一种自动化培养蜜蜂的系统及方法技术方案

本发明专利技术披露了一种自动化培养蜜蜂的系统及方法，该系统包括：全封闭培养房用来分层放置蜂培养对象进行养护，其中，加饲料装置和移虫装置可被操作进行移动；监控显示终端用来将从培养房动态监测到的情况进行显示，并提供移动加饲料装置和/或移虫装置到目标位置的功能，同时提供相应的指令在目标位置上进行加饲料操作和/或移虫操作，直至幼虫羽化成蜂。直至幼虫羽化成蜂。直至幼虫羽化成蜂。

【技术实现步骤摘要】
一种自动化培养蜜蜂的系统及方法


[0001]本专利技术涉及分子生物学
里蜜蜂研究技术，尤其涉及自动化的蜜蜂培养系统及方法。

技术介绍

[0002]蜜蜂是一种具有很高的经济价值的昆虫，可为人类提供丰富的蜂产品，且蜜蜂是重要的授粉昆虫，可为众多植物授粉，其对维持生态平衡，维护植物种类多样性具有重要作用，是现代可持续发展农业的重要组成部分。同时蜜蜂作为社会性模式昆虫，被广泛应用于科学研究。蜜蜂是高度社会化的群体，在长期的进化过程中形成了一系列的自我保护措施以保证种族繁衍。蜂群是高度精确调控的系统，工蜂具有严苛的监督能力，当蜂巢中存在发育不正常或患病个体，工蜂便会将其清除。经人工干预或试验处理后的蜜蜂个体也会被工蜂清理，因此该生物学特征对蜜蜂研究带来很大的技术挑战(Osborne and Dearden 2005)。然而蜜蜂作为模式昆虫和生态效应的风向标，很多领域需要大量蜜蜂的幼虫、蛹和成蜂，如：（1）蜜蜂耐药性研究蜜蜂对生态变化有着较高的警觉性和敏锐性，当环境中农药不符合标准时，蜜蜂所采集的花粉及蜂蜜中农药含量高，所制成蜂粮饲喂幼虫会造成幼虫生长不正常，蜂群中工蜂会将生长不正常幼虫清除，这会不利于开展农药测试实验。一些农药不仅会造成蜜蜂个体死亡，还会影响蜜蜂的行为、发育及学习能力等其他特征的发生(Wu et al. 2017)。譬如新烟碱类农药由于其特殊的结构和对高等动物的低毒性而得到广泛应用, 吡虫啉就是其中之一。( Castle et al. 2010; Jeschke et al. 2011) 。吡虫啉在农业生产中广泛用于防治种子、叶片和土壤中的多种害虫，但其对环境的负面影响逐渐显现 (张敏恒等，2012) 。目前高毒农药引起急性蜜蜂中毒的情况虽已好转，但农药亚致死效应带来的潜在影响已引起人们的关注。例如，亚致死剂量的农药降低了蜜蜂幼虫的孵化率，导致成年工蜂的分工不明显，导航能力、同蜂群的定向和识别能力下降，以及学习记忆能力受到影响等。( Kreissl and Bicker 1989; Vandame and Belzunces 1998; Alix et al. 2001; Yang et al. 2012) 。Piotr等 (2010) 通过室内人工饲养比较不同发育温度下蜜蜂对乐果农药的抗药性，发现在33℃孵化的蜜蜂幼虫对农药的敏感性较高，半致死浓度比在35℃孵化的蜜蜂幼虫对农药的敏感性高28倍。关于温度对蜜蜂生长发育的影响以及农药对蜜蜂的影响人们已有许多研究。然而，国内外关于环境温度与农药对羽化后成蜂的协同效应的研究很少。该研究为农药在不同季节使用的安全性评价以及蜜蜂保护提供新的研究角度。由此可见，实验室培养蜜蜂对于开展农药对蜜蜂影响的研究至关重要。
[0003]（2）蜜蜂抗病毒研究蜜蜂囊状幼虫病，是蜂群里由囊状幼虫病病毒(Sacbrood Virus，SBV)引起的一种常见病毒感染病，它通过口部感染幼虫，使其在前蛹期死亡。Yongsawas 等用意大利蜜蜂的SBV感染东方蜜蜂 (A. cerana)和意蜂幼虫，发现感染后的东方蜜蜂幼虫中，G. apicola
（Gilliamella apicola，一种蜜蜂肠道共生细菌）的相对丰度（即元素的相对含量）下降了12倍，而S. alvi（Snodgrassella alvi，一种蜜蜂肠道共生细菌）和果葡芽孢杆菌的比例显著升高；而在感染了的意大利蜜蜂幼虫中，这3种菌的比例与对照无显著差异，说明意大利蜜蜂囊状幼虫病毒对不同蜂种的肠道菌群有不同的影响。
[0004]狄氏瓦螨(Varroa destructor)是对西方蜜蜂最具破坏性的寄生害虫。狄氏瓦螨不仅直接影响着蜜蜂的健康，还是多种蜜蜂病毒的载体，严重的螨害会导致蜂群崩溃。Hubert等研究发现，狄氏瓦螨感染了对蜜蜂肠道菌群的影响比微孢子虫、蜜蜂普氏罗曼锥虫 (Lotmaria passim)的感染肠道的影响更显著。
[0005]以上病毒对蜜蜂影响的实验，其能够顺利开展均借助了实验室的条件，因为在正常蜂群中工蜂会清除被实验处理过的蜜蜂个体，使实验无法顺利开展，此时实验室人工培养蜜蜂的优越性得以体现，可满足上述各种实验的需求。
[0006]（3）蜜蜂分子遗传改造研究蜜蜂的分子遗传改造方法主要有精子介导法、电穿孔法、显微注射和基因点编辑技术。通过精子介导将线性化的外源DNA与精子共浴，利用人工授精将含有外源基因的精子注入蜂王的储精囊中，在后代工蜂中检测到外源基因，但没有证实外源基因是否整合到蜜蜂基因组中(Robinson et al. 2000)。利用电穿孔将绿色荧光蛋白EGFP质粒转移到成年蜜蜂脑部后，在头部原插阳极的位置观察到绿色荧光，转导的外源基因获得表达(Vleurinck et al. 2013)。利用显微注射实现了miRNA (Guo et al. 2013)和双链RNA (Amdam et al. 2003)对蜜蜂蛋白表达的特异干扰，以及质粒piggyBac驱动的串联元件对蜜蜂基因组的高效整合和稳定表达(Vleurinck et al. 2014)。而最新的基因编辑技术CRISPR/Cas9也开始被应用到蜜蜂的转基因研究中(Kohno et al. 2016; Hu et al. 2019)，实现了对目的基因的精确修饰和高效表达。这些科学实践对蜜蜂转基因基础研究和分子育种技术的开发具有重要意义。
[0007]利用显微注射开展蜜蜂分子遗传改造研究时，经显微注射的卵，表面会有损伤，若将注射过的卵放入正常蜂群内，工蜂会识别注射过的表面有损伤的卵，将其作为不正常的个体，进行清除，此时会使得实验无法顺利开展。若能在实验室进行蜜蜂培养，则解决了这一问题，注射过的胚胎卵直接放入实验室蜜蜂培养系统中进行培养，不会接触工蜂，因而不会被工蜂识别为不正常个体而被清除。在实验室进行蜜蜂培养，会有利于科研实验的开展，故将蜜蜂在实验室进行培养对于蜜蜂分子遗传改造的研究意义重大。
[0008]目前实验室进行蜜蜂培养，多为用恒温恒湿培养箱进行培养。在培养过程中无法实时观察培养箱内蜜蜂个体的生长情况，想要观察时只能打开培养箱箱门，而打开培养箱会造成培养温度发生变化，影响蜜蜂个体的培养。开展蜜蜂幼虫实验时需饲喂幼虫，利用恒温恒湿培养箱进行培养时，需将培养个体拿出培养箱进行饲料添加，频繁的开关培养箱不仅会造成培养温度变化，还会引入细菌，危及培养个体的健康。因此，如果在实验室培养蜜蜂，亟需一种拥有具备环境温湿度控制装置、通风装置、实时摄像监测及报警装置、饲料添加装置、幼虫个体转移装置的自动化培养系统才可满足蜜蜂所有的相关实验需求。

技术实现思路

[0009]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种自动化培养蜜蜂的系统及方法，能够满足
实验室里对蜜蜂进行相关研究的需求。
[0010]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种自动化培养蜜蜂的系统，包括：全封闭培养房，用于分层放置蜂培养对象进行养护；其中：加饲料装置和移虫装置可被操作进行移动；监控显示终端，用于将从培养房动态监测到的情况进行显示，并提供本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自动化培养蜜蜂的系统，其特征在于，包括：全封闭培养房，用于分层放置蜂培养对象进行养护；其中：加饲料装置和移虫装置可被操作进行移动；监控显示终端，用于将从培养房动态监测到的情况进行显示，并提供移动所述加饲料装置和/或所述移虫装置到目标位置的功能，同时提供相应的指令在所述目标位置上进行加饲料操作和/或移虫操作。2.按照权利要求1所述的系统，其特征在于，所述监控显示终端通过一报警装置根据摄像头从培养房动态监测到的警况发出警讯；所述监控显示终端通过一程控装置提供加饲料装置和/或移虫装置到目标位置的移动功能键，并提供相应的指令键或按钮在目标位置上进行加饲料操作和/或移虫操作。3.按照权利要求2所述的系统，其特征在于，所述培养房包括一或多层孵育平台，每层孵育平台放置有一块或多块培养板，每个培养板上放置蜂培养对象，包括蜂各个成长阶段的幼虫或成虫。4.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，所述报警装置将摄像头摄取的图像帧与第一标准图像帧比对，识别出蜂卵孵化产生的卵蠕动及卵液为第一警况，发出第一警讯；操作者根据第一警讯若从所述监控显示终端上的显示判断载卵条上有蜂卵已孵化，则通过所述程控装置的移动功能键移动加饲料装置，通过调节指令键调节所述加饲料装置的伸缩杆长度使得该加饲料装置的下饲料口靠近目标对象，并在相应的目标位置上通过加饲料按钮施行加饲料操作。5.按照权利要求3所述的系统，其特征在于，所述报警装置将摄像头摄取的图像帧与第二标准图像帧比对，识别出的所述警况为幼虫食用饲料后漂浮在饲料表面的虫蠕动，发出第二警讯；操作者根据第二警讯并从监控显示终端上看到载卵条上有食用饲料后漂浮在饲料表面的虫蠕动，则通过所述程控装置的移动功能键移动所述移虫装置，通过调节指令键调节所述移虫装置的所述伸缩杆长度使得该移虫装置的移虫针对准目标对象，并通过取虫按钮施行取虫操作；和/或通过所述移动功能键使所述移虫装置移至目标培养板上方，通过调节指令键调节所述伸缩杆长度使该移虫装置的移虫针对着目标培养板相应位置，并通过放虫按钮施行放虫操作。6.按照权利要求4或5所述的系统，其特征在于，所述监控显示终端还用于进行以下设置的一种或多种：1）所述程控装置控制所述加饲料装置的单位饲料添加量，包括默认的饲料添加量；2）所述程控装置控制分别移动所述加饲料装置和所述移虫装置的单位距离，以及控制伸缩杆升降的单位距离；包括默认的各自的单位距离。7.按照权利要求3至5任一项所述的系统，其特征在于，还包括：温湿度控制装置，用于通过为所述培养房配置的传感器装置测量到的温度、湿度与给定的温度、湿度比较的差额对所述培养房进行恒温恒湿控制；通风装置，用于定期或根据感测到的空气状况对培养房内进行通风操作。8.按照权利要求7所述的系统，其特征在于，所述监控显示终端分别与所述培养房内的所述加饲料装置、所述移虫装置、所述报警
装置、所述温湿度控制装置以及通风装置中的一种或多种装置的电连接为有线方式连接；或者，所述监控显示终端分别与所述培养房内的所述加饲料装置、所述移虫装置、所述报警装置、所述温湿度控制装置以及通风装置中的一种或多种装置的电连接为无线方式连接。9.按照权利要求8所述的系统，其特征在于，所述孵育平台上放置的是网格化的培养板，网格以所述培养板的单位面积为单位和/或以所述培养板的单位板孔为单位。10.按照权利要求9所述的系统，其特征在于，所述报警装置在发出相应的警讯的同时，将发生所述警况的定位信息传输给所述监控显示终端，该定位信息包括所述培养板的序号及该序号下培养板的坐标位置；操作者根据所述监控显示终端显示的定位信息，将所述加饲料装置或所述移虫装置移动到目标位置，并通过所述程控装置上相应的功能键、指令键或按钮进行加饲料操作或移虫的取虫、放虫操作。11.按照权利要求9所述的系统，其特征在于，所述报警装置在发出相应的警讯的同时，将发生所述警况的定位信息传输给监控显示终端，该定位信息包括培养板的序号及该序号下培养板的坐标位置；所述监控显示终端根据该定位信息自动启动所述加饲料装置或所述移虫装置移动到目标位置，并在该目标位置上自动执行加饲料指令或移虫的取虫指令、放虫指令。12.按照权利要求9所述的系统，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：房宇，马贝贝，马川，李建科，徐书法，
申请(专利权)人：中国农业科学院蜜蜂研究所，
类型：发明
国别省市：