意大利蜜蜂血淋巴HP19蛋白的表达及功能

昆虫血淋巴蛋白HP19主要参与蜕皮激素调控昆虫的变态及发育进程,蜂群内的工蜂、蜂王和雄蜂具有不同的变态和发育历期,为探究hp19在调控意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica三型蜂变态发育中的作用,本研究利用实时荧光定量PCR技术对hp19在不同发育时期的工蜂、雄蜂和蜂王体内的转录水平进行检测。结果表明,该基因在工蜂和雄蜂3龄幼虫体内表达量分别为参照基因的104和105倍,在5龄幼虫体内的表达则分别降为参照的10和102倍,蛹期表达量又都显著提高。hp19在蜂王整个幼虫期的表达保持在参照的102倍,封盖后逐渐上升,至化蛹前达到参照的105倍。在成年工蜂体内的表达为参照的104倍,而在新羽化蜂王和雄蜂体内表达水平为参照的107倍,但在性成熟的产卵蜂王和雄蜂体内的表达显著降低至参照的104倍。hp19在三型蜂体内这种不同的表达模式说明其不仅与三型蜂差异的变态发育历期有关,还可能与雄蜂和蜂王的生殖有关,具有多样的生物学功能。     

西方蜜蜂(Apis mellifera L.)体内王浆蛋白MRJP6基因的表达

为探究蜜蜂王浆MRJP6基因在意大利蜜蜂体内的时空表达情况,为进一步的功能研究提供依据。本研究利用实时荧光定量PCR技术对西方蜜蜂不同级型、发育时期和组织内的mrjp6表达量进行检测和分析。结果表明mrjp在蜜蜂幼虫和蛹期的表达水平较低,与对照基本一致,但在成年蜜蜂体内表达量显著提高,约为对照的2~5~2~8倍(p0.05);在成年三型蜂体内,其在雄蜂体内表达量低,约为对照的2~5倍,而在雌性的工蜂和蜂王体内表达量明显较高,可达28倍(p0.05)。这说明mrjp6的表达与蜜蜂的性别有关。但其在工蜂和蜂王之间的表达没有差异,显示其表达与蜜蜂级型无关;进一步的研究表明,成年工蜂体内,mrjp6在哺育蜂和采集蜂体内表达量很高且比较稳定,通过对不同组织的检测表明该基因主要是在蜜蜂的头部特异性高表达。作为王浆蛋白家族的一员,mrjp6在成年雌性蜜蜂头部高水平表达,但又与典型的一般王浆蛋白在9日龄前后哺育蜂体内高表达、其他阶段低表达的模式不同,说明其具有不同于一般王浆蛋白的功能,分析其可能与蜜蜂神经系统的功能以及成年雌性蜜蜂复杂的行为发育模式有关。     

王浆主蛋白MRJP7基因在意大利蜜蜂体内的表达

王浆蛋白是蜂王浆生物功能的物质基础,是由王浆蛋白基因家族(mrjps)编码合成的。但部分家族成员如MRJP7在王浆中的含量极少甚至检测不到。基因功能与其在生物体内的时空表达特性相关,为探究mrjp7的生物学功能,本研究利用荧光定量PCR技术对mrjp7在不同发育时期的工蜂和成年工蜂、雄蜂和蜂王的不同组织部位的表达进行定量检测。结果显示mrjp7在成年雄蜂体内的表达水平最低,成年蜂王次之,且在它们的各不同组织部位之间的表达量差异较小。该基因在工蜂幼虫和蛹期的表达同样较低,但在羽化后9日龄前后的哺育蜂王浆腺和头部特异性高表达,这与哺育蜂分泌蜂王浆哺育幼虫和蜂王的功能是相适应的,该结果在转录水平上证实了mrjp7的营养功能,为进一步的研究和应用打下了理论基础。     

蜜蜂(Apis mellifera L.)蛹期呼吸代谢的测定

一、前言 蜜蜂系典型合群性昆虫,蜂群中具有三种类型的成员(或级),即蜂王(?)、雄蜂(?)和工蜂(?)。工蜂是雌性个体,由于性腺不发育,不能进行生殖。蜜蜂不同型的分化基本上皆在蛹期完成,所以比较蜜蜂蛹期的呼吸代谢,以便了解呼吸代谢变化与类型差异的关系。全变态类昆虫在蛹期的呼吸代谢变化多呈现U形曲线。Melampy和 Willis(1939)     

意蜂SOD和POD同工酶在工蜂、雄蜂和蜂王之间的比较

用聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法,以意大利蜜蜂工蜂、雄蜂和蜂王以及两种不同大小幼虫之间的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)同工酶分别作了比较。结果表明,这2种同工酶在意蜂幼虫阶段与成体阶段均有明显差异;意蜂工蜂、雄蜂和蜂王都有着不同的同工酶谱型。说明意蜂同工酶在种内的表达受到发育程度、进食质量、分化方向等因素的影响。     

西方蜜蜂不同级型王浆主蛋白MRJP8基因的表达差异

王浆主蛋白在蜜蜂的级型分化中具有重要的功能。为探究mrjp8在西方蜜蜂Apis mellifera不同级型的表达模式及功能差异。【方法】 利用荧光定量PCR技术对西方蜜蜂工蜂、 雄蜂和蜂王不同发育时期和不同组织的mrjp8表达水平进行检测。【结果】 工蜂体内mrjp8在9日龄前后的毒腺组织内特异性高表达, 为参照基因表达量的上万倍, 在其他发育时期和组织的表达量则明显较低, 其表达具有明显的时空特异性; 在雄蜂体内其表达量与对照相当; 在蜂王体内表达量可达参照的近1 000倍, 没有组织特异性。【结论】 mrjp8的这种表达模式提示其在工蜂防御及维系蜂王长寿命方面有积极作用, 这为进一步研究该基因乃至整个王浆蛋白基因家族的进化和功能分化提供了依据。     

蜜蜂体内王浆主蛋白基因mrjp9的转录表达研究

蜜蜂体内有9种王浆蛋白基因(major royal jelly protein,MRJPs1～9),其中MRJPs1～5在蜂王浆中含量较高,是蜂王浆生物学功能的基础。MRJPs6～9在王浆中没有或含量极少,且功能未知。为研究非王浆蛋白组分的MRJP9的生物学功能,本研究用RT-PCR的方法对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica Spinola不同组织,不同部位,不同级型样本中mrjp9的转录水平进行检测和定量。结果发现mrjp9在蜜蜂的幼虫、蛹和成年蜜蜂的各组织部位均广泛转录表达,但其在幼虫、蛹和刚出房的成年蜜蜂体内表达水平较低,而在成年采集蜂体内表达水平则较高,其表达与蜜蜂的发育时期有关。通过对在成年蜜蜂体内各组织部位的表达水平进行检测的结果显示该基因主要在蜜蜂的头、胸和王浆腺等组织部位的表达较高,其他组织部位表达较少。此外,该基因也在雄蜂和蜂王体内广泛表达,不受蜜蜂性别和级型的影响。这些结果说明mrjp9是一与蜜蜂发育有关的基因,可能与蜜蜂的行为发育和分工调控有关。     

意蜂工蜂、雄蜂和蜂王的LDH和EST同工酶比较

用聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法,对意蜂工蜂、雄蜂和蜂王以及两种不同大小幼虫之间的乳酸脱氢酶(LDH)和酯酶(EST)同工酶分别作了比较。结果表明,工蜂、雄蜂和蜂王之间LDH同工酶数目无差异,但活性上存在差异;而酯酶同工酶在幼虫阶段与成虫阶段及工蜂、雄蜂和蜂王之间则有着不同的同工酶谱型。说明意蜂同工酶在种内的表达受到发育程度、进食质量、分化方向等因素的影响。     

miR-124在西方蜜蜂三种蜂型中的表达分析与功能推测

【目的】miR-124与神经系统发育相关,在多细胞动物脑中特异表达。本研究拟验证miR-124是否在西方蜜蜂3种蜂型的脑中特异表达以及在3种蜂型当中表达差异与功能分析,为西方蜜蜂中miR-124功能研究奠定基础。【方法】设计茎-环状引物反转录miRNA,定量PCR(称为stem-loop RT-qPCR检测法)检测miR-124在西方蜜蜂3种蜂型头部及其他部位表达情况;以邻位相连法构建miR-124系统进化树;利用BioEdit软件对miR-124成熟序列进行同源性分析;查找miR-124在西方蜜蜂当中的靶基因并对靶基因进行功能分析。【结果】miR-124在3种蜂型头部高量表达,其中工蜂最高,雄蜂次之,蜂王最低;miR-124在3种蜂型的其他部位微量表达,相对于3种蜂型头部几乎不表达;多物种中,miR-124同源性最低达到82.6%,最高达到100%;在西方蜜蜂中获得96个miR-124靶基因,45个靶基因获得基因注释,功能归类显示多个miR-124靶基因参与神经发育与调节。【结论】miR-124在3种蜂型头部特异表达,其中在工蜂头部表达最高,雄蜂次之,蜂王最低,而在三型蜂中,由于工蜂的脑最发达,雄蜂的次之,蜂王的最小,推测miR-124与西方蜜蜂3种蜂型的脑发育和调控3种蜂型分工相关。     

蜜蜂级型分化机理

蜜蜂是整个大自然生态系统中不可或缺的一部分,能有效地为多种植物和农作物授粉。蜜蜂是典型的真社会性昆虫,其生殖劳动分工现象有重要进化意义。而级型分化是导致劳动分工的一个重要因素,蜜蜂级型分化现象的机理研究已成为目前重要的研究热点之一。本文对近年来蜜蜂级型分化机理方面的研究进展进行了综述。国内外很多学者从营养、激素、基因表达、蛋白质和表观遗传等方面对蜜蜂级型分化机理进行了研究。蜂王浆中富含的57 kDa、蜂王幼虫期充足的食物量以及蜂王幼虫期高滴度的保幼激素(JH)和蜕皮激素(MA)等都可促进蜂王卵巢的发育以及诱导蜂王表型产生;而工蜂浆中富含的双香豆酸可诱使工蜂表型的产生。近年研究表明,表皮生长因子受体(Egfr)、胰岛素受体底物基因(Irs)、雷帕霉素基因(Tor)和甲基转移酶3(Dnmt3)等基因均可影响蜂王和工蜂的分化;蛋白质表达谱分析表明,不同时间点的蜂王幼虫和工蜂幼虫表达的差异蛋白质很多;表观遗传分析表明,DNA甲基化、microRNAs以及组蛋白乙酰化均是导致蜂王和工蜂级型分化的因素。此外,发育空间和蜂王浆均可通过调控基因的DNA甲基化水平影响蜜蜂幼虫的级型分化。     

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     

红光熊蜂卵黄原蛋白基因的cDNA全长序列克隆和表达分析

红光熊蜂Bombus ignitus Smith是许多经济作物和野生植物的重要授粉昆虫之一。卵黄原蛋白基因(vitellogenin,Vg)在昆虫的生殖调控中和行为方面起到重要的作用,本试验对Vg基因全长cDNA的克隆和测序及在蜂王、工蜂和雄性蜂三型蜂中的表达分析得出:Vg基因的全长cDNA为5 481 bp,GenBank中的登录号为FJ913883,有一个完整的开放阅读框(ORF),编码1 772个氨基酸,N-末端的前16个氨基酸为一个信号肽。接近C-末端区域存在保守的GL/ICG基元,其后含有9个半胱氨酸,而且DGXR位于GL/ICG基元上游18个氨基酸残基处。其氨基酸序列与韩国的熊蜂B.ignitus和B.hypocrita相似性高达95%,与西方蜜蜂Apis mellifera的相似性达到51%。Vg的mRNA首先在蜂王蛹期的白眼蛹(Pw)时期出现,其表达量在蜂王整个蛹期发育过程中呈上升趋势,且在黑眼蛹(Pbd)时期达到最高,在成年蜂的脂肪体中的表达量仍在升高,甚至更高。Vg也在工蜂蛹期的白眼蛹(Pw)时期被检测到,然后在整个蛹期发育过程中呈现上升趋势,在刚羽化出房时达到高峰,Vg的mRNA水平随着成年蜂日龄的增加而增加,到15日龄时达到最高,然后呈现下降趋势。对于雄性蜂,Vg的mRNA虽然卵黄原蛋白基因的mRNA水平几乎在整个蛹期发育阶段都表达,但是表达水平非常低,只有在刚羽化出房时期表达水平较高。     

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。     

表观遗传学与蜜蜂级型分化的研究进展

蜜蜂是一种高度社会化的昆虫,一个完整健康的蜂群通常是由蜂王、工蜂和雄蜂组成。尽管蜂王和工蜂的遗传物质相同,但它们在形态特征、行为职能和寿命方面表现出显著的差异。许多研究结果表明,营养因素是造成蜜蜂级型分化现象的主要原因,它可以影响蜂王幼虫和工蜂幼虫体内大量基因和蛋白的差异表达。随着表观遗传学的发展,人们对基因表达的调控机制有了新的认识,它与DNA甲基化、非编码RNA调控和组蛋白乙酰化等密切相关。这也为蜜蜂级型分化的分子机制提供了新的理论。本文就表观遗传学和蜜蜂级型分化的研究进展做一综述。     

意大利蜜蜂amPGAM2基因的克隆、序列特征及表达分析

【目的】磷酸甘油酸变位酶(PGAM)是糖酵解和葡萄糖异生途径中一种发挥重要作用的蛋白酶,本研究拟明确amPGAM2基因的序列特征及表达模式。【方法】以意大利蜜蜂Apismellifera为研究对象,克隆了amPGAM2基因的cDNA序列,分析了其序列特征及其在工蜂、雄蜂、蜂王的不同发育时期的表达模式。【结果】序列特征分析表明,克隆所得序列全长976 bp,包含1个完整的开放阅读框,共编码254个氨基酸。该基因核苷酸序列与中华蜜蜂Apiscerana(98.4%)高度相似,并存在15个潜在抗原表位、9个磷酸化位点和5个组氨酸磷酸酶域活性部位,属于组氨酸磷酸酶超家族,是一种二磷酸甘油酸依赖性的可溶中性稳定蛋白。荧光定量PCR结果表明,amPGAM2基因在不同品级、不同发育时期的表达差异显著(P0.05)。工蜂卵期3日龄、幼虫期5日龄表达最高,雄蜂成虫期表达最高,蜂王幼虫期4日龄表达最高,且工蜂、雄蜂及蜂王由卵孵化成幼虫阶段和由红眼蛹羽化至成虫阶段,其表达都呈上升趋势。【结论】本研究结果推测amPGAM2基因在卵的孵化及精卵发生过程中具有重要作用,为进一步认识意大利蜜蜂生殖发育过程中的能量代谢提供理论基础。     

蜜蜂群内生殖分工体系的形成及其维持

本文对蜜蜂群内生殖分工体系的形成及其维持机制进行综述。蜜蜂群体具有完善的劳动分工(包括生殖分工)体系,蜂王垄断生殖权力,而工蜂生殖器官发育不完全,在蜂王信息素和幼虫信息素的作用下产卵受到抑制。蜂王的多雄交配机制降低了群内个体间的亲缘关系,但也促进了工蜂间相互监督机制的形成。工蜂间的相互监督,结合蜂王和幼虫信息素对工蜂卵巢发育的影响,解决了蜂王与工蜂、工蜂与工蜂间的生殖利益冲突,保障了蜂群内的生殖分工体系,提高了群体效率,维护了蜂群的真社会性。     

蜜蜂繁殖冲突与雌性蜜蜂信息素研究进展

在营造社会性生活的蜜蜂群体里,蜂王释放出蜂王信息素来控制工蜂卵巢发育及改造王台特性,并吸引雄蜂为之交配,使蜂群正常繁衍。本文在国内外相关研究的基础上,对蜜蜂各蜂种、亚种以及特殊蜂群无政府主义蜂群、海角蜜蜂等雌性蜜蜂信息素成分以及含量变化进行综合论述,并对蜂王主要信息素对工蜂和雄蜂生理影响以及今后的研究趋势作扼要介绍。     

意大利蜜蜂amPFK基因的克隆与表达分析

【目的】本研究旨在明确意大利蜜蜂磷酸果糖激酶(amPFK)基因的序列特征及表达模式,为进一步研究amPFK在生殖和发育中的功能奠定理论基础。【方法】采用RT-PCR技术克隆了amPFK基因,并对其氨基酸序列和蛋白结构进行了分析;通过RT-qPCR检测了amPFK基因在意大利蜜蜂不同品级不同发育时期的表达模式。【结果】克隆获得了意大利蜜蜂amPFK的全长cDNA序列,其中开放阅读框(ORF)2 486 bp,编码757个氨基酸。序列分析表明,amPFK在进化过程中具有较高的保守性,可能存在两个磷酸果糖激酶结构域;amPFK蛋白主要由α-螺旋构成,是一个稳定的亲水性蛋白,具有1个可能的互作蛋白Vha44。表达模式显示,amPFK基因在意大利蜜蜂不同品级、不同发育时期的表达量差异显著(P?0.05);雄蜂、蜂王不同时期amPFK的表达量均呈现出先升高后降低再升高的趋势,羽化成虫后表达量最高;不同品级的幼虫第一日龄amPFK的表达量明显较高,而且羽化成虫后蜂王和雄蜂的表达量明显高于工蜂。【结论】意大利蜜蜂amPFK在蜂王、雄蜂的幼虫初期和成虫期的高表达量可能与其胚后发育初期和生殖发育中细胞增殖的能量代谢有关。     

蜕皮激素对家蚕脂肪体中BmATG8蛋白亚细胞定位与细胞核皱缩的调控

【目的】昆虫脂肪体是物质合成代谢、先天免疫的重要器官。ATG8蛋白的亚细胞定位是细胞自噬的主要指标之一,细胞核皱缩是细胞凋亡的形态标记之一,目前家蚕 Bombyx mori 中尚未在蜕皮和变态发育进程中对BmATG8蛋白的细胞生物学变化进行观察。本研究旨在同时检测家蚕脂肪体细胞中BmATG8蛋白亚细胞定位和细胞核皱缩的时空变化,研究蜕皮激素(20E)信号对两者的调控作用。【方法】利用免疫荧光和Hoechst染色方法,分别在家蚕幼虫4龄第2天至预蛹第2天、5龄第2天幼虫注射20E (10 μg/头)后以及对游走期幼虫脂肪体中20E受体基因 usp 进行RNAi后,检测家蚕脂肪体中BmATG8蛋白定位和细胞核形态变化。【结果】在家蚕幼虫蜕皮和幼虫-蛹变态发育时期,BmATG8蛋白高水平存在于脂肪体细胞中,同时细胞核发生皱缩。在正常摄食时期,20E处理(10 μg/头)能够诱导细胞中大量出现BmATG8蛋白且存在于细胞质中并诱导细胞核皱缩。对 usp 基因进行RNAi后,脂肪体细胞内的BmATG8蛋白显著减少,同时细胞核皱缩减弱。【结论】家蚕BmATG8蛋白不仅在幼虫-蛹变态时期细胞质中大量存在,而且在幼虫蜕皮时期也大量表达,与细胞核的皱缩同时出现,BmATG8蛋白在细胞质中的定位与细胞核皱缩两者均受到 20E信号通路的调控。本研究为BmATG8蛋白功能及其调控机制的深入研究提供了重要的科学依据。     

中华蜜蜂气味受体AcerOR57的表达及定位分析

为研究中华蜜蜂气味受体AcerOR57的表达及定位,利用实时荧光定量PCR和Western blot技术检测气味受体AcerOR57 mRNA及蛋白在1日龄工蜂和雄蜂、采集蜂及性成熟雄蜂各部位(触角、头、胸、腹和足)的相对表达量;通过免疫组织化学技术检测该基因受体蛋白在中华蜜蜂触角中的表达定位。结果表明:AcerOR57转录本在1日龄工蜂和采集蜂,1日龄雄蜂和性成熟雄蜂各部位均有表达,但表达程度不一:在1日龄工蜂、采集蜂的触角和1日龄雄蜂、性成熟雄蜂的头部中高丰度表达,均极显著高于其它部位(P0.01);Western blot结果显示,AcerOR57受体蛋白在1日龄工蜂和采集蜂触角中的表达量高于其它部位,这与荧光定量PCR结果相一致;但该蛋白在1日龄雄蜂和性成熟雄蜂的触角和头部表达均不明显,与mRNA水平表达结果相反;免疫组化结果显示,AcerOR57在工蜂和雄蜂触角的毛形感器、板形感器和锥形感器中表达。在1日龄工蜂和性成熟雄蜂中,毛形感器所占的比例大于板形感器,说明其主要在毛形感器中表达;在1日龄雄蜂和采集蜂中,板形感器的表达量比毛形感器表达量多,说明其主要在板形感器中表达;除采集蜂外,其它样本中均发现少量锥形感器的表达。推测AcerOR57可能在探测外界气味分子中发挥一定的作用,这为进一步研究气味受体的功能提供了理论依据。