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。     

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。     

西方蜜蜂发育基因AmWnt1的克隆鉴定及时空表达分析

本研究旨在克隆鉴定西方蜜蜂Apis mellifera发育相关基因AmWnt1,分析其在不同发育时期和刚出房工蜂不同组织的表达特征,为进一步研究Wnt1基因功能提供理论参考。根据NCBI中AmWnt1基因序列信息,利用Primer 6.0设计引物,RT-PCR扩增AmWnt1基因完整的CDS序列,进行生物信息学预测,用推导的氨基酸序列构建系统进化树;利用荧光定量PCR检测该基因在卵（1日龄、2日龄和3日龄）、幼虫（1日龄、3日龄和5日龄）、预蛹（1日龄和3日龄）、蛹（0日龄、2日龄、4日龄、6日龄和8日龄）、刚出房工蜂、哺育蜂和采集蜂以及刚出房工蜂8个组织中相对表达量。克隆获得西方蜜蜂的Wnt1基因CDS序列,命名为AmWnt1,上传NCBI,获得GenBank登录号MT993937。全长1 239 bp,编码412个氨基酸,预测等电点为9.48,相对分子质量为46.40313 kDa。序列比对和系统进化树结果表明：AmWnt1蛋白与其它膜翅目昆虫聚为一类,其中和东方蜜蜂Apis cerana亲缘关系最近,序列相似度为99.50%。时空表达谱结果表明：AmWnt1基因在各个时期中均有表达,且在胚胎后期表达量最高,预蛹期和蛹前期表达量相对较高,其它时期表达量相对较低;AmWnt1基因在刚出房工蜂头、胸、触角表达量高于其它组织。AmWnt1可能参与西方蜜蜂胚胎晚期的神经系统发育和化蛹过程中的四肢发育等关键历程,为进一步研究AmWnt1功能提供了理论参考。     

RNAi技术在蜂学研究中的应用

RNA干扰(RNA interference,RNAi)是指外源或内源的双链RNA(dsRNA)特异性引起基因表达沉默的现象,特异性和高效性是RNAi技术的特点。本文主要从调控目标基因的表达、级型分化的分子基础、防治蜜蜂病毒病3个方面概述了RNAi技术在蜂学研究中的应用进展情况,并展望RNAi技术在蜜蜂功能基因组研究领域的应用前景。     

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。     

西方蜜蜂产浆量的动态遗传研究

应用条件和非条件遗传效应分析方法对3个西方蜜蜂(Apis mellifera L.)品种的蜂群产浆量、台浆量和台基接受率进行了发育遗传研究。结果表明：蜂群产浆量、台浆量在各个时期均存在显著或极显著的基因型方差,台基接受率在大部分时期存在显著或极显著的基因型方差,说明这3个性状主要由遗传因素决定。条件遗传分析发现,在某些无法检测到非条件方差的时期存在显著水平的条件方差,证明在产浆期的不同阶段,3个性状都有基因的新表达。同一性状不同时期的遗传相关分析表明：蜂群产浆量以及台浆量在各个时期均检测到显著或极显著的基因型相关,台基接受率在大多时期存在显著的基因型相关,表明控制产浆量和台浆量早期表现的遗传效应总是以相同的方式调节后期的表现,而台基接受率则不然。成对性状之间的相关研究表明：蜂群产浆量和台浆量之间在各个时期存在显著或极显著的遗传相关,说明2性状基因效应之间的协同作用是一致的,而蜂群产浆量和台基接受率之间在大多时期存在显著的遗传相关,但在一些时期没有相关,2性状之间的基因效应协同作用较差。     

西方蜜蜂不同类型杂交子代形态指标的测定及杂种优势分析

“浙农大 1号”意蜂Apismelliferaligustica (Ea)与喀尼鄂拉蜂A .melliferacarnica (K)、卡尔巴阡蜂A .melliferacarpatica (C)、高加索蜂A .melliferacaucasica(G)、乌克兰蜂A .melliferaacervorum(W)、东北黑蜂A .melliferaspp .(D)分别进行正反杂交试验 ,测定其杂交 1代的吻长、背板 3 +4长、蜡镜面积、跗节指数、右后足胫节长、花粉筐面积、翅钩数、肘脉指数、翅膀面积等 9项形态指标。分析与经济性状密切相关的吻长、背板 3 +4长、蜡镜面积、花粉筐面积、翅膀面积等形态指标的杂种优势率 ,发现吻长、背板 3 +4长、蜡镜面积、花粉筐面积、翅膀面积的较佳杂交组合分别是D(♂ )×Ea(♀ )、Ea(♂ )×C(♀ )、K(♂ )×Ea(♀ )、Ea(♂ )×K(♀ )和Ea(♂ )×K(♀ ) ,其杂种优势率分别为 1 47%,4 79%,2 6 5 7%,1 0 88%和4 97%,并对这些杂交组合在养蜂生产上的利用价值做了初步分析     

西方蜜蜂Lozenge基因的克隆鉴定及时空表达分析

Lozenge蛋白（Lz蛋白）是昆虫的重要转录因子,在昆虫胚胎发育过程中发挥重要作用。为研究Lozenge在西方蜜蜂Apis mellifera中的作用,本研究克隆了Lozenge基因,并对其进行生物信息学分析,同时基于荧光定量PCR技术检测该基因在西方蜜蜂不同发育时期（卵期、幼虫期、蛹期和成年蜂）和10日龄哺育蜂各组织的表达谱。生物信息学分析结果显示,Lozenge基因的开放阅读框（ORF）为1 554 bp,共编码517个氨基酸,预测分子量为54.63918 kDa,等电点为6.08;结构域预测分析发现Lozenge蛋白含有一个Runt结构域,多物种蛋白序列对比发现该蛋白同源性高。时期表达谱表明,该基因在第1日卵和第2日卵的表达量远高于其他时期,在卵期表达量随时间依次递减,幼虫期表达量极低,蛹期表达量呈先增后减的趋势,而成年蜂中均有表达;组织表达谱显示,该基因在哺育蜂头部、上颚腺中的表达量较高,而在腹部的表达量低。这些结果表明,Lozenge基因可能在西方蜜蜂胚胎期细胞发育过程、哺育蜂蜂王浆合成和分泌过程中发挥重要作用,这些结果为该基因功能的深入研究提供了重要的理论参考。     

蜂王浆蛋白生物学功能的研究

蜂王浆是哺育蜂咽下腺与上颚腺分泌的供3日龄以内蜜蜂幼虫和蜂王食用的浆状物质,具有多种生物活性。王浆含有丰富的蛋白质,通过直接分离纯化王浆中的蛋白质分子,或通过王浆蛋白基因克隆表达以获得表达产物,进而研究王浆蛋白的功能。研究发现王浆中含有多种具有特定功能的蛋白质,如MRJP3具有免疫调节作用,Jelleine-I-IV及Royalisin具有抗菌作用,MRJP1具有抗肿瘤功能及可能的蜜蜂行为调节功能,57kDa蛋白及Apisimin的促细胞生长功能,57kDa蛋白具有抗疲劳功能等。随着王浆蛋白组分分离、基因克隆表达及其功能研究的深入,王浆蛋白将被应用到生物医药、细胞培养、组织工程等更多的研究领域。     

蜜蜂抗狄斯瓦螨机制的研究进展

狄斯瓦螨Varroa destructor已蔓延至世界各地,给养蜂生产带来巨大挑战,被认为是世界养蜂业的主要威胁。因此,抗螨机制的研究和抗螨蜂种的培育显得尤为重要,而掌握蜜蜂的抗螨机制则是成功培育抗螨蜂种的前提条件。本文从行为、生理及分子机制等多个不同角度对国内外蜜蜂抗狄斯瓦螨机制研究的最新进展进行了详细的阐述。尤其是从分子水平研究蜜蜂的抗螨机制对选育抗螨蜂种具有重要意义,将为利用分子遗传辅助标记筛选方法和先进的生物工程技术并结合传统的育种手段成功培育出具有抗螨性能的优良蜜蜂品系奠定基础。