昆虫嗅觉相关蛋白及嗅觉识别机理研究概述

嗅觉是昆虫产生行为的基础之一,在长期进化的过程中昆虫形成了复杂的嗅觉系统,完成这一过程,需要有多种与嗅觉相关的蛋白参与,包括气味结合蛋白、化学感受蛋白、气味受体和感觉神经元膜蛋白等。了解昆虫感受外界信息的嗅觉机制可以帮助我们更好地理解昆虫识别配偶、天敌及寻找食物来源、产卵场地等行为特征,为进一步调控昆虫的行为、防控害虫侵袭、保护和利用有益昆虫奠定基础。本文综述了昆虫嗅觉相关的几类重要蛋白的生化特性和生理功能,并对昆虫气味分子的识别机制、气味分子在昆虫体内运输机制的最新研究进展进行了概述。     

授粉用明亮熊蜂的人工饲养技术

为提高授粉用熊蜂人工繁育效率,降低生产成本,对明亮熊蜂Bombus lucorumL.人工饲养中诱导蜂王产卵和人工控制下的交配2个技术环节进行了研究。结果表明,采用诱导器和伴饲2~3只蜜蜂工蜂的诱导方法,蜂王产卵率和蜂群成群率最高,成群时间最短;使用塑料诱导器和木制诱导器的效果没有显著差异。将8~9日龄的蜂王和11~12日龄的雄蜂放入交配笼时,其交配成功率最高。交配笼内的蜂王数量应控制在30只/m3左右。在晴天,交配笼放置在室外(758 000 lux),其交配成功率最高;在阴天,交配笼应放在交配室内,并开启荧光灯照明(35 000 lux),其交配成功率最高。     

明亮熊蜂繁育室内印度谷斑螟的形态特征与生物学特性

明亮熊蜂Bombus lucorum L.是一种重要的温室果菜传粉昆虫,印度谷斑螟Plodia interpunctella(Hbner)是危害明亮熊蜂繁育的主要害虫之一。2年的研究结果表明,印度谷斑螟的形态特征与危害蜜蜂巢房的大蜡螟Gallerie mellonellaL.和小蜡螟Achroia grisella Fabricius明显不同。印度谷斑螟以饲喂熊蜂的花粉为载体传播进熊蜂繁育室,在熊蜂繁育室内可以连续繁殖,1年发生6～8代,且世代重叠。印度谷斑螟幼虫主要以蜂群内的剩花粉为食,当花粉不足时,就开始取食巢房和蜂蛹,对熊蜂的规模化繁育危害较大,每年的5～8月、11～2月为危害高峰期。印度谷斑螟的发育受环境和食物的影响很大,在温度为28℃、相对湿度为60%熊蜂繁育室内,印度谷斑螟的卵期为4d,幼虫期为19～23d,蛹期为11d,成虫期为4～20d。成虫羽化后3～4h即可进行交配,雌蛾交配后当天就开始产卵,产卵期4～10d不等,平均产卵量107.8粒。在熊蜂繁育室消毒期间,食物短缺,印度谷斑螟幼虫进入休眠状态,各龄幼虫均可发生休眠现象。印度谷斑螟不危害蜜蜂,在蜜蜂巢房中不能存活。     

明亮熊蜂和意大利蜜蜂为温室草莓的授粉行为比较观察

蜜蜂和熊蜂都是理想的授粉昆虫,但熊蜂比蜜蜂更适合为温室果菜授粉,主要由于熊蜂和蜜蜂授粉时的活动方式不同。作者对明亮熊蜂和意大利蜜蜂为日光温室草莓授粉时的行为和活动方式进行了比较研究。结果表明,明亮熊蜂和意大利蜜蜂的授粉行为相似,但活动方式不同。明亮熊蜂开始访花的时间（8:00～8:05）比意大利蜜蜂（9:25～9:40）早,停止访花的时间（15:55～16:05）却比意大利蜜蜂（15:20～15:30）晚;开始访花的温度（12～13℃）也比意大利蜜蜂（>15℃）低,意大利蜜蜂在早晨和阴天不访花。明亮熊蜂个体的日活动时间271.43±4.48 s,明显比意大利蜜蜂个体的日活动时间180.00±2.64 s长,差异显著;而采集时间为105.71±1.16 s,显著长于意大利蜜蜂的76.43±3.83 s。明亮熊蜂每分钟平均访花数为8.44±0.44,极显著高于意大利蜜蜂每分钟的平均访花数2.38±0.15;明亮熊蜂访花间隔为3.81±0.42 s,极显著短于意大利蜜蜂的6.0±0.48 s。明亮熊蜂访花具有选择性,每天访早期花平均为55%,意大利蜜蜂则无选择性,每天访早期花平均为34%,二者差异显著;在9:00～12:00明亮熊蜂访早期花平均为75%,意大利蜜蜂访早期花则仅为31%。熊蜂在花间和花簇间活动频繁,平均移动距离为5.2 m;而意大利蜜蜂很少在花簇间移动,平均移动距离只有1.1 m。据此得出明亮熊蜂为日光温室草莓授粉的活动特性优越于意大利蜜蜂,从而产生更高的授粉效益。     

明亮熊蜂和意大利蜜蜂在温室桃园的访花行为和传粉生态学比较

2004—2006年连续3年应用明亮熊蜂和意大利蜜蜂在北京为温室桃园传粉,对其访花行为和传粉生态学进行研究.结果表明：两种蜂都可以替代人工掸花为温室桃园提供有效的传粉服务.两种蜂的访花行为和传粉效果不同,明亮熊蜂偏爱于采集花粉,主要以震动翅膀的方式来使花粉释放和传播,而意大利蜜蜂偏爱于采集花蜜,主要以身体接触的方式来粘附和传播花粉;明亮熊蜂的活动起点温度低、日工作时间长、访花速度快,在低温条件下比意大利蜜蜂的传粉效果好;意大利蜜蜂的趋光性强,飞撞温室塑料薄膜的现象严重,受温度和光照条件的影响较大,对温室环境的适应性较差.     

明亮熊蜂的生物学特性及其授粉应用

明亮熊蜂Bombus lucorumL.是我国重要的授粉昆虫之一,该种熊蜂在北京地区1年1代,以蜂王休眠方式越冬。越冬蜂王4月中旬出蛰,2周以后开始产卵,5月下旬第1批工蜂开始出房,7月上旬工蜂数量达到150只左右,随后蜂群中出现雄蜂和蜂王,8~9月蜂王和雄蜂交配。10月上旬,天气逐渐变冷,交配后的蜂王开始在地下休眠越冬。在人工控制条件下可以打破蜂王的休眠期、实现1年多代繁育,提供设施农业授粉应用。     

中国意大利蜜蜂微卫星遗传多态性

为了分析我国不同生态条件下意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica（简称意蜂）的基因特征,对品种间基因交流或基因渗入现象进行监测,完成对我国主要地区意蜂多样性水平的评价。本研究利用10对微卫星（SSR）引物分析了来自我国黑龙江等14个省市自治区31个采集点的意蜂样品的遗传多态性,并与来自德国的喀尼阿兰蜂A. m. carnica（简称喀蜂）和来自美国的意蜂A. m. ligustica进行比对。通过NTSYS-pc2.1和popGene32软件对SSR数据进行多态性分析。结果表明：10对SSR引物中8对表现出较高的遗传稳定性,可作为意蜂遗传多态性标记。遗传一致度在0.61以上时,浙江、四川、甘肃和云南地区的样品出现较严重分化,其他地区的意蜂样品则保持了美国原种意蜂的典型基因特征。东北和新疆地区的样品与德国喀蜂血统亲缘关系较近（遗传距离在0.18149以内）,分析主要原因可能是该地区的意蜂样品杂有黑蜂A. m. mellifera血统。据此提出应在保护各地意蜂原种特性及种群多态性的基础上,科学有效地进行高产品种的繁育。     

中华蜜蜂感觉神经元膜蛋白基因克隆、组织表达分析及原核表达

为明确中华蜜蜂Apis cerana cerana嗅觉形成中重要功能因子的信号转导通路, 本研究利用RT-PCR方法, 克隆了中华蜜蜂感觉神经元膜蛋白 (sensory neuron membrane protein, SNMP) 基因编码区, GenBank登录号为KC012595, 命名为AccSNMP1。序列分析表明, 该编码区开放阅读框长1 563 bp, 编码520个氨基酸, 推测的编码蛋白的相对分子量和等电点分别为58.02 kD和5.83。同源性比较发现, 中华蜜蜂AccSNMP1与其他昆虫感觉神经元膜蛋白基因同源性差异很大, 在氨基酸水平上与西方蜜蜂Apis mellifera SNMP基因一致性达99.2%, 与熊蜂Bombus impatiens SNMP基因一致性达90.9%, 而与赤拟谷盗Tribolium castaneum SNMP基因一致性仅为22.7%。系统发育树显示中华蜜蜂与西方蜜蜂遗传距离最近。实时荧光定量PCR结果分析表明, AccSNMP1在触角中表达量最高, 在足中表达量较高, 与胸、 腹、 头（去除触角和喙）、 喙中表达量相比差异显著（P<0.05）。构建原核表达载体pEASY-E1-AccSNMP1, 经IPTG诱导, 中华蜜蜂感觉神经元膜蛋白在大肠杆菌Escherichia coli BL21 （DE3）中高效表达。结果为进一步研究AccSNMP1在中华蜜蜂体内的作用机理奠定了基础。     

中华蜜蜂mab-21基因序列分析及表达特征

【目的】探究中华蜜蜂Apis cerana cerana Male abnomal 21(mab-21)基因在不同发育阶段的表达特性及染螨条件下mab-21基因表达变化规律。【方法】本研究利用RT-PCR方法,克隆了中华蜜蜂mab-21的基因编码区;采用荧光定量PCR方法检测了中华蜜蜂mab-21在不同发育时期(新出房蜂、哺育蜂、守卫蜂及采集蜂)工蜂头部中mRNA的表达量以及接种大蜂螨Varroa destructor前后mab-21基因的表达变化。【结果】克隆获得中华蜜蜂mab-21c DNA,命名为Accmab21(Gen Bank登录号KR000001)。序列分析显示,该编码区开放阅读框长为1 098 bp,编码365个氨基酸,推测的编码蛋白的相对分子量和等电点分别为41.63 k D和8.53。系统发育分析表明中华蜜蜂mab-21与西方蜜蜂Apis mellifera mab-21、小蜜蜂Apis florea mab-21和熊蜂Bombus impatiens mab-21聚成一支。该基因在中华蜜蜂工蜂的不同发育时期均有表达,其中哺育蜂阶段显著高于新出房蜂、守卫蜂和采集蜂(P0.05)。接种大蜂螨后,哺育蜂和守卫蜂中mab-21基因的表达下降显著(P0.05);而在新出房蜂和采集蜂中表达量变化不显著。【结论】该基因可能与中华蜜蜂抗螨行为相关。     

中华蜜蜂囊状幼虫病毒北京分离株VP1蛋白基因序列特征及原核表达

【目的】研究中华蜜蜂囊状幼虫病毒（Chinese sacbrood virus, CSBV）VP1蛋白的分子进化特征及遗传多样性。【方法】利用RT-PCR方法,克隆了8株CSBV北京分离株VP1蛋白的基因编码区。【结果】序列分析表明,VP1蛋白基因编码区开放阅读框长945 bp,编码315个氨基酸,推测编码蛋白的相对分子量和等电点分别为35.42 kDa和9.23,具有亲水性和免疫原性。序列同源性分析表明,不同年份CSBV北京分离株VP1蛋白氨基酸序列间差异较小,仅个别氨基酸存在差异。北京分离株与辽宁分离株及越南分离株VP1核苷酸序列一致性达93%,与印度及韩国分离株VP1核苷酸序列一致性达92%,与英国分离株VP1核苷酸序列一致性最低,为88%。序列分析同时表明,CSBV北京分离株VP1蛋白序列存在特有的序列特征,同其他地区分离株比较,北京分离株VP1蛋白序列中存在着氨基酸的插入突变。序列替换率分析表明,亚洲型分离株间序列替换率低于亚洲分离株与欧洲分离株间的替换率。构建原核表达载体pEASY-E1-VP1,经IPTG诱导,CSBV VP1蛋白在大肠杆菌Escherichia coli BL21（DE3）pLysS菌株中表达。【结论】本研究提示CSBV不同分离株基因序列存在变异,结果为进一步研究CSBV致病性分化的分子机理奠定了基础。