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。     

中华蜜蜂信息素结合蛋白ASP1 cDNA的克隆及时空表达

信息素结合蛋白（pheromone binding proteins, PBPs）在昆虫信息素的识别、传递和处理过程中具有重要作用。本研究首次克隆了中华蜜蜂Apis cerana cerana的一个PBP基因Ac-ASP1（GenBank序列号为DQ449670）,其预测蛋白具有典型的气味结合蛋白（OBPs）标志（即成熟肽含有6个保守的半胱氨酸）。利用real-time PCR技术对Ac-ASP1在中蜂不同组织和发育历期的时空表达谱进行了鉴定。绝对定量结果显示Ac-ASP1高丰度地表达于工蜂触角（2.07×10⁶ 拷贝数/μg）,而在其他组织（如头、胸、腹、翅及足）中呈低丰度表达（10²拷贝数/μg）; 相对定量结果显示Ac-ASP1在各发育历期如幼虫、蛹以及成虫发育早期（1～6日龄）均有大量表达,而在21日龄前后具有另外一个高丰度表达时期。这些结果可为明确Ac-ASP1在中蜂蜂王信息素信号识别传递过程中的作用提供参考。     

中华蜜蜂气味受体基因AcerOr167的克隆及表达分析

本研究通过RT-PCR获得中华蜜蜂气味受体基因Or167的cDNA序列,并采用多种生物信息学软件对其结构特征进行预测分析;利用荧光定量PCR检测Acer Or167 m RNA在工蜂羽化后不同发育阶段(1、5、10、15、20、25和30日龄)和不同组织(触角、头、胸、腹、足、翅)中的相对表达量。克隆获得中华蜜蜂Or167的c DNA序列,命名为Acer Or167(Gen Bank登录号为KF239369),其全长1311 bp,编码436个氨基酸,预测有5个跨膜结构域;多序列比对结果显示,中华蜜蜂Acer Or167与西方蜜蜂Amel Or167的一致性最高,达94%,而与毕氏粗角蚁Cbir Or4-like的一致性最低,为49%;荧光定量结果显示,Acer Or167 m RNA在成蜂不同发育期的各个组织中均有表达,且触角中的表达量极显著高于其它各个组织(P0.01),在头、胸、腹、足、翅中有少量表达;从触角不同发育阶段的表达情况来看,1日龄表达量最低,5日龄表达量显著升高,20日龄表达量最高,且极显著高于其它各日龄(P0.01)。推测Acer Or167可能在中华蜜蜂的嗅觉识别系统中起着重要的作用,与中华蜜蜂外出采集,识别花香气味有关。本研究为进一步深入研究中华蜜蜂传统气味受体的功能奠定理论基础。     

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。     

中华蜜蜂化学感受蛋白AcerCSP3的配基结合功能分析

为研究中华蜜蜂Apis cerana cerana化学感受蛋白AcerCSP3在化学感受系统中的生理功能, 本实验通过对AcerCSP3进行原核表达、分离纯化后, 利用荧光法研究了体外重组AcerCSP3与1-NPN以及候选化学配基的结合特征。Scatchard方程显示AcerCSP3与1-NPN的解离常数K_D为8.29 μmol/L, 结合位点数约等于1。在候选配基竞争1-NPN与AcerCSP3结合的实验中, 5种配基均能在200 μmol/L浓度下使1-NPN的相对荧光强度下降至50%以下, 其中β-紫罗兰酮甚至能使1-NPN的相对荧光强度下降至10%左右, 表明候选配基均与AcerCSP3有较强的结合能力, 而3, 4-二甲基苯甲醛与中蜂AcerCSP3的结合能力最强, K_D达到18.77 μmol/L。本研究所用化学配基均为植物花与叶片的挥发性的次生代谢产物, 表明AcerCSP3可能作为中蜂化学感受系统的一部分, 在其搜寻某些植物花粉蜜源时作为气味分子运载体发挥一定的作用。     

福建中华蜜蜂种群形态数值分析

为了探明福建中华蜜蜂Apis cerana cerana的种群分布和种群形态特征, 探索中华蜜蜂种群分化规律, 本文对福建不同生态区的11个样点780头中华蜜蜂工蜂, 采用Ruttner (1988)提出的30个形态标记, 运用差异显著性分析、 逐步判别分析和聚类分析方法, 进行形态特征分析。结果显示： 福建中华蜜蜂存在较大的形态差异和种群分化, 至少存在3个中华蜜蜂种群： 福建北部种群、 福建中部种群和福建南部种群。福建北部中华蜜蜂种群具有较大的蜜蜂个体和器官, 包括吻长、 前翅、 蜡镜、 后足等以及独特的前翅翅脉角： 武夷中华蜜蜂具有最大的翅脉角G18, J10和L13, 最小翅脉角E9 (P<0.01); 光泽和政和中华蜜蜂表现较小翅脉角K19, O26和L13, 较大的翅脉角B4和N23 (P<0.01)。福建中部福州、 尤溪、 将乐、 宁德中华蜜蜂种群具有相对较大的蜜蜂个体和器官, 较大的翅脉角G18和K19 (P<0.01), 以及中等大小的翅脉角N23。福建南部龙岩、 永定、 武平、 漳州中华蜜蜂种群具有较小的个体 (P<0.01)。前翅翅脉角分析有可能成为一种更有效、 准确的种群形态分析方法。本研究结果对福建中华蜜蜂资源的保护和合理利用具有重要的指导意义。     

从有意引入到外来入侵--以意大利蜂Apis mellifera L.为例

原产于欧洲、非洲等地的意大利蜜蜂几个世纪以来被人类频繁地有意引入到其它国家和地区,然而其在带来经济利益的同时,意大利蜂凭借其在诸多方面的竞争优势对当地物种和生态系统产生不利影响。本文主要阐述了意大利蜜蜂引入后对我国本地种——中华蜜蜂造成的负面效应：①中华蜜蜂种群数量急剧下降,甚至在某些地区已到了灭绝的边缘;②影响了以中华蜜蜂作为主要传粉媒介的早花乔木、灌木和草本植物的正常繁育,从而降低了物种多样性,破坏了群落结构及其稳定性。     

中华蜜蜂磷酸甘油变位酶（PhosphoglycerateMutase）基因的序列分析

在中华蜜蜂(Apis cerana)工蜂毒腺cDNA库内发现了一个插有1104bp外源片段的克隆,内含一个765bp的开放阅读框架(ORF),编码一个含有254．个氨基酸残基的依赖于2,3一二磷酸甘油酸的磷酸甘油变位酶(dPGAM),催化3一磷酸甘油和2一磷酸甘油之间的转化。推测的氨基酸序列与其他7种生物的dPGAM的相似性很高(39％-88％),而与其他4种不依赖于2,3-二磷酸甘油酸的磷酸甘油变位酶(iPGAM)的相似性则很低(10％-12％),氨基酸序列的多重联配表明组成dPGAM活性位点的氨基酸残基在包括中华蜜蜂在内的所有生物体内是十分保守的,Ac—PGAM是一种典型的dPGAM。这是昆虫纲中继在果蝇中发现PGAM基因后的第2个昆虫dPGAM基因,其对PGAM基因的结构与功能研究及对昆虫的分子生物学研究具有意义。同时,对PGAM的进化关系的分析表明该基因可以用作研究物种系统关系的一个依据。     

中华蜜蜂蜂毒镇静肽基因的cDNA克隆和表达

从中华蜜蜂 (Apisceranacerana)工蜂毒腺中快速抽提总RNA ,用RT PCR扩增得到大小约为2 5 0bp的cDNA片段 ,测序得到的片段长度为 2 34bp ,为蜂毒前镇静肽原 (preprosecapin)基因编码区的cDNA .以 3′RACE方法 ,扩增和测定了 3′端非编码区 2 19bp序列 .中蜂前镇静肽原cDNA序列与已报道的欧洲意蜂该基因cDNA序列具有 92 %同源性 ,氨基酸序列具有 87%同源性 .代表成熟肽镇静肽的最后 2 5个氨基酸序列 ,中蜂与意蜂同源性为 88% .3′端非编码区cDNA序列与欧洲意蜂序列有 73 1%同源性 .将中华蜜蜂蜂毒镇静肽成熟肽编码区与 3′非编码区部分克隆 ,构建了镇静肽与谷胱甘肽转移酶融合表达的载体pGEX AcSecapin .将载体转化大肠杆菌BL2 1(DE3)进行融合表达 .表达产物与抗GST抗体在 2 9kD处有很强的交叉反应 .大肠杆菌超声破碎后的上清液用SDS PAGE检测到表达的蛋白多为可溶性融合蛋白 ,通过亲和层析柱纯化和凝血酶的切割得到了镇静肽蛋白     

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。