亚致死剂量吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂工蜂嗅觉学习行为的影响及其脑部转录组分析

【目的】分析吡虫啉处理对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica嗅觉学习行为及脑部基因转录的影响,为新烟碱类杀虫剂对蜜蜂的负面影响提供依据。【方法】实验室条件下一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含有4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液,以饲喂不含吡虫啉的50%蔗糖溶液为对照,通过伸吻反应(proboscis extension response, PER)行为实验测定其对意大利蜜蜂成年工蜂嗅觉学习行为的影响;收集上述测试的意大利蜜蜂工蜂脑部提取RNA,进行RNA-Seq测序和生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR挑选6个差异表达基因(DEGs)检测其在脑部的表达量以验证RNA-Seq测序结果。【结果】一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液后,意大利蜜蜂的嗅觉学习能力与对照组(饲喂50%蔗糖溶液)相比显著降低。RNA-Seq测序结果显示饲喂意大利蜜蜂含4 ng吡虫啉蔗糖溶液后,处理组与对照组之间共有123个DEGs［校正后的P值(padj)<0.05)］,包括82个下调DEGs和41个上调DEGs。GO聚类分析发现下调DEGs主要富集在S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶活性、酸性磷酸酶活性、氧化还原酶活性、蛋白质异二聚化活性等,上调DEGs主要富集在跨膜受体活性、分子传感器活性、神经学系统过程等功能条目。KEGG富集分析显示下调DEGs主要富集在核糖体和溶酶体等细胞器、碳代谢和色氨酸代谢等代谢通路及Toll和Imd信号通路,上调DEGs未富集在KEGG代谢通路。荧光定量PCR结果显示测试的6个DEGs相对表达量变化趋势与RNA-Seq测序结果FPKM(fragments per kilobase million)值变化趋势一致,证明RNA-Seq测序结果可靠。【结论】亚致死剂量吡虫啉胁迫意大利蜜蜂成年工蜂显著降低意大利蜜蜂的嗅觉学习能力,影响意大利蜜蜂脑部免疫解毒等相关基因的表达和酶活性及氧化还原等生物代谢过程;亚致死剂量吡虫啉短时胁迫会刺激意大利蜜蜂的嗅觉感觉过程及神经信号传导过程。     

囊状幼虫病病毒侵染对中华蜜蜂营养和免疫反应的影响

【目的】囊状幼虫病病毒(sacbrood virus, SBV)是严重危害中华蜜蜂Apis cerana cerana蜂群健康和种群数量的病原微生物,但其对蜜蜂的致死机制不明。本研究旨在探究SBV对不同发育阶段中华蜜蜂营养代谢和免疫的影响。【方法】分别给中华蜜蜂2日龄幼虫和新羽化成虫饲喂SBV,逐日统计死亡蜜蜂数量,检测病毒对蜜蜂存活的影响;利用qPCR检测中华蜜蜂4日龄幼虫、预蛹以及10和20日龄成虫体内SBV RNA、营养代谢基因(ilp1, ilp2, hex110, hex70b, hex70c和vg)、先天性病毒免疫基因(rel, toll, apidaecin, abaecin, defensin, hymenoptaecin, jra, key和state92e)、细胞凋亡基因(atg7和LOC100577876)和抗RNA病毒基因(dis3和dicer)的表达水平。【结果】 SBV感染显著降低了中华蜜蜂幼虫的存活率,但对成虫的生存影响不明显。SBV RNA在中华蜜蜂4日龄幼虫和预蛹体内的表达量显著高于其在10和20日龄成虫体内的表达量。SBV显著降低了中华蜜蜂幼虫营养代谢基因ilp1, ilp2, hex110, hex70b和hex70c以及成虫营养代谢基因vg和hex110的表达量,但显著提高了4日龄幼虫rel, toll, apidaecin, abaecin, defensin, hymenoptaecin和jra以及成虫key和 state92e等先天性病毒免疫基因的表达量,还引起预蛹体内的细胞凋亡基因atg7和LOC100577876的表达量显著增加。【结论】SBV在中华蜜蜂幼虫和预蛹体内的感染水平远高于在成虫体内的,其对幼虫的危害也大于对成虫。SBV显著影响了中华蜜蜂正常的营养代谢,染毒中华蜜蜂能够提高自身的免疫水平来应对;预蛹期中华蜜蜂幼虫细胞凋亡水平的显著增加可能与化蛹异常及死亡有关。     

吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂哺育蜂免疫解毒相关基因表达及酶活力的影响

蜜蜂作为世界上最重要的授粉性昆虫,在采集过程中易接触到杀虫剂,前人研究表明新烟碱类杀虫剂吡虫啉（imidaclorprid）影响意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica（简称“意蜂”）的存活和舞蹈、采集等行为。本研究旨在探究亚致死剂量吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂哺育蜂（8日龄成年工蜂）免疫解毒相关基因表达、免疫解毒酶系活力及存活率的影响。结果显示哺育蜂连续取食3 d和9 d含0.1 ng/μL吡虫啉的蔗糖液后,其存活率与对照组（饲喂含等量丙酮的蔗糖溶液）无显著差异;连续饲喂11 d含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液后,其存活率与对照组有显著差异。荧光定量PCR检测及双抗体一步夹心法酶联免疫吸附试验结果显示哺育蜂取食吡虫啉3 d后,蜜蜂体内免疫基因多酚氧化酶基因（PPOA3,GB43738）,Abaecin类抗菌肽基因（ABA,GB18323）,葡萄糖脱氢酶基因（GLD, GB43007）和解毒基因细胞色素P450基因（CYP450 6a2,GB49876）,细胞色素B561基因（CYB561 2-like,GB40148）,葡萄糖醛酸转移酶（UDP-glucuronosyltransferase,GB52179）的表达及蜂体内体内细胞色素P450酶（cytochrome P450,CYP450）含量均有上调趋势,超氧化物岐化酶（superoxide dismutase,SOD）和过氧化氢酶（catalase,CAT）均有显著下调趋势;哺育蜂取食吡虫啉9 d后,PPOA3,ABA,GLD,CYP450 6a2,CYB561 2-like,UDP-glucuronosyltransferase的表达及蜂体内体内细胞色素P450酶含量均有下调趋势,多酚氧化酶（polyphenol oxidase,PPO）,超氧化物歧化酶和过氧化氢酶酶活力均有显著下调趋势。本研究在分子水平上提供了亚致死剂量吡虫啉是通过扰乱蜜蜂正常的免疫系统进而影响蜜蜂行为的证据,以期为维护蜜蜂健康提供一定的理论依据。     

球囊菌侵染对意大利蜜蜂幼虫肠道免疫与解毒相关基因表达及蛋白质、脂质和糖类含量的影响

【目的】球囊菌Ascosphaera apis是一种真菌性病原体,可以侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica幼虫,导致蜂群患白垩病。本研究通过球囊菌侵染意大利蜜蜂幼虫,探究对意大利蜜蜂幼虫肠道免疫解毒相关基因表达及蛋白质、脂质和糖类含量的影响,分析球囊菌侵染胁迫下意大利蜜蜂免疫应答反应与营养物质的关系。【方法】实验室饲养意大利蜜蜂幼虫,处理组每头3日龄幼虫接种2×10⁶孢子/mL球囊菌,对照组饲喂正常食物;收集6日龄幼虫肠道样品。通过qRT-PCR测定收集的肠道样品中免疫、解毒、发育相关基因和病原基因的表达,并利用生化方法测定肠道样品中蛋白质、脂质、葡萄糖和糖原含量。【结果】球囊菌侵染意大利蜜蜂后,幼虫肠道免疫相关基因LOC406144, Apid1, Def1, Def2, LOC406142, PGRP-SA, Pgrp-s2, PGRP-S3, PGRP-lc, GNBP-1, GNBP3, PPOact, LOC552247, domeless, KAT2A和bsk显著上调表达,cactus显著下调表达;解毒相关基因Cat, GSTS3, Cyp4g11, LOC725294, Ampka-r1, LOC411223, LOC409791, AmNOS和Sod2显著上调表达,CYP6AS14, CPR14, CYP306A1和LOC100576555显著下调表达;发育相关基因usp显著上调表达,VGMC, HEX70b和Vg显著下调表达;病原基因BQCV capsid protein和Ascosphaera apis 28S rRNA表达量显著上升;蛋白质与脂质含量显著下降,葡萄糖与糖原含量显著上升。【结论】球囊菌侵染意大利蜜蜂幼虫后影响其幼虫肠道中免疫、解毒、发育相关基因和病原基因的表达,影响意大利蜜蜂的免疫应答及能量应激反应,加速蛋白质、脂质的流失及葡萄糖和糖原能量储备,影响机体正常的生理活动。