2022年国内蜂业研究进展

1遗传育种

  与意蜂相比,中蜂是我国本土宝贵的蜜蜂种质资源。近年来,保护和发展中蜂以促进生态平衡的可持续发展愈来愈成为我国蜂业管理者、科研人员及一线养蜂生产者的共识。为探索东方蜜蜂在我国地理环境下的遗传分化和遗传资源分布,从我国所有东方蜜蜂分布区102个采样点共采集6 147头东方蜜蜂工蜂,测定与翅、个体大小、后足和体色相关的33个形态特征,进行多变量形态统计分析,划分形态类群,同时对分出的不同东方蜜蜂类群的形态特征及分布模式进行分析。结果表明,我国东方蜜蜂分为14个形态类群,有5个类群具有较小的个体大小。

  海南类群个体最小,其次为滇南类群、台湾类群、南方类群和北方类群。这5个类群之间在吻长、前翅长、前翅第3亚缘室结构、体色和蜡镜长上存在显著差异。长白类群具有最大的肘脉指数、蜡镜和第5背板绒毛带宽。而西藏波密类群具有全国最小的第5背板绒毛带宽。西北类群具有最长的后足。川西高原的5个形态类群具有个体大、体色黑等特点。其中,巴塘类群肘脉指数(3.016 9)全国最小,个体大小全国最大。阿坝类群具有仅次于长白类群的肘脉指数,且翅长和第七腹板最大。德荣类群体色最黑。雅江类群具有独特的翅脉角。川滇类群在川西高原个体最小。研究结果为中国东方蜜蜂遗传资源的保护和遗传资源的开发利用提供了理论基础。

2 蜜蜂生物学

  我国蜂业科学家首次在Science上发表研究性文章。研究人员监测已标记的采集蜂的采集和跳舞行为,同时检测和干扰采集蜂在采集和信息交流循环关键阶段的脑部生物胺信号。结果表明,在采集蜂跳舞的起始阶段和离巢前往良好食物源阶段,其脑部的多巴胺水平显著升高;蜜蜂的食物采集活动受到多巴胺拮抗剂的负面影响,食物采集欲望下降;个体饥饿也会提升采集蜂的脑部多巴胺水平,采集蜂脑部多巴胺升高会增强其对蔗糖溶液的快乐值,提高其食欲相关的气味学习能力和记忆能力。

  这一研究结果首次发现并证实蜜蜂脑部多巴胺调控食物欲望(Food Wanting),揭示了蜜蜂(昆虫)拥有与哺乳动物类似的多巴胺调控的食物欲望系统。该研究为蜜蜂采集性状相关的分子基础研究和优良蜂种培育提供了新的思路;为高等动物乃至人类基本生理需求食物欲望的比较进化研究提供了创新性的重要科学证据;也为人类多巴胺相关的生理心理和学习记忆障碍等健康问题研究提供了新的生物模型。

  我国专家揭示了中蜂雄蜂与蜂王生殖腺的基因表达差异。从中蜂精巢与卵巢中共鉴定出5 312个差异表达基因,其中2 668个基因在精巢中表达上调,2 644个基因在卵巢中表达上调。并鉴定了11个与性别决定和精子卵子发生相关的候选基因。这些差异表达基因可以归类到1 458个GO功能类别和132个KEGG通路,其中有4个GO条目和2个KEGG通路显著富集。这些结果为研究中华蜜蜂繁殖的分子机制提供了有价值的基因表达信息。

  DNA序列的多态性是研究蜜蜂种质资源进化和遗传育种等领域的重要分子标记。国内学者对所在地区的中蜂的遗传多样性进行了分析比较,并对分子标记微卫星等参数稳定性进行研究,发现浙江省内东方蜜蜂可能经历了群体扩张事件,特别是杭州、宁波地区的东方蜜蜂与周边其他地区东方蜜蜂在遗传分化上存在一定程度的区别,表明东方蜜蜂的遗传多样性可能与其长期生存在特定地区相关。

  此外,雄蜂精液保存技术是蜜蜂种质资源保护与开发利用的重要配套技术之一,同时结合蜜蜂人工授精技术,合理地高质量储存和使用雄蜂精液可以缩短蜜蜂新品种培育所需时间。此外,国内学者系统地总结了蜜蜂转基因与克隆、分子遗传标记在蜜蜂遗传育种中的应用。唐相友等利用全基因组重测序技术对青藏高原东缘、东南缘及邻近地区东方蜜蜂样本进行群体遗传多样性与适应性进化研究,结果表明来自川西高原、藏南高原、滇北高原和川北高原等4个高原型东方蜜蜂分属于2个进化分支,平均遗传分化指数高于非高原型种群的遗传分化指数。

3 蜜蜂授粉技术

  农业农村部|《关于加强蜜粉源植物保护和扩大种植规模促进蜂业持续健康发展的建议(农办议〔2022〕102号)》中明确指出加大对蜜粉源植物保护力度,引导蜜粉源植物种植布局向优势产区集中,强化技术支撑服务,推进标准化生产,继续贯彻落实科学绿化理念,指导各地科学规划、合理布局,因地制宜培育蜜粉源植物在内的乡土树种,为蜂业创造良好的发展环境,实施蜂业质量提升行动,持续推动蜂业持续健康发展

  。截至2021年9月,经国务院批准,国家林草局和农业农村部发布了修订后的《国家重点保护野生植物名录》,保护物种数量增至约1 200种,加大了对鹅掌楸、紫椴等蜜粉源植物的保护力度。2022年,蜂业质量提升行动支持范围扩大到14个省区,中央财政新增资金用于蜂授粉技术推广和市场培育,推广集中连片蜂授粉基地,扩大高效蜂授粉专业服务市场规模。

  2022年国内蜜蜂授粉的研究多集中在苹果、梨、露地西瓜、甜瓜、设施草莓、大田蓝莓、油茶、白刺花、猕猴桃和茶叶等作物的授粉效果和对果实品质影响的研究上,研究结果也均表明,蜜蜂授粉可以显著提升果实品质和果实产量,对于提升农产品的品质和口感均具有显著效果,因此,蜜蜂授粉技术在果树和作物上的推广和应用取得了较好的社会效益和经济价值。

  2021年10月24日,中共中央、国务院印发的《关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》发布。“双碳”战略是倡导绿色、环保、低碳的生活方式,加快实现该战略有利于引导绿色技术创新,提高产业和经济的全球竞争力。我国积极利用金融科技推动蜂业高质量发展的同时,还需认真探索生态蜜蜂产业助力“双碳”经济可持续发展最终实现固碳能力的途径。我国每年组织2 000群以上蜜蜂给延安地区的万亩苹果进行授粉,实践证明果实成长及收获是自然授粉的1倍以上。

  蜜蜂为作物授粉不仅提高了产量,还增加了固碳能力。蜜蜂授粉提升产量以及间接减少碳排放将是蜜蜂产业最大的价值,表现在:将为碳中和贡献100亿t碳;通过减少化肥使用从而减少碳排放40亿t;共计碳总量140亿t,按照目前52元/t计算,折合碳交易人民币7 820亿元;未来全国每群蜜蜂每年双碳贡献达70 t。目前我国已经在推动生态蜜蜂产业发展与碳中和结合方面在多地进行了推广及基地建设,为蜜蜂产业发展探索走出一条生态可持续发展之路。

  据初步估计,自然界可被蜜蜂利用的蜜源植物约有14 500余种;在我国1.066亿hm2的耕地上,约1/3的土地有蜜源植物,在0.7亿hm2的森林乃至辽阔疆域和众多城镇、乡村庭院花草绿植中,基本上都存在蜜蜂喜爱的花蜜、花粉,因此,我国养蜂业还拥有巨大的养殖潜力。从单位国土面积的平均蜂群数量上看,我国还远远不能称为蜂业大国,与世界平均水平还有着较大差距。从长远来看,我国国土上合理的蜂群总数,理论上应在2亿箱以上。

4 蜂产品

  产品市场的疲软使消费者更加重视对优质产品的追求,国家蜂产业技术体系近年加大了对成熟蜂蜜生产技术的示范与推广,在全国养蜂主产区建设成熟蜂蜜生产示范基地170余个,促进了我国成熟蜂蜜的生产水平。针对蜂产品检测,气相色谱、液相色谱和质谱连用更加成熟有效。中国农业科学院蜜蜂研究所蜂产品质量与风险评估创新团队以胡枝子单花蜜为研究对象,挖掘出胡枝子蜜中所含特殊生物活性成分——山奈酚-3-O-半乳糖苷,该发现为胡枝子蜜的质量分级及蜜种区分提供了理论依据。

  在黄芪蜂蜜特征标志物研究方面,该团队也取得新进展,研究发现毛蕊异黄酮和刺芒柄花素是可靠的黄芪蜂蜜特征标志物,它们存在于黄芪蜂蜜和黄芪植物中,但不存在于其他蜂蜜中,进一步建立了黄芪蜂蜜特征标志物的定量分析方法,并结合生物活性评价实验,证实了黄芪蜂蜜及其特征成分具有良好的抗氧化活性。这不仅有利于黄芪蜂蜜的质量控制,更有利于黄芪蜂蜜相关特色产品的开发应用。中国农业科学院蜜蜂研究所资源昆虫产品加工与功能评价团队从蜂花粉中新发现多个酚胺类和黄酮苷类化合物,为开发蜂花粉的功能食品和先导药物提供了重要支撑。

  基于液相串联高分辨质谱(LC-HRMS)和数据后处理技术,开发了一系列适用于蜂产品中农、兽药等污染物的筛查鉴定方法,可显著提升蜂产品质量安全检测的准确性和实用性。

  基于热敏组分以及蜂蜜自然成熟过程中相关代谢物的变化形成了以α-二羰基化合物等为指标的成熟蜂蜜鉴别方法。

  不同品种蜂蜜具有植物特色标志性成分,通过液质联用、气质联用等技术对我国多个地区多种特色蜂蜜进行了特征成分鉴定,为特色地理源、植物源优质农产品的开发奠定了基础。

  基于高分辨质谱技术对蜂花粉过敏原进行了鉴定,明确了油菜蜂蜜中的潜在致敏原,并开发了发酵、复合酶处理等多种降敏技术,为解决蜂花粉致敏的共性难题提供了科学依据。

  构建了细胞模型和动物模型,用于评价蜂产品特色组分的功能活性机制,为开发功能性食品、提高蜂产品多样性和附加值等奠定了基础。

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