转录组学分析意大利蜜蜂脑部哺育行为相关基因

【目的】意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)哺育行为在维护蜂群稳定和生产蜂王浆方面发挥重要作用。本研究通过人工组建蜂群获得相同日龄的哺育蜂和采集蜂,筛选出排除日龄因素干扰后哺育蜂脑部与哺育行为密切相关的差异表达基因,揭示哺育蜂脑部调控哺育行为的分子网络。【方法】通过人工组建蜂群的方法获得3日龄工蜂、10日龄哺育蜂和采集蜂、21日龄哺育蜂和采集蜂,解剖各组工蜂头部获得脑组织样本,应用RNA-seq技术对5组脑部样本(3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、10日龄采集蜂、21日龄哺育蜂、21日龄采集蜂)中基因表达量进行转录组测序的全面分析,筛选出哺育蜂脑部哺育行为密切相关的差异表达基因,并对这些差异表达基因进行GO和KEGG富集分析。同时利用实时荧光定量PCR(qPCR)对随机选取的4个差异表达基因的表达模式进行验证。【结果】RNA-seq分析筛选得到32个与哺育蜂哺育行为密切相关的差异表达基因,这些基因在10日龄哺育蜂脑中表达量均显著高于3日龄工蜂、10日龄采集蜂、21日龄采集蜂,且在21日龄哺育蜂脑中的表达量也显著高于21日龄采集蜂。GO富集分析发现上调差异表达基因主要参与氧化还原酶活性、气味结合、跨膜运输等功能。KEGG富集结果显示,上调的差异表达基因主要参与蛋白质代谢(核糖体)、能量代谢(氧化磷酸化、碳代谢、三羧酸循环、淀粉和蔗糖代谢、氮代谢、其他聚糖降解通路)、信号转导(Toll和Imd信号通路、光传导、鞘脂代谢)、消化作用(溶酶体),其中显著性富集在鞘脂代谢和其他聚糖降解通路。qPCR结果显示3个上调差异表达基因(LOC409709、LOC551813、LOC409708)和1个下调差异表达基因(LOC551165)表达模式的检测结果与测序数据一致。【结论】通过对3日龄工蜂、10日龄哺育蜂、10日龄采集蜂、21日龄哺育蜂、21日龄采集蜂5组样本脑部进行全面分析,获得相同日龄哺育蜂和采集蜂脑部基因的转录组图谱,分析得到了脑部哺育行为相关的32个上调差异表达基因。哺育蜂脑部的差异表达基因主要通过信号转导和能量代谢等途径调控哺育蜂的哺育行为。

幼虫信息素中三种酯类对中华蜜蜂和意大利蜜蜂工蜂哺育和封盖行为以及蜂王发育影响

为研究蜜蜂幼虫信息素中3种酯类成分(甲基棕榈酸酯、乙基棕榈酸酯和乙基油酸酯)对中华蜜蜂Apiscerana cerana和意大利蜜蜂Apismellifera ligustica工蜂哺育行为、封盖行为以及蜂王发育影响,在人造蜂蜡王台中加入1%和0.1%(w/w)的3种酯类作为实验组,以不添加酯类(0%)的为对照组,移入1日龄工蜂幼虫,测定王台接受率、单个王台中幼虫和王浆重量;另将分别添加1%和0.1%(w/w)3种酯类的石蜡假幼虫放入工蜂巢房中,同样设对照组,测定假幼虫的封盖率;在新鲜王浆中以1%和0.1%(w/w)分别加入3种酯类作为实验组,以不添加酯类(0%)的作为对照组,再分别在1日龄、2日龄和3日龄幼虫王台中加入0.01mL含有酯类的蜂王浆,并测定蜂王初生重和卵巢管数量。结果表明:0.1%甲基棕榈酸酯可以显著提高中蜂和意蜂幼虫重量;意蜂的甲基棕榈酸酯和乙基油酸酯两个实验组(1.0%,0.1%)假幼虫封盖率都极显著高于对照组;乙基油酸酯两个实验组(1.0%,0.1%)都显著降低了中蜂和意蜂蜂王初生重和卵巢管数量。这说明不同蜜蜂幼虫信息素具有不同的生物学效应。