蜜蜂蜂群中“舞蹈语言”行为的获得机制研究

The dance language of honeybee colonies represents the most complex social behavior of insects.Unfortunately，it is so far still not clear about the delivery mechanism of this behavior in the honeybee society,in our previous studies, we have reported that two closely related honeybee species: Apis cerana and Apis mellifera are able to decode the dance information interspecifically, during the study we put forward a new question: how dose a single worker obtain this social behavior? There are three factors: genetic information, learning behavior, and the interaction between these two aspects above, may contribute to determine the social behavior delivery in honeybee colonies, thus deserved to be investigated in great detail. In this project, in order to figure out the delivery mechanism of the social behavior, we will use two basic methods: regulate (by cut off and reconnect) the generation overlap of workers, and control the food provided by the workers (nutritional mothers) to young larvae.we explore the significance of generation overlap and the learning behavior on the nomal social behavior maintainance, investigate whether the workers could regulate the genetic expression of their offspring by food control,these results could provide important information for the study of the behavioral evolution of insects,and could also provide cues for the study of of evolutionary mechanism of social insects.

"舞蹈语言"是蜜蜂蜂群中最具社会性的行为，但这一行为在蜂群中的获得机制还不清楚，我们的前期研究发现，两个近缘物种：东方蜜蜂（Apis cerana）和西方蜜蜂（Apis mellifera）都能"读懂"对方的"舞蹈语言"，在实验过程中我们提出了这种行为在蜂群内的传递是如何进行的这一问题，这三个因素：先天的遗传、后天的学习行为、遗传与学习行为是如何交互作用对工蜂的社会行为的影响值得深入探讨。本项目拟通过人工干预（切断和连接）蜂群中世代重叠和控制工蜂幼虫期营养的方法，来一步步揭示工蜂获得该行为的途径；探索蜂群内学习行为和世代重叠对维持蜂群社会行为的正常延续的意义，探讨工蜂（营养母亲）是否通过食物调控后代工蜂的遗传表达，为昆虫的行为进化的研究提供重要信息，也为社会性昆虫的进化机制的研究提供思路。

【研究背景】蜜蜂是真社会性昆虫的模式生物，其舞蹈语言是精细化分工中产生的典型的社会行为，是进化过程中一个“质的飞跃”。工蜂是唯一具有舞蹈行为的三型蜂，其所有的遗传物质来自于蜂王和雄蜂，但蜂王和雄蜂本身却不具有舞蹈行为，由此产生的科学问题是，这一行为是如何传递的，如何发展进化的？【研究内容】通过建立由纯幼蜂组成的蜂群（NHC），人为的中断了蜂群的“世代重叠”，研究了几个方面的内容：1）研究了在完全没有具有采集和“社会行为经历”的条件下，工蜂行为表现，随着日龄的增长，工蜂的社会意识的形成，组织分工的完善的整个过程；2）工蜂是否产生舞蹈行为，如果不产生舞蹈行为，蜂群是否会崩溃，如果产生舞蹈行为，舞蹈行为开始的日龄和时间；进一步解析NHC工蜂产生的行为，舞蹈中各要素的组成情况：角度、持续时间、跟随工蜂等，以及是否成功的将群内同伴招引到食物点； 3）研究了两个不同的种的蜂群的NHC行为表现。【结果】研究结果发现，1）在没有世代重叠的条件下，NHC蜂群很快就能建立具有正常生物学功能的蜂群，工蜂的社会意识是“与生俱来”的，工蜂最早3d就开始产生认巢行为和采集行为，舞蹈行为也随之产生，而正常蜂群内一般是采集日龄末期工蜂才会执行舞蹈行为；2）NHC的舞蹈行为在早期不具有信息传递功能，随着日龄的增长，舞蹈行为趋于稳定和准确，在21日龄左右，其舞蹈行为与具有世代重叠的正常蜂群内的工蜂的舞蹈行为没有显著差异；3）两种蜜蜂没有舞蹈行为的社会表现(恢复过程)没有显著差异；由此可以得出结论：蜜蜂蜂群中的社会行为是先天遗传决定的，在没有世代重叠的条件下，幼蜂群可以随着日龄的增加，逐渐恢复和完善舞蹈行为，但世代重叠这一生物学特征对蜂群的重要性还有待进一步研究。【科学意义】本研究结果表明，舞蹈语言是先天遗传决定的，幼蜂群可以不依赖于世代重叠而具有生物学意义，蜜蜂蜂群可以完全从全新世代开始，这对研究真社会性昆虫的社会性起源和进化过程具有重要的参考意义；同时，本研究结果对养蜂生产也具有一定的指导意义，在生产实践中，可将蜂群的繁殖和生产分开，大量繁殖幼蜂，幼蜂可以独立成群，也可用于补充到强群中，其独立的社会行为和完善的信息交流可以保证正常的采蜜活动。