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。     

东方蜜蜂微孢子虫孢子中微小RNA的鉴定与分析

【目的】丰富东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae的微小RNA(microRNA, miRNA)信息,并为深入探究miRNA在病原孢子和病原侵染中的功能提供理论和实验依据。【方法】基于已获得的small RNA-seq数据,利用生物信息学软件对东方蜜蜂微孢子虫的纯净孢子中的miRNA进行鉴定和分析。采用茎环反转录PCR(stem-loop RT-PCR)检测已鉴定的miRNA的表达;通过分子克隆与Sanger测序验证miRNA的序列。使用TargetFinder软件预测这些miRNA的靶基因,并对靶基因进行数据库注释。根据miRNA与靶基因的靶向结合关系构建调控网络,再利用Cytoscape软件进行可视化。【结果】在东方蜜蜂微孢子虫孢子中共鉴定到10个miRNA;这些miRNA的长度分布介于21~25 nt,首位碱基表现出U偏向性,每一位碱基的偏向性差异明显。Stem-loop RT-PCR检测结果表明这10个miRNA均真实表达;Sanger测序结果证实了随机选取的其中2个miRNA的序列真实性。共预测出249个靶基因,其中分别有249, 118, 136和3个靶基因可注释到Nr,Swiss-Prot, KOG和eggNOG数据库。此外,分别有134和71个靶基因可分别注释到GO数据库的30个功能条目和KEGG数据库的54条通路。【结论】本研究揭示了东方蜜蜂微孢子虫孢子中miRNA的存在和表达;这些miRNA通过调控潜在靶基因的表达参与孢子的生命活动。     

欧洲地熊蜂对我国本土熊蜂的生殖干扰评估

【目的】外来物种与本土亲缘关系较近的物种可能会发生交尾竞争,干扰本土物种的正常繁衍。欧洲地熊蜂Bombus terrestris是全球范围内商业化应用最广的传粉蜂种,但在许多国家造成了生物入侵。本研究旨在明确欧洲地熊蜂对我国本土熊蜂产生生殖干扰的可能性。【方法】采用四级杆飞行时间-气质联用系统(gas chromatography-quadrupole time of flight mass spectrometry,GC-QTOF/MS)测定了欧洲地熊蜂和我国本土9种熊蜂的雄蜂头部分泌物的成分,并进行聚类分析;在人工控制环境下比较了欧洲地熊蜂对我国重要熊蜂种类的交尾影响。【结果】雄蜂头部分泌物气质色谱图在同一熊蜂种内基本一致,而在不同熊蜂种之间差异明显;我国红光熊蜂B.ignitus、兰州熊蜂B.lantschouensis与欧洲地熊蜂的雄蜂头部分泌物成分相似性分别为58.49%与49.23%;在人工控制环境下欧洲地熊蜂雄蜂可以与兰州熊蜂蜂王杂交,并能够显著降低兰州熊蜂的交尾成功率(P0.01)。【结论】欧洲地熊蜂与我国一些熊蜂种的雄蜂头部分泌物成分相似性较高,能够干扰其正常交尾,具有较高的生殖干扰风险。为了保护我国本土熊蜂资源与生态系统平衡避免造成生物入侵,我们应该谨慎使用外来熊蜂物种。     

羽化和性成熟时中华蜜蜂蜂王和雄蜂转录组分析

【目的】为了系统了解中华蜜蜂Apis cerana cerana蜂王和雄蜂转录组特征,丰富蜜蜂转录组数据信息。【方法】本研究利用高通量测序的方法分别检测中华蜜蜂蜂王和雄蜂刚出房、性成熟时期以及性成熟期蜂王生殖系统和雄蜂生殖系统之间转录组表达差异。【结果】经过测序获得质量值不低于20的碱基比例（Q20）均高于90%;所有reads组装成90 839个unigenes,平均长度1 549 bp;基于5个数据库(NR,Swiss Prot,GO,COG和KEGG)进行比对,共有45 112个unigenes被注释。差异基因表达分析发现,与刚出房时相比,性成熟的蜂王和雄蜂均在表皮蛋白、细胞色素P450、气味结合蛋白等家族基因上存在显著差异表达,而且这些差异表达基因与蜜蜂生长发育和性成熟过程中蜜蜂骨骼发育、生殖系统发育、嗅觉发育等方面有关;性成熟蜂王与性成熟雄蜂之间以及它们生殖系统之间在气味结合蛋白基因方面存在显著差异。【结论】结果表明,中华蜜蜂在性成熟过程中,体内大量基因的表达发生了变化。这些结果揭示了中华蜜蜂性成熟发育的整体基因表达特征,在得到大量转录组unigene序列的同时,获得了一批与蜜蜂性成熟有关的基因序列,为深入开展中华蜜蜂生长发育与繁殖研究提供了丰富的数据资源。     

西方蜜蜂和兰州熊蜂在设施桃园的访花偏好性比较

【目的】为了比较西方蜜蜂 Apis mellifera 和兰州熊蜂 Bombus lantschouensis 在设施桃园内对不同时期桃花的访花偏好性、以及这种偏好性与花粉活力和采集花粉花蜜之间的关系。【方法】记录2种蜂在温室桃园内访问早期花、中期花和晚期花的比例,测定桃花不同时期的花粉活力以及2种蜂携带的花粉活力,观察2种蜂采集花蜜和采集花粉的成功率,统计2种蜂访花过程中桃花所处的枝条数及植株数。【结果】桃花不同时期的花粉活力差异显著,早期花花药未开裂,花粉未释放,中期花花粉活力（58.3%）显著高于晚期花花粉活力（34.2%）（P<0.01）;西方蜜蜂更加偏好访问中期花,对中期花的访问率高达75.3%,显著高于兰州熊蜂对中期花的访问率（49.2%）（P<0.01）;西方蜜蜂携带的花粉活力（92.1%）显著高于兰州熊蜂携带的花粉活力（72.9%）,但是西方蜜蜂采集花粉和采集花蜜的成功率均低于兰州熊蜂（P<0.01）;在访问一定数量的桃花过程中,兰州熊蜂在设施桃园内访问的枝条数和植株数较多,分布范围较广（P<0.01）。【结论】和兰州熊蜂相比,西方蜜蜂对活力花粉的辨别能力更强,更加偏好访问花粉活力较高的花朵,这种偏好性导致其采集花粉花蜜的成功率降低。     

中华蜜蜂幼虫肠道响应球囊菌胁迫的microRNA应答分析

【目的】蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis,简称球囊菌)是一种能够侵染中华蜜蜂(Apis cerana cerana,简称中蜂)幼虫的致死性真菌病原。微小RNA(microRNA,miRNA)可通过在转录后水平靶向抑制或降解mRNA而参与宿主与病原互作过程。本研究旨在对球囊菌胁迫的中蜂6日龄幼虫肠道的差异表达miRNA(DEmiRNA)及其靶基因进行深入分析,进而揭示DEmiRNA在中蜂响应球囊菌胁迫应答过程中的作用。【方法】利用Illumina MiSeq平台对正常及球囊菌胁迫的中蜂6日龄幼虫肠道(AcCK和AcT)进行测序,通过相关生物信息学软件预测DEmiRNA及其靶基因。通过Blast将靶基因注释到GO和KEGG数据库。利用Cytoscape软件构建DEmiRNA与其靶mRNA的调控网络。通过Stem-loop RT-PCR和qPCR验证测序数据的可靠性。【结果】本研究共预测出537个miRNA,其长度分布介于16–35 nt之间,且不同长度的miRNA首位碱基偏向性差异明显。通过Stem-loop RT-PCR证实了10个novel miRNA的表达。AcCK vs AcT比较组共有54个DEmiRNA,包含31个上调和23个下调miRNA,可分别靶向结合6170和8199个靶基因。GO分类结果显示上调和下调miRNA的靶基因分别涉及47和47个条目,富集基因数最多的皆为结合细胞进程和催化活性。KEGG代谢通路(pathway)富集分析结果表明上调和下调miRNA的靶基因分别富集在134和126条pathway,富集基因数最多的均为内吞作用和内质网中的蛋白质加工。调控网络分析结果表明,DEmiRNA及其靶mRNA形成十分复杂的调控关系;31个DEmiRNA可靶向结合51个与泛素介导的蛋白水解相关的mRNA,18个DEmiRNA可靶向结合14个与Jak-STAT信号通路相关的mRNA;miR-1277-x、miR-26-x、miR-27-y、miR-30-x、miR-6052-x等16个miRNA共同参与了上述两条免疫通路的调控。最后,随机挑选3个DEmiRNA进行qPCR验证,结果证明了测序数据的可靠性。【结论】本研究提供了中蜂幼虫肠道在球囊菌胁迫后期的miRNA的表达谱和差异表达信息,揭示了球囊菌与宿主之间在miRNA组学水平存在复杂的互作。miR-6052-x和miR-1277-x作为调控网络的核心可能通过影响细胞凋亡参与宿主的免疫防御,miR-26-x和miR-30-x可能通过调控Jak-STAT信号通路参与宿主的胁迫应答。本研究筛选出的关键DEmiRNA有望作为治疗白垩病的分子靶标。     

miRNA响应印度梨形孢定殖调控大麦生长发育的作用机制

【背景】内生真菌印度梨形孢(Piriformospora indica)定殖植物可以显著促进植物生长发育。miRNA已被证实在植物体的生长发育中具有调控作用。【目的】揭示印度梨形孢定殖大麦促进大麦生长发育过程中miRNA对印度梨形孢定殖的响应及对大麦生长发育的调控作用。【方法】提取大麦总RNA,实施转录组测序并进行序列比对与数据挖掘;使用高效液相色谱检测大麦生长素等激素水平变化。【结果】印度梨形孢对大麦有显著促生作用;全转录组测序结果显示：印度梨形孢侵染3 d较空白对照有18个差异表达的miRNA,其中11个miRNA上调、7个miRNA下调;侵染7 d与空白对照相比24个差异表达的miRNA,其中11个miRNA上调、13个miRNA下调;侵染3 d与侵染7 d相比有3个miRNA上调、6个miRNA下调。GO功能富集分析与KEGG通路分析显示,差异表达miRNA的靶基因主要参与转录、细胞分裂、生长素信号的感知和转导、光合作用和激素刺激响应。靶基因所参与的途径与大麦生长发育密切相关,暗示miRNA对印度梨形孢定殖过程做出了积极响应。代谢产物分析表明miRNA参与的调控路径的代谢产物发生改变。【结论】本研究以miRNA为入手点,探究了miRNA对大麦生长发育的调控机制,为揭示印度梨形孢的促生机制提供了新的研究方向。     

携带与非携带松材线虫的松墨天牛miRNA表达谱比较分析

【目的】松墨天牛是松树的重要蛀干害虫,也是林业重大外来入侵种松材线虫的媒介昆虫。虽然松墨天牛和松材线虫互作的化学生态和分子进化机制受到人们的广泛关注,但miRNA等表观遗传因子在天牛—线虫互作中的作用未见报道。【方法】使用illumina HiSeq 2000平台进行miRNA高通量测序,得到4个携带线虫的天牛miRNA库和4个未携带线虫的天牛miRNA库。此外,对鉴定出的miRNA进行了差异表达分析,并对这些miRNA的靶基因进行了GO注释和KEGG通路富集分析。【结果】在携带线虫的天牛表皮、脂肪体、中肠和气管样本中分别鉴定出780、802、617和762个miRNA;在未携带松材线虫的天牛的不同组织样本中分别鉴定出784、723、713和837个miRNA。在携带松材线虫的松墨天牛中,某些已知miRNA表达量会显著升高,如miR-14、miR279和miR-312等。差异表达miRNA的功能大多指向代谢、免疫等方面。【结论】miRNA在松墨天牛和松材线虫互作中起着重要的调控作用。     

甘蔗耐寒相关miRNA的生物信息学分析及其靶基因预测

为了解不同基因型甘蔗(Saccharum officinarum)响应低温胁迫的分子机制,该研究以低温胁迫4 ℃处理 24 h 后的3个不同耐寒性甘蔗品种的叶片为材料进行Illumina HiSeqTM 2000 高通量测序,构建了18个低温胁迫前后sRNA文库。结果表明:(1)共获得分属于84个家族的322个已知miRNA及预测得到110个新miRNA,并在已知miRNA中筛选出100个差异表达miRNA(61个上调,39个下调),新miRNA中筛选出37个差异表达 miRNA(15个上调, 22个下调)。(2)利用psRNATarget、TargetFinder、Tapirhybrid软件对所获得的差异表达miRNA进行靶基因预测,得到1 844个靶基因并进行GO分析揭示其主要功能类别,即分子功能、细胞组分与生物过程。(3)为验证高通量测序数据的可靠性,筛选14个miRNA及其靶基因进行qRT-PCR验证,结果显示这些miRNA均被检测发现且大多表达结果与测序结果一致。(4)鉴定出部分差异表达miRNA的靶基因,这些基因参与植物生长、发育及低温胁迫反应。综上认为,耐寒型甘蔗体内miRNA直接或间接作用靶基因实现表达调控相关代谢途径,对其重要农艺性状均起着关键的调控作用。     

家蚕5龄幼虫精巢和卵巢microRNA芯片及转录组比较分析

【目的】本研究旨在通过对家蚕Bombyx mori 5龄幼虫精巢和卵巢组织微小RNA (microRNA, miRNA)基因芯片及转录组进行分析,找到参与家蚕性腺发育相关的miRNA分子及可能的靶基因。【方法】采用新一代高通量测序平台对家蚕5龄幼虫精巢和卵巢(分别定义为Test和Control)进行miRNA基因芯片检测及转录组测序分析,根据P＜0.05且log₂(fold change, FC)≥2的标准,通过比较筛选出Test vs Control的差异表达miRNA;根据q≤0.05且|log₂(fold change)|≥1的标准,通过比较筛选出Test vs Control的差异表达基因 (differentially expressed genes, DEGs);随机选取8个上调和12个下调差异表达miRNA,对其表达及其预测的5个靶基因进行qRT-PCR验证;对DEGs以及差异表达miRNA的靶基因进行KEGG通路富集分析。【结果】从精巢和卵巢样本中(Test vs Control)分别鉴定出68个差异表达miRNA和3 991个DEGs,其中上调和下调miRNA分别为36和32个,上调和下调DEGs分别为2 033和1 958个。差异表达miRNA的qRT PCR验证结果均与芯片数据一致。KEGG通路富集分析结果显示DEGs在新陈代谢及核糖体的信号通路显著富集。对差异表达miRNA在DEGs中的可能靶基因进行预测,结果找到了4组表达趋势相反的miRNA与靶基因：分别是bmo-miR-2774a与LOC101745556;bmo-miR-92b与LOC101735954以及bmo-miR-3266与LOC733130和LOC778467;1组表达趋势一致的miRNA与靶基因：bmo-miR-3321与LOC101744895。5个靶基因的qRT-PCR验证结果与转录组测序结果一致。【结论】本研究获得了家蚕5龄幼虫精巢和卵巢转录组及miRNA芯片数据,筛选并验证了4组差异表达和1组一致表达miRNA及潜在靶基因,为探究家蚕精巢和卵巢发育差异奠定了基础。     

中华蜜蜂精巢和卵巢差异表达基因分析

[目的]在蜂群中,雄蜂与蜂王都有着发育完全的性腺,但两者达到性成熟的时间却是不同步的.本研究旨在探究中华蜜蜂Apis cerana cerana雄蜂与蜂王生殖腺的基因表达差异.[方法]利用Illumina测序技术对中华蜜蜂雄蜂精巢与蜂王卵巢转录组差异表达基因(differentially expressed genes...     

Location of bumblebee nests is predicted by counts of nest‐searching queens

1. Bumblebee nests are difficult to find in sufficient numbers for well replicated studies. Counts of nest‐searching queens in spring and early summer have been used as an indication of preferred nesting habitat, but this relationship has not yet been validated; high densities of nest‐searching queens may indicate habitat with few nesting opportunities (meaning that queens have to spend longer looking for them). 2. From mid April 2010, queen bumblebees were counted along 20 transects in grassland and woodland habitats in central Scotland, U.K. The number of inflorescences of suitable forage plants were also estimated at each transect visit. The area surrounding each transect was searched for nests in the summer. 3. In total, 173 queen bumblebees were recorded on transects, and, of these, 149 were engaged in nest‐searching. Searches subsequently revealed 33 bumblebee nests. 4. The number of nest‐searching queens on transects was significantly, positively related to the number of nests subsequently found. Estimated floral abundance along the transect did not correlate with numbers of nest‐searching queens or with the number of nests found, suggesting that queens do not target their searching to areas that are locally high in spring forage. 5. The data suggest that counts of nest‐searching queens provide a useful positive indication of good nesting habitat, and hence where bumblebee nests are likely to be found later in the year.     

CO2麻醉对中华蜜蜂处女蜂王卵巢发育的影响

【目的】明确中华蜜蜂Apis cerana cerana蜂王羽化后生殖系统的动态变化,探索CO₂麻醉对中华蜜蜂处女蜂王卵巢发育的影响。【方法】通过人工育王技术和蜂王的储存获取不同日龄的中华蜜蜂处女蜂王,观察蜂王羽化后生殖系统的形态,测定生殖系统各项形态学指标(体重、卵巢重、受精囊直径和卵巢管数目)。中华蜜蜂处女蜂王连续2 d(分别于5和6日龄时)接受不同浓度(50%, 75%与90%)CO₂麻醉8 min, 以及不同日龄处女蜂王接受75% CO₂麻醉1~3次(每次8 min),待蜂王发育至10日龄时,利用石蜡切片技术与HE染色法观察蜂王卵巢形态、测定蜂王卵巢重和蜂王卵巢最大卵母细胞长度,通过实时荧光定量PCR(RT-qPCR)测定10日龄蜂王头部卵黄原蛋白基因(Vg)的相对表达量。【结果】中华蜜蜂蜂王的卵巢管数目与受精囊直径不会随着日龄发生明显的波动,但蜂王卵巢重在6-12日龄明显增加,之后将趋于稳定。与对照组(未接受CO₂麻醉处理)相比,50%, 75%与90% CO₂麻醉后中华蜜蜂蜂王卵巢重与最大卵母细胞长度均增加,并且头部Vg基因的相对表达量上调。其中CO₂浓度为75%,麻醉次数2次显著促进了中华蜜蜂蜂王的卵巢发育。【结论】中华蜜蜂蜂王羽化后卵巢会发生明显的发育变化,而CO2麻醉能加速卵巢的发育。     

No evidence that reproductive bumblebee workers reduce the production of new queens

Kin selection theory predicts potential conflict between queen and workers over male parentage in hymenopteran societies headed by one, singly mated queen, because each party is more closely related to its own male offspring. In ‘late-switching’ colonies of the bumblebee Bombus terrestris, i.e. colonies whose queens lay haploid eggs relatively late in the colony cycle, workers start to lay male eggs shortly after the queen lays the female eggs that will develop into new queens. It has been hypothesized that this occurs because workers recognize, via a signal given by the queen instructing female larvae to commence development as queens, that egg laying is now in their kin-selected interest. This hypothesis assumes that aggressive behaviour in egg-laying workers does not substantially reduce the production of new queens, which would decrease the workers' fitness payoff from producing males. We tested the hypothesis that reproductive activity inB. terrestris workers does not reduce the production of new queens. We used microsatellite genotyping to sex eggs and hence to select eight size-matched pairs of ‘late-switching’ colonies from a set of commercial colonies. From one colony of each pair we removed every egg-laying or aggressive worker observed. From the other colony, we simultaneously removed a nonegg-laying, nonaggressive worker. Removed workers were replaced with young workers from separate colonies at equal frequencies within the pair. There was no significant difference in queen productivity between colonies with reduced or normal levels of egg-laying or aggressive workers. Therefore, as predicted, reproductive B. terrestris workers did not significantly reduce the production of new queens.     

啶虫脒对西方蜜蜂蜂王培育质量的影响

【目的】本实验旨在研究王台中残留啶虫脒对西方蜜蜂Apis mellifera蜂王培育质量的影响。【方法】通过融化蜂蜡并添加啶虫脒药液制作王台,使各王台中分别含4个不同剂量的啶虫脒(0, 10, 100和1 000 μg/kg蜂蜡)。同时,控制蜂王产卵6 h, 3 d后,将孵化为1日龄的幼虫分别移入各组王台中,并放入蜂群哺育。移虫后第3和6天分别统计各组王台中幼虫的接受率和封盖率,待蜂王出房时,计算其出房率,测定蜂王个体初生重、胸重和胸宽指标;采用实时荧光定量PCR(qPCR)技术测定蜂王卵巢中卵黄原蛋白基因(Vg)、储存蛋白基因(hex110和hex70b)的相对表达量。【结果】100 μg/kg蜂蜡和1 000μg/kg蜂蜡这两个啶虫脒剂量组西方蜜蜂蜂王的出房率都显著低于0 μg/kg蜂蜡和10 μg/kg蜂蜡剂量组,而0 μg/kg蜂蜡与10 μg/kg蜂蜡剂量组之间及100 μg/kg蜂蜡与1 000 μg/kg蜂蜡剂量组之间出房率 均差异不显著;这4个剂量组的王台幼虫接受率和封盖率以及蜂王的初生重、胸重和胸宽均无显著差异。qPCR结果显示,Vg基因的相对表达量随啶虫脒浓度的增加而下降,其中,1 000 μg/kg蜂蜡剂量组Vg基因的相对表达量显著低于10 μg/kg蜂蜡剂量组和0 μg/kg蜂蜡剂量组,其余各剂量组之间差异不显著;这4个剂量组之间hex110和hex70b基因的表达量差异不显著。【结论】西方蜜蜂王台中啶虫脒残留超过100 μg/kg蜂蜡剂量时,会对蜂王培育产生不利影响。     

Honeybee egg-laying workers mimic a queen signal

Summary. In the honeybee, Dufour's gland secretion is caste specific and constitutes a component of the multi-sourced queen signal. As predicted, it is attractive to workers, which form a retinue around the scented source. Bioassays reveal the ester fraction and not the hydrocarbons to be the active constituents. This function of the esters was corroborated by assays with the synthetic queen-esters mixture, which successfully mimicked the queen's secretion. As predicted from the queen-like secretion exhibited by egg-laying workers, their glandular secretion was also attractive to nestmates, albeit to a lesser degree than that of the queen; while that of non-egg-laying workers was totally inactive. The evolution of the multiple queen signals in honeybees can be regarded as a component in an arms race between queen and workers. We hypothesize that in response to a reduced sensitivity to a certain queen signal, queen honeybees were selected to develop an alternative signaling-source. Dufour's gland seems to be one of these sources.