中华蜜蜂OBP3基因的克隆、原核表达及组织表达谱

【目的】气味结合蛋白质（odorant binding proteins, OBPs）参与气味分子的识别,在蜜蜂嗅觉中扮演重要的角色。本研究旨在克隆中华蜜蜂 Apis cerana cerana OBP3基因,以制备多克隆抗体。【方法】运用RT-PCR技术从中华蜜蜂头部总RNA中扩增OBP3基因,将该基因亚克隆入原核表达载体pET-28a并转入大肠杆菌Escherichia coli Rosetta (DE3)中诱导表达获得融合蛋白质,融合蛋白质经纯化后免疫新西兰白兔制备多克隆抗体,最后分别用间接ELISA和Western Blot检测抗体的效价和特异性,并采用荧光定量PCR检测OBP3基因在中蜂不同组织中的表达。【结果】克隆得到了中华蜜蜂OBP3基因AccOBP3（GenBank登录号KJ026357）,大小为444 bp。 SDS-PAGE结果显示融合蛋白成功表达。制备的多克隆抗体效价高于1∶40 000,且具有很高的特异性。荧光定量PCR结果表明,AccOBP3基因在腿部和触角中显著高表达（P<0.01）,胸部中次之（P<0.01）,头部和腹部中显著低表达,后两者表达量差异不显著（P>0.05）。【结论】OBP3基因在中蜂触角有高转录活性。本研究实现了中蜂OBP3基因的原核表达,并制备了兔抗中蜂OBP3多克隆抗体,为深入研究中蜂OBP3基因的功能奠定基础 。     

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-21 cDNA,命名为 Accmab 21（GenBank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 kD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(P<0.05)。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(P<0.05);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。     

中华蜜蜂精子介导egfp基因转移

中华蜜蜂Apis cerana cerana是一种真社会性昆虫,也是我国重要的经济昆虫。本实验目的是为了检测精子是否可以作为载体将外源egfp基因介导转入中华蜜蜂。首先将雄蜂精子与线性化的质粒DNA共浴,然后通过人工授精技术将精子导入处女王,再对实验蜂群后代进行分析。结果显示EGFP蛋白在一群实验组蜂的1～2日龄小幼虫中表达较强,能检测到0.01%～0.02%荧光阳性小幼虫个体;通过PCR和RT-PCR技术分析,证实转入的外源egfp基因获得表达。实验结果表明精子载体法能够用于中华蜜蜂外源基因的转移和表达。     

中华蜜蜂化学感受蛋白基因Acer-CSP1克隆与表达特征分析

化学感受蛋白(chemosensory proteins, CSPs)是昆虫化学感受系统中重要的组成部分之一。本研究克隆了中华蜜蜂Apis cerana cerana化学感受蛋白基因Acer-CSP1, 其核苷酸全长351 bp （GenBank登录号为FJ157352）, 编码116个氨基酸残基, 预测蛋白分子量为13.85 kD, 等电点为4.89, 且含有4个保守的半胱氨酸残基, 均符合昆虫CSPs的一般特征, 且与意蜂CSP1基因具有99.1%的相似性, 与其他昆虫也有45.3%~68.0%的相似性。利用2^-ΔΔCt法及绝对定量法的real-time PCR技术对Acer-CSP1在中蜂不同器官表达特征进行了研究, 得出的一致结论为Acer-CSP1显著水平地高丰度表达于中华蜜蜂触角, 其次大量表达于头部。由于触角为中华蜜蜂最主要的嗅觉器官, 而头部则具有发达的感觉神经系统和味觉系统, 这也提示Acer-CSP1极有可能参与中华蜜蜂的嗅觉以及其他化学感受功能。     

中华蜜蜂dynactin p62基因的克隆及不同发育阶段表达分析

为探究中华蜜蜂Apis cerana cerana dynactin p62基因的表达特性, 本研究克隆了中华蜜蜂dynactin p62的基因组DNA序列(GenBank登录号： JX101463) 和mRNA序列（GenBank登录号： JX101464）; 采用荧光定量PCR检测了中华蜜蜂dynactin p62在不同发育时期（3日龄和6日龄幼虫、 刚羽化出房蜜蜂）三型蜂中mRNA的表达量。结果表明： 该基因基因组DNA序列全长为2 403 bp, mRNA序列全长为1 491 bp, 编码496个氨基酸残基, 预测的蛋白分子量为56.49 kD, 等电点为8.31。系统发育分析表明中华蜜蜂dynactin p62与西方蜜蜂Apis mellifera dynactin p62聚成一支。该基因在不同发育时期均有表达, 在雌性蜜蜂（蜂王和工蜂）中, 刚羽化成虫期的表达量显著高于幼虫期(P<0.05), 并且同一发育时期相比, 工蜂的表达量显著高于蜂王(P<0.05); 而该基因在雄蜂中表达量没有明显的规律性。这些结果提示该基因可能与中华蜜蜂级型分化有关。     

中华蜜蜂Malvolio基因 Acmvl 的克隆及组织表达分析

【目的】本研究克隆了中华蜜蜂Apis cerana cerana Malvolio (Mvl)基因的cDNA序列,分析了其编码蛋白的结构特点,并探讨其mRNA在内勤蜂、采蜜蜂和采粉蜂各部位组织中的表达差异,以期为该基因的生物学功能研究提供参考。【方法】利用RT-PCR技术从中华蜜蜂内勤蜂头部组织中扩增和克隆获得Acmvl的全长序列,并采用多种生物信息学软件分析Acmvl蛋白的结构特征;采用Real-time PCR对中华蜜蜂Acmvl在内勤蜂、采蜜蜂和采粉蜂各组织中的表达特征进行分析。【结果】Acmvl基因cDNA全长为2 130 bp（GenBank登录号：KP662686）,编码587个氨基酸,预测该蛋白分子量为65.86 kD,等电点为6.03,无信号肽,存在11个跨膜结构域、9个糖基化位点和14个潜在磷酸化位点;系统发育树分析结果显示,中华蜜蜂Acmvl与其他膜翅目昆虫Malvolio聚为一支,与小鼠Mus musculus和人Homo sapiens Nramp家族的Nramp2聚为另一大分支,且与小鼠、水稻 Oryza sativa 、黑腹果蝇 Drosophila melanogaster 和酵母Saccharomyces cerevisiae的Nramp家族同源体在跨膜区、跨膜区带电残基及转运蛋白特征结构域上有很高的保守性,尤其是与Nramp2。Acmvl 基因在中华蜜蜂各部位组织中均有表达,但高表达于内勤蜂的胸部及采蜜蜂和采粉蜂的腹部和足部,提示该基因表达的差异影响采集行为。【结论】Acmvl 属于Nramp基因家族,可能为Nramp2的同源基因,该基因影响采集行为可能与转运Cu²⁺, Mn²⁺和Fe²⁺（尤其是Fe²⁺）有关。     

Variable microsatellite loci isolated from the Asian honeybee, Apis cerana (Hymenoptera; Apidae)

We developed 12 polymorphic microsatellite loci for the Asian honeybee, Apis cerana using the magnetic particle method. Eight of these 12 were highly polymorphic, having four to seven alleles with an expected heterozygosity of 0.38 to 0.78. The primers also produce polymorphic products in related honeybee species such as Apis nigrocincta. These loci can be used to study parameters associated with genetic structure, such as paternity frequency and worker reproduction.     

Cloning and expression pattern of odorant receptor 11 in Asian honeybee drones,Apis cerana (Hymenoptera,Apidae)

Odorant receptors play a crucial role in the special recognition of scent molecules in the honeybee olfaction system. The odorant receptor 11 (AmOR11) in western honeybee drones (Apis mellifera) has been demonstrated to specifically bind to 9-oxo-2-decenoic acid (9-ODA) of queens. However, little is known regarding the functions of OR11 Asian honeybee drones (Apis cerana) in the context of their mating activities. In this study, the odorant receptor 11 gene (AcOr11) from A. cerana was cloned, and its expression profiles were examined during two developmental stages (immature and sexually mature) and different physiological statuses (flying and crawling). The cDNA sequence of AcOr11 was highly similar to that of AmOr11, and encoded a membrane-coupled protein of 384 amino acids. The results of qRT-PCR indicated that AcOr11 was expressed at higher levels in drone antennae compared to brains, and the expression was significantly up-regulated in sexually mature drone brains compared to immature brains. Interestingly, AcOr11 expression in brains of mature flying drones was dramatically higher than those of mature crawling drones. To our knowledge, this study demonstrate a link between AcOr11 gene expression in the brain of honeybee drones and behavior associated with sexual maturity and mating flight.     

中华蜜蜂气味受体基因AcerOr167的克隆及表达分析

本研究通过RT-PCR获得中华蜜蜂气味受体基因Or167的cDNA序列,并采用多种生物信息学软件对其结构特征进行预测分析;利用荧光定量PCR检测Acer Or167 m RNA在工蜂羽化后不同发育阶段(1、5、10、15、20、25和30日龄)和不同组织(触角、头、胸、腹、足、翅)中的相对表达量。克隆获得中华蜜蜂Or167的c DNA序列,命名为Acer Or167(Gen Bank登录号为KF239369),其全长1311 bp,编码436个氨基酸,预测有5个跨膜结构域;多序列比对结果显示,中华蜜蜂Acer Or167与西方蜜蜂Amel Or167的一致性最高,达94%,而与毕氏粗角蚁Cbir Or4-like的一致性最低,为49%;荧光定量结果显示,Acer Or167 m RNA在成蜂不同发育期的各个组织中均有表达,且触角中的表达量极显著高于其它各个组织(P0.01),在头、胸、腹、足、翅中有少量表达;从触角不同发育阶段的表达情况来看,1日龄表达量最低,5日龄表达量显著升高,20日龄表达量最高,且极显著高于其它各日龄(P0.01)。推测Acer Or167可能在中华蜜蜂的嗅觉识别系统中起着重要的作用,与中华蜜蜂外出采集,识别花香气味有关。本研究为进一步深入研究中华蜜蜂传统气味受体的功能奠定理论基础。     

中华蜜蜂信息素结合蛋白OBP10的基因克隆、原核表达和配基结合特性分析

【目的】气味结合蛋白在中华蜜蜂Apis cerana cerana嗅觉系统中起到重要作用,本实验拟研究中华蜜蜂一个新的信息素结合蛋白OBP10及其与蜜蜂信息素以及蜜源开花植物挥发物的结合特性。【方法】本实验通过RT-PCR扩增获得OBP10基因全长(Gen Bank登录号:KP717060.1),以p ET-30a构建原核表达载体,并以Ni2+琼脂糖柱进行重组蛋白表达和分离纯化,在N-苯基-1-萘胺(N-phenyl-1-naphthylamine,1-NPN)作为荧光报告子下利用荧光光谱法体外研究重组Acer OBP10与多种候选化学配基的结合特征。【结果】经多序列联配分析,发现Acer OBP10的多个同源基因均为信息素结合蛋白(pheromone binding proteins,PBPs)。配基结合特性分析显示,Acer OBP10对14种候选配基中的蜂王信息素成分对羟基苯甲酸甲酯(HOB)竞争力最大,相对荧光可降至6.06%,解离常数11.04μmol/L;进一步表明Acer OBP10属于一个新的中蜂PBPs。此外,Acer OBP10也能和包括工蜂信息素(香叶醇和橙花醇)、报警信息素(2-庚酮和乙酸异戊酯)等蜜蜂信息素以及蜜源开花植物挥发物之一的β-紫罗兰酮结合,表明Acer OBP10可能是一种以信息素结合为主的多功能结合蛋白。【结论】Acer OBP10是中蜂一个新的信息素结合蛋白,与此前我们鉴定的蜂王信息素结合蛋白Acer ASP1相比,Acer OBP10对蜜蜂信息素的结合谱更为广泛,这些结果将对进一步研究中华蜜蜂信息素识别和传递提供理论基础,对于深入了解中华蜜蜂嗅觉影响生理功能的行为机制具有重要意义。     

中华蜜蜂DNA甲基化转移酶Dnmt3基因克隆及表达谱分析

为探究中华蜜蜂Apis cerana cerana的DNA甲基化模式, 本研究采用RT PCR技术克隆了中华蜜蜂DNA甲基化转移酶3（Dnmt3）基因(GenBank登录号为JQ740768); 采用荧光定量PCR检测不同发育时期工蜂（4日龄蛹, 1, 7和30日龄成年蜂及产卵工蜂）和蜂王（4日龄蛹, 1日龄蜂王和产卵蜂王）头部的Dnmt3基因mRNA的表达量。结果表明： 该基因cDNA序列全长2 277 bp, 编码758个氨基酸残基, 预测的蛋白分子量为88.24 kD, 等电点为7.85。将中华蜜蜂与其他物种的Dnmt3基因的结构域进行比对, 同时将该基因推导的氨基酸序列与其他物种的Dnmt3氨基酸序列进行同源性比对和系统发育分析, 发现与西方蜜蜂的Dnmt3序列一致性高达99%。该基因在工蜂和蜂王不同发育时期均有表达, 1日龄工蜂与7日龄工蜂中没有显著差异(P>0.05), 30日龄工蜂中的表达量显著高于前两者 (P<0.05); 蜂王蛹中的表达量显著高于工蜂蛹 (P<0.05); 1日龄的蜂王中的表达量显著高于1日龄的工蜂(P<0.05); 产卵工蜂与产卵蜂王中的表达量没有差异（P>0.05）。这种表达情况提示其可能与工蜂劳动分工及蜜蜂卵巢发育有关。     

Cloning and expression profiling of the DNA methyltransferase Dnmt3 gene in the Chinese honeybee, Apis cerana cerana (Hymenoptera:Apidae )

为探究中华蜜蜂Apis cerana cerana的DNA甲基化模式,本研究采用RT-PCR技术克隆了中华蜜蜂DNA甲基化转移酶3( Dnmt3)基因(GenBank登录号为JQ740768);采用荧光定量PCR检测不同发育时期工蜂(4日龄蛹,1,7和30日龄成年蜂及产卵工蜂)和蜂王(4日龄蛹,1日龄蜂王和产卵蜂王)头部的Dnmt3基因mRNA的表达量.结果表明:该基因cDNA序列全长2 277 bp,编码758个氨基酸残基,预测的蛋白分子量为88.24 kD,等电点为7.85.将中华蜜蜂与其他物种的Dnmt3基因的结构域进行比对,同时将该基因推导的氨基酸序列与其他物种的Dnmt3氨基酸序列进行同源性比对和系统发育分析,发现与西方蜜蜂的Dnmt3序列一致性高达99％.该基因在工蜂和蜂王不同发育时期均有表达,1日龄工蜂与7日龄工蜂中没有显著差异(P＞0.05),30日龄工蜂中的表达量显著高于前两者(P＜0.05);蜂王蛹中的表达量显著高于工蜂蛹(P＜0.05);1日龄的蜂王中的表达量显著高于1日龄的工蜂(P＜0.05);产卵工蜂与产卵蜂王中的表达量没有差异(P＞0.05).这种表达情况提示其可能与工蜂劳动分工及蜜蜂卵巢发育有关.     

中华蜜蜂工蜂视叶的胚后发育

为了研究蜜蜂视叶的胚后发育模式, 本研究通过形态解剖、免疫组织化学技术, 对中华蜜蜂Apis cerana cerana工蜂视叶的胚后发育过程进行了系统的比较研究。结果表明: 中华蜜蜂的视叶起源自幼虫早期脑内部的两个视原基。 外部视原基经过不对称的细胞分裂产生神经节母细胞, 随后这些细胞经过快速的对称分裂, 复制自身并生成视髓层神经细胞; 外部视原基的极少数细胞分裂产生视神经节层神经节母细胞, 到蛹发育中期, 随着视神经进入的刺激, 神经节层神经细胞才开始快速增殖, 并最终形成了视神经节层的所有结构。 内部视原基的分裂方式同外部视原基相同, 最终生成视叶的视小叶部分。本研究结果提示中华蜜蜂的视叶起源自两个视原基, 大多数神经细胞在前蛹期产生, 视神经的进入刺激了视神经节层的发育。     

中华蜜蜂咽下神经节的结构和胚后发育

咽下神经节是昆虫腹神经索的第一个复合神经节, 主要调节口器附肢的活动。本研究通过形态解剖、 BrdU免疫组织化学等技术, 对中华蜜蜂Apis cerana cerana咽下神经节的组织结构和胚后发育过程进行了比较研究。结果表明： 中华蜜蜂的咽下神经节由上颚、 下颚和下唇3个神经节组成。在胚后发育过程中, 细胞增殖的活跃期主要集中在预蛹和蛹发育的第1天, 增殖活动一直持续到蛹发育的第4天结束。根据神经胶质细胞的位置和形态, 咽下神经节中的神经胶质可分为3种类型--表面神经胶质、 皮层神经胶质和神经纤维网神经胶质。本研究为蜜蜂神经系统的发育和功能研究提供了理论基础。     

中华蜜蜂嗅觉受体AcerOrco的表达及定位分析

【目的】通过对中华蜜蜂Apis cerana cerana嗅觉受体AcerOrco的表达及蛋白定位分析,阐明AcerOrco的表达特性,以期为进一步探索其功能提供理论依据。【方法】分别通过qRT-PCR技术和Western blot技术对中华蜜蜂气味受体AcerOrco mRNA及蛋白在内勤蜂和采集蜂5个组织部位(触角、头、胸、腹和足)中的相对表达量进行分析,采用免疫组化技术对AcerOrco蛋白的表达进行定位分析。【结果】定量结果显示,AcerOrco转录本在内勤蜂和采集蜂各组织中均有表达,其中触角中的表达量最高;该基因在采集蜂各组织中的表达量普遍高于内勤蜂。AcerOrco受体蛋白在内勤蜂和采集蜂各组织中也均有表达,在触角和头部的表达量明显高于其他组织。定位结果显示,在内勤蜂触角中,AcerOrco主要在毛形感器中表达,板形感器中表达不明显;在采集蜂触角的板形感器和毛形感器中均有表达,但毛形感器中的表达更多一些。【结论】获得了AcerOrco mRNA及其蛋白在内勤蜂和采集蜂各组织中的表达特性,并将这一蛋白表达定位于工蜂触角的毛形感器和板形感器中。     

The complete mitochondrial genome of the Asiatic cavity-nesting honeybee Apis cerana (Hymenoptera: Apidae)

In the present study, we determined the complete mitochondrial DNA (mtDNA) sequence of Apis cerana, the Asiatic cavity-nesting honeybee. We present here an analysis of features of its gene content and genome organization in comparison with Apis mellifera to assess the variation within the genus Apis and among main groups of Hymenoptera. The size of the entire mt genome of A. cerana is 15,895 bp, containing 2 ribosomal RNA genes, 13 protein-coding genes, 22 transfer RNA (tRNA) genes and one control region. These genes are transcribed from both strands and have a nucleotide composition high in A and T. The contents of A+T of the complete genomes are 83.96% for A. cerana. The AT bias had a significant effect on both the codon usage pattern and amino acid composition of proteins. There are a total of 3672 codons in all 13 protein-coding genes, excluding termination codons. The most frequently used amino acid is Leu (15.52%), followed by Ile (12.85%), Phe (10.10%), Ser (9.15%) and Met (8.96%). Intergenic regions in the mt genome of A. cerana are 705 bp in total. The order and orientation of the gene arrangement pattern is identical to that of A. mellifera, except for the position of the tRNA-Ser(AGN) gene. Phylogenetic analyses using concatenated amino acid sequences of 13 protein-coding genes, with three different computational algorithms (NJ, MP and ML), all revealed two distinct groups with high statistical support, indicating that A. cerana and A. mellifera are two separate species, consistent with results of previous morphological and molecular studies. The complete mtDNA sequence of A. cerana provides additional genetic markers for studying population genetics, systematics and phylogeographics of honeybees.     

中华蜜蜂上颚腺的组织结构及其胚后发育

【目的】上颚腺（mandibular gland）是昆虫重要的外分泌腺,它产生的化学物质在昆虫的种内信息交流中起重要的作用。本研究目的在于了解中华蜜蜂Apis cerana cerana上颚腺的组织结构以及胚后发育特点。【方法】本研究通过组织形态学、BrdU免疫组织化学等技术,对中华蜜蜂上颚腺的结构和发育过程进行了比较研究。【结果】中华蜜蜂的上颚腺在不同级型间差异显著,蜂王的面积最大,工蜂较小,而雄蜂退化。上颚腺出现在末龄幼虫到预蛹阶段,细胞分裂活动的高峰期发生在蛹发育的第1天,随后分裂细胞数减少,并一直持续到蛹发育的第6天结束。在上颚腺发育早期,由分泌细胞分化的内膜就已经出现,并一直保持到成虫。【结论】本研究为昆虫上颚腺的发育和功能研究提供了理论基础。     

中华蜜蜂工蜂蕈形体胚后发育中神经胶质的形成模式

本研究通过形态解剖、免疫组织化学等技术,对中华蜜蜂Apis cerana cerana工蜂蕈形体胚后发育中神经胶质的形成过程进行了比较研究。结果表明：蕈形体中神经胶质增殖的高峰期集中在幼虫发育末期到蛹发育早期;在工蜂蕈形体的蕈体冠、蕈体柄以及小叶的发育过程中,神经胶质细胞往往先于神经纤维网出现在特定的区域,引导神经纤维网的形成。它们一方面规定了神经纤维网的边界和区域,为神经纤维网提供内部的分隔;另一方面也为神经纤维的移动提供特定的“路标"和靶向。与神经纤维网相关联的神经胶质的数量的持续增加,除了神经胶质的分裂增殖外,还有一部分来自于外部细胞体层的神经胶质的迁入。     

婚飞行为影响中华蜜蜂性成熟处女蜂王的基因表达

婚飞是性成熟处女蜂王与雄蜂交配过程中的一个重要前奏, 在该过程中蜂王体内伴随着一系列重要的生理变化。为了探究中华蜜蜂Apis cerana cerana处女蜂王婚飞过程中基因表达变化, 本研究利用数字基因表达谱(digital gene expression, DGE) 技术分析了中华蜜蜂性成熟处女蜂王飞行与未飞行之间的基因表达差异。经DGE测序, 分别从两个样品中获得5.98和6.01 百万条Clean标签。通过分析检测到250个基因有差异表达, 其中133个基因在飞行蜂王中上调表达, 117个基因在飞行蜂王中下调表达。这些差异基因可以归类到348个功能性类别和142个生化途径。结果表明中华蜜蜂性成熟处女蜂王在婚飞过程中大量基因的表达发生了变化。这些结果为进一步研究中华蜜蜂蜂王婚飞过程中生理变化的分子机制提供了重要的基因表达信息。