蜜蜂级型分化机理

蜜蜂是整个大自然生态系统中不可或缺的一部分,能有效地为多种植物和农作物授粉。蜜蜂是典型的真社会性昆虫,其生殖劳动分工现象有重要进化意义。而级型分化是导致劳动分工的一个重要因素,蜜蜂级型分化现象的机理研究已成为目前重要的研究热点之一。本文对近年来蜜蜂级型分化机理方面的研究进展进行了综述。国内外很多学者从营养、激素、基因表达、蛋白质和表观遗传等方面对蜜蜂级型分化机理进行了研究。蜂王浆中富含的57 kDa、蜂王幼虫期充足的食物量以及蜂王幼虫期高滴度的保幼激素(JH)和蜕皮激素(MA)等都可促进蜂王卵巢的发育以及诱导蜂王表型产生;而工蜂浆中富含的双香豆酸可诱使工蜂表型的产生。近年研究表明,表皮生长因子受体(Egfr)、胰岛素受体底物基因(Irs)、雷帕霉素基因(Tor)和甲基转移酶3(Dnmt3)等基因均可影响蜂王和工蜂的分化;蛋白质表达谱分析表明,不同时间点的蜂王幼虫和工蜂幼虫表达的差异蛋白质很多;表观遗传分析表明,DNA甲基化、microRNAs以及组蛋白乙酰化均是导致蜂王和工蜂级型分化的因素。此外,发育空间和蜂王浆均可通过调控基因的DNA甲基化水平影响蜜蜂幼虫的级型分化。     

LncRNA在蜜蜂级型分化中的功能研究

蜜蜂的级型分化被证实是由蜂王浆中的Royalactin决定,工蜂和蜂王幼虫在级型分化时编码基因的表达差异也被广泛研究.我们发现,在蜜蜂幼虫的级型分化过程中,lncRNA也有着显著的表达差异,因此认为,lncRNA也参与了蜜蜂的级型分化过程.进一步的分析显示,lncRNA可能通过影响上下游基因的转录和功能执行的方式,在蜜蜂早期发育的多细胞组织发育、神经系统发育和转录调控的过程中起到重要的调控作用.     

蜜蜂级型分化机理

蜜蜂Apis spp.能有效地为多种植物及农作物授粉, 具有重要的经济和生态价值; 蜜蜂作为高度真社会性昆虫, 已成为社会生物学研究的模式生物。社会性昆虫的生殖劳动分工具有重要的进化意义, 而级型分化是形成生殖劳动分工的基础。近年来, 关于蜜蜂级型分化的研究已取得诸多重要成果, 其机理也得到了较为深入的阐释。营养差异引发蜜蜂幼虫的级型分化。蜂王浆中的主要蛋白组分之一--Royalactin是诱导蜂王发育的关键营养因子, 而脂肪体细胞的表皮生长因子受体介导了Royalactin的这种蜂王诱导作用。DNA甲基化是重要的表观遗传机制之一, 且与个体发育和疾病发生紧密相关, 近来的研究表明DNA甲基化在蜜蜂级型分化过程中发挥重要的调控作用。此外, 越来越多的研究进一步深化了人们对内分泌系统调节级型分化作用的认识。本文从关键营养因子调控、 表观遗传调控和内分泌调节3方面综述蜜蜂级型分化的机理, 并对未来的研究提出可能的方向。     

食物决定蜜蜂身份

新的研究可能对为什么蜜蜂的幼虫在进食了蜂王浆之后会成长为蜂王而不是工蜂作出解释。尽管存在于蜂王浆中的特别成分大体上依然是一个谜,但Robert Kucharksi及其同事现在报道说,进食蜂王浆好像可以通过抑制一种被称为甲基化的过程来影响多种蜜蜂基因的表达。这种对某个基因DNA的化学修饰会降低该基因的表达,而这一过程有部分是由酶Dnmt3所驱动的。当研究人员将蜜蜂幼虫体内的Dnmt3活性破坏了以后,这一改变会出现拟似蜂王浆的效果。使得发育中的蜜蜂幼虫更像蜂王而不像工蜂。     

表观遗传学与蜜蜂级型分化的研究进展

蜜蜂是一种高度社会化的昆虫,一个完整健康的蜂群通常是由蜂王、工蜂和雄蜂组成。尽管蜂王和工蜂的遗传物质相同,但它们在形态特征、行为职能和寿命方面表现出显著的差异。许多研究结果表明,营养因素是造成蜜蜂级型分化现象的主要原因,它可以影响蜂王幼虫和工蜂幼虫体内大量基因和蛋白的差异表达。随着表观遗传学的发展,人们对基因表达的调控机制有了新的认识,它与DNA甲基化、非编码RNA调控和组蛋白乙酰化等密切相关。这也为蜜蜂级型分化的分子机制提供了新的理论。本文就表观遗传学和蜜蜂级型分化的研究进展做一综述。     

熊蜂营养与饲料研究进展

熊蜂是重要的商业传粉昆虫之一,人工驯养和应用熊蜂传粉是弥补自然传粉蜂锐减,满足现代农业授粉需求的重要举措。营养和饲料是实现熊蜂驯养和工厂化生产的关键问题之一。本文综述了单一和混合花粉饲料,不同蛋白质和脂肪比例的饲料,不同氨基酸水平的饲料,以及碳水化合物饲料中添加营养元素或者蜂王浆等对熊蜂发育的影响。其中,混合花粉相比单一花粉对幼虫体重发育有促进作用;欧洲地熊蜂Bombus terrestris成年蜂摄取的蛋白质和脂肪的最佳比例为14∶1;高浓度的氨基酸饲料对蜂王产卵和幼虫成熟有促进作用;碳水化合物中添加营养元素能够促进蜂王产卵,蜂群成群;饲料中添加蜂王浆能够提高蜂王存活率和产卵率。建议未来以本土熊蜂的生产群体为研究对象,针对熊蜂阶段性营养需求及可能影响熊蜂发育的肠道共生菌等因素开展研究。     

蜜蜂蜂王与工蜂级型分化研究进展

蜜蜂ApismekiferaL .是典型的社会性昆虫 ,蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的二倍体成蜂 ,但是在形态、生理、行为等方面有明显的差异 ,属于不同的级型。蜂王和工蜂的级型分化的关键时期发生在幼虫的 4龄末至 5龄止。分化是由分化基因调控的 ,幼虫期食物的质和量是分化的外部决定因子。JH对两级型中卵巢的分化有非常重要的调控作用。蜜蜂脑或其它组织中可能有分泌调控CA的咽侧体调节激素 ,它们通过对CA中JH的合成和分泌的调控而参与了分化的调控。章鱼胺等生物胺也参与了分化调控过程。     

CRISPR/Cas9介导的Suds3敲除抑制小鼠胚胎干细胞增殖和中内胚层分化

胚胎干细胞(ESCs)具有分化为成体各种细胞的能力,其在发育和分化过程中的命运决定受基因表达、表观遗传和胞外信号等多种因素的综合调控.表观遗传调控例如DNA甲基化、组蛋白乙酰化和甲基化,在ESCs的多能性维持以及分化过程中发挥重要作用.Suds3(Sin3 histone deacetylase corepressor...     

王浆主蛋白MRJP7基因在意大利蜜蜂体内的表达

王浆蛋白是蜂王浆生物功能的物质基础,是由王浆蛋白基因家族(mrjps)编码合成的。但部分家族成员如MRJP7在王浆中的含量极少甚至检测不到。基因功能与其在生物体内的时空表达特性相关,为探究mrjp7的生物学功能,本研究利用荧光定量PCR技术对mrjp7在不同发育时期的工蜂和成年工蜂、雄蜂和蜂王的不同组织部位的表达进行定量检测。结果显示mrjp7在成年雄蜂体内的表达水平最低,成年蜂王次之,且在它们的各不同组织部位之间的表达量差异较小。该基因在工蜂幼虫和蛹期的表达同样较低,但在羽化后9日龄前后的哺育蜂王浆腺和头部特异性高表达,这与哺育蜂分泌蜂王浆哺育幼虫和蜂王的功能是相适应的,该结果在转录水平上证实了mrjp7的营养功能,为进一步的研究和应用打下了理论基础。     

不同龄期移虫发育的蜂王卵巢蛋白质组学分析（英文）

【目的】探讨移虫龄期对西方蜜蜂Apis mellifera蜂王卵巢发育的分子调控机制。【方法】运用相对和绝对定量同位素标记(iTRAQ)技术对不同龄期移虫培育的蜂王卵巢组织蛋白质进行定量分析,筛选差异表达蛋白。利用蛋白质免疫印迹法对结果进行验证。【结果】iTRAQ定量分析共鉴定到蜂王卵巢组织蛋白质二级图谱452 966个,最终获得3 642个蛋白。GO(Gene Ontology)富集结果表明,不同龄期移虫发育的蜂王卵巢组织差异表达蛋白主要富集在细胞代谢、分裂以及蛋白质合成。Pathway富集分析表明,1龄幼虫期移虫和2龄幼虫期移虫发育的蜂王卵巢组织差异表达蛋白主要富集在碳水化合物代谢、脂代谢和外源降解类群;1龄幼虫期移虫和3龄幼虫期移虫发育蜂王卵巢组织差异蛋白主要富集在有机体发育通路、核糖体通路和溶酶体代谢。与此同时,两个差异表达蛋白即储存蛋白Hexamerin110和Hexamerin70b的蛋白免疫印迹检测结果表明,随着移虫龄期的增加,Hexamerin110和Hexamerin70b的表达量均呈现降低的趋势。【结论】对不同龄期移虫的蜂王之间差异表达蛋白进行鉴定,为进一步研究蜂王生殖发育及级型分化的调控机制提供理论依据。     

蜜蜂蜂王浆主蛋白(MRJPs)的研究进展

蜜蜂的蜂王浆主蛋白具有为蜂王和幼虫提供营养、影响蜂群社会行为及调节个体生理机能等作用,作为蜂王浆的主要成分对其他机体也可产生多方面的生物学功能。因此,近年来蜂王浆主蛋白的相关研究备受关注。本文针对蜂王浆主蛋白的发现、种类、功能、系统进化及其基因表达情况进行了系统综述。     

影响中华蜜蜂工蜂王浆腺活性的因素

王浆腺是一对位于工蜂头部的泡状腺体,是分泌王浆的主要腺体。青年工蜂的王浆腺在春夏肥大,分泌王浆,饲喂幼虫及蜂王。采集蜂的王浆腺呈可逆的萎缩状态(Free,1961)。越冬工蜂的王浆腺虽肥大,但无泌浆活性(Brouwers,1983)。本试验为了寻找诱发工蜂王浆腺活性的主要因素,为王浆生产提供理论依据,故研究了工蜂王浆腺活性与幼虫、蜂王、花粉、温度之间的关系。     

意蜂工蜂、雄蜂和蜂王的LDH和EST同工酶比较

用聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法,对意蜂工蜂、雄蜂和蜂王以及两种不同大小幼虫之间的乳酸脱氢酶(LDH)和酯酶(EST)同工酶分别作了比较。结果表明,工蜂、雄蜂和蜂王之间LDH同工酶数目无差异,但活性上存在差异;而酯酶同工酶在幼虫阶段与成虫阶段及工蜂、雄蜂和蜂王之间则有着不同的同工酶谱型。说明意蜂同工酶在种内的表达受到发育程度、进食质量、分化方向等因素的影响。     

意蜂SOD和POD同工酶在工蜂、雄蜂和蜂王之间的比较

用聚丙烯酰胺凝胶电泳的方法,以意大利蜜蜂工蜂、雄蜂和蜂王以及两种不同大小幼虫之间的超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)同工酶分别作了比较。结果表明,这2种同工酶在意蜂幼虫阶段与成体阶段均有明显差异;意蜂工蜂、雄蜂和蜂王都有着不同的同工酶谱型。说明意蜂同工酶在种内的表达受到发育程度、进食质量、分化方向等因素的影响。     

MicroRNA在果蝇原始生殖细胞命运调控中的功能研究

果蝇原始生殖细胞(primordial germ cells,PGCs)是生殖干细胞的前体。该群细胞在果蝇幼虫期经历特征性的发育过程,这一过程涉及程序化的细胞命运及行为改变。为系统探讨mi RNA在上述PGCs命运调控中的作用,对雌蝇幼虫发育中的性腺组织进行了mi RNA表达谱分析,发现一组mi RNA分子持续在性腺组织细胞中表达。应用GAL4/UAS遗传操作系统验证了部分候选mi RNAs的功能,获得了mi R-33和mi R-278参与调控果蝇幼虫PGCs有序分化的实验证据。该文为发育过程中功能性mi RNA研究工作的开展提供了有益的借鉴。     

哺乳动物早期胚胎发育及干细胞分化过程中的表观遗传调控研究

哺乳动物早期发育过程伴随着细胞的增殖、迁移以及细胞命运的层级特化。体外干细胞系在合适刺激下的定向分化可以部分模拟早期胚胎发育及细胞命运决定的历程。在细胞命运层级特化过程中,细胞通过多重调控机制协调全能性相关基因的维持及关闭、特定谱系关键基因的时空特异性表达,表观遗传调控在该过程中发挥着十分重要的作用。开展针对体内胚胎发育及体外干细胞定向分化过程中细胞命运决定表观调控机制的研究,将推动对发育生物学基本科学问题的认识,同时也将进一步推动再生医学的发展,最终服务于国家人口健康发展战略。     

哺乳动物原始生殖细胞体内特化和体外培养

原始生殖细胞(primordial germ cells, PGCs)是胚胎中最先出现的生殖细胞。PGCs来源于上胚层,最早出现在后肠,随后向生殖嵴迁移。这一过程伴随一系列复杂的分子调控机制,以及DNA甲基化重编程和组蛋白修饰等表观遗传过程。PGCs经过不断的分裂、发育及分化,最终形成配子。为了更好地研究PGCs发育与分化的调控和表观遗传过程,体外培养的研究变得越来越重要。本文以小鼠和人为例,介绍了哺乳动物PGCs的特化过程、PGCs特化过程中的表观遗传过程和PGCs的体外培养研究进展。     

骨髓间充质干细胞分化过程中表观遗传调控机制的研究进展

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)具有自我更新的能力和多向分化潜能,在体外可被诱导分化成多种细胞类型,在骨及软骨组织修复中具有重要的临床应用价值。为研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,将BMMSCs更合理安全地应用于临床,有必要阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制。由于BMMSCs的异常分化可导致疾病的发生,其分化调控机制一直是研究的热点。表观遗传调控,如DNA甲基化、组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化及非编码RNA等,对决定BMMSCs分化方向至关重要。阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制,将有助于研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,更合理安全地将BMMSCs应用于临床。就BMMSCs分化中的主要表观遗传调控机制的最新研究进展做一综述,并进行了总结。     

骨髓间充质干细胞分化过程中表观遗传调控机制的研究进展北大核心CSCD

骨髓间充质干细胞(bone marrow mesenchymal stem cells,BMMSCs)具有自我更新的能力和多向分化潜能,在体外可被诱导分化成多种细胞类型,在骨及软骨组织修复中具有重要的临床应用价值。为研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,将BMMSCs更合理安全地应用于临床,有必要阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制。由于BMMSCs的异常分化可导致疾病的发生,其分化调控机制一直是研究的热点。表观遗传调控,如DNA甲基化、组蛋白乙酰化、组蛋白甲基化及非编码RNA等,对决定BMMSCs分化方向至关重要。阐明表观遗传在BMMSCs分化过程中的调控机制,将有助于研发有效促进BMMSCs定向分化的药物,更合理安全地将BMMSCs应用于临床。就BMMSCs分化中的主要表观遗传调控机制的最新研究进展做一综述,并进行了总结。     

体细胞克隆哺乳动物胚胎发育的表观遗传学

如何提高克隆效率和体细胞核移植后表观遗传重编程的潜在机制的研究是当前生命科学的热点之一。将处于分化状态而进行核移植的体细胞转变成具有全能型的早期胚胎的关键是表观遗传的重编程。文章从基因印迹,x染色体失活,端粒长度等方面来探讨哺乳动物克隆胚胎在发育过程中的表观遗传重编程的机制。