摘要: 【目的】分析吡虫啉处理对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica嗅觉学习行为及脑部基因转录的影响,为新烟碱类杀虫剂对蜜蜂的负面影响提供依据。【方法】实验室条件下一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含有4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液,以饲喂不含吡虫啉的50%蔗糖溶液为对照,通过伸吻反应(proboscis extension response, PER)行为实验测定其对意大利蜜蜂成年工蜂嗅觉学习行为的影响;收集上述测试的意大利蜜蜂工蜂脑部提取RNA,进行RNA-Seq测序和生物信息学分析,利用实时荧光定量PCR挑选6个差异表达基因(DEGs)检测其在脑部的表达量以验证RNA-Seq测序结果。【结果】一次性饲喂意大利蜜蜂成年工蜂含4 ng吡虫啉的50%蔗糖溶液后,意大利蜜蜂的嗅觉学习能力与对照组(饲喂50%蔗糖溶液)相比显著降低。RNA-Seq测序结果显示饲喂意大利蜜蜂含4 ng吡虫啉蔗糖溶液后,处理组与对照组之间共有123个DEGs[校正后的P值(padj)<0.05)],包括82个下调DEGs和41个上调DEGs。GO聚类分析发现下调DEGs主要富集在S-腺苷甲硫氨酸依赖性甲基转移酶活性、酸性磷酸酶活性、氧化还原酶活性、蛋白质异二聚化活性等,上调DEGs主要富集在跨膜受体活性、分子传感器活性、神经学系统过程等功能条目。KEGG富集分析显示下调DEGs主要富集在核糖体和溶酶体等细胞器、碳代谢和色氨酸代谢等代谢通路及Toll和Imd信号通路,上调DEGs未富集在KEGG代谢通路。荧光定量PCR结果显示测试的6个DEGs相对表达量变化趋势与RNA-Seq测序结果FPKM(fragments per kilobase million)值变化趋势一致,证明RNA-Seq测序结果可靠。【结论】亚致死剂量吡虫啉胁迫意大利蜜蜂成年工蜂显著降低意大利蜜蜂的嗅觉学习能力,影响意大利蜜蜂脑部免疫解毒等相关基因的表达和酶活性及氧化还原等生物代谢过程;亚致死剂量吡虫啉短时胁迫会刺激意大利蜜蜂的嗅觉感觉过程及神经信号传导过程。

摘要: 【目的】球囊菌Ascosphaera apis是一种真菌性病原体,可以侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica幼虫,导致蜂群患白垩病。本研究通过球囊菌侵染意大利蜜蜂幼虫,探究对意大利蜜蜂幼虫肠道免疫解毒相关基因表达及蛋白质、脂质和糖类含量的影响,分析球囊菌侵染胁迫下意大利蜜蜂免疫应答反应与营养物质的关系。【方法】实验室饲养意大利蜜蜂幼虫,处理组每头3日龄幼虫接种2×106孢子/mL球囊菌,对照组饲喂正常食物;收集6日龄幼虫肠道样品。通过qRT-PCR测定收集的肠道样品中免疫、解毒、发育相关基因和病原基因的表达,并利用生化方法测定肠道样品中蛋白质、脂质、葡萄糖和糖原含量。【结果】球囊菌侵染意大利蜜蜂后,幼虫肠道免疫相关基因LOC406144,Apid1,Def1,Def2,LOC406142,PGRP-SA,Pgrp-s2,PGRP-S3,PGRP-lc,GNBP-1,GNBP3,PPOact,LOC552247,domeless,KAT2A和bsk显著上调表达,cactus显著下调表达;解毒相关基因Cat,GSTS3,Cyp4g11,LOC725294,Ampka-r1,LOC411223,LOC409791,AmNOS和Sod2显著上调表达,CYP6AS14,CPR14,CYP306A1和LOC100576555显著下调表达;发育相关基因usp显著上调表达,VGMC,HEX70b和Vg显著下调表达;病原基因BQCV capsid protein和Ascosphaera apis 28S rRNA表达量显著上升;蛋白质与脂质含量显著下降,葡萄糖与糖原含量显著上升。【结论】球囊菌侵染意大利蜜蜂幼虫后影响其幼虫肠道中免疫、解毒、发育相关基因和病原基因的表达,影响意大利蜜蜂的免疫应答及能量应激反应,加速蛋白质、脂质的流失及葡萄糖和糖原能量储备,影响机体正常的生理活动。

摘要: 【目的】吡虫啉(imidaclorprid)是新烟碱类农药中使用最为广泛的农药种类,作用于蜜蜂脑部的烟碱型乙酰胆碱受体,此外,吡虫啉对蜜蜂生长发育有一定影响。本研究旨在明确吡虫啉大田使用剂量对蜜蜂学习、记忆行为的影响,为探明部分地区蜂群大面积死亡原因提供佐证,也可为该药田间安全使用提供参考。【方法】用油漆笔标记刚出房的1日龄意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂,置于蜂群中8 d后取出,在室内恒温恒湿箱(30±1℃,相对湿度为40%±10%,黑暗)中笼养9 d(每盒50头),处理组自由采集含0.01 ng/μL吡虫啉的30%(w/v)糖水,对照组自由采集含0.01 ng/μL丙酮的30%(w/v)糖水。使用自制的蜜蜂气味学习设备,在3次配对的柠檬气味刺激和糖水刺激训练基础上,对18日龄蜜蜂进行气味联想性学习和记忆实验。【结果】处理组和对照组蜜蜂在为期9 d的饲喂过程中的死亡率无显著差异(P>0.05)。在3次气味联想性学习实验中,与对照组相比,处理组蜜蜂在第2和第3次实验中学习能力显著降低(P<0.01),而在第1次实验中无差异[喙伸反应率(PER)%=0];24 h后,处理组蜜蜂的喙伸反应率与对照组无显著差异(P>0.05)。【结论】结果表明,0.01 ng/μL吡虫啉不会导致蜜蜂急性死亡;在此剂量吡虫啉作用下,蜜蜂的24 h长期记忆虽不受影响,但学习能力显著受到抑制,进而可能对蜜蜂的采集行为等产生不利影响。

摘要: 【目的】本研究旨在探讨亚致死浓度水平的多菌灵农药对意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica幼虫生长发育和解毒酶系活性的影响。【方法】以饲喂添加不同浓度(0.25和0.75 mg/g a.i.,校准死亡率<5%)多菌灵的饲料作为处理组,以基础饲料作为对照。实验室内人工饲养意大利蜜蜂1日龄幼虫直至羽化出房,记录和测定幼虫生长发育指标(蛹重、化蛹率和羽化率),并测定1日龄蛹的保幼激素和蜕皮激素滴度、总蛋白浓度以及总超氧化物歧化酶和主要解毒酶系活性。【结果】对照组与各处理组之间的意大利蜜蜂蛹体重、化蛹率、羽化率无显著差异(P>0.05);0.75 mg/g a.i.多菌灵处理组中总蛋白浓度显著降低(P<0.05);0.25和0.75 mg/g a.i.多菌灵处理组中总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性显著增加(P<0.05),分别是对照组的135%和128%;0.25和0.75 mg/g a.i.多菌灵处理组中保幼激素(JH)滴度显著高于对照组(P<0.05),分别为对照组的1.57和1.75倍;其拮抗激素蜕皮激素(Ecd)滴度则低于对照组,分别只有对照组的62%和65%,差异极显著(P<0.01)。处理组幼虫化蛹时间延长;对解毒酶系酶活性测定发现,细胞色素P450(CYP450)和羧酸酯酶(Car E)活性出现相同的变化趋势,具体表现为在0.25 mg/g a.i.多菌灵处理组中被激活升高(P<0.05),在0.75 mg/g a.i.多菌灵处理组中激活效应消失,酶活性下降,但并未出现抑制现象(P>0.05)。谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活性在对照组和处理组间略有不同,但无显著差异(P>0.05)。【结论】选取的亚致死剂量多菌灵农药不会导致蜜蜂急性死亡,但会对幼虫生长发育具有抑制作用,对解毒酶系也产生不同程度的影响,这可能对蜜蜂的健康发育和日后蜂群的稳定具有潜在的危害。

摘要: 【目的】本研究旨在通过趋势分析对胁迫意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica(简称意蜂)幼虫肠道的球囊菌Ascosphaera apis的差异表达基因(DEGs)进行转录组分析。【方法】将纯化的球囊菌孢子配制为1×107孢子/m L的饲料饲喂意蜂3日龄幼虫,利用Illumina Hi Seq 2500平台对球囊菌胁迫的意蜂幼虫肠道c DNA进行测序,将过滤得到的有效读段(clean reads)映射(mapping)到核糖体数据库及意蜂参考基因组,最后将未映射上的reads映射到本课题组组装并注释的球囊菌参考转录组。利用STEM软件对DEGs进行趋势分析。利用WEGO软件对显著表达模式中的DEGs进行GO富集分析。利用Blastall对显著表达模式中的DEGs进行KEGG代谢通路富集分析。最后,通过对随机选取的6个DEGs进行RT-q PCR分析,对RNA-seq数据进行验证。【结果】球囊菌胁迫意蜂幼虫肠道样品的Illumina测序共得到球囊菌的25 454 076条原始读段(raw reads),经过滤得到24 909 820条clean reads,Q30均在93.46%以上。趋势分析结果显示,19 893个DEGs聚类为8个表达模式,其中有12 151个DEGs聚类为3个表现为显著上调趋势的表达模式。GO富集分析结果显示,表现上调趋势的DEGs富集在40个GO term,富集基因数最多的为细胞进程(cellular process)(2 601 unigenes),其次为代谢进程(metabolic process)(2 553 unigenes)和细胞(cell)(2 522unigenes)。KEGG代谢通路富集分析结果显示,上调趋势中的DEGs富集在119个代谢通路上,其中富集基因数最多的是核糖体(ribosome)(213 unigenes),其次为氨基酸生物合成(biosynthesis of amino acids)(154 unigenes)和内质网蛋白加工(protein processing in endoplasmic reticulum)(130unigenes)。共有48个DEGs富集在MAPK信号通路上,聚类分析结果显示,这些DEGs随着胁迫时间的延长表达水平逐渐增强。RT-q PCR结果显示,6个DEGs的表达水平变化趋势与RNA-seq数据一致,证明了本研究中的转录组数据真实可靠。【结论】本研究为在分子水平揭示球囊菌的致病机理提供了重要信息,也为阐释球囊菌胁迫意蜂幼虫过程中的病原-宿主互作机制奠定了基础。