Nature:同样天天吃蜂王浆,为何有的变蜂王有的做工蜂?中国学者揭示其中的秘密


社会性昆虫的巢穴结构通常被视为提供庇护或储存的静态结构组件。然而,这些构建的环境在多大程度上积极塑造生物特性仍然知之甚少。尽管蜜蜂品级决定的遗传和营养驱动因素已被充分阐明,但专门王台的作用主要被归因于空间或结构因素,忽视了物理化学微环境的影响。

2026年6月3日,中国农科院蜜蜂研究所王凯、薛晓锋及美国加州大学河滨分校Boris Baer共同通讯在Nature在线发表题为“Queen cell architecture shapes honey bee queen development”的研究论文。该研究以全新视角首次揭示蜜蜂工蜂主动营造的特殊理化微环境(即蜂王“王台”)在蜂王发育与级型分化中所发挥的关键作用,为表观遗传学、社会性昆虫演化以及未来智能养蜂繁育技术提供了全新的理论依据与突破方向。


表型可塑性—单个基因组响应环境信号产生不同表型的能力—是真社会性昆虫生态成功的基础。在蜜蜂中,这种可塑性在两种雌性品级的分化中最为显著:基本不育的工蜂和具有生殖能力的长寿蜂王。几十年来,这种品级发育的分歧主要归因于幼虫早期发育过程中的营养调控,其中蜂王幼虫被独享蜂王浆的喂养被视为品级命运的主要决定因素。

蜜蜂为培育新蜂王而建造独特、易于识别的王台。这些结构与用于工蜂和雄蜂的六边形巢脾显著不同。尽管它们在蜂群繁殖中起着核心作用,但仍然缺乏对工蜂如何产生蜂王发育所需的特定物理化学微环境的机制理解。先前的工作已将巢脾结构与温度调节、呼吸控制和抗重力机械稳定性联系起来。然而,王台本身通常被视为被动的容器。

蜂王细胞和工人细胞构建体的特定构建行为和转录重编程(图源自Nature

该研究表明工蜂的建筑行为积极工程化了一个对蜜蜂蜂王发育至关重要的理化生态位。王台表现出与工蜂巢房显著不同的独特机械和化学特征。这些特性并非工蜂巢房建造的偶然副产物:工蜂是有意建造王台的,并且在此过程中经历了任务特异性的生理和转录组重编程,从而能够精确工程化这些巢房特性。

对饲养环境的实验操作表明,这些理化信号是正常蜂王发育的因果必要条件,作为一个关键的检查点,能够深刻影响个体幼虫的发育。总之,该结果在社会建筑行为与发育可塑性之间建立了直接的机制联系,揭示了工程化环境如何引导生物体的命运。

中国农科院蜜蜂研究所王凯研究员、薛晓锋研究员及美国加州大学河滨分校Boris Baer教授为论文的共同通讯作者;蜜蜂所房宇研究员、马贝贝(蜜蜂所在读博士)和中国农业大学动物科学技术学院金晓露高级实验师为论文的共同第一作者。蜜蜂所彭文君研究员、吴黎明研究员、李建科研究员以及浙江大学胡福良教授对本研究给予了重要指导和支持。此外,北京工商大学、中国农科院茶叶研究所、香港城市大学、浙江大学、德国蒂宾根大学、埃及坦塔大学、美国印第安纳大学等多个国内外机构也参与了该项研究。

参考消息:https://www.nature.com/articles/s41586-026-10534-3


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