西方蜜蜂表皮蛋白基因apd-like转录起始位点的定位及cDNA序列的分析

Apidermin蛋白家族是根据蜜蜂表皮蛋白apidermin 1-3（APD 1-3）而命名的一个新型的昆虫结构性表皮蛋白家族。为了鉴定西方蜜蜂Apis mellifera基因组序列上毗邻基因簇apd 1-3的一个预测基因座LOC727145是否为一个新的apd基因,本研究在用5′LongSAGE标签定位该基因的转录起始位点（TSS）的基础上,利用其中的3条5′LongSAGE标签序列作为上游引物,通过RT-PCR方法克隆了该基因的cDNA序列（GenBank登录号： GU358197, GU358199, GU358198）。生物信息学分析发现,基因座LOC727145含有2个外显子和1个“GT-AG”型内含子,其cDNA序列富含GC（70％）,可编码一条长152 aa残基的高度疏水性多肽。此多肽序列的氨基酸组成与蜜蜂APD 1-3表皮蛋白类似, 富含Ala, Gly, Pro, Leu 和Val 5种氨基酸（占77％）, 其中Ala残基含量最高（29％）。该多肽序列与蜜蜂APD-1表皮蛋白序列的相似性为50％, 且其N末端的预测信号肽序列与APD 蛋白的信号肽序列类似。5′LongSAGE标签的基因组定位结果显示,基因座LOC727145在雄蜂头部中表达丰度很高,RNA PolⅡ可从6个不同的TSS上以不同效率起始转录,其中由一个优势TSS上起始了90％的转录。本研究为apidermin表皮蛋白家族增添了一个新成员, 命名为apidermin-like (apd-like)。     

气味结合蛋白OBPs在意大利蜜蜂头部表达模式的研究

昆虫气味结合蛋白(OBPs)是脂溶性化学物质的载体,参与了嗅觉识别和化学传输等生理过程.本研究利用MEME在线软件对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica OBPs基因家族21条氨基酸序列进行Motif预测分析;采用RT-PCR初步筛选出在意大利蜜蜂头部表达量较高的OBPs基因,然后利用qPCR技术对筛选出的基因进一步分析其在不同日龄内勤蜂头部的表达情况.结果 表明,在预测获得的6个motif中,motif1为21个OBPs所共有,具有极高的保守性,推测该序列元件可能是意大利蜜蜂OBPs与底物结合的区域;表达谱分析结果表明,13个OBPs基因的凝胶电泳条带明显(即在头部的表达量较高),且大多数基因在4日龄时表达量达到最高值,推测这类蛋白可能参与了幼虫信息素和糖类物质的识别过程.本研究结果丰富了蜜蜂OBPs表达特性的研究数据,同时也为探讨昆虫OBPs广泛的生理功能奠定了基础.     

p38 MAPK基因在西方蜜蜂越冬期表达模式的研究

[目的]p38 MAPK基因在昆虫的低温响应机制中发挥着重要作用,本研究旨在探究p38 MAPK基因在西方蜜蜂Apis mellifera越冬期内表达规律.[方法]本研究对西方蜜蜂p38 MAPK蛋白序列进行生物信息学分析,并利用荧光定量PCR技术检测该基因在意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica、欧洲黑蜂Apis mellifera mellifera、高加索蜂Apis mellifera caucasica和卡尼鄂拉蜂Apis mellifera carnica于不同越冬时期和不同越冬方式下体内的表达量.[结果]西方蜜蜂38 MAPK包含1083 bp的开放阅读框区域,编码360个氨基酸,包含TGY双磷酸化三肽模体序列和磷酸化激活环序列.p38 MAPK在蜜蜂所有组织中均有表达,分别在胸部和腹部处于最高和最低表达丰度.38 MAPK mRNA在不同蜂种不同越冬时期的表达量存在显著差异,4个蜂种于室外越冬时p38 MAPK的表达量均显著高于室内越冬(P＜0.05);随着蜜蜂越冬持续时间的延长,意大利蜜蜂和欧洲黑蜂不同越冬方式下体内p38 MAPK的表达均呈现先上升后下降的表达趋势,高加索蜂在室外与室内越冬时体内该基因的表达量均表现出持续上升的表达趋势,该基因在卡尼鄂拉蜂中的表达趋势与其他3个蜂种呈现一定差异,卡尼鄂拉蜂p38 MAPK在室内越冬方式下表达量保持恒定,但在室外越冬方式下表现出先下降后上升的表达趋势;比较室外越冬情况下4个蜂种于不同越冬时期体内38 MAPK表达量后发现,除在次年的1月外,其他越冬时期4个蜂种体内p38 MAPK的表达量均存在显著差异(P＜0.05).[结论]p38 MAPK基因在西方蜜蜂越冬期内发挥着重要的生理功能,p38 MAPK信号通路可作为蜜蜂抗寒机制研究的候选信号通路.     

中华蜜蜂及意大利蜜蜂气味结合蛋白OBP12的基因克隆与差异表达分析

【目的】克隆获得中华蜜蜂Apis cerana cerana(简称中蜂)和意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica(简称意蜂)的气味结合蛋白基因OBP12序列,并对两蜂种的蛋白结构进行预测,明确该基因在两蜂种不同组织和发育阶段的表达差异。【方法】分别以中蜂和意蜂的触角cDNA为模板,采用RT-PCR技术扩增和克隆获得OBP12cDNA全长序列,并利用生物信息学软件对其编码蛋白的理化特性、结构特征和系统进化进行分析;采用qRT-PCR技术对OBP12在中华蜜蜂和意大利蜜蜂不同发育阶段(1、5、10、15、20、25、30日龄)各组织(触角、头、胸、腹、足和翅)中mRNA的表达情况进行比较分析。【结果】成功获得了AcerOBP12和AmelOBP12的完整开放阅读框ORF序列,全长均为453bp,共编码150个氨基酸,预测分子量分别为17.76 ku、17.42 ku;N-末端均有一段含22个氨基酸的信号肽,无跨膜结构;均含有6个保守的半胱氨酸位点,属于Classical OBP亚家族。两蛋白均包含6个α螺旋,且由Cys组成的3个二硫键连接在一起。系统进化树分析表明,中华蜜蜂AcerOBP12首先与意大利蜜蜂AmelOBP12聚在一起,再与同为膜翅目的回条蜂HlabPBPGp-9-like、印度跳蚁HsalPBPGp-9-like、阿根廷蚁LhumPBPGp-9-like和小火蚁WaurPBPGp-9-like聚为一类。荧光定量PCR结果显示,OBP12在中、意蜂不同发育阶段各组织中均有表达,且触角中的表达量极显著高于其他组织(P0.01);其他组织中,翅膀和足的表达量相对较高,头、胸和腹中呈微量表达。此外,OBP12在意蜂不同发育阶段各组织的表达量均高于中蜂。【结论】AcerOBP12和AmelOBP12均属于Classical OBP亚家族,推测其为信息素气味结合蛋白PBP。组织表达谱结果暗示,OBP12除广泛参与嗅觉相关行为之外,还可能参与味觉识别过程。     

中华蜜蜂mrjp1 cDNA的克隆及其序列分析

构建中华蜜蜂(Apis cerana cerana)8日龄工蜂头部cDNA文库,利用中蜂基因组的mrjp3部分基因片段作为杂交探针,采用DIG标记筛选cDNA文库,获得mrjps阳性克隆120个;对阳性克隆进行PCR扩增和测序,通过NCBI的BLAST序列比对,获得12个与印度蜂(Apis cerana india)、西方蜜蜂(Apis mellifera L.)mrjp1基因同源的中蜂mtjp1 cDNA片段,并进一步对中华蜜蜂mrjp1的cDNA全序列进行测定和分析。序列比对分析表明,东方蜜蜂(Apis cerana)与西方蜜蜂mrjp1的cDNA序列相似性为93．78％,中华蜜蜂与印度蜂的相似性高达99．36％,这一结果从分子水平证实中华蜜蜂与印度蜂有较近的共同祖先,而东方蜜蜂与西方蜜蜂的亲缘关系较远。     

三种微小RNA在意大利蜜蜂工蜂蛹期发育过程中的表达谱及潜在功能

[目的]意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica是生产性能优良的西方蜜蜂Apis mellifera亚种.本研究旨在利用分子生物学手段揭示3种微小RNA(microRNA,miRNA) ame-miR-13b,ame-miR-100和ame-miR-bantam调控蛹期变态发育的分子机理.[方法]通过...     

枣花病对意大利蜜蜂消化酶和解毒酶系活性的影响

[目的]枣花期蜜蜂易发生枣花中毒(又称枣花病),致使大量采集蜂死亡.本研究初步探讨了枣花病对蜜蜂的毒性作用机理.[方法]以正常的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂为对照,采用分光光度法测定山西临猗、太谷和临县患枣花病的意大利蜜蜂工蜂体内淀粉酶、蛋白酶、蔗糖酶、果胶酶、海藻糖酶、酯酶(este...     

中国意大利蜜蜂微卫星遗传多态性

为了分析我国不同生态条件下意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica（简称意蜂）的基因特征,对品种间基因交流或基因渗入现象进行监测,完成对我国主要地区意蜂多样性水平的评价。本研究利用10对微卫星（SSR）引物分析了来自我国黑龙江等14个省市自治区31个采集点的意蜂样品的遗传多态性,并与来自德国的喀尼阿兰蜂A. m. carnica（简称喀蜂）和来自美国的意蜂A. m. ligustica进行比对。通过NTSYS-pc2.1和popGene32软件对SSR数据进行多态性分析。结果表明：10对SSR引物中8对表现出较高的遗传稳定性,可作为意蜂遗传多态性标记。遗传一致度在0.61以上时,浙江、四川、甘肃和云南地区的样品出现较严重分化,其他地区的意蜂样品则保持了美国原种意蜂的典型基因特征。东北和新疆地区的样品与德国喀蜂血统亲缘关系较近（遗传距离在0.18149以内）,分析主要原因可能是该地区的意蜂样品杂有黑蜂A. m. mellifera血统。据此提出应在保护各地意蜂原种特性及种群多态性的基础上,科学有效地进行高产品种的繁育。     

本期重点推介

正蜜蜂Apis spp.是具有级型分化的社会性昆虫。揭示其级型分化及调控机理,对认识社会性昆虫的演化形成机制、不同级型的发育和维持机理以及对其更好地加以应用均有重要的参考价值。已有研究表明,蜂王浆的主要蛋白成分———王浆主蛋白(major royal jelly proteins,MRJPs)在蜜蜂的级型分化中具有重要的功能。mrjp8是mrjps家族中较晚发现的一个成员。为了进一步明确mrjp8基因表达与蜜蜂级型分化的关系,福建农林大学蜂学学院李江红等对西方蜜蜂Apis mellifera不同发育龄期工蜂体内,以及成年工蜂、新出房蜂王和雄蜂不同组织中的mrjp8表达水平进行了检测,发现     

引入西方蜜蜂对中蜂的危害及生态影响

作者阐述自1896年中国引进西方蜜蜂Apis melliferaL.的优良品种如意大利蜂Apis mellifera ligusticaSpinola和喀尼阿兰蜂Apis mellifera Carnica Pollmann以来,使当地的东方蜜蜂Apis cerana F.受到严重危害,其分布区域缩小75%以上,种群数量减少80%以上。使山林植物授粉总量减少,导致植物多样性减少。文中提出: 建立自然保护区保存本地蜜蜂遗传特性,和采用基因转移等技术,培育具有西方蜜蜂优良生产性能的中蜂新品种,逐步恢复中蜂的种群数量。     

意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)与中华蜜蜂(Apis cerana ceraca)的生态位比较

为了明确中华蜜蜂和意大利蜜蜂在皖南山区生态适应性,研究两种蜜蜂的食物生态位、时间生态位和空间生态位及其差异,结果是中蜂与意蜂食物(蜜源植物)资源生态位宽度分别是 0.923、0.765,中蜂对蜜源植物采集喜好性差异小,而意蜂差异大,中蜂对意蜂生态位重迭为0.160,中蜂对意蜂生态位相似性为0.755;油菜花期,中蜂与意蜂时间资源生态位宽度分别是0.879、0.801,枇杷花期,分别是0.760、0.677,中蜂与意蜂的空间资源生态位宽度分别是0.797、0.670.中蜂3种生态位宽度均大于意蜂,中蜂三维生态位值是意蜂的1.61倍和1.57倍.表明中蜂在皖南山区生态适应性比意蜂强.     

Novel cuticular proteins revealed by the honey bee genome

With the completion of the honey bee genome project, a transition is now occurring from the acquisition of gene sequence to understanding the role and context of gene products within the genome. Here we annotated and characterised a cluster of three genes in a GC-rich 11 kb genomic region on the linkage group 4 encoding highly hydrophobic polypeptides (named apidermins; APD 1-3) containing both sequence motifs characteristic of cuticular proteins and distinctly novel features. Five amino acids, Ala, Gly, Leu, Pro and Val, account for 74-86% of their respective sequences with Ala being the most abundant residue (at least 30% of each peptide). A conserved tetra-peptide AAPA/V is found in all three proteins, but none has the 'R and R' signature implicated in chitin binding. Two proteins, APD-1 and APD-2, contain an arginine-rich motif RERR in short non-hydrophobic stretches near the N-terminal of mature proteins and in both proteins tryptophan is the C-terminal residue. All three genes are spliced and highly expressed in a defined spatio-temporal pattern. apd-1 is expressed in the exoskeletal epidermis, but only during a restricted period of a few days of late pupal and early adult life when the cuticle becomes dark. APD2 appears to be a protein of "internal" cuticles and is expressed in the tracheas, oesophagus and stomach, and also in the embryo. The expression of apd-3 partly overlaps with both apd-1 and apd-3, but apd-3 also is uniquely associated with non-pigmented cuticles such as the eye cover and external cuticle of white pupae. This study expands the collection of genes encoding cuticular proteins by three novel and well characterised members.     

2种蜜蜂和3种胡蜂蜂毒前肥大细胞脱粒肽原基因的克隆及同源性分析

从中华蜜蜂、意大利蜜蜂、大胡蜂、墨胸胡蜂和亚非马蜂5种雌成蜂毒腺中快速抽提总RNA,用RT-PCR方法分别扩增各得到大小约为350bp的cDNA片段,进一步将这5个片段克隆入pGEMT-easy载体,进行测序和序列分析。结果表明：所扩增得到的5个片段长度均为341bp,均包含一个完整的开放阅读框和3′端未编码区的188bp核苷酸序列,证实为5种蜂的蜂毒前肥大细胞脱粒肽原的cDNA。经序列比较,意大利蜜蜂、中华蜜蜂、大胡蜂、墨胸胡蜂和亚非马蜂前肥大细胞脱粒肽原核苷酸序列彼此间的同源性都为90％以上。中华蜜蜂、大胡蜂、墨胸胡蜂和亚非马蜂与意大利蜜蜂的前肥大细胞脱粒肽原氨基酸序列的同源性分别为96％、100％、94％和98％。尽管大胡蜂和墨胸胡蜂与意大利蜜蜂属于不同的科,但它们的肥大细胞脱粒肽却完全相同,而中华蜜蜂与意大利蜜蜂属于同一个属,它们的肥大细胞脱粒肽却不相同。中华蜜蜂和亚非马蜂肥大细胞脱粒肽第5号位的氨基酸为精氨酸,替代了意大利蜜蜂5号位的半胱氨酸,该位置的半胱氨酸与19号位的半胱氨酸组成意大利蜜蜂肥大细胞脱粒肽分子的一个对蛋白活性起重要作用的二硫键。     

中国境内不同地理型东方蜜蜂遗传多样性的AFLP分析

利用22对AFLP引物组合对我国9个省市的11个东方蜜蜂种群和1个西方蜜蜂种群的39个个体基因组DNA的遗传变异进行了研究;根据AFLP分析结果,采用GeneScan3.0软件、群体遗传数据分析包（Hickory v1.0.4） 和群体遗传变异分析程序（AFLP-SURV 1.0）,分别计算了39个个体间的遗传相似系数和各蜜蜂种群的Nei's遗传距离、Reynolds遗传距离和成对的固定指数F_st,并构建了各自的UPGMA聚类关系图。结果表明：AFLP标记具有很高的多态检测效率,适合于蜜蜂种群遗传多样性分析和品种鉴定。蜜蜂种间的遗传分化明显,亲缘关系较远。中国境内不同地理型东方蜜蜂群体间存在着广泛的遗传变异。UPMGA聚类关系图显示,海南东方蜜蜂由于长期的海岛隔离,已经形成了一个独特的类群,支持了通过形态学认定的海南东方蜜蜂为东方蜜蜂的一个新亚种。     

中华蜜蜂气味结合蛋白AcerOBP14的表达及配体结合特性分析

【目的】气味结合蛋白(odorant binding proteins, OBPs)在昆虫寄主定位、产卵地选择等行为中发挥着重要作用,明确中华蜜蜂Apis cerana cerana AcerOBP14与配体的结合特性有助于阐明中华蜜蜂嗅觉识别的分子机制。【方法】通过qRT-PCR测定OBP14在20日龄中华蜜蜂成年工蜂、20日龄中华蜜蜂成年雄蜂、中华蜜蜂采粉蜂和意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica采粉蜂触角中的表达量。构建原核表达载体pET28a/AcerOBP14,表达并分离纯化重组蛋白AcerOBP14。利用荧光竞争结合实验检测AcerOBP14与37 种气味配体化合物的结合特性。【结果】qRT-PCR分析发现, OBP14在中华蜜蜂采粉蜂触角中的表达量极显著高于20日龄中华蜜蜂成年工蜂和雄蜂以及意大利蜜蜂采粉蜂中的。荧光竞争结合实验表明,AcerOBP14与蜂王信息素、告警信息素、那氏信息素及多种植物挥发物都具有结合能力,其中与β 罗勒烯的结合能力最强,解离常数 Ki=0.297 μmol/L。【结论】AcerOBP14的配体结合谱较宽,暗示其可能参与了中华蜜蜂的多种生理行为反应,且在中华蜜蜂的采粉行为中发挥着重要作用。     

Cloning and characterization of Acmar1, a mariner-like element in the asiatic honey bee,Apis cerana japonica (Hymenoptera,Apocrita)

A mariner-like element was cloned from the genome of the Asiatic honey bee, Apis cerana japonica (Hymenoptera, Apocrita). The (composite) clone, named Acmar1, was 1,378 bp long, and encoded 336 amino acids corresponding to a transposase-like putative polypeptide in a single open reading frame. The D,D(34)D motif, the catalytic domain of the mariner transposase, was present, although there was a deletion of five amino acid residues within it as compared with the active transposase in Drosophila mauritiana. Nineteen-bp-long imperfect inverted terminal repeat-like sequences flanked by TA dinucleotides, the typical target site for mariner insertion, were observed. Southern blot analysis using a fragment covering two-thirds of the Acmar1 transposase coding sequence as a probe indicated the presence of multiple Acmar1-like elements in the genome. Maximum-parsimony phylogenetic analysis based on the transposase amino acid sequences of insect mariner-like elements revealed that Acmar1 is a member of the mellifera subfamily.     

栖息环境和种间竞争对中华蜜蜂群体分布的影响

在植被结构和生态条件不同的皖南山区和皖西大别山区、江淮地区及淮北平原,栖息环境的改变和种间竞争的生存竞争等因素是影响中蜂群体分布的主要因素．皖南山区和皖西大别山区自然植被完整,生态条件好,蜜粉源植物丰富,中蜂群体数量多,分布区域广,分布密度高,中蜂蜂王自然交配极少受到干扰,种间竞争处于优势,是中蜂栖息与繁衍的理想场所．江淮地区和淮北平原自然植被少,生态平历受到不同程度破坏,蟹粉源植物种类少,花期短而集中,中蜂蜂王自然交配受到意蜂雄蜂干扰,种间竞争处于劣势,中蜂群体数量锐减,分布区域缩小,群体分布密度大幅度下降,淮北平原比江淮地区更显著．     

幼虫信息素中三种酯类对中华蜜蜂和意大利蜜蜂工蜂哺育和封盖行为以及蜂王发育影响

为研究蜜蜂幼虫信息素中3种酯类成分（甲基棕榈酸酯、乙基棕榈酸酯和乙基油酸酯）对中华蜜蜂Apis cerana cerana和意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂哺育行为、封盖行为以及蜂王发育影响, 在人造蜂蜡王台中加入1%和0.1%（w/w）的3种酯类作为实验组, 以不添加酯类（0%）的为对照组, 移入1日龄工蜂幼虫, 测定王台接受率、单个王台中幼虫和王浆重量; 另将分别添加1%和0.1%（w/w）3种酯类的石蜡假幼虫放入工蜂巢房中, 同样设对照组, 测定假幼虫的封盖率; 在新鲜王浆中以1%和0.1%（w/w）分别加入3种酯类作为实验组, 以不添加酯类（0%）的作为对照组, 再分别在1日龄、2日龄和3日龄幼虫王台中加入0.01 mL含有酯类的蜂王浆, 并测定蜂王初生重和卵巢管数量。结果表明: 0.1%甲基棕榈酸酯可以显著提高中蜂和意蜂幼虫重量; 意蜂的甲基棕榈酸酯和乙基油酸酯两个实验组(1.0%, 0.1%)假幼虫封盖率都极显著高于对照组; 乙基油酸酯两个实验组(1.0%, 0.1%)都显著降低了中蜂和意蜂蜂王初生重和卵巢管数量。这说明不同蜜蜂幼虫信息素具有不同的生物学效应。