噻虫嗪对意大利蜜蜂6种CYP6AS基因表达的影响

细胞色素P450单氧酶(cytochrome P450 monooxygenase,CYP)是昆虫体内重要的解毒酶。CYP6AS亚家族基因特异性的存在于膜翅目昆虫中,一些特异性的CYP6AS基因已经被证实参与到蜜蜂对某些外源物质和杀虫剂的解毒和代谢过程中。本研究主要探测了亚致死浓度噻虫嗪对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica CYP单氧酶活性及CYP6AS亚家族基因表达水平的影响。首先测定了噻虫嗪LC_(10)和LC_5经口处理4日龄意大利蜜蜂后48 h CYP酶活性,然后应用荧光定量PCR技术检测了6种CYP6AS基因(CYP6AS3,CYP6AS4,CYP6AS5,CYP6AS10,CYP6AS14和CYP6AS15)表达变化情况。结果表明,噻虫嗪LC_(10)和LC_5处理后,意大利蜜蜂CYP酶活性均极显著增加(P0.01)。噻虫嗪LC_(10)和LC_5处理对意大利蜜蜂CYP6AS4,CYP6AS10和CYP6AS15基因表达没有显著影响;LC_(10)和LC_5处理后CYP6AS3基因表达量显著增加(P0.05); LC_(10)处理能够显著诱导CYP6AS5基因上调表达(P0.05);而LC_(10)和LC_5处理极显著抑制CYP6AS14基因的表达(P0.01)。这为进一步探究蜜蜂对噻虫嗪的解毒机制提供了新的线索。     

西方蜜蜂磁受体基因AmMagR的克隆及表达分析

本研究旨在克隆西方蜜蜂Apis mellifera磁受体基因AmMagR的序列,并分析该基因在工蜂不同日龄、不同组织中的表达特征,以期为该基因的功能研究提供理论基础。以西方蜜蜂工蜂为材料,提取其总RNA,通过RT-PCR技术克隆西方蜜蜂MagR基因的序列;利用多种生物信息学软件对其核酸及氨基酸序列分析;采用实时荧光定量PCR技术(qPCR)分析在西方蜜蜂工蜂不同日龄(1日龄、5日龄和21日龄)和不同组织(头部、胸部和腹部)中MagR基因的相对表达量。克隆到西方蜜蜂MagR基因,并命名为AmMagR(GenBank登录号:MH635411),其序列长度为748 bp,编码区长390 bp,编码130个氨基酸,其蛋白质分子量为14.142 kDa,理论等电点为9.06,无信号肽,无跨膜结构,且在第24～126位氨基酸之间得到一个结构域Fe-S_biosyn。系统发育树显示,西方蜜蜂AmMagR与小蜜蜂Apis florae AfIscA(IscA别称MagR)、中华蜜蜂Apis cerana cerana AcIscA基因聚成一支。荧光定量PCR结果表明,AmMagR基因在西方蜜蜂不同日龄的工蜂头部、胸部和腹部均有表达。5日龄工蜂的相对表达量最高,5日龄工蜂头部和胸部的AmMagR基因表达量显著高于1日龄(P0.05)和21日龄(P0.05),腹部AmMagR基因表达量显著高于21日龄(P0.05),但与1日龄的比较差异不显著(P0.05)。1日龄、5日龄和21日龄工蜂胸部的AmMagR基因表达量均显著高于头部和腹部(P0.05);1日龄工蜂头部AmMagR基因表达量均高于腹部(P0.05),但5日龄和21日龄工蜂AmMagR基因在头部与腹部的表达量无显著差异(P0.05)。明确了该基因在西方蜜蜂工蜂不同日龄和不同组织中的表达模式,并推测AmMagR可能参与了西方蜜蜂的定位、归巢过程。     

蜜蜂残翼病毒VP2基因密码子优化、原核表达及免疫原性分析

蜜蜂残翼病毒(Deformed wing virus,DWV)是引发世界各地大范围蜂群损失的主要嫌疑对象,间接给农业生产带来了巨大的经济损失。为了探究DWV结构蛋白VP2的免疫原性,深入研究该蛋白的功能和为制备DWV单克隆抗体提供可靠的免疫原,本研究从DWV分离株(GenBank登录号:MF770715)扩增得到VP2基因,同时根据大肠杆菌密码子的偏嗜性对VP2基因进行优化并合成,分别将优化前和优化后的VP2基因克隆到pET-28a载体上,获得重组质粒pET-28a-VP2和pET-28a-opti-VP2,分别转化至宿主菌BL21(DE3)中诱导表达,经SDS-PAGE和Western Blot检测,显示仅优化后的opti-VP2基因高效表达,然后对最佳表达条件进行摸索。在此基础上,对重组蛋白纯化后分3次免疫6周龄的雌性BALB/c小鼠,同时设置纯化病毒组和空白对照组,对免疫小鼠的抗体水平和淋巴细胞增殖指数(SI)以及干扰素(IFN-γ)、白介素IL-2和IL-4水平进行检测。结果表明,重组VP2蛋白能够诱导产生特异性抗体,促进淋巴细胞增殖,提高IFN-γ、IL-2和IL-4水平,具有良好的免疫原性,为深入研究DWV VP2蛋白功能和开发防治DWV的生物制剂提供了帮助。     

洞察景观环境影响蜜蜂之新视角: 肠道微生物

作为生态服务提供者的传粉蜜蜂与景观生态息息相关, 而以农田为主的景观组成显著降低了传粉蜜蜂的多样性。目前调查研究显示, 农田的扩张与蜜蜂多样性下降相关, 且农药残留对蜜蜂损害严重。景观中的开花植物决定了蜜蜂的食物(营养)组成, 其中花粉蛋白含量与蜜蜂的生长发育紧密相关。尽管研究已证实景观环境会显著影响蜜蜂蜂群的发展和个体的生长繁殖能力, 但未来还需要加强景观组成变化直接作用于蜜蜂的机制研究。另一方面, 大量研究表明蜜蜂肠道共生菌是影响宿主健康的重要因素: 可促进宿主吸收营养和抵抗病原菌。作为传粉者, 蜜蜂接触到的主要外部环境——花粉和花蜜都含有特殊的微生物, 很多研究暗示花源微生物是蜜蜂肠道菌来源之一。研究表明景观环境相关的食物(营养)、农药残留以及环境微生物都会显著影响肠道微生物。现有少量的研究证明不同景观的蜜蜂肠道微生物有差异, 景观环境可能通过作用于蜜蜂肠道微生物进而影响蜜蜂健康。然而不同景观环境中的微生物, 尤其是花源微生物和蜜蜂肠道菌之间的关联有待证明。景观对蜜蜂肠道微生物的影响值得研究, 希望可以从肠道菌的视角鉴别对蜜蜂友好的景观环境, 进而指导土地合理利用和蜜蜂保护。     

不同行为表现的蜜蜂脑部多巴胺及其受体基因的检测分析

【目的】对不同行为表现的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂脑部多巴胺及其受体基因进行检测。【方法】从蜜蜂观察箱中采集不同行为表现的工蜂,解剖其脑部,用高效液相色谱-电化学检测器和实时荧光PCR仪分别检测多巴胺含量和受体基因相对表达量,并进行计算分析研究。【结果】建立了不同行为表现的蜜蜂脑部多巴胺及受体基因的研究方法。意大利蜜蜂哺育蜂脑部的多巴胺含量与新出房工蜂、采集蜂、休息状态下的工蜂存在显著差异。多巴胺受体1基因及多巴胺转运体基因在哺育蜂脑部处于高表达状态,4种不同分工的意大利蜜蜂脑部多巴胺受体2基因、受体3基因相对表达量差异不显著。【结论】多巴胺与蜜蜂不同行为表现密切相关,多巴胺受体1基因与转运体基因可能参与蜜蜂哺育行为。     

基于PacBio测序数据的蜜蜂球囊菌转录因子、融合基因及RNA编辑事件的鉴定

【目的】本研究旨在利用已获得的PacBio单分子实时(single molecule real-time, SMRT)测序数据对蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis菌丝(AaM)和孢子(AaS)中的转录因子(TF)、融合基因和RNA编辑事件进行鉴定和分析,以期丰富蜜蜂球囊菌的相关信息,并为进一步探究它们的功能提供理论依据。【方法】利用BLASTx工具将AaM和AaS的全长转录本序列比对到Nr, Swiss-Prot和KEGG数据库以获得一致性最高的蛋白序列,再利用hmmscan软件将上述蛋白序列比对到Plant TFdb数据库以获得TF的分类及注释信息。采用TOFU软件中的fusion_finder.py程序进行融合基因的预测,进而分析融合基因的序列和位置信息。使用SAMtools预测AaM和AaS中的RNA编辑事件,再利用ANNOVAR软件对RNA编辑事件进行注释,进而采用相关生物信息学软件对RNA编辑位点基因进行GO功能和KEGG通路注释。【结果】在AaS中共鉴定到17个TF家族的213个TF,其中C2H2家族包含的TF成员最多。在AaM和AaS中分别鉴定到921和510个融合基因,二者共有的融合基因为510个,特有的融合基因分别为411和0个。在AaM和AaS中分别鉴定到547和191次RNA编辑事件,其中AaM中同义单核苷酸突变的数量最多,AaS中非同义单核苷酸突变的数量最多。此外,在AaM中鉴定到12种碱基替换类型,其中发生C->T的RNA编辑事件数量最多,达到158次;在AaS中鉴定到9种碱基替换类型,其中发生C->T和G->T的RNA编辑事件数量最多,均有42次。AaM和AaS中RNA编辑位点基因分别涉及19和24个GO功能条目;此外还能注释到11和20条KEGG通路。【结论】蜜蜂球囊菌的菌丝和孢子中含有丰富的TF、融合基因和RNA编辑位点;转录因子C2H2家族与蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长发育和细胞活动具有潜在关联;RNA编辑事件的碱基替换类型在蜜蜂球囊菌和其他物种中具有物种特异性;RNA编辑可能在蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长和代谢中发挥作用。     

意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam对靶基因USP和P300的表达调控

【目的】本研究旨在通过饲喂法对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam进行过表达与敲减,明确ame-miR-bantam对靶基因USP和P300表达的调控作用。【方法】通过饲喂ame-miR-bantam模拟物(mimic-ame-miR-bantam)和抑制物(inhibitor-ame-miR-bantam)及相应的阴性对照mimic-NC-ame-miR-bantam和inhibitor-NC-ame-miR-bantam,对意大利蜜蜂工蜂4-6日龄幼虫肠道组织中的ame-miR-bantam分别进行过表达和敲减。利用生物信息学软件进行ame-miR-bantam的靶向预测及分析。通过RT-qPCR检测4-6日龄意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam的过表达和敲减效果及靶基因USP和P300的相对表达量。【结果】相较于饲喂mimic-NC-ame-miR-bantam,饲喂mimic-ame-miR-bantam后,ame-miR-bantam在意大利蜜蜂4-6日龄工蜂幼虫肠道中均显著上调;相较于饲喂inhibitor-NC-ame-miR-bantam,饲喂inhibitor-ame-miR-bantam后,ame-miR-bantam在4日龄工蜂幼虫肠道中显著下调,在5日龄和6日龄工蜂幼虫肠道中下调表达。ame-miR-bantam共靶向222个基因,可注释到细胞进程等35个GO条目和Wnt信号通路等160条KEGG通路。相比于饲喂mimic-NC-ame-miR-bantam的阴性对照组,过表达ame-miR-bantam后,4日龄工蜂幼虫肠道中USP和P300的表达量均为上调;5日龄工蜂幼虫肠道中USP的表达量下调,P300显著下调表达;6日龄工蜂幼虫肠道中USP和P300均显著下调表达。相比于饲喂inhibitor-NC-ame-miR-bantam的阴性对照组,敲减ame-miR-bantam后,4和5日龄工蜂幼虫肠道中USP和P300的表达量均为上调;6日龄工蜂幼虫肠道中USP显著上调表达,P300的表达量上调。【结论】通过饲喂模拟物和抑制物能够分别实现意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中ame-miR-bantam的有效过表达和敲减;幼虫肠道中ame-miR-bantam可负调控USP和P300的表达。     

东方蜜蜂和西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花挥发性气味响应的差异

【目的】植物的挥发性气味对传粉者的选择具有重要的影响,为探究红阳猕猴桃Actinidia chinensis ‘Hongyang’雌花的挥发性气味对东方蜜蜂Apis cerana和西方蜜蜂Apis mellifera行为反应的差异。【方法】利用顶空固相微萃取与气质联用技术（Headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS）鉴定红阳猕猴桃雌花挥发性物质成分及相对含量,并通过气相色谱-触角电位联用测量系统（GC-EAD）和Y型嗅觉仪测定东方蜜蜂和西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花气味的触角电位和行为反应。【结果】GC-MS结果表明,红阳猕猴桃雌花挥发性气味含有33种成分,包括醇类、酯类、酮类、烃类、萜烯类、醛类、胺类和盐类。GC-EAD结果表明,红阳猕猴桃雌花挥发性物质中7种化合物芳樟醇、壬醛、苯乙醇、2,6,6-三甲基-2-环己烯-1,4-二酮、苯甲酸乙酯、水杨酸甲酯和顺式-3-己烯醇2-甲基丁酸酯能够引起东方蜜蜂和西方蜜蜂的触角反应,而3种化合物乙酸叶醇酯、水杨酸乙酯和β-紫罗酮只引起东方蜜蜂的触角反应。嗅觉行为反应结果表明,红阳猕猴桃雌花的气味对东方蜜蜂具有引诱作用（P> 0.05）,引诱率为60%;对西方蜜蜂具有驱避作用（P <0.01）,驱避率是67.5%。【结论】东方蜜蜂和西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花挥发性气味的响应存在显著差异,东方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花的气味无明显趋性,而西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花的气味具有明显驱避。因此,为红阳猕猴桃授粉时,东方蜜蜂相对于西方蜜蜂更理想。     

幼虫饲粮中添加叶酸对雌性意大利蜜蜂DNA甲基化及发育的影响

【目的】本文旨在探究意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica幼虫饲粮中添加叶酸对雌性蜜蜂DNA甲基化及发育的影响。【方法】从姊妹蜂群中选用2日龄意大利蜜蜂雌性幼虫,平均分为6组,任选一组以饲喂不添加叶酸的基础日粮为对照组（CK）,其余5组为试验组,分别饲喂添加0.02%、0.04%、0.06%、0.08%和0.10%叶酸的基础日粮。在室内温度（34.5±0.5）℃,相对湿度为90%±5%的条件下,按照饲养流程饲养意大利蜜蜂至出房。取3-5日龄的幼虫,测定叶酸代谢指标及DNA甲基化相关指标,计算新蜂发育历期,称量新蜂重。【结果】（1）添加叶酸（FA）水平为0.04%的试验组,3、4和5日龄幼虫蜂体内叶酸（FA）和5-甲基四氢叶酸（5-MTHF）含量显著高于对照组（P <0.05）,并且显著提高了幼虫时期蜂体的二氢叶酸还原酶（DHFR）基因、丝氨酸羟甲基转移酶（SHMT）基因和亚甲基四氢叶酸还原酶（MTHFR）基因的表达量（P <0.05）,显著提高了MTHFR酶活性（P <0.05）。（2）与对照组相比,添加叶酸为0.04%的试验组显著提高了3日龄幼虫DNA甲基转移酶1a(Dnmt1a)基因的表达量（P <0.05）,且显著提高了3日龄和4日龄幼虫的DNA甲基转移酶1(DNMT1)酶活性（P <0.05）。添加0.04%的叶酸试验组相较于对照组显著降低了3日龄幼虫DNA甲基转移酶3(DNMT3)的酶活性（P <0.05）,显著降低了4日龄幼虫Dnmt3基因的表达量和DNMT3酶活性（P <0.05）。叶酸添加剂量为0.04%时,4日龄蜂体DNA甲基化水平显著降低（P <0.05）。（3）与对照组相比,添加0.04%的叶酸试验组的意大利蜜蜂平均发育历期（19.95 d）显著小于对照组（P <0.05）,平均新蜂重（0.17 g）显著大于对照组（P <0.05）。【结论】在基础日粮中添加适量叶酸能够降低4日龄意大利蜜蜂幼虫的DNA甲基化水平,并能缩短发育历期和增加新蜂重。在饲粮中添加0.04%的叶酸有助于雌性意大利蜜蜂幼虫向蜂王方向发育。     

西方蜜蜂采集蜂上颚腺中高表达基因的筛选与表达分析

【目的】本研究旨在筛选西方蜜蜂Apis mellifera采集蜂上颚腺中高表达基因,为进一步筛选和研究蜜蜂采集行为相关基因提供依据。【方法】基于前期测序的西方蜜蜂5种不同职能工蜂(3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、10日龄采集蜂、21日龄哺育蜂和21日龄采集蜂)上颚腺转录组数据,筛选采集蜂上颚腺的差异表达基因(differentially expressed genes, DEGs),并对这些DEGs进行GO和KEGG分析;qRT-PCR检测随机选取的8个DEGs在10日龄哺育蜂和10日龄采集蜂上颚腺以及两个关键DEGs(Δ-1-吡咯啉-5-羧酸合成酶基因Amp5cs和细胞色素P450 9e2基因CYP9Q3)在工蜂不同发育时期和采集蜂各组织中的表达量。【结果】筛选到22个DEGs在21日龄采集蜂上颚腺中的表达量显著高于在3日龄工蜂、10日龄哺育蜂和21日龄哺育蜂上颚腺中的表达量,同时在10日龄采集蜂上颚腺中的表达量也显著高于在10日龄哺育蜂上颚腺中的表达量。GO和KEGG富集分析显示这些DEGs主要富集在胆固醇代谢、半乳糖代谢、淀粉和蔗糖代谢、精氨酸和脯氨酸代谢、细胞凋亡-果蝇、氨基酸生物合成等方面。qRT-PCR结果表明,8个DEGs(LOC100576395, LOC411983, LOC410235, LOC725581, LOC410527, LOC406131, LOC408453和LOC410253)的表达模式与转录组数据的表达模式一致;2个关键DEGs Amp5cs和CYP9Q3在工蜂各发育阶段均有表达,且在采集蜂中表达量最高;Amp5cs在采集蜂腹、胸、上颚腺和触角中高量表达,P450 9e2在采集蜂触角 和足中表达量显著高于在其他组织中的。【结论】本研究在减小日龄因素干扰下筛选了西方蜜蜂采集蜂上颚腺中22个高表达的DEGs,这些DEGs可能主要参与采集蜂上颚腺生理发育以及能量供应、外源性物质解毒、花蜜转化等代谢通路,进而影响蜜蜂的采集行为。这些结果为西方蜜蜂上颚腺的功能研究提供理论参考,同时也为采集力强的新品种培育奠定了基础。