蜜蜂哺育蜂与采集蜂行为转变调控因子研究进展

西方蜜蜂Apis mellifera作为真社会性昆虫,是人类认知行为研究的理想模式生物之一。正常蜂群中工蜂有着年龄依赖性的行为转变,成年蜂一般在出房后3周内主要从事巢内工作,之后工蜂行为渐渐转向巢外采集工作,其中最重要的是采集蜜粉等。工蜂这种从巢内工作转向巢外工作的行为转变与多种因素有关,本文从蜂群自身社会环境、工蜂体内生理和基因(包括mRNA和microRNA)的表达变化等方面详细概述了工蜂哺育蜂和采集蜂行为转变研究进展,为深入探究影响蜜蜂行为转变的调控因子及机制提供理论背景。     

三种化学感受蛋白在意大利蜜蜂成年工蜂中的时空表达水平研究

【目的】化学感受蛋白(Chemonsensory proteins,CSPs)是一类可溶性小分子蛋白质,广泛存在于昆虫的触角及其他感受器中,参与昆虫的化学感受行为,在昆虫化学感受系统中发挥重要的作用,本文旨在探究Amel-CSP1、Amel-CSP2和Amel-CSP6在意大利蜜蜂成年工蜂中的时空表达水平及生理功能。【方法】首先通过荧光定量PCR技术检测了Amel-CSP1、Amel-CSP2和Amel-CSP6在哺育蜂和采集蜂的触角、头部、胸部、腹部和腿的表达水平;然后又对不同日龄工蜂(1,6,12,18,28日龄)触角中Amel-CSP1、Amel-CSP2和Amel-CSP6的表达情况进行检测。【结果】(1)Amel-CSP1在工蜂的触角和头部都有较高的表达水平,其在工蜂触角中的表达水平显著高于其他部位(P0.05);Amel-CSP2在哺育蜂触角中表达水平最高,显著高于其他部位(P0.05),而其在采集蜂头部的表达水平最高,显著高于其他部位(P0.05);Amel-CSP6在哺育蜂和采集蜂的头部表达量最高,其在触角、胸部也有较高表达水平。(2)Amel-CSP1在工蜂触角中的表达水平随日龄的增长而增加,其在28日龄的表达水平显著高于其他日龄(P0.05);Amel-CSP2在1日龄和12日龄工蜂触角的表达量最高,显著高于其他日龄(P0.05);Amel-CSP6在28日龄工蜂触角中的表达水平最低,显著低于其他日龄(P0.05)。【结论】Amel-CSP1、Amel-CSP2、Amel-CSP6在意大利蜜蜂成年工蜂中的表达具有明显的时空特异性,这对进一步探测意大利蜜蜂CSPs家族的生理功能提供了研究方向和理论基础,具有一定的生物学意义。     

本期重点推介

正蜜蜂Apis spp.是具有级型分化的社会性昆虫。揭示其级型分化及调控机理,对认识社会性昆虫的演化形成机制、不同级型的发育和维持机理以及对其更好地加以应用均有重要的参考价值。已有研究表明,蜂王浆的主要蛋白成分———王浆主蛋白(major royal jelly proteins,MRJPs)在蜜蜂的级型分化中具有重要的功能。mrjp8是mrjps家族中较晚发现的一个成员。为了进一步明确mrjp8基因表达与蜜蜂级型分化的关系,福建农林大学蜂学学院李江红等对西方蜜蜂Apis mellifera不同发育龄期工蜂体内,以及成年工蜂、新出房蜂王和雄蜂不同组织中的mrjp8表达水平进行了检测,发现     

意大利蜜蜂不同日龄工蜂脑部三种miRNA的表达水平

【目的】意大利蜜蜂 Apis mellifera ligustica（简称“意蜂”）是社会性昆虫,蜂群中的工蜂表现出年龄依赖性的行为转变,其行为转变的机制一直是研究的热点。本研究分别检测了3种miRNA（ame-let-7, ame-miR-13b和ame-miR-279）在不同日龄意蜂工蜂脑部的表达情况,以期为探究意蜂工蜂年龄依赖性行为变化机制提供重要线索。【方法】通过荧光定量PCR分别检测了不同发育时期（4, 8, 12, 17, 22, 26和30日龄）意蜂工蜂脑部3种miRNA的表达情况,并检验miRNA的表达差异情况。【结果】ame-let-7的表达量随工蜂日龄的增加逐渐降低,在17日龄后其表达量趋于稳定;ame-miR-13b的表达量则随着工蜂日龄的增加逐渐增加,但在26和30日龄的工蜂中稳定表达;ame-miR-279的表达量则呈类似正态分布状态,其中在12日龄工蜂中表达量最高,且在17日龄后稳定表达。这3种miRNA表达均具有明显的时间特异性。【结论】 ame-let-7, ame-miR-13b和ame-miR-279的表达与工蜂年龄依赖性行为变化具有相关性和规律性,对于深入探究miRNA的作用位点具有重要参考价值。     

沙潜Opatrum subratum Fald.孤雌生殖的初步研究

<正> 昆虫种类繁多,其生殖方式多种多样,绝大多数为两性生殖,但也有一些种类卵不经过受精而发育成新的个体,这种现象称为孤雌生殖,孤雌生殖可分以下类型。 一.偶发性孤雌生殖 这种生殖方法多是鳞翅目昆虫所具有,它们正常情况下进行两性交配,产生受精卵。但偶而可能出现未受精卵发育成雄虫。如家蚕、舞毒蛾等。 二.产雄孤雌生殖 这些昆虫正常下进行两性生殖。但不交配的雌虫所产之卵孵化后全为雄虫,如长距茧蜂、石榴小爪螨、纵卷叶螟绒茧蜂、茶毒蛾黑卵蜂、菜蛾绒茧蜂、亚洲马蜂等。 三.产雌雄孤雌生殖 能进行两性交配,但不交配的雌虫能进行孤雌生殖,其后代有雌有雄。如沙潜。     

意大利蜜蜂职能相关的两个细胞色素P450基因在附肢中的表达分析

[目的]本研究分析意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica中细胞色素P450基因CYP6BD1和CYP49A1在不同日龄工蜂及相同日龄不同职能工蜂的附肢中的表达模式,旨在更好了解细胞色素P450基因在不同职能工蜂处理外源物质过程中的作用.[方法]通过组建蜂群收取3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、21日龄采集蜂和21日龄哺育蜂样本,利用荧光定量PCR技术分别检测细胞色素P450基因CYP6BD1和CYP49A1在附肢(触角、前足、中足、后足)中表达情况.[结果]基因CYP6BD1在3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、21日龄采集蜂各附肢中的表达量均依次显著增加,且该基因在21日采集蜂各附肢中的表达量显著高于21日哺育蜂;与CYP6BD1基因相比,基因CYP49A1在不同职能工蜂附肢中的表达量均较低,但在3日龄工蜂各附肢中表达相对较高.[结论]基因CYP6BD1和CYP49A1分别在采集蜂和3日龄工蜂各附肢中高量表达,2个基因在降解蜂群外和蜂群内部外源性物质中发挥重要作用,为进一步研究膜翅目昆虫的职能分工提供新的视角.     

蜜蜂无政府主义蜂群的研究进展

西方蜜蜂Apis mellifera作为典型的社会性昆虫, 最重要的特征是生殖劳动分工。蜂王垄断蜂群的生殖权利, 工蜂生殖功能受到抑制, 从事除产卵和交配以外的所有职能。而在无政府主义蜂群中, 即使蜂王存在, 也有较多工蜂的卵巢激活并产卵, 蜂群中大多数雄蜂是工蜂的后代。这些特殊蜂群为正常蜂群工蜂不育机制研究提供了绝佳的反例材料。本文对无政府主义蜂群的行为特征、 产生条件、 遗传基础等研究进行了综述。无政府主义蜂群中有较多的工蜂产卵, 且工蜂所产卵能够逃避工蜂监督, 这种行为的产生受环境、 遗传组成、 基因表达等多种因素的影响, 并且遗传结构体系复杂, 参与调控的基因数量多。无政府主义蜂群行为机制的研究为工蜂不育机制的揭示及其他社会性昆虫工职不育基因的筛选和功能研究提供借鉴。     

工蜂有时也能繁殖后代

教材中提到“工蜂的生殖器官发育不完全,不能繁殖后代。”但根据我多年的养蜂经验,工蜂是能够繁殖后代的。不过一般在有蜂王或短期失王的情况下它不产卵。如果连续失王而无王期过长,它就要产卵。1983年我就遇到了这种现象。第一次处女王交尾(空中交尾)没有回巢。我给插入一个卵坯,工蜂继续育王。第二次处女王交尾,又没有回巢。我再插入一个卵坯,工蜂再育新王。第三次处女王交尾又丢掉。这时无王期已将近     

RNAi沉默王浆主蛋白1(Mrjp1)基因对意大利蜜蜂工蜂学习和记忆的影响

【目的】前期研究发现经吡虫啉处理的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica(简称“意蜂”)工蜂学习能力下降,转录组学分析表明王浆主蛋白1(major royal jelly protein 1, MRJP1)基因在吡虫啉处理的蜜蜂脑中显著下调,MRJP1可能参与调控蜜蜂学习能力。本研究旨在采用RNA干扰(RNAinference, RNAi)技术将Mrjp1特异性沉默,验证MRJP1在意蜂工蜂嗅觉学习中的关键作用。【方法】通过克隆技术获得Mrjp1基因cDNA 序列,经测序验证后,设计引物,合成用于RNAi干扰Mrjp1基因表达的dsRNA。注射dsMrjp1的意蜂工蜂作为处理组(dsMrjp1注射组),注射dsEGFP的意蜂工蜂作为对照组(dsEGFP注射组),随后通过伸吻反应(proboscis extension response, PER)实验比较两组的嗅觉学习与记忆能力差异。最后采用实时荧光定量PCR(quantitative real-time PCR, qRT-PCR)检测注射dsMrjp1后意大利蜜蜂工蜂脑中Mrjp1的相对表达量。【结果】dsMrjp1注射组与dsEGFP注射组意蜂工蜂学习能力差异显著,dsMrjp1注射组意蜂工蜂的学习能力显著降低。学习后2 h,两组意蜂工蜂的记忆力无显著差异。qRT-PCR结果显示Mrjp1的表达水平在dsMrjp1注射组意蜂工蜂脑中显著低于dsEGFP注射组,表明学习能力降低的处理组意蜂脑内对应的Mrjp1表达水平也降低。【结论】通过RNAi抑制意蜂工蜂Mrjp1基因的表达后,其嗅觉学习能力受到显著性抑制,但记忆力未受到显著影响,提示Mrjp1可能是调控意蜂学习的重要基因之一。本研究结果有助于后续进一步研究蜜蜂嗅觉学习相关的分子机制。     

化学感受蛋白Amel-CSP3和Amel-CSP4在意大利蜜蜂成年工蜂中的时空表达水平研究

[目的]化学感受蛋白(Chemosensory proteins,CSPs)广泛存在于昆虫的触角等化学感受器中,在昆虫的化学感受系统中发挥着重要的作用,为探究Amel-CSP3和Amel-CSP4在意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica成年工蜂中的时空表达水平及功能。[方法]首先通过荧光定量PCR技术检测了Amel-CSP3和Amel-CSP4在哺育蜂和采集蜂的触角、头部、胸部、腹部和腿的表达水平;然后对不同日龄工蜂(1,6,12,18,28日龄)触角中Amel-CSP3和Amel-CSP4的表达情况进行检测。[结果]Amel-CSP3在哺育蜂和采集蜂触角均具有较高的表达水平,其在28日龄触角中的表达水平最高,显著的高于其他日龄(P0.05);Amel-CSP4仅在工蜂触角表达,其在触角中表达水平随着工蜂日龄的增加而逐渐降低。[结论]Amel-CSP3和Amel-CSP4在意大利蜜蜂工蜂中的表达水平具有显著地时空特异性,这对探究Amel-CSP3和Amel-CSP4以及整个CSPs家族的功能具有一定的生物学意义。     

中华蜜蜂工蜂咽下腺胚后发育过程中细胞的增殖和凋亡

【目的】咽下腺(hypopharyngeal gland)是蜜蜂重要的外分泌腺,是工蜂合成和分泌蜂王浆的主要腺体。本研究的目的在于了解中华蜜蜂Apis cerana cerana工蜂咽下腺的胚后发育特点。【方法】通过组织形态学、Brd U免疫组织化学和TUNEL细胞凋亡检测等技术,对中华蜜蜂工蜂咽下腺的胚后发育过程及组织结构特点进行了比较研究。【结果】中华蜜蜂工蜂的咽下腺起源自预蛹阶段口器内壁的陷入,细胞分裂活动的高峰期集中在蛹发育的前3 d,随后分裂细胞数减少,并一直持续到蛹发育的第7天左右结束;分泌腺泡的出现大约在蛹发育的第5天。到蛹发育的末期,咽下腺已基本形成,但是没有发育完全;哺育蜂的咽下腺高度发育,分泌活动旺盛;采集蜂的咽下腺中有许多分泌细胞凋亡。【结论】本研究揭示了中蜂工蜂咽下腺胚后发育过程中细胞增殖和凋亡的模式,为昆虫咽下腺的发育和功能研究提供了一定的理论依据。     

卷蛾科昆虫性信息素及其提取和分离

经过长期艰苦不懈地研究与实践,科学家们发现用卷蛾昆虫性信息素防治害虫是一个行之有效的途径。它具有高效、无毒、不伤害益虫和不污染环境等优点。因此对昆虫性信息素的研究成为科学家们研究的一个重点。１　卷蛾科昆虫的化学通讯与性信息素昆虫交配化学通讯的基本形式是由雌蛾释放一种特异性的性信息素,通过空间弥散,最后达到雄蛾栖息地,雄蛾受性信息素的刺激而产生一系列定向飞行和性行为,达到交配、繁衍后代的目的。鲁洛夫斯（Ｒｏｅｌｏｆｓ,１９７０）把雌蛾性信息素分为两类：一类称作“性信息素的主要活性成分”起刺激雄蛾作…     

亚致死剂量吡虫啉胁迫对意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂免疫解毒相关基因表达及免疫解毒酶系活力的影响

摘要: 【目的】吡虫啉(imidaclorprid)是广泛使用的新烟碱类杀虫剂之一。大量研究表明亚致死剂量吡虫啉影响意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica(简称“意蜂”)幼虫的发育和成年蜜蜂的采集、学习等行为。本实验旨在探究亚致死剂量吡虫啉对意大利蜜蜂内勤蜂(1日龄成年工蜂)与外勤蜂(21日龄成年工蜂)免疫解毒相关基因表达及免疫解毒酶系活力的影响,进而为蜜蜂健康的维护提供科学依据。【方法】测定饲喂含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液不同时间后意蜂成年工蜂的存活率;利用荧光定量PCR检测饲喂含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液6 d后其体内免疫基因多酚氧化酶基因(PPOA3, GenBank登录号： GB43738), Abaecin类抗菌肽基因(ABA, GenBank登录号： GB18323),葡萄糖脱氢酶基因(GLD, GenBank登录号： GB43007)和解毒基因细胞色素P450基因(CYP450 6a2, GenBank登录号： GB49876)的表达,并采用双抗体一步夹心法酶联免疫吸附试验测定其体内细胞色素P450酶(cytochrome P450, CYP450)含量和多酚氧化酶(polyphenol oxidase,PPO)活力。【结果】1日龄和21日龄意蜂成年工蜂连续饲喂6 d含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液后,其存活率与对照组(饲喂含0.1 ng/μL丙酮的50%蔗糖溶液)无显著差异;连续饲喂9 d含0.1 ng/μL吡虫啉的50%蔗糖溶液后,1日龄意蜂成年工蜂存活率与对照组无显著差异,而21日龄意蜂成年工蜂存活率与对照组有显著差异。1日龄意蜂成年工蜂自由取食含0.1 ng/μL吡虫啉的蔗糖溶液6 d后, PPOA3, CYP450 6a2, ABA和GLD表达水平,细胞色素P450含量以及多酚氧化酶活力与对照组相比均有显著下调趋势;而21日龄意蜂成年工蜂取食该药液6 d后,CYP450 6a2, ABA和GLD表达水平及多酚氧化酶活力与对照组相比均有显著下调趋势,PPOA3表达水平和细胞色素P450含量有显著上调趋势。【结论】亚致死剂量吡虫啉影响意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂免疫解毒相关基因的表达及免疫解毒酶系活力;吡虫啉短期胁迫对意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂的存活无显著影响,长期胁迫则会影响意大利蜜蜂内勤蜂与外勤蜂的存活。     

中华蜜蜂自然分蜂中的亲属优惠行为

以3群中华蜜蜂Apiscerana cerana Fabricius为材料,研究自然分蜂中的亲属优惠行为。分蜂开始后,分别对参与分蜂的工蜂和留在原巢内的工蜂随机取样,用95%酒精保存待用。取下所有王台,放入培养箱中培养出房,每30min观察1次,记录处女王的出房顺序。运用3个MRJP(major royal jelly protein)标记分析蜂群的亲缘关系和亚家系组成。3群实验蜂群分别由13,12和9个亚家系组成。分蜂过程中,王台的全同胞姐妹工蜂绝大多数都选择留在原巢内,说明工蜂能够辨认出全同胞姐妹王台,并且给予优惠。参与分蜂的工蜂和留在原巢内的工蜂间亚家系分布差异极显著,说明一些亚家系分蜂性更强,而另一些亚家系分蜂性较弱。实验首次运用MRJP分子标记技术证明:在自然分蜂过程中,工蜂和王台之间存在亲属优惠行为,并且这种优惠行为可能会刺激其它工蜂产生分蜂趋向性。     

意大利蜜蜂血淋巴HP19蛋白的表达及功能

昆虫血淋巴蛋白HP19主要参与蜕皮激素调控昆虫的变态及发育进程,蜂群内的工蜂、蜂王和雄蜂具有不同的变态和发育历期,为探究hp19在调控意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica三型蜂变态发育中的作用,本研究利用实时荧光定量PCR技术对hp19在不同发育时期的工蜂、雄蜂和蜂王体内的转录水平进行检测。结果表明,该基因在工蜂和雄蜂3龄幼虫体内表达量分别为参照基因的104和105倍,在5龄幼虫体内的表达则分别降为参照的10和102倍,蛹期表达量又都显著提高。hp19在蜂王整个幼虫期的表达保持在参照的102倍,封盖后逐渐上升,至化蛹前达到参照的105倍。在成年工蜂体内的表达为参照的104倍,而在新羽化蜂王和雄蜂体内表达水平为参照的107倍,但在性成熟的产卵蜂王和雄蜂体内的表达显著降低至参照的104倍。hp19在三型蜂体内这种不同的表达模式说明其不仅与三型蜂差异的变态发育历期有关,还可能与雄蜂和蜂王的生殖有关,具有多样的生物学功能。     

蜜蜂的社会生活

简要介绍了蜜蜂的社会生活,包括整个蜂群的生活周期和工蜂的生活周期.蜂群在冬季进入半休眠状态,春季是大量培育新蜂的季节,当蜂群发展得太大时就会开始分群,分群前的准备是培育新蜂后和雄蜂.蜂后和工蜂的分化完全是由营养条件决定的,而雄蜂是在特设的大巢室中由来受精卵发育成的.工蜂随着年龄的增长而陆续从事不同的工作,先内勤后外勤,其顺序从清洁巢室、喂幼喂蜂后、用蜂蜡建巢室、保卫蜂群和外出采食.工蜂从事采食9～21 d后大都会死于去采食的路上或归巢途中.     

常见疾病、抗生素及农药对意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)肠道微生物多样性的影响研究进展

蜜蜂是对农业生产十分重要的授粉昆虫。蜜蜂肠道微生物与蜜蜂健康有密切关系,但肠道微生物也会受多种外界因素的影响。本文就蜜蜂疾病、抗生素等蜂病治疗药物、农药,以及益生菌的应用等对意大利蜜蜂工蜂肠道微生物影响的研究进行了归纳总结,并对蜜蜂与其肠道菌关系研究进行了展望。     

昆虫生殖的外源生物调控机理与害虫遗传防治新途径

生物的生殖现象是进化生物学研究的主要内容之一。无脊椎动物的性别决定机制多种多样。昆虫纲由于其种类繁多 ,与人类经济利益密切相关 ,生殖方式多样 ,已引起广泛的关注。在昆虫纲中 ,单倍体化是一个广泛的生殖模式 ,如粉虱、介壳虫和膜翅目寄生蜂的孤雌生殖(Ｐａｒｔｈｅｎｏｇｅｎｅｓｉｓ ,ＰＩ)方式。此外 ,昆虫纲中 ,生殖不亲和现象是经常发生的 ,是合子形成后的不亲和 ,被称之为细胞质不亲和 (ＣｙｔｏｐｌａｓｍｉｃＩｎｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ ,ＣＩ)。表现为杂交后不产生后代 ,或产生不育的雄性 ,但回交可产生正常后代。近年…     

红光熊蜂卵黄原蛋白基因的cDNA全长序列克隆和表达分析

红光熊蜂Bombus ignitus Smith是许多经济作物和野生植物的重要授粉昆虫之一。卵黄原蛋白基因(vitellogenin,Vg)在昆虫的生殖调控中和行为方面起到重要的作用,本试验对Vg基因全长cDNA的克隆和测序及在蜂王、工蜂和雄性蜂三型蜂中的表达分析得出:Vg基因的全长cDNA为5 481 bp,GenBank中的登录号为FJ913883,有一个完整的开放阅读框(ORF),编码1 772个氨基酸,N-末端的前16个氨基酸为一个信号肽。接近C-末端区域存在保守的GL/ICG基元,其后含有9个半胱氨酸,而且DGXR位于GL/ICG基元上游18个氨基酸残基处。其氨基酸序列与韩国的熊蜂B.ignitus和B.hypocrita相似性高达95%,与西方蜜蜂Apis mellifera的相似性达到51%。Vg的mRNA首先在蜂王蛹期的白眼蛹(Pw)时期出现,其表达量在蜂王整个蛹期发育过程中呈上升趋势,且在黑眼蛹(Pbd)时期达到最高,在成年蜂的脂肪体中的表达量仍在升高,甚至更高。Vg也在工蜂蛹期的白眼蛹(Pw)时期被检测到,然后在整个蛹期发育过程中呈现上升趋势,在刚羽化出房时达到高峰,Vg的mRNA水平随着成年蜂日龄的增加而增加,到15日龄时达到最高,然后呈现下降趋势。对于雄性蜂,Vg的mRNA虽然卵黄原蛋白基因的mRNA水平几乎在整个蛹期发育阶段都表达,但是表达水平非常低,只有在刚羽化出房时期表达水平较高。     

意大利蜂营养腺的形态结构研究

研究了意大利蜂分泌蜂王浆的主要腺体──营养腺的形态结构及腺体随工蜂日龄增加而变化的规律。结果表明,工蜂羽化后,在各个日龄段随其职能分工的不同,营养腺形态结构也有相应的变化。从羽化出房的幼峰到哺育蜂到采集蜂,其营养腺要经历发育─→饱满发达─→衰退萎缩的过程。分泌细胞中的粗面内质网变化更为明显。