中华蜜蜂ZFP37基因的生物信息学分析及高温下表达特性的研究

锌指蛋白（Zinc finger proteins,ZFPs）是一类在真核生物体内广泛分布的蛋白质。锌指蛋白作为一类转录因子,它能够调控基因的表达和细胞的分化,最近的研究显示其在动植物抗逆方面也发挥着重要作用。本研究对中华蜜蜂 Apis cerana cerana ZFP37的蛋白结构进行了预测分析,并通过qRT-PCR分析了中华蜜蜂在遭受高温胁迫时ZFP37的表达情况,进一步了解锌指蛋白在中华蜜蜂应对热胁迫过程中的作用。结果显示,中华蜜蜂ZFP37可编码123个氨基酸,蛋白分子量为13.7 kDa,无跨膜结构。氨基酸同源序列比对结果表明,中华蜜蜂ZFP37序列与蜜蜂科昆虫的相似性最高,与其他膜翅目昆虫的相似性存在差异。基因的表达模式显示,ZFP37在高温下表达升高,此外,胁迫时间的增加也可导致ZFP37表达的升高。这些结果表明ZFP37对于中华蜜蜂应对热应激有重要的生物学意义。     

中华蜜蜂感觉神经元膜蛋白基因克隆、组织表达分析及原核表达

为明确中华蜜蜂Apis cerana cerana嗅觉形成中重要功能因子的信号转导通路, 本研究利用RT-PCR方法, 克隆了中华蜜蜂感觉神经元膜蛋白 (sensory neuron membrane protein, SNMP) 基因编码区, GenBank登录号为KC012595, 命名为AccSNMP1。序列分析表明, 该编码区开放阅读框长1 563 bp, 编码520个氨基酸, 推测的编码蛋白的相对分子量和等电点分别为58.02 kD和5.83。同源性比较发现, 中华蜜蜂AccSNMP1与其他昆虫感觉神经元膜蛋白基因同源性差异很大, 在氨基酸水平上与西方蜜蜂Apis mellifera SNMP基因一致性达99.2%, 与熊蜂Bombus impatiens SNMP基因一致性达90.9%, 而与赤拟谷盗Tribolium castaneum SNMP基因一致性仅为22.7%。系统发育树显示中华蜜蜂与西方蜜蜂遗传距离最近。实时荧光定量PCR结果分析表明, AccSNMP1在触角中表达量最高, 在足中表达量较高, 与胸、 腹、 头（去除触角和喙）、 喙中表达量相比差异显著（P<0.05）。构建原核表达载体pEASY-E1-AccSNMP1, 经IPTG诱导, 中华蜜蜂感觉神经元膜蛋白在大肠杆菌Escherichia coli BL21 （DE3）中高效表达。结果为进一步研究AccSNMP1在中华蜜蜂体内的作用机理奠定了基础。     

中华蜜蜂HSC70-4基因表达特性的研究

组成型热休克蛋白70-4(heat shock protein 70 cognate 4,HSC70-4)是HSP70家族的重要成员,对蛋白质的正确折叠与转运有着重要意义。本研究以中华蜜蜂转录组数据中获得的HSC70-4基因序列为基础,通过对中华蜜蜂不同发育阶段、不同组织以及不同低温胁迫下的HSC70-4 m RNA表达量进行测定,以期为揭示该基因在中华蜜蜂生长发育和耐寒抗冻过程中的生理功能提供理论依据。结果显示,中华蜜蜂HSC70-4基因包含1923 bp的开放阅读框,编码641个氨基酸,蛋白分子量为70.4 k Da。中华蜜蜂HSC70-4氨基酸序列中包含3个HSP70家族的标签序列,其N端含有HSC70家族的GGXP四肽结构标志,C端包含EEVD结构。与膜翅目其它昆虫的氨基酸序列一致性在94%以上,具有较高的保守性。中华蜜蜂HSC70-4在成虫期的表达量显著高于幼虫期和蛹期(P0.01),从幼虫期至10日龄成虫期呈逐渐上升趋势,但在15日龄至30日龄间呈现波动起伏。HSC70-4在中华蜜蜂不同组织中的表达存在显著差异(P0.01),且在胸部高度表达,在足中中度表达,在其余组织中低度表达。中华蜜蜂HSC70-4的表达受低温胁迫的诱导,在低温胁迫2 h时其表达量最低,4 h时表达量最高。本研究结果表明中华蜜蜂HSC70-4在中华蜜蜂的生长发育过程中应对低温胁迫时发挥生理功能。     

中华蜜蜂气味受体基因AcOr170的克隆与序列分析

本研究采用自行设计的引物对中华蜜蜂Apis cerana cerana雄蜂触角中气味受体基因(Odorant receptors 170)Ac Or170的c DNA序列进行了克隆和序列分析,以探寻中华蜜蜂雄蜂气味受体Ac Or170基因在近缘种昆虫间的进化差异。结果表明:中华蜜蜂雄蜂气味受体基因Ac Or170的c DNA序列总长度为1356 bp,编码区序列长度为1188 bp,共编码396个氨基酸,其分子量为46.272 k Da,等电点8.96,Genbank登录号:KX264359。结构域的分析结果显示,该蛋白具有7tm-6一个保守结构域。经序列比对后发现,Or170的序列在中华蜜蜂、西方蜜蜂和大蜜蜂间的亲缘性很近。     

中华蜜蜂化学感受蛋白基因Acer-CSP1克隆与表达特征分析

化学感受蛋白(chemosensory proteins, CSPs)是昆虫化学感受系统中重要的组成部分之一。本研究克隆了中华蜜蜂Apis cerana cerana化学感受蛋白基因Acer-CSP1, 其核苷酸全长351 bp （GenBank登录号为FJ157352）, 编码116个氨基酸残基, 预测蛋白分子量为13.85 kD, 等电点为4.89, 且含有4个保守的半胱氨酸残基, 均符合昆虫CSPs的一般特征, 且与意蜂CSP1基因具有99.1%的相似性, 与其他昆虫也有45.3%~68.0%的相似性。利用2^-ΔΔCt法及绝对定量法的real-time PCR技术对Acer-CSP1在中蜂不同器官表达特征进行了研究, 得出的一致结论为Acer-CSP1显著水平地高丰度表达于中华蜜蜂触角, 其次大量表达于头部。由于触角为中华蜜蜂最主要的嗅觉器官, 而头部则具有发达的感觉神经系统和味觉系统, 这也提示Acer-CSP1极有可能参与中华蜜蜂的嗅觉以及其他化学感受功能。     

意大利蜜蜂甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因amGAPDH2的cDNA克隆与序列分析

应用RT-PCR技术克隆了意大利蜜蜂(Apis mellifera)甘油醛-3-磷酸脱氢酶基因amGAPDH2,利用MEGA5.1、DNAMAN、PredictProtein和I-TASSER等软件对该基因进化关系以及其所对应的蛋白的同源性、理化性质和结构进行了预测和分析。从意大利蜜蜂cDNA文库中克隆得到了长1188 bp的amGAPDH2序列,GenBank登录号为MH152402。该序列具有完整的开放阅读框(ORF,114~1115 bp),其编码333个氨基酸。该基因编码的氨基酸序列与其它昆虫的GAPDH有较高的序列相似性(80%以上),系统进化分析表明amGAPDH2与中华蜜蜂、小蜜蜂的序列相似性最高。利用ProtParam等软件对amGAPDH2编码的蛋白质分析结果显示,amGAPDH2属于不稳定、亲水性蛋白;二级结构属于混合型,Helix占25.53%、Strand占24.62%、Loop占49.85%;am GAPDH2具有两个保守结构域:一个是N端的NAD(P)结合结构域,另一个是C端的催化结构域Gp_dh_C。该研究为后期amGAPDH2基因的生理功能研究提供了理论依据。     

中华蜜蜂dynactin p62基因的克隆及不同发育阶段表达分析

为探究中华蜜蜂Apis cerana cerana dynactin p62基因的表达特性, 本研究克隆了中华蜜蜂dynactin p62的基因组DNA序列(GenBank登录号： JX101463) 和mRNA序列（GenBank登录号： JX101464）; 采用荧光定量PCR检测了中华蜜蜂dynactin p62在不同发育时期（3日龄和6日龄幼虫、 刚羽化出房蜜蜂）三型蜂中mRNA的表达量。结果表明： 该基因基因组DNA序列全长为2 403 bp, mRNA序列全长为1 491 bp, 编码496个氨基酸残基, 预测的蛋白分子量为56.49 kD, 等电点为8.31。系统发育分析表明中华蜜蜂dynactin p62与西方蜜蜂Apis mellifera dynactin p62聚成一支。该基因在不同发育时期均有表达, 在雌性蜜蜂（蜂王和工蜂）中, 刚羽化成虫期的表达量显著高于幼虫期(P<0.05), 并且同一发育时期相比, 工蜂的表达量显著高于蜂王(P<0.05); 而该基因在雄蜂中表达量没有明显的规律性。这些结果提示该基因可能与中华蜜蜂级型分化有关。     

梅花CBF转录因子的克隆及表达

根据GenBank中与梅花同属的桃、甜樱桃等已发表CBFs转录因子序列设计简并引物,采用PCR和RT-PCR方法,从梅花基因组DNA和cDNA中克隆CBF转录因子片段。结果表明,两种途径获得的CBF基因序列一致,基因全长821bp,编码238个氨基酸,其氨基酸序列具有典型的CBF蛋白特征,包含保守的AP2/EREB DNA结合结构域及CBF家族蛋白特征短多肽序列(PKK/RPAGRxKFxETRHP和DSAWR)。氨基酸相似性分析结果表明,该基因与欧洲甜樱桃、矮扁桃等CBF转录因子相似性较高。相对荧光定量PCR结果显示,4℃低温胁迫下,其表达量符合CBF转录因子表达特点,随着胁迫时间的增长表达量呈上升趋势,8h时达峰值,说明该基因在低温胁迫下上调表达。     

中华蜜蜂气味受体基因AcerOR58的序列与时空表达分析

[目的]通过分析中华蜜蜂Apis cerana cerana气味受体基因AcerOR58编码蛋白的理化性质、结构特征,明确AcerOR58时空表达特性,为该基因后续的功能研究奠定基础.[方法]利用多种生物信息学软件预测分析AcerOR58序列及其编码蛋白的结构特性,采用邻接法构建系统进化树.利用实时荧光定量PCR技术分析AcerOR58在不同发育阶段工蜂触角及采集蜂不同组织的表达差异.[结果]AcerOR58基因的开放阅读框(ORF)长1 230 bp,编码409个氨基酸,成熟蛋白分子量为47.147 ku,理论等电点8.46,无信号肽,含有6个跨膜结构且N端位于胞内,31个潜在的磷酸化位点,在第80-405位氨基酸之间存在一个昆虫气味受体家族7tm_6 superfamily保守结构域.AcerOR58与西方蜜蜂Apis mellifera的AmelOR58亲缘关系最近,核苷酸序列一致性高达96.67％,氨基酸序列一致性高达97.31％.AcerOR58在采集蜂(15-25日龄)阶段的表达量较高,且在触角中的表达量极显著高于其他组织(P＜0.01).[结论]AcerOR58具有昆虫气味受体的结构特征,该基因特异性高表达于中华蜜蜂采集蜂触角中,推测其功能与识别外界蜜粉源的花香气味物质有关.     

中蜂的传粉作用研究

蜜蜂授粉在维持自然生态系统的平衡与发展过程中发挥着重要作用,也与农业生态系统中农作物的增产及品质提升有着密切联系.中蜂(中华蜜蜂Apis cerana cerana)是我国特有的蜜蜂遗传资源,广泛分布于除新疆以外的华南、中南、西南、西北、华北及东北等地区,野生资源丰富、民间饲养基础好,种群数量大,是本土开花植物的重要传...     

中华蜜蜂蕈形体的发育

中华蜜蜂(Apis cerana cerana)的脑由前脑、中脑和后脑三部分构成,蕈形体位于前脑的背侧,是其重要的学习及其他复杂行为的整合中心。通过对中华蜜蜂工蜂的幼虫、蛹及成虫的蕈形体形态发育的观察研究,发现中华蜜蜂的蕈形体包含约1000个成神经细胞,它们最终形成了蕈形体的所有Kenyon细胞。这些成神经细胞来自于在新孵化的幼虫脑中已存在的四丛成神经细胞,每一丛细胞的数量不多于45个。蕈形体柄区的出现约在3龄幼虫,而α叶和β叶在5龄幼虫已可明显辨认。冠区出现较晚,大约在蛹期的第二天以后。由于社会性昆虫复杂的学习、记忆和认知需求,其蕈形体的体积和复杂程度都优于其他昆虫。     

中华蜜蜂自然分蜂中的亲属优惠行为

以3群中华蜜蜂Apiscerana cerana Fabricius为材料,研究自然分蜂中的亲属优惠行为。分蜂开始后,分别对参与分蜂的工蜂和留在原巢内的工蜂随机取样,用95%酒精保存待用。取下所有王台,放入培养箱中培养出房,每30min观察1次,记录处女王的出房顺序。运用3个MRJP(major royal jelly protein)标记分析蜂群的亲缘关系和亚家系组成。3群实验蜂群分别由13,12和9个亚家系组成。分蜂过程中,王台的全同胞姐妹工蜂绝大多数都选择留在原巢内,说明工蜂能够辨认出全同胞姐妹王台,并且给予优惠。参与分蜂的工蜂和留在原巢内的工蜂间亚家系分布差异极显著,说明一些亚家系分蜂性更强,而另一些亚家系分蜂性较弱。实验首次运用MRJP分子标记技术证明:在自然分蜂过程中,工蜂和王台之间存在亲属优惠行为,并且这种优惠行为可能会刺激其它工蜂产生分蜂趋向性。     

中华蜜蜂雄蜂脑部组织结构观察

通过组织化学方法,对中华蜜蜂Apis cerana cerana Fabricius雄蜂的脑部的形态结构进行观察。结果表明,雄蜂的脑由前脑、中脑和后脑三部分构成,前脑视叶两侧具有大而显著的复眼,而其他结构相对较小。蕈形体在脑中所占的比例小于工蜂和蜂王;中心体的比例小于工蜂,与蜂王接近;中脑的嗅叶相对较为发达,这使它们在同蜂王的交配过程中,能够更灵敏地接收来自于蜂王性外激素的刺激。中华蜜蜂雄蜂的嗅叶具有性二态现象,但是与意大利蜜蜂Apis mellifera L.雄蜂发达的巨大纤维球复合体相比,中华蜜蜂并不明显;除此之外,它们在脑部结构上没有显著差异。     

中华蜜蜂工蜂嗅叶的胚后发育

通过形态解剖、免疫组织化学、原位细胞凋亡检测技术,对中华蜜蜂工蜂嗅叶的胚后发育过程进行了系统的比较研究.结果表明:(1)中华蜜蜂工蜂的嗅叶由神经纤维网区和外围的中脑神经细胞体层组成,在幼虫早期,神经纤维网的腹外侧和背外侧区内有几个大型的成神经细胞,呈现出典型的不对称分裂模式;在随后的发育过程中,神经纤维网的体积逐渐增加,神经细胞逐渐分散,细胞层变薄;分裂细胞主要集中在背外侧细胞区;在3龄幼虫期 ,触角嗅觉神经元的传入纤维开始进入嗅叶;在蛹发育的第3天,神经纤维网内的神经纤维球开始出现;(2)嗅叶发育过程中的细胞凋亡发生较少,增殖细胞和凋亡细胞数量的相对比率基本恒定;细胞凋亡的高峰期出现在幼虫末期;蛹发育的第4天左右,凋亡细胞完全消失 ;(3)中华蜜蜂的嗅叶存在雌雄异形现象[动物学报 54(3):546-554,2008].     

中华蜜蜂急造王台的工蜂亲属优惠

人为使3群中华蜜蜂(Apis cerana cerana)失王而出现急造王台后,应用3个蜜蜂微卫星位点A14、A107和B124对蜂群、急造王台中的幼虫及其哺育蜂的亚家庭进行鉴别,以此来研究中华蜜蜂急造王台的工蜂亲属优惠.结果显示:在3个实验蜂群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ中分别检测到11、13和14个亚家庭,各蜂群各亚家庭之间的工蜂分布差异不显著.然而各蜂群中急造王台却分别只出现在少数的3、4和5个亚家庭中,各亚家庭之间在王台出现率上存在极显著的差异.另外,各急造王台的所有哺育蜂并非只来自幼虫所在的亚家庭,而是分布在更多的亚家庭里,并且各亚家庭之间差异不显著.以上结果证明:中华蜜蜂急造王台时,在蜂王幼虫的选择过程中存在工蜂亲属优惠行为,但蜂王幼虫与它们的哺育工蜂之间并不存在工蜂亲属优惠     

中华蜜蜂群体越冬及数量动态特征

1998-2003年在皖南山区和皖西大别山区对中华蜜蜂（Apis cerana cerana)群体越冬及数量动态特征进行了系统观察研究．结果表明,中蜂越冬蜂团中心温度与外界环境温度日变化同步,伴随着歪李石群群势下降,越冬蜂团中心温度和相对湿度波动范围增大,蜂群越冬稳定性下降。旧法饲养比新法饲养中蜂蜂群越冬稳定性强．秋季培育适龄越冬蜂的蜂群,工蜂腺体处于发育初期,越冬期蜂群群势下降率低,越冬安静,饲料消耗率低,越冬稳定性强,幽王断于提高了适龄越冬蜂数量和质量,蜂群内年龄组配在不断变化。在新法饲养中蜂季节性管理中,必须采取培育适龄越冬蜂并适时幽王断于的技术措施。     

Expression of the melittin gene of Apis cerana cerana in Escherichia coli

A cDNA encoding melittin in Apis cerana cerana was obtained by PCR from the recombinant plasmid and cloned into the GST fusion expression vector pGEX-4T-2 for expression of the protein. The expressed protein of about 29 kDa was detected by Western blot and triple antibody sandwich ELISA, indicating that the recombinant protein is the fusion protein of GST-AccM. The expression conditions of GST-AccM fusion protein for Escherichia coli BL21 transformant were optimized. Thin layer scanning on the SDS-PAGE profiles of GST-AccM showed that the expressed protein accumulated up to about 15.2% of total protein of bacterial cells under the optimized expression condition. Purified and recovered recombinant melittin of A. cerana cerana showed bioactivity in activating rabbit platelets to aggregate.     

中华蜜蜂溶血肽基因在杆状病毒系统中的表达

构建含中华蜜蜂溶血肽基因的重组转移载体pBacHT-GFPTAccM,转化受体菌DH10Bac,得重组穿梭载体Bacmid-GFPTAccM, Lipofectin介导其基因组DNA转染粉纹夜蛾细胞系Tn-5B1-4。SDS-PAGE分析表明,感染重组杆状病毒Bacmid-GFPTAccM的细胞表达产物在约为34 kD处出现特异性条带,其表达量约占细胞总蛋白的3%。Western blotting和细胞表达时相动态分析证明中华蜜蜂溶血肽基因已在粉纹夜蛾细胞系Tn-5B1-4中进行了成功的表达。     

中华蜜蜂气味受体AcerOr2的体外表达特性研究

本研究旨在对中华蜜蜂Apis cerana cerana气味受体基因AcerOr2体外表达特性进行分析验证。本研究利用qRT-PCR和Western blotting检测体外RNA干扰（RNAi）的效果,并通过钙离子成像检测该受体在RNAi前后对气味配体的结合特性。结果显示：体外AcerOr2的最佳干扰浓度为5 μg的dsAcerOr2,其能有效抑制目的基因在Sf9细胞中mRNA和蛋白的表达,且AcerOr2本身缺乏对植物气味物质的敏感性,只对其激动剂VUAA1敏感,RNAi后其对VUAA1敏感也有所降低。AcerOr2体外表达特性的验证,可以为进一步研究AcerOr2在嗅觉过程中的功能机制提供基础。