狄斯瓦螨VdesNPC2b蛋白的基因克隆、原核表达及其与寄主幼虫信息素结合机制研究

【目的】研究狄斯瓦螨Varroa destructor尼曼匹克C2型蛋白(Niemann-Pick type C2 protein,NPC2)VdesNPC2b与狄斯瓦螨寄主蜜蜂幼虫信息素油酸甲酯和β-罗勒烯的结合特性和机制,阐明VdesNPC2b在狄斯瓦螨寄主识别中的功能,为狄斯瓦螨生物防治提供理论依据。【方法】扩增狄斯瓦螨VdesNPC2b开放读码框(ORF)并进行生物信息学分析;基于pET-30a质粒构建原核表达载体,通过原核表达和亲和层析获得VdesNPC2b重组蛋白。利用荧光竞争结合实验检测VdesNPC2b与蜜蜂幼虫信息素油酸甲酯和β-罗勒烯的结合力,并通过荧光光谱变温实验测定22和32℃下VdesNPC2b与油酸甲酯和β-罗勒烯结合力变化来分析结合机制。采用SWISS-MODLE软件对VdesNPC2b进行同源建模,采用MVD软件对VdesNPC2b和β-罗勒烯进行分子对接模拟,初步分析VdesNPC2b与β-罗勒烯结合的关键氨基酸位点。【结果】VdesNPC2b(GenBank登录号:OR463903)的ORF全长531 bp,编码176个氨基酸,VdesNPC2b N端有一个16个氨基酸残基的信号肽。荧光竞争结合试验结果显示,VdesNPC2b与油酸甲酯和β-罗勒烯解离常数KD值分别为2.89和3.49μmol/L,结合过程为动态猝灭,维持VdesNPC2b与油酸甲酯和β-罗勒烯的相互作用力为疏水作用力。同源建模显示VdesNPC2b的二级结构主要为β-折叠,内部存在1个潜在的配基结合腔,VdesNPC2b与β-罗勒烯结合的关键氨基酸位点是Leu68,Ile103和Phe107等。【结论】狄斯瓦螨通过VdesNPC2b结合寄主蜜蜂幼虫长链酯类信息素油酸甲酯和挥发性的β-罗勒烯协同进行宿主定位和识别。

昆虫嗅觉结合蛋白研究进展

嗅觉结合蛋白是嗅觉系统的第一个参与者,主要表达在嗅觉外周系统淋巴液中,负责识别、结合和转运气味和信息素分子到达嗅觉受体。近些年,随着各种生物新技术的应用,大量昆虫嗅觉结合蛋白被鉴定出来,其各种不同功能得到揭示。本文对近年来嗅觉结合蛋白的分子特征、蛋白结构、功能和应用等方面的研究进展进行总结和综述。总的来说,嗅觉结合蛋白包括气味结合蛋白(odorant-binding proteins,OBPs)、化学感受蛋白(chemosensory proteins,CSPs)和尼曼-匹克C2型蛋白(Niemann-Pick type C2 proteins,NPC2)三大家族,在α-螺旋和β-折叠的基础上形成了相对简单而稳定的球形结构,使它们能适应各种环境和任务,所以嗅觉结合蛋白蛋白具有复杂多样的功能,且这些功能对昆虫生理和行为尤为重要。基于嗅觉结合蛋白功能,研究者已经把它们应用于生物防治、品种选育和制作生物嗅觉传感器等,具有巨大的潜在价值。本综述为昆虫嗅觉结合蛋白后续研究提供了参考信息及一些新的思路。

蜜蜂全脑解剖、腺体分离及不同日龄组织形态比较

蜜蜂作为一种重要的社会性昆虫,具有复杂的学习记忆和精确的信息交流能力。蜜蜂大脑是各种信息的处理中心,是模式生物神经生物学的重要研究对象。精确解剖蜜蜂脑是研究神经生物学的关键,但由于蜜蜂脑体积小且被几丁质外壳包裹,完整解刨脑部并进行脑内分区一直是技术难题。为解决蜜蜂脑解剖难度大、速度慢和质量差的问题,我们探索和改进蜜蜂脑解剖方法,实现了快速高效的解剖蜜蜂脑及其亚分区,为深入研究蜜蜂脑神经生物学提供帮助。取新鲜或CO2麻醉的蜜蜂,用2根昆虫针穿过胸部正面固定于蜡盘,在显微镜下用尖头镊子划开复眼后方的几丁质外壳,掀开脑壳,取出全脑放在含有蛋白酶/RNA酶抑制剂溶液的载玻片上,然后进行组织分区。经过练习掌握方法后,可以快速准确解剖蜜蜂脑,并获得蘑菇体、咽下腺、上颚腺、视神经叶和嗅神经叶等亚器官结构,从解剖到分区可以在2分钟内完成,且样品的外部形态完整,质量好。蜜蜂头部的器官解剖结果显示,出房蜂、哺育蜂和采集蜂3个日龄蜜蜂脑、咽下腺、上颚腺、唾液腺均有明显差异,这与其器官发育和劳工分配具有密切关系。

基于花粉形态及DNA条形码的中华蜜蜂传粉多样性研究

目的:研究中华蜜蜂(简称中蜂,Apis cerana cerana)访花规律和传粉行为与本地开花植物多样性的关系。方法:在2019年3-5月份,采集中国计量大学校园及周边的开花植物花粉,同时搜集校园内饲养中蜂足部携带的蜂花粉,综合利用光学显微镜、扫描电子显微镜、基因扩增和DNA条形码等技术对蜂花粉进行植物源鉴别及含量分析。结果:中蜂能给37种开花植物中的27种进行传粉,且中蜂单次采粉中花粉较为单一,在花期重叠时,中蜂偏向于为花朵形态较大且易采集的植物传粉。基因扩增可以获得植物源特征目的片段,说明DNA条形码技术可作为花粉鉴定的补充方式。结论:中蜂传粉具有广谱性和多样性,该调查将有利于研究蜜蜂的访花规律以及偏好,为选择蜜蜂进行作物传粉提供理论依据。

昆虫信息素研究进展

信息素是昆虫信息交流和信号传递的“化学语言”,能调节和控制昆虫的行为和生理变化。从本质上来讲,昆虫信息素就是有机化合物,不同昆虫的信息素在结构和成分配比等方面存在差异。昆虫信息素种类众多,根据作用机制可分为释放信息素和启动信息素;根据发挥的功能可分为性信息素、聚集信息素、报警信息素和标记信息素等。它们通过接收者的化学感受系统被识别和接收,过程十分复杂。目前,昆虫信息素在害虫防治、生物监控和保护以及促进昆虫授粉等多个领域被广泛应用。为后续进一步研究和利用昆虫信息素,该文从昆虫信息素结构差异和演化过程、分类和功能、传播和感知方式以及在生产实践中的应用等方面进行总结和综述,并对昆虫信息素的研究进行展望。

中华蜜蜂和意大利蜜蜂秋冬期传粉植物多样性比较

中华蜜蜂(中蜂, Apis cerana cerana)和意大利蜜蜂(意蜂, Apis mellifera ligustica)的传粉对维持植物生态系统的稳定性和提高农作物的产量和品质具有重要意义,而两者传粉行为却有不同。本文旨在比较秋冬期低温情况下中蜂和意蜂本地传粉植物多样性。在秋冬期,观察和统计杭州下沙高教园区内中蜂和意蜂传粉过程中采集花粉的蜜蜂数量,收集采集蜂携粉足内的花粉团后,分别通过光学显微镜和扫描电镜获得的花粉形态特征初步鉴定花粉种类,然后利用核酮糖-1,5-双磷酸羧化酶(ribulose1,5-bisphosphatecarboxylase,rbcl)基因引物扩增相应植物DNA条形码序列进一步明确花粉种类。最后综合分析秋冬期,中蜂和意蜂采集花粉的差异。研究结果显示:中蜂和意蜂在秋冬期低温下均可传粉,但中蜂对低温的适应能力较强,在上午8:30–9:30其传粉活动频率显著比意蜂高(P <0.05)。对于不同开花植物,中蜂和意蜂大多都可以传粉,但中蜂偏向于采集葎草(Humulus scandens)、月季(Rosa chinensis)、枇杷(Eriobotrya laoshanica)和中华常春藤(Hedera nepalensis var. sinensis)等本土低温开花植物的花粉,而意蜂采集厚皮香(Ternstroemiagymnanthera)、甘菊(Chrysanthemumboreale)和小百日菊(Zinnia baageana)等花粉较多。在秋冬期低温条件下,中蜂和意蜂都可为多种植物传粉,但中蜂对本土开花植物的传粉植物要比意蜂更具有偏好性。中蜂和意蜂在秋冬期传粉多样性和差异调查将有利于进一步完善蜜蜂访花规律和偏好,为该地区生态保护提供理论依据。