近日，由中国农业科学院蜜蜂研究所联合北京工商大学、中国农业大学、美国加州大学河滨分校等国内外科研机构完成的研究成果，以“Queen cell architecture shapes honey bee queen development”（王台结构塑造蜜蜂蜂王发育）为题，在国际学术期刊《Nature》发表。我院田华峰教授为论文第七作者，北京工商大学新材料与未来技术学院为论文第六署名单位。

根据论文作者贡献声明，田华峰教授与合作团队成员共同完成了蜂蜡机械性能测量，参与了王台蜂蜡与工蜂巢房蜂蜡的压缩、拉伸、密度、硬度及熔融峰温度等材料性能测试，为识别两类蜂蜡的物理性质差异提供了材料学证据。

论文首页及作者署名信息

王台并非只是容纳蜂王幼虫的“外壳”

在蜜蜂群体中，蜂王和工蜂均由受精卵发育而来，却在体型、生殖能力、寿命和社会分工等方面存在显著差异。长期以来，学界主要从营养调控角度解释这种分化，认为蜂王幼虫持续摄食蜂王浆是影响其发育命运的重要因素。

然而，已有研究表明，营养因素尚不能完全解释蜂王与工蜂之间的发育差异。蜂王幼虫不仅摄取特殊食物，还生活在由工蜂专门建造的王台中。与普通工蜂巢房相比，王台体积更大、方向垂直、形态独特，但过去通常被视为容纳和保护幼虫的被动结构，其材料性质是否参与蜂王发育调控，此前缺少系统研究。

围绕这一问题，研究团队综合运用蜜蜂行为观察、材料性能测试、化学成分分析、转录组分析和幼虫发育实验等方法展开研究。结果表明，工蜂并非只是简单搭建王台的结构“外壳”，而是在建造过程中主动加工蜂蜡，形成具有特殊物理和化学性质的发育微环境。研究由此将王台从传统意义上的结构性容器，重新界定为参与蜂王发育调控的生物活性界面。

田华峰教授参与完成标准化蜂蜡性能测试

王台与普通工蜂巢房在形态、尺寸和建造方向上存在明显差异。如果直接对原始巢房进行测试，所得结果可能同时受到结构形状和材料性质的影响，难以准确判断差异究竟来源于几何结构还是蜂蜡材料本身。

为排除几何形态带来的干扰，研究团队将王台蜂蜡和工蜂巢房蜂蜡熔融后，重新制备为尺寸和形状一致的标准试样，再开展材料性能比较。田华峰教授参与完成了标准试样的压缩和拉伸性能测量，以及密度、邵氏硬度和熔融峰温度等指标的测试。压缩和拉伸测试采用计算机控制万能试验机完成，密度通过阿基米德法测量，硬度使用邵氏A型硬度计测定，熔融峰温度则通过差示扫描量热方法获得。

田华峰教授介绍，这一部分工作的关键并不是简单比较两类蜂蜡“谁更硬”，而是通过统一试样形状和测试条件，排除王台与普通巢房几何结构差异的影响，判断蜂蜡材料本身是否具有不同的物理属性。材料测试结果为理解王台作为特殊发育微环境提供了新的证据。

测试结果显示，与工蜂巢房蜂蜡相比，王台蜂蜡的抗压强度、抗拉强度、密度和硬度均显著较低，而熔融峰温度更高。这说明王台蜂蜡并不是一种更加坚硬的保护材料，而是表现出更高的可塑性和不同的热学特征。其相对疏松、柔软的材料状态，为蜂王幼虫提供了区别于普通工蜂巢房的机械微环境。

这部分材料性能结果将研究问题由“王台的形状是否特殊”进一步推进到“王台蜂蜡材料本身是否具有特殊属性”，并为后续检验蜂蜡来源与蜂王发育之间的关系提供了物性依据。

王台蜂蜡与工蜂巢房蜂蜡的微观结构及材料性能比较。QC代表王台蜂蜡，WC代表工蜂巢房蜂蜡。与工蜂巢房蜂蜡相比，王台蜂蜡表现出较低的抗压强度、抗拉强度、密度和硬度，以及较高的熔融峰温度。

图片来源：论文原文

特殊蜂蜡环境直接影响蜂王发育

除材料性能差异外，研究团队还发现，王台蜂蜡与工蜂巢房蜂蜡的化学组成明显不同。王台蜂蜡中部分长链正构烷烃和蜡酯含量较低，而油酸、亚油酸和α-亚麻酸等不饱和脂肪酸含量较高。这些组分差异可能与蜂蜡的结晶状态、硬度、可塑性及挥发性物质释放能力有关。

行为观察和转录组分析进一步显示，参与王台建造的工蜂具有区别于普通巢房建造工蜂的生理和分子特征。王台建造工蜂的胸部温度更高，蜂蜡合成及不饱和脂肪酸代谢相关基因的表达也发生变化。研究团队据此推测，较高的胸部产热可能有助于蜂蜡软化和加工，并促进新分泌脂质等成分进入蜂蜡结构，最终形成王台特有的物理化学属性。

为检验这种特殊蜂蜡环境是否直接影响蜂王发育，研究人员将王台封盖分别替换为由王台蜂蜡和工蜂巢房蜂蜡制成的相同形状结构。结果显示，即使王台外部形状保持一致，使用工蜂巢房蜂蜡后，蜂王幼虫的死亡率仍明显升高，存活个体的蛹重显著下降；类似结果在西方蜜蜂和东方蜜蜂中均得到验证。该实验为王台蜂蜡的物理化学环境参与蜂王正常发育提供了直接的因果证据。

不同来源蜂蜡对蜂王幼虫发育的影响。与天然对照组和王台蜂蜡组相比，工蜂巢房蜂蜡组的蜂王幼虫存活率和蛹重明显降低。Ctrl为天然对照组，QC为王台蜂蜡组，WC为工蜂巢房蜂蜡组。

图片来源：论文原文

材料科学方法为生命科学研究提供新的证据维度

该研究建立了工蜂建造行为、王台蜂蜡材料属性与蜂王发育命运之间的机制联系，表明王台并非被动的结构容器，而是由工蜂主动构建的发育微环境。

北京工商大学在该研究中的参与主要集中于材料力学与物性测试环节。田华峰教授参与完成的标准化制样和性能测量，帮助研究团队排除了王台与普通巢房原始形状差异的干扰，从材料本征性能层面确认了两类蜂蜡之间的显著差异，也为理解王台物理环境与蜂王发育之间的关系提供了可量化的依据。

此次合作表明，材料科学中的标准化制样、力学测试和结构—性能分析方法，不仅可以用于评价工程材料，也能够为生物发育微环境研究提供新的证据维度。学院将继续推动材料科学与生命科学、农业科学等领域的交叉合作，拓展材料表征方法在生物功能材料和生命健康研究中的应用。