在自然環(huán)境中，風(fēng)和昆蟲承擔(dān)著植物授粉的工作，那么在人工環(huán)境中，如溫室大棚，如何為農(nóng)作物授粉？
幾十年來(lái)，溫室大棚的授粉，從人工授粉逐漸進(jìn)化為飼養(yǎng)熊蜂授粉。在溫室大棚中使用熊蜂給蔬菜授粉，既降低了農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度、減少了人力投入，又提高了授粉的效率和質(zhì)量。
溫室大棚中養(yǎng)殖蜜蜂授粉。新京報(bào)記者 王穎 攝
然而，直到今天，各國(guó)在溫室中使用的授粉者，大多是一種來(lái)自于荷蘭一家公司的熊蜂。高度的進(jìn)口依賴，使得溫室大棚的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本更高，且過多地引入外來(lái)物種，很可能引發(fā)物種入侵事件。因此，各國(guó)都在大力開發(fā)本土授粉熊蜂品種的培育。
近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院蜜蜂研究所主導(dǎo)、國(guó)內(nèi)外多家科研單位參與的一項(xiàng)研究，首次為16種我國(guó)本土熊蜂繪制了高質(zhì)量的參考基因組序列。據(jù)介紹，這為我國(guó)本土熊蜂的遺傳改良奠定了基礎(chǔ)。
蜜蜂馴化史，從采蜜到授粉
蜜蜂是一個(gè)大家族，是蜜蜂科昆蟲的總稱，旗下有蜜蜂屬、熊蜂屬等重要的傳粉昆蟲。人類采集野生蜂蜜的歷史超過5000年，有文字記載的養(yǎng)殖歷史，也超過2000年，我國(guó)人工飼養(yǎng)蜜蜂的最早文字記載，可以上溯到東漢時(shí)期。
但在漫長(zhǎng)的馴化史中，絕大部分時(shí)間，人類養(yǎng)殖蜜蜂的主要目的，都是收獲蜂產(chǎn)品，比如蜂蜜、蜂王漿等。
一直到近代，隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的規(guī)模越來(lái)越大，大型農(nóng)場(chǎng)需要更可靠的授粉者，而不是只把希望寄予不知道何時(shí)吹來(lái)的風(fēng)，或者不知道何時(shí)會(huì)飛來(lái)的野生昆蟲。
蜜蜂成為了農(nóng)場(chǎng)主們的首選。中國(guó)農(nóng)科院蜜蜂研究所研究院孫成介紹，“隨著現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，養(yǎng)殖蜜蜂目的也在變化，在一些農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，養(yǎng)殖蜜蜂的主要目的已經(jīng)變成給農(nóng)作物提供授粉服務(wù)，蜂產(chǎn)品只是附帶的收獲。但在中國(guó)，目前養(yǎng)殖蜜蜂主要的目的，還是獲得蜂產(chǎn)品。這一狀況將來(lái)會(huì)逐步改變，因?yàn)槲覀儑?guó)家已經(jīng)越來(lái)越重視蜜蜂在授粉服務(wù)方面的應(yīng)用?！?/p>
大棚里的世界，熊蜂更有優(yōu)勢(shì)
為溫室大棚等人工場(chǎng)所培育授粉者，是現(xiàn)代設(shè)施農(nóng)業(yè)普及之后的事情。和蜜蜂相比，熊蜂個(gè)頭更大，虎背熊腰，憨態(tài)可掬，所以國(guó)人稱其為熊蜂。人們發(fā)現(xiàn)，相比蜜蜂，熊蜂更適合在空間有限的溫室大棚里為蔬菜提供授粉服務(wù)。
“熊蜂的一些特征，使它更適合溫室大棚，”孫成說(shuō)，“第一，它耐低溫。在冬天，溫室大棚里的溫度雖然較大棚外更高，可以供農(nóng)作物生長(zhǎng)，但多數(shù)時(shí)間不利于蜜蜂活動(dòng)，而熊蜂卻可以在溫度較低時(shí)就從巢中出來(lái)給蔬菜授粉。第二，熊蜂的光敏感性不強(qiáng)。一般的蜜蜂會(huì)往更亮的地方飛，大棚里最亮的是頂部，所以蜜蜂會(huì)撞棚，甚至因此造成蜜蜂死亡。熊蜂則可以在光線較暗的地方活動(dòng)，基本不會(huì)去撞棚。第三，熊蜂對(duì)氣味的敏感性不像蜜蜂那么強(qiáng)。有些作物會(huì)散發(fā)特殊的氣味，比如茄科植物，包括西紅柿、茄子、辣椒等，蜜蜂不喜歡這個(gè)味道，因而授粉情況不理想。熊蜂則對(duì)這些氣味不那么敏感，可以更好地為茄科植物授粉”。
歐洲地熊蜂，還沒打破的壟斷
我國(guó)的授粉熊蜂，還處在主要依靠進(jìn)口的階段。熊蜂的全球市場(chǎng)中，最主要的品種是一種來(lái)自歐洲的熊蜂，俗稱“歐洲地熊蜂”，它是一家荷蘭的公司在三十多年前培育成功的。
歐洲地熊蜂。中國(guó)農(nóng)科院供圖
“當(dāng)時(shí)基因組選擇育種技術(shù)仍在萌芽階段，那家荷蘭公司，用的還是傳統(tǒng)的、定向選育的方式一代代選育，最終選育出具有理想性狀的熊蜂品種。”孫成說(shuō)。
選育成功后，那家荷蘭公司迅速把他們的熊蜂賣到了全世界，成為授粉市場(chǎng)上最大的供應(yīng)商。
但對(duì)引進(jìn)歐洲地熊蜂的其它國(guó)家來(lái)說(shuō)，這未必是一件好事。歐洲地熊蜂確實(shí)幫助引進(jìn)地實(shí)現(xiàn)了溫室大棚授粉的目的，但同時(shí)，也在各國(guó)造成生物入侵事件。在我國(guó)，也已經(jīng)有多項(xiàng)研究證實(shí)，引進(jìn)的地熊蜂很可能對(duì)本地蜂種和蜂群造成不良影響。
“目前各國(guó)都在積極培育本土熊蜂。我國(guó)是世界上設(shè)施農(nóng)業(yè)種植面積最大的國(guó)家，因此對(duì)本土授粉熊蜂的培育也非常重視，”孫成說(shuō)。
技術(shù)的發(fā)展，提供了新的方法
“培育本土熊蜂，我國(guó)是有優(yōu)勢(shì)的，”孫成說(shuō)，“我國(guó)是全球熊蜂物種資源最豐富的國(guó)家，目前世界范圍內(nèi)已鑒定的熊蜂包含15個(gè)亞屬，約250個(gè)種，而我國(guó)目前已鑒定出125種熊蜂。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，我國(guó)很可能也是熊蜂起源與演化的中心地帶。
隨著技術(shù)的發(fā)展，尤其是分子生物學(xué)和基因組學(xué)的發(fā)展，人類的育種技術(shù)也在飛速提高。目前，基因組選擇育種技術(shù)在植物育種中已經(jīng)非常成熟，將培育新品種的時(shí)間，從原來(lái)的七八年乃至十余年，縮短到一兩年。但在動(dòng)物育種、尤其是熊蜂育種中，新技術(shù)的使用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足。
本土火紅熊蜂。中國(guó)農(nóng)科院供圖
此次繪制出16種本土熊蜂全基因組圖譜的研究，開始于5年前。孫成介紹，“我們?cè)?00多種本土熊蜂中，挑選了16種代表性的熊蜂，其中包括幾種被馴化的可能性非常高的熊蜂。我們對(duì)這些熊蜂進(jìn)行了全基因組測(cè)序，并進(jìn)行了全熊蜂屬水平的比較基因組學(xué)研究。在這過程中，我們也鑒定出與熊蜂取食偏好、高海拔適應(yīng)、殺蟲劑抗性以及外部形態(tài)等性狀相關(guān)的遺傳變異?！?/p>
據(jù)孫成介紹，這一研究為使用現(xiàn)代的基因組選擇育種技術(shù)培育我國(guó)本土授粉熊蜂品種奠定了重要的基礎(chǔ)。
“我國(guó)當(dāng)前設(shè)施作物所使用的授粉熊蜂高度依賴進(jìn)口，引進(jìn)的熊蜂存在生物入侵風(fēng)險(xiǎn)。所以，培育本土授粉熊蜂品種，對(duì)促進(jìn)我國(guó)農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展、維持國(guó)家生態(tài)環(huán)境安全具有重要意義。”他說(shuō)。
相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《分子生物學(xué)與進(jìn)化（Molecular Biology and Evolution）》上。
