Nature丨挑战传统！王凯/房宇/薛晓锋用全新视角解读蜜蜂蜂王发育的“建筑密码”

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2026年6月3日，中国农业科学院蜜蜂研究所 联合 中国农业大学等 国内外多家科研机构，在 Nature 上发表了题为 Queen cell architecture shapes honey bee queen development 的研究 长 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。该成果不仅 是蜂学领域 的重要里程碑，更是国内蜜蜂研究领域的首篇Nature研究 论文。 同期Nature杂志配发评论文章高度评价这项工作，评价认为 “ These findings challenge current understanding of honeybee differentiation and nest architecture, redefining queen cells as specially engineered microenvironments and key determiners of bee type. ”

在人类数千年的 养蜂史 与近现代的蜜蜂生物学研究中， “ 蜂王浆决定 蜂王 命运 ” 观念早已根深蒂固。 传统养蜂繁育实践往往将核心精力集中 于 营养物质的供 给 。 然而，对于发育中的蜂王而言， 蜂王 王 台 这种明显 有别于标准 六边形 工蜂 巢 房、呈圆锥形且垂直向下悬挂的特殊 蜜蜂巢房 ，真的只是一个被动的物理容器吗？针对这个问题， 该 研究给出了颠覆性答案：蜂王王台是工蜂经过精细加工而形成的蜂王“摇篮”。该结论刷新了学界对蜜蜂蜂王发育和级型分化的认知，标志着蜂王发育研究正式从单一的“蜂王浆营养驱动”迈向“多维生物物理系统”协同调控的新纪元。

蜂王 王 台的角色诠释：物理与化学精妙协同的 “ 特制空间 ”

为探究王台蜂蜡是否具备特殊理化性质， 该 研究首先对比分析了蜂王 王 台与工 蜂巢房 的蜂蜡理化特征 。 结果 发现，工蜂在建造这两种巢房时， 采用的材料配方截然不同 ：在物理特性上，王台蜂蜡在抗压强度、硬度 等指标 上均显著低于工 蜂巢房 蜂蜡 ，熔点 更高 。在化学 组成方面 ，王台 蜡 较工 蜂蜡 中 长链正构烷烃 与 蜡酯 显著 降低 ， 王台蜡中 油酸、亚油酸等不饱和脂肪酸 含量明显升高 ， 且 挥发性有机化合物 组成更为丰富 。 这种特殊的化学组成，也 使 得蜂王 王 台的物理 基质 较工蜂巢房 变得 更加疏松、开放且 更 具延展性 。这种特有的理化微环境特征，也为蜂王幼虫的健康发育提供了至关重要的生理信号。

蜜蜂 蜂群 建造 存在“ 亚分工 ” 现象 ： 多维呈现 “ 皇家 工程师 ” 的职业 特征

为 进一步 揭示蜂群是 如何完成如此精密的工程 ，研究团队采用 了 跨学科观测技术，对参与王台建造的 工 蜂进行 了 从宏观行为到微观分子 的全面解析 。首先，团队创造性地利用 黑色 碳 粉 标记的 “ 示踪 蜂蜡 ” 体系 ，证实 了 蜜蜂 工蜂在 建造 蜂巢时，存在特殊的“亚分工” 现象，具体表现为蜂巢建造蜂在对 蜂王 王 台 进行 “ 施工 ” 时 ， 会主动对 蜂王 王 台 进行深度 的 “ 再加工 ” 。借助 团队 自 主 研 发 的 “ 蜜蜂行为与温度观察系统 （ BTOS ） ” ，研究 首次 发现绝大部分建造蜂王王台的工蜂在建造王台时胸部会维持在39℃以上，远高于蜂巢内平均正常温度（约34℃）。这种 “ 高温施工 ” 现象能 有效克服王台蜂蜡高熔点 所 带来的加工难度， 也 是实现 蜂蜡 精密改性的核心物理保障。同时， 团队 通过对蜂群 进行 大规模 、 连续标记追踪 实验 ，证实处于活跃 泌蜡期 的青年工蜂才是承担特殊 王台 建筑任务的主力军。 转录组 测序 则 进一步揭示了 王台 建造蜂体内的生理 “ 重编程 ” 现象： 与 蜂蜡合成、脂质代谢相关的关键基因被显著激活。这种从年龄分工、物理发热到微观分子表达的重塑，全面破解 工蜂作为 “ 皇家工程师 ” 独特的职业密码。

图 1 研究团队利用自主研发的蜜蜂行为与温度观察系统（ BTOS ），发现 蜜蜂 工蜂在建造 蜂王 王 台时，其胸部会维持在 39℃ 以上的高温（显著高于蜂巢正常的 34℃ ），以此实现蜂蜡材料的精密改性。

因果实证与演化启示： 伪造 “ 蜂王 摇篮 ” 的致命后果

为进一步证实这种理化 条件 的决定性作用， 研究 团队设计了一项 极其精巧的 人工换盖实验 。团队 将发育至封盖的蜂王幼虫的天然王台蜡盖，替换为由工蜂蜂蜡重塑、几何形状完全相同的 “ 仿制蜡盖 ” 。实验结果给出了极其明确且有力的 证据：在控制发育条件一致，排除空间形状干扰，维持蜂王浆营养充足状态，处于工蜂蜡盖条件下的蜂王幼虫发育严重受挫，蜂蛹死亡率大幅上升，蛹重显著下降，该现象在东方蜜蜂中也得到复现。该颠覆性的因果结论直接表明，即便被精准重塑为王台形状，工蜂蜂蜡也无法提供蜂王发育所需的生物物理条件。

上述研究不仅彻底打破蜜蜂蜂王发育过程中“单纯依靠营养决定蜂王级型命运”的传统观点，更在进化生物学层面确立了全新的认知框架：社会性昆虫的巢穴建筑绝非被动的生命容器，而是积极参与个体发育调控的“功能活性组件”，蜂群正是通过这种跨尺度的微环境干预，牢牢掌握了生命发育轨迹的“裁决权”。该研究不仅彻底更新了我们对蜜蜂蜂王发育这一神奇生命现象的传统认知，更启示我们在畜牧与农业动物繁育过程中，需要精准调控胚胎或幼崽早期的理化微环境，以最大程度地激发动物的遗传潜能。此项研究也为利用表观遗传实现农业动物精准育种、研发新型智能养蜂仿生繁育装备提供了极具前瞻性的科学范式。

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 。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41586-026-10534-3

制版人： 十一

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