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工蜂对幼虫的识别行为

时间:2020-02-07 00:00:00来源:www.dancl.cn 作者:admin

目前,对成虫和幼虫之间的交流的研究不多。很多高度社会化的昆虫(如蚂蚁、蜜蜂和黄蜂)在幼虫阶段要完全依靠那些为它们履行亲代行为的父母。例如,不同的食物供应是按照虫龄来分配。

 

有迹象表明,幼虫(意大利蜜蜂)的外激素表明这只幼虫的存在和状态。目前,从幼虫表皮鉴定出10种脂肪酸酪混合物,其中4种分别是甲基亚麻酸酪、甲基亚油酸酪、甲基油酸酪和乙基棕搁酸酯,这几种酯引诱工蜂在巢房上封一层薄薄的蜡盖。在巢房被封盖前幼虫分泌的脂肪酸酯的量是一天前的20倍。这些幼虫信息素同样影响王台的识别和工蜂的饲喂。因为这些脂肪酸酯对工蜂的行为有重要影响,所以可以将与幼虫的虫龄鉴别联系起来,对小幼虫和大幼虫的脂肪酸酯类定量,然后用这些脂肪酸酯混合于石蜡做成人工模型假幼虫进行试验。

 

工蜂幼虫表皮上的碳氢化合物分别从400只2~3日龄的小幼虫和200只8~9日龄的大幼虫萃取,用正戊烷二氯甲烷处理。每一种脂肪酸酪都经过气质色谱仪和质谱分析来确定其种类和总量。在小幼虫和大幼虫身上发现的脂肪酸总量分别是10.6 ng和387 ng,而且脂肪酸酪的组成有所不同。小幼虫的脂肪酸酯中含有64%的乙脂,而大幼虫的脂肪酸酯中含有69%的甲酯。

 

第一个实验是关于在巢房底部的大幼虫通过对工蜂正常刺激来影响工蜂的封盖行为。工蜂将会对掺有大幼虫信息素的人造石蜡假幼虫进行封盖。实验时,将混有脂肪酸酪的石蜡假幼虫放在巢房底部或巢房壁上。混合在石蜡模型中的各种信息素的含量分别是在大幼虫身上发现量的10000倍、1000倍、100倍和10倍。这种模型被做成信息素释放量和自然条件下幼虫释放信息素量相当的状态。结果表明,石蜡模型中的脂肪酸酯在24小时内被释放出来的量不超过总量的1%。因此,这些石蜡模型在24小时内各自释放出脂肪酸酯的量相当于平时幼虫释放脂肪酸酯量的100倍、10倍、1倍和0.1倍还略少些。

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封盖行为受脂肪酸酯浓度的影响。首先,最低浓度(0.1倍幼虫信息素释放水平)的巢房不被封盖。第二,当这些假幼虫模型放在巢房边缘时,含有相当于幼虫信息素释放量1倍信息素浓度的假幼虫巢房有23%封盖。相比之下,含有相当于幼虫信息素10倍和100倍释放量的假幼虫巢房的封盖率分别为57%和69%。可以看出,工蜂是通过信息素来确认巢房内是否有幼虫。另外,假幼虫放置在巢房的位置也非常重要,它影响甲酯的挥发。当幼虫在巢房的边上时更容易被工蜂发现,放在巢房底部的假幼虫只有能挥发出更多脂肪酸酯的,含信息素浓度较高的才会封盖。这表明幼虫在巢房的位置决定工蜂对幼虫察觉的化学刺激,从而决定工蜂对幼虫巢房的封盖。

 

工蜂对小幼虫和大幼虫相应的混合脂肪酸酯的区别和辨认目前正在研究中。含1倍小幼虫和大幼虫信息素剂量的两种假幼虫放在巢房的边上,假小幼虫巢房无一封盖,相比之下,32%的含有大幼虫信息素的幼虫巢房已封盖,还有27%的大幼虫巢房正开始封盖。因此,工蜂可以通过信息素区分小幼虫和大幼虫。与小幼虫信息素相比,含有更多甲酯的大幼虫信息素可确认为是幼虫巢房被工蜂封盖的原因。

 

第二个实验是在蜂群忽然失王的情况下工蜂修造急造王台培育新王。蜂群失王时,工蜂会挑选出少量1~3日龄的小幼虫来改造王台,它们被当作真正的蜂王幼虫饲养,长大后表现出的形态和成年蜂王一样。蜂王和框架上的巢房都是从意大利蜂群里移取的。含有100倍、10倍或1倍于蜜蜂幼虫信息素浓度的石蜡假幼虫被安放在巢房的底部,之后被安置在无王群的巢脾中间。48小时后,工蜂在含有100倍和10倍幼虫信息素浓度的假幼虫巢房外面扩建王台。尽管如此,工蜂更多的在10倍于幼虫信息素浓度的假幼虫巢房边扩建王台(x2=9.4,P<0.025)。当假幼虫含的信息素浓度都是10倍的时候,工蜂在选择对处于巢房底部和巢房边缘这两种不同位置的假幼虫巢房进行封盖时,更多的处于巢房更低位置的假幼虫巢房被扩建成王台,还有更多的位于巢房边缘的的假幼虫巢房开始被封盖(x2=46.6,P<0.001)。因此。位置因素也是工蜂对幼虫识别的一个重要因素,但这种影响可能只是简单的一种工蜂对不同浓度信息素的反应。

 

对小幼虫和大幼虫信息素含有的混合酯成分进行对。两种混合信息素间的每一种含有10倍小幼虫信息素浓度的假幼虫被安放在巢房底部。观察发现,更多放有小幼虫信息素(x2=19.8,P <0.005)的假幼虫巢房被扩建成王台。另一个实验几乎在自然条件下进行,工蜂可在含有10倍于大幼虫信息素浓度的放置在巢房边缘的假幼虫和含有10倍于小幼虫信息素浓度的放置在巢房底部的假幼虫之间进行选择。工蜂的反应正如我们所期待的,工蜂对相应的含有小幼虫信息素的假幼虫巢房进行扩建王台,而对相应的含有大幼虫信息素的假幼虫巢房封盖或者开始封盖(JU=33.96,P<0.0001)。因此,在无王群中,工蜂通过假幼虫的位置、信息素浓度和信息素混合物的种类来进行选择。

 

早期,弗雷和温德引进的含有幼虫提取物人工假幼虫模型是适用的,但是不到4小时工蜂就会清除它们。我们尝试在假幼虫模型中加入戊烷和己烷的幼虫提取物来进行实验,但是工蜂并不接受它们。很可能是因为工蜂对这些残留溶剂的敏感所致。在这个研究中,工蜂对石蜡假幼虫里的激素特有的反应持续了几天,而引进后被修建在王台里的假幼虫模型也是在蜂群里保持了几个星期。工蜂并没有封盖所有的被用来测试的假幼虫模型。这可以解释为可能是我们用的信息素并不是完全混合在石蜡里面或者有还其他的物质等因素的影响。

 

在无王群中,工蜂对每个假幼虫模型建造的王台都不是一样的,就像自然条件下发生的是一样的,在成千上万的小幼虫中,工蜂只选择其中少数幼虫进行王台修建。我们也对工蜂对假幼虫模型和对真实幼虫的反应进行比较。当假幼虫模型也是在同样的巢脾上时,工蜂一般选择真实幼虫,但是当二者不在同一巢脾上时,工蜂也会扩大假幼虫模型的巢房来建造王台,而且当真假幼虫所处的不同巢脾处于相对的位置时,工蜂会在假幼虫模型周围修建王台。工蜂辨认行为反应在意大利蜜蜂群里比在欧洲黑蜂群里的反应要更明显有效,假设这些复合物可以用于种族或者家族的血缘鉴定。所以工蜂选择其姐妹来做为蜂王而不是选择一些具有大体蜜蜂特征的假模型来做蜂王是不足为怪的。有趣的是,当蜂王在的时候,很多放在巢脾上的像大幼虫的模型被大量封盖。目前仍不能确定亲缘鉴定是封盖巢房的一个特征。

 

另外,工蜂在王台的建造行为中有某种可塑性。工蜂选择含有和小幼虫相似的假幼虫模型,但也建造了少量含有假大幼虫的王台。这种状况同样在自然条件下被发现,当蜂群里没有可以利用的小幼虫时,无王群的工蜂将在大幼虫周围建立王台。

 

为了鉴别此过程中起作用的酪类,含有这十种酯类中的每一种能的假幼虫模型被放在同一个无王群中实验,浓度为10-3或者10-4(w/w),浓度为10-4相当于1/20的信息素复合物的浓度。除了甲基硬脂酸酯、甲基油酸酯和甲基亚麻酸酪外,根据混合酯的不同工蜂建造王台的比率也不同。经过化学分析,甲基硬脂酸酯和甲基亚麻酸酯并没有在小幼虫表皮被发现。此外,甲基油酸酯占信息素总量的11%。一方面,诱发工蜂建造王台的酯类在小幼虫信息素混合物中有89%,而在大幼虫信息素中只有36%。另一方面,诱发工蜂封盖的酯类大幼虫信息素里面有67%,而小幼虫信息素里面只有23%。这个结果可以验证一个假说:工蜂是通过信息素来区分大幼虫和小幼虫的。即将封盖的大幼虫释放出的大量混合酯类引发工蜂封盖巢房。而小幼虫释放的少量主要成分为酯类的信息素,在无王群中,引发工蜂扩大巢房建造王台。

 

总结来说,无论蜂王存在与否,工蜂对假幼虫的反应和对真幼虫的反应是一样的。我们推断出三个研究的指标,也就是:组成混合酯的不同酯、信息素的浓度以及假幼虫在巢房中的位置,这些指标对工蜂识别幼虫有重要影响。在控制条件下,这些信息素同样可以改变工蜂的咽下腺和卵巢的活动。更多的是甲基亚麻酸酪和甲基棕榈酸酪,乙基棕搁酸酯是吸引瓦螨的主要成分。我们得出这样的结论:这些脂肪酸酯混合物是一种在蜜蜂这个社会性群体化学生态学中被看作重要成分的幼虫信息素。

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