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蜜蜂育种｜蜜蜂人工授精技术研究及应用进展（上）

蜜蜂育种｜蜜蜂人工授精技术研究及应用进展（中）

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2 蜜蜂人工授精技术对蜜蜂育种技术发展的影响

蜜蜂人工授精技术早在两个多世纪以前就有人进行了探索，但是直到1927年美国的沃森博士宣布，在实体显微镜下，采用自制的蜂王人工授精仪和微量注射器将雄蜂精液注射到蜂王生殖腔内，蜂王人工授精技术取得了成功。通过80多年的发展成为一门新技术，为蜜蜂遗传育种研究提供了可靠、有效的实验手段。20世纪50年代以来，一些养蜂科技发达的国家，在蜜蜂育种和遗传学研究方面，已经普遍采用这项新技术，并取得了满意的效果。蜜蜂人工授精技术的成功应用，推动了蜜蜂育种技术的发展，其重要性在于为蜜蜂细胞学研究以及育种工作中原良种保存繁育、单群选择、近交系、自交系、纯系的培育以及大规模的杂交组合配制等提供了可靠高效的实验手段。

2.1蜜蜂人工授精技术实现蜜蜂女父回交

蜜蜂在自然交尾情况下不可能发生女父回交， 因为与蜂王交配过的雄蜂很快就死亡了，只有采用人工授精技术才可以实现女父回交。女父回交在蜜蜂遗传学上相当于同一个配子回交，因为雄蜂是单倍体，其产生的精子是完全一致的。女父回交每一世代杂合率递减50%，因此，可以快速培育出遗传性状高度稳定的蜜蜂纯系。

2.2蜜蜂人工授精技术实现母子回交

蜜蜂在自然交尾情况下不可能发生母子回交， 因为蜂王交尾产卵后终生不再交尾。只有采用人工授精技术可能实现蜜蜂的母子回交。母子回交在遗传学上相当于自体授精，按蜂王的世代计算，母子回交的杂合率递减速度与女父回交相同，也可以快速培育出遗传性状高度稳定的蜜蜂自交系。

2.3蜜蜂人工授精技术可以在一个蜂场实现兄妹、表兄妹交配和姨甥回交、舅甥女回交以及连续回交

2.3.1兄妹交配  同一只蜂王产的处女王和雄蜂之间的交配，称为兄妹交配。兄妹交配在蜜蜂遗传学上相当于母女回交。

2.3.2表兄妹交配  姐妹蜂王所产的雄蜂和处女王之间的交配称为表兄妹交配。表兄妹交配在蜜蜂遗传学上相当于姨甥回交。

2.3.3姨甥回交  处女王与其姐妹蜂王产的雄蜂之间的交配，称为姨甥回交。姨甥回交在蜜蜂遗传学上相当于姐妹交配。

2.3.4舅甥女回交  处女王与其舅父之间的交配，在蜜蜂遗传学上相当于外袓母与外孙女之间的交配。

2.3.5连续回交  每一世代的处女王与同一只蜂王产 的雄蜂进行交配，在蜜蜂遗传学上相当于与系袓回交。

以上5种交配方式如果采用自然交尾的方法，需要在严格控制隔离场地内进行，不仅要浪费许多人力、物力和时间，而且不能保证100%的可靠性，而采用人工授精技术，在一个蜂场很容易地实现上述目标，进而培育出更多的近交系进行选择。

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2.4蜜蜂特殊人工授精技术

2.4.1单雄授精技术  由于来源于一只雄蜂的全部精子在遗传学上是完全相同的，用一只雄蜂的精液给蜂王授精，所产生的女儿将比其它姐妹有着更密切的关系，这些女儿从它们的父亲那里接受了完全相同的遗传物质，所以称之为超姐妹。这对蜜蜂的遗传学研究大有好处，是研究中常用的一种技术。

2.4.2单雄多雌授精技术  用一只雄蜂的精液给多只蜂王进行人工授精，这种方法可以使不同蜂王得到遗传学完全一致的精子。每只蜂王都可以产生一个超姐妹家庭，而且不同蜂王所产生的家庭彼此之间有着一种极不寻常的关系，通过后代的不同表现进行相关遗传学方面的研究。

2.4.3蜂王自体授精  把处女蜂王利用二氧化碳进行两次麻醉后，使其产卵培育雄蜂，待雄蜂性成熟时， 取其精液给产它的蜂王进行人工授精(见母子回交)。

2.5蜜蜂人工授精技术对蜜蜂育种技术发展的影响

蜜蜂人工授精技术促进了美国“星系”杂交种蜜 蜂育种技术的发展，20世纪40年代末期，达旦父子公司一直在培育一种较好的杂交种蜜蜂，在“星系” 杂交种蜜蜂的育种方案中，介绍了遗传学家卡尔博士，于1949年提供了第一批“星系”杂种蜂王。到了 20世纪70年代中期的“星系”已经和早期的亲本大不相同了，他们每年都要发展一批新的近交系。要建立近交系，采用的方法包括：母女交配、姐妹交配和与袓代回交，或与配子回交。近亲繁殖的目的是选育出一个有价值的品系。该方案中的杂交是经过试验和挑选近交系之间的科学杂交，近交系杂交时，后代蜂群会显现出某种程度的杂种优势。该育种方案利用人工授精技术进行近交系的培育，培育出“星系”杂交种蜜蜂的产蜜量是同一种蜂场普通意蜂产量的 130% ~ 200%。

1977年《美国蜜蜂》第117卷第3期，刊发了《美国农业部蜜蜂品种中心的蜜蜂育种新方法》。介绍了蜜蜂品种中心的长期重要目标是为美国农业培育蜜蜂良种。为了达到这一目标，该中心的全体人员必须首先解答三个重要问题：什么是良种？如何测定优良种性？怎样才能培育出良种？其中在怎样才能培育出良种方面的回答是：“利用特殊配合力制定的良种计划，其目的是培育出近交系，当他们进行杂交时，就能产生出不同寻常的杂种来”。

2.6两只雄蜂授精的育种方案

1987年黄文诚研究员根据性等位基因理论和沃依克的研究结果，提出了用两只雄蜂授精培育近交系的育种方案。即从F1代开始每代只保留那些能够产生具有接近100%存活率后代的蜂王，淘汰那些产生存活率低的后代蜂王。

2.7蜜蜂嵌合育种法

刘先蜀、蒙小平在1988年《中国养蜂》第6期 发表“蜜蜂嵌合育种法——一个新的蜜蜂育种方案”，该方案根据蜂群是由同母异父的若干个小家庭组成的这一特点，设计并初步验证了保存蜜蜂近交系的育种方案，即蜜蜂嵌合育种法。将主题父本精液和背景父本精液按1: 2的比例混合均匀，用其给近交系处女王进行人工授精，该蜂王发展起来的蜂群，将是任何时候背景工蜂都占80%，主题工蜂都占20% 的嵌合蜂群，这样便可利用杂种优势来抵消因高度近交而产生的衰退现象，这样不但可使近交系得以妥善的保存，而且还可以用嵌合蜂群进行蜂产品生产。

2.8新育种法——封闭式种群组蜜蜂育种方案

美国佩奇(Page, R.E)等人在20世纪80年代提出一个“闭锁式种群组育种方案”，目的是“既不在很大程度上降低近亲繁殖，又不会使性等位基因同质，以保持由商品蜂王生产出来的蜂儿具有高的生活力”。其三个要点是种群组要大；遗传变异性要高；要循序地进行连续选择。其做法是挑选25~ 30只遗传性不同的蜂王组成封闭式种群组，由这些蜂王中的每一只蜂王培育只数相同的蜂王和许多雄蜂，把每只蜂王所产生的雄蜂(数量相同)进行采集精液，然后把这些精液集中起来搅拌混合均匀，用这种混合精液给每只下一代的处女王人工授精，结果每一只蜂王都有效地与极大数目的雄蜂交配，这种情况可以控制种群组丧失性基因，对由于近亲交配而丧失蜂子成活力提供了某种控制作用。

2.9蜜蜂工程育种（蜜蜂育种数理工程技术）

蜜蜂工程育种是周崧研究员1985年提出的新理论。他根据蜜蜂遗传特性，在蜜蜂育种科技领域中引入DBMS(数据库管理系统)概念(后来认为改为“蜜蜂育种数理工程技术”更为确切)。蜜蜂育种数理工程 技术体系将能完善地解决一般常规育种技术难以解决的大量技术问题，其中包括蜜蜂高级工程原种和高级纯种的组配问题。

授精过程示意图

3蜜蜂人工授精技术在蜜蜂育种工作中的应用

蜜蜂育种工作中，传统上是一年或两年进行一次挑选一只或几只表现优良的蜂王，作为种王来培育下一代用的蜂王，由种王繁育出来的下一代蜂王，与该地区蜂群中聚集的雄蜂进行自然交尾。有时候这种育种方法可以改善蜂种的一般特性，但是，在遗传方面有重大改良的很少。这是由于对蜂王交配雄蜂遗传成分未能有效控制的结果。虽然有个别蜂王在性状表现上会比较优良，这主要是杂种优势发挥的作用，不能稳定地遗传下去。在现代的蜜蜂育种工作中，随着人工授精技术的发展，人们能够控制蜂王交配，使自然交尾情况下不可能实现的愿望，通过应用人工授精技术得以实现。

3.1人工授精技术可以使蜜蜂原良种保存更加科学可靠

我们都知道蜜蜂处女王和雄蜂的自然交尾是在空中进行的，并且婚飞的半径又很远，因此，蜜蜂育种场或保种场为了控制蜂王交尾，必须建立隔离交尾区。隔离交尾区应该具备适宜的气候，丰富的蜜源和良好的交通条件。但是，在转地放蜂日益频繁，蜂场密度不断增大的今天，选择具备上述条件隔离交尾区非常困难，即使具备上述条件，还有可能受到外来蜂场飞逃蜂群的干扰，很难保证控制交尾。因此，理想的控制交尾只有采用人工授精的方法才能解决。应用人工授精技术在一个蜂场不仅可以保存繁育一个品种，而且可以保存繁育2个以上的蜜蜂原良种；同时在一个蜂场可以进行多个品种的观测和试验；可以节省很多的人力、物力和时间。如波兰育种用的蜂王，全部是人工授精蜂王，采蜜蜂场用的蜂王人工授精占有很大的比例。吉林省养蜂科学研究所利用蜜蜂人工授精技术保存了10多个蜜蜂原良种，出售的种蜂王人工授精占50%以上。

3.2应用人工授精技术选育近交系和纯系

美国“星系”杂交种蜜蜂的育种方案中，每年都要应用人工授精技术发展一至数个新的意蜂近交系。 美国农业部蜜蜂品种中心的蜜蜂育种新方法中，利用特殊配合力制定育种计划，其目的是培育近亲繁殖系进行杂交，可望培育出不寻常的杂种来。该中心应用人工授精技术对抗孢子虫病、贮藏习性和寿命三个性状进行选育研究，已经取得了一定的进展。中国农科院蜜蜂研究所刘先蜀研究员应用人工授精技术选育出多个近交系进行杂交种培育。吉林省养蜂科学研究所利用人工授精技术成功培育出喀(阡)黑环系蜜蜂，同时培育10多个近交系和纯系蜜蜂。

3.3应用人工授精技术培育杂交种蜜蜂

世界上著名的斯塔莱茵就是应用人工授精技术选育出4个意蜂近交系后进行杂交培育的双交种；米德耐特就是应用人工授精技术在意蜂和高加索蜂选育出 4个近交系后培育双交种蜜蜂。中国农科院蜜蜂研究所刘先蜀研究员利用意蜂和卡蜂3个高纯度近交系， 应用人工授精技术培育出国蜂213、国蜂414；吉林省养蜂科学研究所应用人工授精技术，利用三个近交系培育出白山5号三交种蜜蜂，并获农业部科技进步三等奖；利用4个近交系培育出松丹1号、2号双交种蜜蜂获吉林省科技进步三等奖。

国外养蜂发达国家应用人工授精技术在配制出众多杂交组合进行对比试验；经过多年观察和测试，才选育出比较理想的杂交种蜜蜂。国内许多掌握蜜蜂人工授精技术的单位，配制几十个杂交组合进行试验，在十几个杂交组合中才选育出几个比较理想的杂交种。

通过多年的杂交种选育实验证实，只有掌握蜜蜂人工授精技术，才能配制出众多杂交组合进行试验和观测，才能培育出理想的杂交种蜜蜂。

3.4应用人工授精技术育成的良种蜜蜂

3.4.1抗美洲幼虫腐臭病的蜜蜂  在美洲幼虫腐臭病的发病高峰期，人们发现不同的蜂群对该病有不同程度的抵抗能力。1954年美国育种者从依阿华州那里取得10只蜂王进行接种美洲幼虫腐臭病原后，发现其中4群有抗性，并用人工授精技术来控制其交配，用它们建立了一个Brown系，培育出了抗美洲幼虫腐臭病的蜜蜂。帕克等人研究证明，蜜蜂对美洲幼虫腐臭病的抗性是可以遗传的。

3.4.2培育出采集苜蓿的蜜蜂  由于农业大量使用农药使许多野生授粉昆虫遭到毒杀和灭绝，在这种情况下，增加了蜜蜂对人类赖以生存的许多植物授粉的重要性。为此美国农业部农业研究局的奈依和麦肯森在大量观察蜜蜂在苜蓿花上授粉的行为表现后，制定了一个育种方案，来证明这些蜜蜂采集苜蓿花的特性是否能遗传。通过试验结果表明了这种特性有遗传的能力。1971年卡尔联合了加利福尼亚州的种子公司、 合作养蜂者和苜蓿种子生产者的力量，进行了培育为苜蓿授粉的蜜蜂。利用人工授精技术经过几个世代的选育，结果选育出了对苜蓿具有高度采集力的蜜蜂。

3.4.3培育出喀（阡）黑环系蜜蜂  吉林省养蜂科学研究所1989年应用人工授精技术进行单雄授精、近交、自交等11年选育工作，培育出喀(阡)黑环系蜜蜂，1991年荣获国家科技进步二等奖。2002年该所应用人工授精技术以蜂蜜高产近交系和王浆高产近交系为亲本，通过杂交把蜂蜜、王浆高产基因集合到一体，然后通过回交定向选育和自交固定，使蜂蜜、王浆高产性状稳定遗传给后代，最后采用闭锁繁育技术进行保存，培育出了黄环系蜜浆高产良种蜜蜂。2003 年该所应用人工授精技术选育多个蜂胶高产近交系为亲本进行杂交、定向选育、自交固定等措施，培育出了蜜胶高产良种蜜蜂。

2005年中国农科院蜜蜂研究所主持、吉林省养蜂科学研究所等3个单位参加完成“蜜蜂资源高效利用与产业化开发”十五国家攻关项目。利用人工授精技术成功地稳定了前期所选育的蜜蜂抗螨品系和蜂胶高产品系的遗传性状。

4蜜蜂人工授精技术的应用前景

蜜蜂人工授精技术是一项技术性很强的工作，并不是一朝一夕做几十只蜂王就能熟练掌握该技术，所以学习该技术的人不能浮躁，不能急于求成，必须进行一定时间连续性做几百只蜂王的严格训练才能奏效。国外到了 20世纪60年代末，人工授精技术已经达到使人工授精蜂王的有效产卵量可以同自然交尾王相媲美的程度。技术熟练的专业技术人员一天可以给 150只处女王进行人工授精。

1977年美国蜜蜂育种专家S.泰布勒等提出了“蜂王人工授精取代自然交尾——养蜂业可能的发展趋势”，专业性育王场可以引进人工授精技术，用人工授精蜂王取代自然交尾蜂王。

我国虽然对蜜蜂人工授精技术研究的时间相对晚些，但是到20世纪80年代中期，一个熟练的专业技术人员一天可以给200多只处女王进行人工授精。1983年吉林省养蜂科学研究所在选育白山5号过程中，应用人工授精技术组配的杂交种蜂群可以维持 15张子脾，使用2年的蜂王仍能保持15张子脾，人工授精的杂交蜂王的有效产卵量等方面达到了同自然 交尾王相媲美的程度，当时马德风老师来蜂场指导时看到该蜂群后给予了充分肯定和高度评价。此后，该所保存的10多个原良种蜜蜂都是应用人工授精技术培育的；推广的良种蜂王50%以上是人工授精蜂王。 随着科学技术的不断发展，今后推广的人工授精良种蜂王会不断增加。

蜜蜂人工授精技术更为重要的是为蜜蜂细胞遗传学研究和育种工作中原良种繁育，近交系、自交系的选育以及大规模配置杂交组合等提供了高效、可靠的手段。如德国蜜蜂育种专家卢特涅教授研究东、西方蜜蜂种间杂交就是采用了人工授精技术。

今后一定时期蜜蜂育种的目标总体趋势是培育优质、高产低耗、抗病、温驯的新品种。培育这些新品种，其中科学、高效、可靠的技术之一就是人工授精技术。在蜜蜂育种理论和方法方面，除了近几年来提出的蜜蜂育种数理工程技术理论，蜜蜂闭锁育种理论之外，遗传学领域的遗传工程，体细胞杂交等新技术育种将会出现，都将会对人工授精技术的发展起到巨大的推动作用。所有这些，都为人工授精技术展示了广阔的前景。

笔者通过26年来对蜜蜂人工授精技术的学习和实践，结合国内外蜜蜂育种技术的发展成就，介绍蜜蜂人工授精技术的研究及应用进展情况，使人们对蜜蜂人工授精技术能够更加了解，让这一新技术更好地出的蜜蜂育种数理工程技术理论，蜜蜂闭锁育种理论之外，遗传学领域的遗传工程，体细胞杂交等新技术育种将会出现，都将会对人工授精技术的发展起到巨大的推动作用。所有这些，都为人工授精技术展示了广阔的前景。

笔者通过26年来对蜜蜂人工授精技术的学习和实践，结合国内外蜜蜂育种技术的发展成就，介绍蜜蜂人工授精技术的研究及应用进展情况，使人们对蜜蜂人工授精技术能够更加了解，让这一新技术更好地发挥作用。 

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文/泽华

吉地松江续长白，

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