中国澳彩带蜂亚属研究(膜翅目,蜜蜂总科,隧蜂科)

报道中国澳彩带蜂亚属4种,并给出了物种检索表.这些物种包括:塔克彩带蜂Nomia(Austronomia)takaoensis Friese、克氏彩带蜂N.(A.)krombeini Hirashima、小齿突彩带蜂N.(A.)notiomorpha Hirashima与大胫板彩带蜂N.(A.)fruhstorferi Pérez,其中小齿突彩带蜂为中国新纪录种.研究标本保存于中国科学院动物研究所.     

蜜蜂全基因组出笼前后

在2006年10月26日,期待已久的蜜蜂的基因组序列在英国杂志《自然》上发表了。这一事件对于全世界蜜蜂生物学家来说,标志着蜜蜂研究“后基因组时代”的开始。这一重大项目由倍乐医学院完成,耗资800万美元,历时2年。而实际上对于基因组的注释又经过近2年的时间,由代表15个国家、来自64个实验室的170名科学家完成。这一等待是值得的基因组序列最终发表后,生物学家通过互联网能做他们自己的“数据采掘”,用这一可得的公共资源验证自己的假说。事实上,在蜜蜂基因组文章在《自然》上发表的当周,其姊妹刊上发表的约50篇相关论文中,有一半以上是基于生物信息学的研究,这些刊物包括《科学》、《基因组研究》、《美国国家科学院院报》及《昆虫分子生物学》。蜜蜂与人类享有一些共性劳动分工,复杂的通信系统包括语言,发达的保卫和防御系统,精妙的建筑以及为了共同利益自我牺牲的特点。由于有这些共性,蜜蜂基因组的发表将使科学家不仅能够深入研究蜜蜂生物学,而且能深入了解我们人类自身的生物学。     

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。     

ame-miR-79负调控意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道中靶基因CYP450和FG的表达

【目的】本研究旨在通过饲喂ame-miR-79的模拟物(mimic)和抑制物(inhibitor)对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂幼虫肠道内的ame-miR-79分别进行过表达和敲减,探究ame-miR-79对幼虫肠道内靶基因表达的调控作用。【方法】通过分子克隆与Sanger测序验证意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内ame-miR-79的序列真实性。通过饲喂mimic-miR-79和inhibitor-miR-79对意大利蜜蜂工蜂4-6日龄幼虫肠道内的ame-miR-79分别进行过表达和敲减。采用相关生物信息学软件进行ame-miR-79的靶基因预测与分析。通过RT-qPCR检测ame-miR-79的过表达和敲减效果及过表达和敲减ame-miR-79后靶基因的相对表达量。【结果】ame-miR-79在意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内真实存在。与无义模拟物(nonsense mimic, mimic-NC)组相比,mimic-miR-79组的4-6日龄幼虫肠道内ame-miR-79的表达量皆极显著上调;与无义抑制物(nonsense inhibitor, inhibitor-NC)组相比,inhibitor-miR-79组的4和5日龄幼虫肠道内ame-miR-79的表达量显著下调,6日龄幼虫肠道内ame-miR-79的表达量极显著下调。ame-miR-79共靶向303个基因,涉及27个GO条目和179条KEGG通路。相较于mimic-NC组,靶基因细胞色素P450基因CYP450在mimic-miR-79组的4和5日龄幼虫肠道内均极显著下调表达,而在6日龄幼虫肠道内上调表达;靶基因fringe糖基化转移酶(fringe glycosyltransferase, FG)基因在4日龄幼虫肠道内下调表达,在5日龄幼虫肠道内显著下调表达,而在6日龄幼虫肠道内上调表达。相较于inhibitor-NC组,CYP450在inhibitor-miR-79组的4日龄幼虫肠道内极显著上调表达,在6日龄幼虫肠道内上调表达,而在5日龄幼虫肠道内下调表达;FG的表达水平在4日龄幼虫肠道内显著上调,在5和6日龄幼虫肠道内极显著上调。【结论】ame-miR-79在意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内真实存在;通过饲喂模拟物和抑制物能分别实现意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内ame-miR-79的有效过表达和敲减;ame-miR-79负调控意大利蜜蜂工蜂幼虫肠道内CYP450和FG的表达。     

基于PacBio测序数据的蜜蜂球囊菌转录因子、融合基因及RNA编辑事件的鉴定

【目的】本研究旨在利用已获得的PacBio单分子实时(single molecule real-time, SMRT)测序数据对蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis菌丝(AaM)和孢子(AaS)中的转录因子(TF)、融合基因和RNA编辑事件进行鉴定和分析,以期丰富蜜蜂球囊菌的相关信息,并为进一步探究它们的功能提供理论依据。【方法】利用BLASTx工具将AaM和AaS的全长转录本序列比对到Nr, Swiss-Prot和KEGG数据库以获得一致性最高的蛋白序列,再利用hmmscan软件将上述蛋白序列比对到Plant TFdb数据库以获得TF的分类及注释信息。采用TOFU软件中的fusion_finder.py程序进行融合基因的预测,进而分析融合基因的序列和位置信息。使用SAMtools预测AaM和AaS中的RNA编辑事件,再利用ANNOVAR软件对RNA编辑事件进行注释,进而采用相关生物信息学软件对RNA编辑位点基因进行GO功能和KEGG通路注释。【结果】在AaS中共鉴定到17个TF家族的213个TF,其中C2H2家族包含的TF成员最多。在AaM和AaS中分别鉴定到921和510个融合基因,二者共有的融合基因为510个,特有的融合基因分别为411和0个。在AaM和AaS中分别鉴定到547和191次RNA编辑事件,其中AaM中同义单核苷酸突变的数量最多,AaS中非同义单核苷酸突变的数量最多。此外,在AaM中鉴定到12种碱基替换类型,其中发生C->T的RNA编辑事件数量最多,达到158次;在AaS中鉴定到9种碱基替换类型,其中发生C->T和G->T的RNA编辑事件数量最多,均有42次。AaM和AaS中RNA编辑位点基因分别涉及19和24个GO功能条目;此外还能注释到11和20条KEGG通路。【结论】蜜蜂球囊菌的菌丝和孢子中含有丰富的TF、融合基因和RNA编辑位点;转录因子C2H2家族与蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长发育和细胞活动具有潜在关联;RNA编辑事件的碱基替换类型在蜜蜂球囊菌和其他物种中具有物种特异性;RNA编辑可能在蜜蜂球囊菌菌丝和孢子的生长和代谢中发挥作用。     

东方蜜蜂和西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花挥发性气味响应的差异

【目的】植物的挥发性气味对传粉者的选择具有重要的影响,为探究红阳猕猴桃Actinidia chinensis ‘Hongyang’雌花的挥发性气味对东方蜜蜂Apis cerana和西方蜜蜂Apis mellifera行为反应的差异。【方法】利用顶空固相微萃取与气质联用技术（Headspace solid phase microextraction-gas chromatography-mass spectrometry,HS-SPME-GC-MS）鉴定红阳猕猴桃雌花挥发性物质成分及相对含量,并通过气相色谱-触角电位联用测量系统（GC-EAD）和Y型嗅觉仪测定东方蜜蜂和西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花气味的触角电位和行为反应。【结果】GC-MS结果表明,红阳猕猴桃雌花挥发性气味含有33种成分,包括醇类、酯类、酮类、烃类、萜烯类、醛类、胺类和盐类。GC-EAD结果表明,红阳猕猴桃雌花挥发性物质中7种化合物芳樟醇、壬醛、苯乙醇、2,6,6-三甲基-2-环己烯-1,4-二酮、苯甲酸乙酯、水杨酸甲酯和顺式-3-己烯醇2-甲基丁酸酯能够引起东方蜜蜂和西方蜜蜂的触角反应,而3种化合物乙酸叶醇酯、水杨酸乙酯和β-紫罗酮只引起东方蜜蜂的触角反应。嗅觉行为反应结果表明,红阳猕猴桃雌花的气味对东方蜜蜂具有引诱作用（P> 0.05）,引诱率为60%;对西方蜜蜂具有驱避作用（P <0.01）,驱避率是67.5%。【结论】东方蜜蜂和西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花挥发性气味的响应存在显著差异,东方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花的气味无明显趋性,而西方蜜蜂对红阳猕猴桃雌花的气味具有明显驱避。因此,为红阳猕猴桃授粉时,东方蜜蜂相对于西方蜜蜂更理想。     

全基因组重测序揭示青藏高原东缘及东南缘东方蜜蜂遗传多样性与适应性进化

【目的】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区东方蜜蜂Apis cerana样本进行群体遗传多样性与适应性进化研究,为进一步解析青藏高原东方蜜蜂的遗传资源多样性、种群扩散规律以及适应高原生境的分子进化机制提供参考。【方法】对青藏高原东缘和东南缘及邻近地区77群东方蜜蜂样本进行全基因组重测序;运用群体遗传学方法,基于群体结构、主成分分析、系统进化树、遗传分化指数、线粒体基因组单倍型以及选择信号分析对东方蜜蜂这77群及GenBank数据库下载的90群的全基因组重测序原始数据进行分析。【结果】这167群东方蜜蜂区分出来自川西高原、藏南高原、滇北高原和川北高原的4个高原型群,分属于两个进化支,平均遗传分化指数(Fst=0.1178)高于非高原型群的(Fst=0.0411)。基于种群间最小遗传距离分析,东南缘的藏南高原群、滇北高原群与滇南群具有更近的遗传关系;东缘的川西高原群、川北高原群分别与川西山地和秦巴群具有更近的遗传关系。结合线粒体基因组单倍型分析,初步推断出青藏高原东缘及东南缘高原型群体祖先单倍型及来源。选择性分析鉴定到了潜在的参与脂肪酸代谢、光转导、温度适应、卵巢发育等信号通路相关的潜在受选基因。在藏南高原和滇北高原群体中发现两个共同受选择基因ISL-1和FOXO,主要参与胰岛素分泌以应对细胞压力,暗示它们在东方蜜蜂适应青藏高原东南缘生境中发挥着重要作用。【结论】青藏高原东方蜜蜂遗传多样性丰富,东南缘的藏南高原和滇北高原群体以及东缘的川西高原和川北高原群体在遗传分化上明显区分,这4个高原群是由邻近地区非高原群扩散后的地理隔离形成了种群分化;初步筛选获得东方蜜蜂高原环境适应性潜在基因。本研究为进一步探析青藏高原东方蜜蜂适应高原生境下的分子进化机制奠定了基础。     

蜜蜂上颚腺及其分泌物研究进展

上颚腺是蜜蜂重要的外分泌腺体,其分泌物是维系蜂群社会性结构的重要物质。蜂王和工蜂上颚腺分泌物合成均以硬脂酸为合成前体,但在脂肪酸的β-氧化过程中表现出级型差异性,导致分泌物组分比例不同。蜂王上颚腺分泌物以9-羰基-2癸烯酸(9-ODA)为主,有吸引工蜂和雄蜂、抑制工蜂卵巢发育等作用;工蜂上颚腺分泌物以10-羟基-2癸烯酸(10-HDA)和10-羟基癸酸(10-HDAA)为主,是蜂王浆的重要组成部分。同时,这种具备典型级型差异的分泌物组成又具有级型间可塑性,在不同蜂种间也存在区别。近年来在转录水平和蛋白水平的一些研究进一步揭示了级型间差异的分子基础。针对蜜蜂上颚腺及其分泌物的研究在蜜蜂生物学、行为学和蜂产品质量控制等方面具有重要的意义。本文通过总结国内外相关研究进展,旨在为上颚腺分泌物的作用机制、生物合成机制等领域的进一步深入研究提供借鉴。     

秦岭岩白菜的传粉生物学特性与繁育系统

对珍稀濒危植物秦岭岩白菜(Bergenia scopulosa T.P.Wang)的开花特性、传粉适应及繁育系统进行了分析研究。结果表明:(1)秦岭岩白菜为蝎尾状聚伞花序,具(29±10)朵单花,单花期约15d,遇低温雨雪天气花冠闭合,可延长3~5d,花序花期约30d,种群花期近4个月。(2)花粉活力在花药开裂后的12h内最高(约90%),维持单花平均花粉活力在30%以上约6d;柱头在第1~4天内保持很强的可授性,维持可授性的时间约为9d。(3)秦岭岩白菜主要有效传粉昆虫为中华蜜蜂,平均访花频率为6.5朵/min,单花停留时间为(11.0±4.8)s。(4)秦岭岩白菜的花粉胚珠比(P/O)为589.8,杂交指数(OCI)为3;人工授粉实验显示,秦岭岩白菜不存在无融合生殖,自交亲和,主动自交罕见,生殖成功主要依赖传粉者。研究认为,秦岭岩白菜是兼性异交的繁育系统,胚珠受精过程中可能存在自交衰退。     

季节变化对聚果榕-榕小蜂互利共生系统生长与繁殖的影响

榕属植物及其传粉昆虫榕小蜂是自然界协同进化的经典模型,榕果内雌花资源如何分配一直是备受关注的问题。为验证季节变化对榕树-榕小蜂互利共生系统生长与繁殖的影响,该研究以西双版纳地区的聚果榕(Ficus racemosa)为材料,分析了季节变化对榕果大小、自然进蜂量以及榕树-榕小蜂繁殖的影响,并利用人工控制性放蜂实验和模型拟合,探讨榕果最适进蜂量及不同季节进蜂量对雌花资源分配的影响。结果表明:季节对榕果直径有显著影响,雨季的榕果直径显著小于干热季和雾凉季;不同季节的自然进蜂量也有显著差别,苞片口对调节进蜂数量有重要作用;季节对榕树-榕小蜂繁殖分配也有影响,雾凉季产生的种子数量和榕小蜂数量均最多;同时人工控制实验和二次抛物线模型拟合结果表明,母代雌蜂数量与种子及榕小蜂后代数量均呈抛物线关系,雌蜂数量过多或过少都对榕树-榕小蜂的繁殖不利,自然进蜂量与拟合的最优进蜂量基本一致。研究结果说明榕果进化出了适应西双版纳地区季节变化的繁殖策略。