-4S-kxj14）

龚志文（1986-），男，在读博士研究生，主要从事蜜蜂生物学研究。

谭垦，男，教授，博导，主要从事蜜蜂生物学研究，E-mail:eastbee@sina.com。