东方蜜蜂和西方蜜蜂纳氏信息素化学成分及其功能的对比研究

摘要

蜜蜂工蜂的纳氏信息素(Nasonov pheromone)作为蜜蜂的化学信息素之一，在蜂群的群体及个体协调过程中，具有重要的作用。目前对蜜蜂工蜂纳氏腺的研究主要集中在西方蜜蜂(Apis mellifera)上，其分泌物的化学成分主要为（反）-柠檬醛、（顺)-柠檬醛、橙花醇、香叶醇、橙花酸、香叶酸和（反，反）-法呢醇这7种萜烯类物质，而对于东方蜜蜂(Apis cerana)纳氏腺分泌物的成分研究并不透彻，有文献报导其中仅含有香叶醇、（反）-柠檬醛和极微量的（顺）-柠檬醛。在对纳氏腺功能的研究发现，西方蜜蜂的纳氏信息素参与了认巢、定向、采食、分蜂、婚飞等过程。但对于东方蜜蜂纳氏信息素的功能的研究还不尽完善。此外，东方蜜蜂和西方蜜蜂在生物学上有较多的差异，为此，探究东方蜜蜂和西方蜜蜂纳氏信息素的成分、功能及行为活性差异均有很大的研究意义。
　　本研究以东方蜜蜂和西方蜜蜂的纳氏腺为材料，摸索最优的纳氏信息素提取方法，对纳氏信息素的化学成分进行定性和定量分析。并用单组分与混合组分的纳氏信息素对蜜蜂进行生物活性测定，为进一步研究东方蜜蜂和西方蜜蜂的纳氏信息素差异甚至不同种蜜蜂之间的进化差异提供依据。通过研究获得的主要结论总结如下:
　　1.利用气相色谱(gas chromatography，GC)分析蜜蜂纳氏腺的成分，设计相应的检测方案。发现西方蜜蜂的纳氏信息素除了已被报道的萜烯类物质外，还有一些脂肪酸类物质，并且这些有机酸类物质在东方蜜蜂的纳氏腺提取物中也检测到，然而在东方蜜蜂纳氏信息素中并没有检测到萜烯类物质。
　　2.运用固相微萃取技术（solid-phase microextraction，SPME）可以大大简化蜜蜂纳氏信息素的提取。通过与标准的溶液提取方式比对，设计并优化了SPME提取步骤，使得提取纳氏信息素的种类与数量和溶液提取方式基本一致。
　　3.对东方蜜蜂和西方蜜蜂纳氏信息素有机酸类成分进行了鉴定，主要含有:正辛酸、癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、（顺）-9-十六烯酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、亚麻酸这10种物质。
　　4.对东方蜜蜂和西方蜜蜂纳氏信息素每一活性组分进行了定量分析，结果表明:东方蜜蜂纳氏信息素的正辛酸和癸酸含量比西方蜜蜂高，而肉豆蔻酸、棕榈酸、（顺）-9-十六烯酸和油酸的含量比西方蜜蜂低。在这些脂肪酸成分中，正辛酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、（顺）9-十六烯酸和油酸呈现极显著差异(T-test，sig=p＜0.01)。
　　5.利用气相色谱和触角电位仪联用技术(gas chromatography coupled with electroantennographic detector，GC-EAD)分析了两组分的电生理活性，结果表明:萜烯类的香叶醇、香叶酸和（反,反）-法呢醇均能引起工蜂明显的触角电位反应，而脂肪酸中仅正辛酸能引起工蜂的触角电位反应。
　　6.对纳氏信息素的生物活性测定分析表明:无论是全组分还是单成分的脂肪酸，对东方蜜蜂和西方蜜蜂的行为均未起到明显的诱导或疏散作用。
　　7.由于东方蜜蜂和西方蜜蜂纳氏信息素成分的差异性，单独对脂肪酸在其他功能上的实验发现，死亡工蜂的尸体会释放出脂肪酸，并且不同时间段各成分释放的量也不同，因此这些脂肪酸可能在作为蜜蜂的尸体识别信号(necronome pheromone)参与群体的清理行为。
　　综上所述，东方蜜蜂和西方蜜蜂的纳氏信息素在组分上存在很大的差异，西方蜜蜂纳氏信息素参与的已报道的各种行为多是萜烯类成分主要介导的，而东方蜜蜂不含有此类物质，却仍有类似的行为，可能是其他腺体或者行为起作用。目前实验表明，有机酸类物质对蜜蜂并不起作用可能与蜜蜂的进化有关，在进化中西方蜜蜂含有较多的萜烯类物质，而东方蜜蜂纳氏腺的功能逐渐退化。这为东方蜜蜂比西方蜜蜂更古老的假说提供了一定的依据，也为今后纳氏腺及相关的有机酸类功能研究提供了参考。

目录

声明

摘要

第1章 文献综述及研究目的

1 蜜蜂的化学通讯

2 蜜蜂的纳氏腺

2．1 蜜蜂纳氏信息素的化学成分

2．2 蜜蜂纳氏信息素的功能

3 蜂王的背板腺

3．1 蜂王背板腺信息素的化学成分

3．2 蜂王背板腺信息素的功能

4 熊蜂的背板腺

4．1 熊蜂背板腺信息素的化学成分

4．2 熊蜂背板腺信息素的功能

5 本课题研究的目的、意义和内容

5．1 研究目的和意义

5．2 研究内容

5．3 技术路线

第2章 东方蜜蜂和西方蜜蜂纳氏信息素化学成分的研究

1 材料与方法

1．1 材料与试剂

1．2 仪器设备

1．3 被试蜜蜂的采集

1．4 纳氏信息素的SPME提取

1．5 纳氏信息素的溶剂提取

1．6 纳氏信息素的化学成分分析

1．7 信息素定量分析

2 结果与讨论

2．1 东方蜜蜂和西方蜜蜂纳氏腺提取物的主要组分

2．2 东方蜜蜂和西方蜜蜂纳氏腺信息素组分定量分析

2．3 东方蜜蜂和西方蜜蜂主要脂肪酸对比分析

3 小结

第3章 东方蜜蜂和西方蜜蜂纳氏信息素电生理活性的探究

1 材料与方法

1．1 材料与试剂

1．2 仪器设备

1．3 蜜蜂生理盐水的制备

1．4 玻璃电极的制备

1．6 东方蜜蜂／西方蜜蜂纳氏信息素的GC-EAD交叉研究

1．7 电生理活性结果分析

2 结果与讨论

3 小结

第4章 蜜蜂纳氏信息素有机酸类成分的行为活性研究

1 材料与方法

1．1 材料与试剂

1．2 仪器设备

1．3 行为实验装置设计

1．4 纳氏信息素的提取与制各

1．5 巢门外纳氏信息素行为实验观察

1．6 巢内纳氏信息素行为实验观察

2 结果与讨论

3 小结

第5章 脂肪酸对东方蜜蜂尸体识别的影响研究

1 材料与方法

1．1 材料与试剂

1．2 仪器设备

1．3 被试蜜蜂的采集

1．4 死亡蜜蜂周身气味物质的SPME提取

1．5 死亡蜜蜂周身气味物质的化学成分分析

2 结果与讨论

3 小结

1 主要结论

2 创新点

3 不足之处及研究展望

全文缩略语

参考文献

硕士期间发表的论文

致谢