摘要：蜜蜂是典型的社會性昆蟲，其級型分化受到許多因素影響。這些影響因素主要包括3個方面：營養、激素和基因調控。本綜述對營養、激素和基因調控這三個方面在級型分化中的作用進行綜合闡述。

關鍵詞：蜜蜂；級型分化；營養；激素；基因調控

蜜蜂是典型的社會性昆蟲，蜂群通常由兩種性別，三種類型的個體組成，即雄蜂、工蜂和蜂王。雄蜂為單倍體。由未受精卵發育而來，蜂王和工蜂都是二倍體，由受精卵發育而來，均為雌性蜂。作為兩種不同的級型，蜂王和工蜂不僅外部形態和內部解剖有顯著不同，在生理和行為上也存在巨大差異。同樣是由受精的二倍體卵發育成的雌性，是哪些因素促進它們分化成蜂王和工蜂這兩種不同的級型?這些因素又是通過何種方式起作用的? 長期以來一直有不同的推斷和假設。本文對蜜蜂級型分化的研究進展作一綜述。

1 營養與級型分化

長期以來，人們觀察到蜜蜂幼蟲所處的特定發育環境對級型分化起著決定性的作用。同樣的受精卵由于發育場所的不同，在王臺或工蜂房就可能發育成蜂王或者工蜂。培育蜂王的王臺底是圓的。臺口垂直朝下，而工蜂巢房為六角形，底為三棱形，巢口水平略向上翹13°，而且王臺的容積要比工蜂房大得多。發育場所對級型分化的影響可以通過互換培育試驗加以驗證：哺育蜂能夠區分這兩種不同的巢房而給予蜂王幼蟲和工蜂幼蟲不同質和量的食物，從而導致最終的級型分化。

有研究表明在幼蟲2～3日齡，蜂王和工蜂的生長與呼吸速率很相近，但王臺內的幼蟲被哺育蜂連續地飼以過量王漿，且被飼喂次數比工蜂幼蟲多10倍以上(1600∶150)，因此發育快，蛹期短，從卵到羽化只用16 d 時間。比工蜂少5天；而工蜂房內的幼蟲則生長緩慢，羽化時體重也相應輕得多。

食物的量對級型分化的影響，還可以通過亞種間幼蟲互換發育場所來驗證。Mike等將海角蜂與非洲蜂小幼蟲(1～3日齡)在種間互換發育場所后測量這些幼蟲所得的食物量發現：處于非洲蜂工蜂房中的海角蜂幼蟲得到的食物量是正常發育海角蜂的兩倍；而處于海角蜂工蜂房中的非洲蜂幼蟲則相反，僅為正常發育非洲蜂的一半。由于得到超常量的食物，這些海角蜂幼蟲羽化后較正常發育的海角蜂，具有更大的受精囊，較重的體重，較短的發育時間，并且基財節上最后兩個花粉刷之間的絨毛增加，花粉刷減少。這些發生變化的特征都與級型有關，與蜂王特征增強是一致的，而花粉刷減少則與工蜂特征減弱一致。

上述級型特征的變化雖然與食物量的變化緊密相關，但決不僅由食物量決定，還受食物成分變化的影響。研究表明：在1～3日齡的小幼蟲期，蜂王幼蟲的食物是王漿，而這段時間內工蜂幼蟲采食的是與王漿成分不同的工蜂漿。小幼蟲期過后，蜂王幼蟲仍繼續采食王漿，工蜂幼蟲則改食王漿量較少，主要由花粉和蜂蜜調制的蜂糧。有研究者認為：在小幼蟲期，蜂王幼蟲主要被哺育蜂飼以上領腺分泌物，后2 d 則是等比例的上領腺分泌物和舌腺分泌物，而工蜂幼蟲在整個幼蟲期中的食物都是2∶9∶3的上鄂腺分泌物、舌腺分泌物及花粉。食物中蜂王漿組分的顯著差異是決定蜜蜂級型分化的一個關鍵因素。然而到目前為止究竟是王漿中的何種組分在發揮作用，又是以何種方式影響幼蟲分化以及有怎樣的影響都仍未知。

幼蟲期食物中糖的含量和種類對級型分化也有一定的影響。糖份是刺激幼蟲采食的一個因素，幼蟲能辨別食物含糖的多少，而且更偏愛含糖高的食物。研究表明：小幼蟲期蜂王所吃的王漿中含糖量高達34％，而工蜂所吃的工蜂漿含糖量僅12％，到大幼蟲階段(4～5日齡)，蜂王食物中的糖份可達到47％，能有效地刺激幼蟲取食，增力口幼蟲體重，大大加快發育進程。進一步的研究還發現，如果在工蜂漿中添加一定量的葡萄糖或果糖，可育出一定比例的蜂王及兩型蜂，而糖量過低時只能育出工蜂間。

幼蟲食物中的添加成分對級型分化也有明顯的影響。例如在熊蜂中，由咽下腺分泌并添加到幼蟲食物中的蛋白和消化酶對蜂王的發育極為重要。

2 激素與級型分化

由昆蟲咽側體分泌的保幼激素是一類菇烯類化合物，有多種天然同系物，到目前為止在蜜蜂中僅發現JH。作為一種多效性激素，JH不僅存在于昆蟲生長發育的各個時期，而且在不同階段所起的作用也不相同。

目前已確知，幼蟲期體內JH的含量對蜂王和工蜂的分化有重要影響。高滴度的JH對卵巢發育顯著的促進作用直接影響蜂王幼蟲的級型分化。如果把3～4日齡蜂王幼蟲的咽側體移植到4日齡工蜂幼蟲體上，可導致出房的工蜂卵巢管數目增多。JH除了影響級型分化外，還有鞏固級型個體生理條件的作用。

在級型分化的關鍵時期，JH滴度的變化對分化產生影響的觀點已經被普遍接受，但對關鍵時期的確定現在還存在分歧。Wilde等為，級型分化關鍵時期是幼蟲4日齡末，只有小于4日齡末的雌性蜂才具有發育成蜂王或工蜂的能力，將小于4日齡末(3～3．5日齡)的西方蜜蜂的工蜂幼蟲移入王臺可發育成蜂王，而移人大于4日齡末的工蜂幼蟲只能發育成工蜂。Copella 等則認為西方蜜蜂級型分化的關鍵時期是從4日齡末到5日齡期間。但 Dedej 發現喀蜂級型分化的關鍵時期為3日齡前，當移入王臺的工蜂幼蟲為3日齡時，育出的成蜂卵巢管數會顯著減少。移入的幼蟲日齡越大，成蜂的特征越象工蜂。這些不同觀點說明不同亞種在級型分化的關鍵時間上可能存在差異，現在被一般接受的關鍵時期為4日齡末到5日齡間。

除JH外，蛻皮激素(MH)在級型分化中也有重要作用。MH是由蜜蜂前胸腺分泌的一種甾體激素，具有促進幼蟲蛻皮、化蛹的生理功能。與JH一樣，在幼蟲卵巢發育過程中有著重要的作用。在西方蜜蜂的工蜂和蜂王預蛹期，MH均有一單峰。但蜂王的峰值比工蜂出現早，這與蜂王幼蟲期比工蜂幼蟲期少一天的發育歷程相一致。Hartfelder等“發現喀蜂工蜂幼蟲5日齡初期的卵巢中，有2種具有級型分化特征的蛋白(29KDa/pI4．6和24 KDa/P15．2～5．5)圖譜，級型分化時MH濃度的變化與這兩種蛋白的表達變化相一致，當將5日齡初期幼蟲放置于含有104 M的培養基培養6h后，卵巢中的蛋白質沒有明顯的變化，而MH的濃度降低到10～7 M時，這2種蛋白的合成都有明顯的降低。這說明MH參與了級型分化的調節。

在熊蜂中，蜂王外激素在幼蟲的級型分化中起重要作用。受蜂王外激素控制的幼蟲發育成工蜂，而不受其控制的幼蟲則發育成蜂王。

3 基因調控與蜜蜂的級型分化

在社會性昆蟲的變態和級型分化過程中，特定組織器官內存在著受基因調控的細胞程序性死亡現象，即幼蟲特有組織，如幼蟲期的肌肉、唾液腺、前胸腺等都要被消化。

目前，已經發現許多與蜜蜂級型分化有關的基因。例如，線粒體基因編碼的細胞色素氧化酶亞基1(COX1)基因和核基因編碼的細胞色C(cvt C)基因及與核編碼的線粒體翻譯啟動子(AmIF-2mt)相似的基因。這些基因在西方蜜蜂級型分化的關鍵時期(4．5日齡)，在蜂王幼蟲中表達水平要高于工蜂幼蟲中的。在蜜蜂一個亞種的咽側體中還存在一基因簇，這段基因簇中確定有基因xa和基因xb，當xa，xb等位基因雜合，即xa1/xa2；xbl／xb2時發育成蜂王，而當xa和xb其中一個或同時純合時發育成工蜂。另外編碼MH變構反應元件的Ftz-F1基因和編碼維持細胞分化狀態的轉錄因子的cut基因在級型分化過程也起相當重要的作用。

目前多數學者認為：不同級型間有相同的基因組，級型分化現象主要是由于分化基因表達水平的不同，而不是遺傳多樣性造成的。

Evans 和 Wheeler 測出西方蜜蜂的蜂王和工蜂幼蟲在分化時期有許多基因具有不同的表達水平，并獲得7個位點。這7個位點在工蜂幼蟲中都有表達，但其中有4個位點在蜂王幼蟲中完全沉默。在共同表達的3個位點中，有2個在蜂王幼蟲中的表達豐度高于工蜂幼蟲中的，另外一個主要在工蜂幼蟲中表達。他們認為，雌性蜜蜂幼蟲發育為蜂王或工蜂雖然與幼蟲時期的環境條件有關，但這一發育的起始是因為蜂王和工蜂幼蟲具有不同的基因表達模式，而不是因為蜂王和工蜂具有不同的基因組。

Evans 和 Wheeler 還發現蜂王幼蟲與工蜂幼蟲在基因的表達模式上存在很大的不同：工蜂幼蟲更忠實的表達小幼蟲中出現的基因；而蜂王幼蟲在下調一些基因表達的同對，又開啟了一系列與級型相關基因的表達。蜂王幼蟲過量表達一些新陳代謝酶基因，而工蜂幼蟲增加表達了細胞色素P450家族基因，六聚體存儲蛋白基因等。這些被不同表達的基因大多與新陳代謝和細胞對激素的反應有關，最終將導致蜂王與工蜂的生理出現差異。

Severson 等間對蜂王和工蜂幼蟲階段特定時期內mRNA翻譯產物的比較發現：孵化后12～83 h，蜂王mRNA翻譯產物沒有發生變化；而在這一階段工蜂的翻譯產物發生了變化。在12 h，翻譯產物與同期蜂王的完全一樣，但到83 h，翻譯產物出現了差別：分子量為70KD，47 KD，27 KD的蛋白質明顯增加，說明在這一階段工蜂的發育調控基因已與發育前期及蜂王的有所不同。但是在孵化后156 h(預蛹期)，工蜂的翻譯產物只有一種(54 KD)明顯增加，而此時蜂王預蛹中大量增加的翻譯產品有5種(70 KD，68 KD，47 KD，36 KD，27 KD)，說明蜂王的分化基因已經活躍；至227 h(蛹期)，蜂王與工蜂翻譯產物差別最小，說明蛹期及此后的基因調控基本上是一致的。由此可知，蛹期前蜂王與工蜂分化基因上調表達的時間不同，蛹期及此后的基因表達水平基本上趨于一致。

還有少數學者認為不同的級型間具有不同的基因組，級型分化之所以發生是因為它們來自不同的父系，即蜂王與同巢和不同巢的雄******配，會產生不同的級型。

Julian 等認為，不同的基因組是決定級型分化方向的關鍵，不同的基因組是由雜交引起的，雜交的后代是工蜂，世系內部交配的后代則是生殖個體。Beye Mt 發現西方蜜蜂種群內沒有特定的雄性基因或雌性基因，而是存在雌雄共享的互補性性別決定基因CSD，CSD通過單雙組合形式來調節性別發育和促進雌性級型的進一步分化：當CSD雜合時啟動雌性發育，抑制雄性的發育，如果這些性別位點上的等位基因與母本的相同，則優先升級為繼代蜂王或產卵工蜂；當CSD純合時則進行雄性發育。

綜上所述，蜜蜂的級型分化受到多種因素的影響。蜂王和工蜂幼蟲期食物的質和量是級型分化的外部決定因子，是啟動分化的重要因子。這些外界因子信號轉化為內分泌信號，通過內分泌的激素對基因進行調控，從而最終決定分化方向。級型分化是極其復雜的過程，到現在還未獲得完整詳細的描述，還有許多問題，特別是對啟動分化的營養因素，需要進一步的研究。

參考文獻（略） 引自《中國蜂業》2008（5）

張刻 周斌 葉滿紅 丁家桐

揚州大學生科與技術學院 揚州大學動科與技術學院 揚州大學生科與技術學院 揚州大學動科與技術學院