自20世紀80年代中期以來，歐洲蜂群減少了25%以上，美國減少了近40%。
威脅蜜蜂健康和生存的因素有很多，包括病蟲害、農藥、污染物、棲息地破壞、全球氣候變化等等。其中，蜂螨通常被認為是影響蜂群健康的最重要因素。
受訪者供圖
近日，中國農業科學院蜜蜂研究所資源昆蟲生物學與飼養團隊聯合國內外高校對蜜蜂兩種外寄生蜂螨的取食特性進行了研究，揭示了蜂螨的取食習性及其高度適應性，為全面認識蜂螨、防治蜂螨提供了重要理論依據。該研究成果1月25日發表在《自然—通訊》（Nature Communications）上。
蜂群消亡的最重要殺手
“人類每三口食物中就有一口依賴于昆蟲授粉，而蜜蜂（包括野生和飼養）提供了其中80%的授粉服務。人類食用量最大的前100種糧食作物中有70種是由蜜蜂授粉的，它們提供了全世界約90%的營養。”論文共同通訊作者、蜜蜂所研究員徐書法告訴《中國科學報》，沒有蜜蜂、食蚜蠅和其他昆蟲來訪花，就沒有草莓、蘋果、牛油果、巧克力、櫻桃、橄欖、藍莓、胡蘿卜、葡萄、南瓜、梨、李子或花生....因此蜜蜂的種群數量和健康與人類的糧食安全和生態系統穩定息息相關。
西方蜜蜂（Apis mellifera）是自然界和農業生態系統中重要的傳粉昆蟲，其種群數量在全球范圍內的持續減少已成為生物多樣性和糧食安全的嚴重威脅。自20世紀80年代中期以來，歐洲蜂群減少了25%以上，美國減少了近40%。盡管在過去20年里，美國的蜂群總數保持相對穩定（約260萬群），但損失率仍然很高。調查發現，美國在2022~2023年損失了大約48%的蜂群，這是繼2020~2021年損失51%的蜂群之后有記錄以來的第二高死亡率。
徐書法說，狄斯瓦螨（俗稱大蜂螨）通常被認為是影響蜂群健康的最重要的因素，大蜂螨目前在全世界都有分布，對全球蜂產業造成巨大損失。另一種蜜蜂外寄生螨，梅氏熱厲螨（俗稱小蜂螨），目前在亞洲危害嚴重，但具有全球傳播的潛在威脅。
大蜂螨最早的寄主是東方蜜蜂，東方蜜蜂在與其長期協同進化過程中形成了抗（耐）螨機制，使大蜂螨的侵染控制在一個較低水平，實現了與其共存。
上世紀中期，大蜂螨才開始寄生于西方蜜蜂，并隨著貨運傳播到全世界。由于適應時間短，西方蜜蜂還沒有形成抗螨特性，因此受到嚴重危害。類似地，小蜂螨之前的寄主是亞洲的大蜜蜂，現在已經轉移到西方蜜蜂上。
掃描電鏡下的大蜂螨（A, B）和小蜂螨（C, D）。中國農科院蜜蜂所供圖
長期研究蜂螨的徐書法介紹，蜂螨的生活周期分為繁殖期和傳播期：母螨在封蓋巢房前潛入，在巢房中完成繁殖；成熟的雌性后代隨蜜蜂出房被釋放出來，傳播期寄生于成蜂體表，尤其偏好哺育蜂，并借機進入新一輪繁殖周期。
蜂螨一方面通過直接取食蜜蜂的組織危害蜜蜂健康、降低免疫力、縮短壽命，另一方面能夠傳播多種蜜蜂病毒，如殘翅病毒、麻痹病毒等，對蜜蜂健康造成更嚴重的傷害。
“蜂螨吃什么”是個謎
“盡管全世界的蜜蜂科研人員和蜂農都非常關注蜜蜂螨害，但對蜂螨的生物學的了解還有待深入。”徐書法說。
關于大蜂螨取食的研究最早是在20世紀70年代，當時研究人員利用放射性同位素技術確定了以蜜蜂的血淋巴為食，之后人們就一直遵循這一結果。
然而，2019年一篇關于大蜂螨取食蜜蜂脂肪體的研究以封面論文的形式發表在美國《國家科學院院刊》（PNAS）上，顛覆了以往的認知。
“但是，這項研究的對象為傳播期的大蜂螨，他們的研究結果只提供了傳播期（寄生成蜂）的蜂螨以脂肪體為食的證據，而蜂螨在繁殖期的食物尚不清晰。”徐書法說，關于蜂螨取食這一基本生物學問題之所以在很長一段時間沒有新的進展，可能是由于被所謂的“常識”所限制了，沒有開展更系統和深入的研究。
但是，“關心蜜蜂的人沒有不關注蜂螨的。”論文共同通訊作者、加拿大阿爾伯塔大學教授Olav Rueppell說。這正是論文第一作者、蜜蜂所副研究員韓賓從蜜蜂生物學轉到蜂螨研究的原因。
韓賓說：“我在蜂螨研究領域還是個新人。在開始本研究之前，我本人還未開展過任何蜂螨相關的研究。但是不研究不代表不關注。我一直也在密切關注蜂螨的研究進展。”
2020年，徐書法成為該團隊首席科學家，為韓賓的研究打開了一扇新的大門。
“徐老師來到團隊，我也成為蜂產業體系團隊的成員，開始從關注蜂螨轉變為研究蜂螨，開展了大量的蜂螨防控試驗。當我提出這個科研選題時，得到了徐老師充分的肯定和支持。”韓賓說。
“我們的研究將傳統的生物研究和現代分子生物學研究相結合，根據實驗結果提出假設并進行驗證。”韓賓介紹，他們通過取食部位調查發現，傳播期蜂螨在成蜂腹部的節間膜下取食，而繁殖期蜂螨的取食部位主要位于第二腹節的腹面（占85.7%）。
成蜂腹部的節間膜下富含脂肪體，而蜜蜂在蛹期表皮下脂肪體分布較少，存在豐富的血淋巴。“因此，我們推測蜜蜂血淋巴是繁殖期的母螨及其后代的主要食物。”韓賓說。
尋找蜂螨綠色防控策略
“接下來，提供上述推測的直接證據是我們實驗中的一個關鍵。”韓賓說，為了解決這一問題，他們使用了2019年美國《國家科學院院刊》那篇封面文章中用到的兩種熒光染料，分別標記血淋巴和脂肪體。
在實驗室飼養蜜蜂幼蟲過程中，在幼蟲飼料中加入這兩種染料，結果飼養出帶有熒光標記的蜜蜂幼蟲。接著用該幼蟲飼養蜂螨，通過對蜂螨進行熒光檢測，找到了繁殖期蜂螨主要進食血淋巴的直接證據。
“除了熒光的直接證據，我們還基于蛋白質組學的研究方法提供了蜂螨取食血淋巴的證據。”徐書法介紹，蜂螨取食蜜蜂組織后，未消化或者消化不完全的蜜蜂蛋白會殘留在蜂螨體內。他們利用蛋白質組學的方法在蜂螨中鑒定到了蜜蜂來源的蛋白。通過與蜜蜂血淋巴中的蛋白種類進行比對，他們發現繁殖期蜂螨體內蜜蜂血淋巴特征蛋白的數量遠多于傳播期的蜂螨。
“營養和食物組成區別往往會對生物的代謝產生顯著影響。為了進一步驗證關于大蜂螨階段特異性飲食的假設，我們又對大蜂螨的代謝組進行了檢測。”韓賓說，結果表明，共同取食蜂蛹的母螨與其后代在代謝上更為接近，而與傳播期的母螨在代謝上存在顯著差異，從代謝的角度支持了階段特異性飲食的結論。
蛋白質組學及代謝組學的研究結果還表明，蜜蜂血淋巴能夠為母螨的生殖及其后代發育提供充足營養；而在傳播期，蜜蜂脂肪體的高熱量為大蜂螨的寄生生活提供充分能量。
“蜂螨的防治一直以來都是蜜蜂飼養中重要技術環節，可以說養蜂是否成功取決于蜂螨防控是否成功，全球都在為防控蜂螨而努力。現在我們雖然知道了蜂螨在繁殖期取食血淋巴，在傳播期取食脂肪體，但是防控蜂螨還有很多難題沒有解決，未來還有很長的一段路要走。”Olav Rueppell說。
徐書法強調，基于該項研究成果，下一步，他們將研發有針對性的殺螨劑遞送策略，通過不同的給藥方式來實現蜂螨的分階段防控。未來他們也要開發蜂螨的生物防治技術，爭取在蜂螨的綠色防控上取得突破。
相關論文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-024-44915-x
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