摘要: 【目的】环状RNA(circRNA)在可变剪接、转录调控和来源基因的表达调控等方面具有重要功能。本研究旨在分析意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂中肠circRNA的数量、种类、结构特征和作用,并通过构建和分析circRNA的调控网络探索circRNA的调控功能。【方法】在实验室条件下人工饲养意大利蜜蜂工蜂,利用circRNA-seq技术对意大利蜜蜂7和10日龄成年工蜂中肠样品进行深度测序。利用find_circ软件从质控后的数据中预测circRNA。通过BLAST比对GO和KEGG数据库,对circRNA的来源基因进行功能和代谢通路注释。利用TargetFinder软件预测circRNA靶向结合的miRNA及miRNA靶向结合的mRNA,通过Cytoscape v.3.2.1软件对circRNA-miRNA和circRNA-miRNA-mRNA调控网络进行构建及可视化。通过设计背靠背引物和线性扩增引物RT-PCR对预测出的circRNA进行验证。【结果】意大利蜜蜂工蜂中肠样品的测序平均得到136 463 071条clean reads,去除rRNA后各样品的anchor reads均在136 779 122条及以上。共预测出10 833个circRNA,长度主要介于151 000 nt;上述circRNA的类型丰富,其中已注释的外显子circRNA数量最多,分布在西方蜜蜂1号染色体的circRNA数量最多,其次为8号染色体。CircRNA的来源基因可注释到包括结合、细胞进程和细胞在内的45个GO条目,以及包括内吞作用、内质网蛋白加工及核糖体在内的121条KEGG代谢通路,表明circRNA在意大利蜜蜂工蜂中肠的生长、发育、新陈代谢和细胞生命活动等生物学过程中发挥重要作用。进一步构建circRNA-miRNA和circRNA-miRNA-mRNA调控网络,分析结果显示部分circRNA可能作为竞争性内源RNA吸附结合microRNA,从而调控基因的表达水平。最后,对随机选择的3个circRNA的RT-PCR结果验证了其真实存在。【结论】本研究对意大利蜜蜂工蜂中肠中的circRNA进行预测、分析及鉴定。研究结果提供了中肠circRNA的数量、种类、结构特征、作用和调控网络的信息,揭示了circRNA可能通过作用于来源基因和作为竞争性内源RNA在意大利蜜蜂工蜂中肠的生长发育和免疫防御中发挥作用,为深入研究circRNA在意大利蜜蜂中肠发育及胁迫响应过程中的功能奠定了基础。

摘要: 【目的】分析蜜蜂属Apis的系统发育关系,并在此基础上探讨蜜蜂属舞蹈方向、舞蹈声音、营巢环境、巢脾结构的祖先状态和演变过程。【方法】PCR扩增并测定中国分布的蜜蜂属内东方蜜蜂A.cerana、西方蜜蜂A.mellifera、大蜜蜂A.dorsata、黑大蜜蜂A.laboriosa、小蜜蜂A.florea和黑小蜜蜂A.andreniformis的线粒体COⅠ基因序列,并从NCBI数据库中下载分布于其他国家或地区的上述6种蜜蜂以及绿努蜂A.nulunsis、苏拉威西蜂A.nigrocinta、沙巴蜂A.koschevnikovi、炳式大蜜蜂A.dorsata binghami的COⅠ同源序列。分别利用最大简约法(MP)、最大似然法(ML)和贝叶斯分析(BI)依据这些序列数据构建蜜蜂属系统发育关系。对蜜蜂属上述种的舞蹈语言和筑巢行为进行编码并作为性状特征标记到系统发育树中,利用简约法对祖先状态进行追溯。【结果】系统发育分析结果表明,蜜蜂属可划分为3大类群,即穴居蜜蜂类群(东方蜜蜂、西方蜜蜂、苏拉威西蜂、绿努蜂、沙巴蜂)、大蜜蜂类群(大蜜蜂、黑大蜜蜂)和小蜜蜂类群(小蜜蜂、黑小蜜蜂);小蜜蜂类群更加接近于祖型,大蜜蜂类群和穴居蜜蜂类群是两支单系;炳式大蜜蜂是独立于大蜜蜂和黑大蜜蜂的蜂种,且与黑大蜜蜂的亲缘关系更近。祖先状态重建结果显示:蜜蜂属祖先在露天环境下筑造垂直的单脾,且在传播食物或巢址信息时跳水平方向的无声摆尾舞,有嗡嗡声的舞蹈及筑造复脾是后来形成的。【结论】COⅠ基因可作为分子标记用于分析蜜蜂属的舞蹈和筑巢行为的祖先状态及进化过程;蜜蜂筑造复脾、跳有嗡嗡声的舞蹈是后期的适应性进化行为。

摘要: 西方蜜蜂Apis mellifera作为真社会性昆虫,是人类认知行为研究的理想模式生物之一。正常蜂群中工蜂有着年龄依赖性的行为转变,成年蜂一般在出房后3周内主要从事巢内工作,之后工蜂行为渐渐转向巢外采集工作,其中最重要的是采集蜜粉等。工蜂这种从巢内工作转向巢外工作的行为转变与多种因素有关,本文从蜂群自身社会环境、工蜂体内生理和基因(包括mRNA和microRNA)的表达变化等方面详细概述了工蜂哺育蜂和采集蜂行为转变研究进展,为深入探究影响蜜蜂行为转变的调控因子及机制提供理论背景。

摘要: 【目标】N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖糖苷酶(NAGase)是一种重要的几丁质分解酶,能从N-乙酰葡萄糖苷的非还原端催化去除β-1,4-N-乙酰-D-氨基葡萄糖残基,参与了昆虫外骨骼的蜕皮过程。研究蜜蜂该酶的特征有助于阐明其在蜜蜂发育过程中的作用机制。【方法】采用40%-70%硫酸铵分级沉淀、DEAE-纤维素离子交换层析和葡聚糖G-100凝胶过滤层析的方法从意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica幼虫体内分离纯化NAGase。以对-硝基苯-N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷(pNP-NAG)为底物检测该酶的活力,用native PAGE和SDS-PAGE检测酶的纯度。IEF-PAGE测定该酶等电点。葡聚糖G-200凝胶过滤层析测定酶的总分子量。【结果】结果显示,纯化的NAGase酶的比活力为803. 09 U/mg,总分子量为77. 3 kD。结合SDS-PAGE表明该酶由两个具有相同分子量(39 k D)的亚基组成。该酶等电点为4. 8。酶水解底物pNP-NAG的过程遵循米氏方程,米氏常数(Km)和最大反应速度(Vm)分别为0. 11 mmol/L和17. 65μmol/L·min。该酶水解反应的最适pH和最适温度分别为pH 5. 5和60℃。酶催化pNP-NAG反应的活化能为64. 8 k J/mol。Pb2+,Cu2+,Zn2+和Al3+对该酶有不同程度的抑制作用。【结论】本研究描述了意大利蜜蜂NAGase的分离纯化方法及其理化性质,为进一步进行蜜蜂NAGase的结构解析和功能研究奠定基础。

摘要: 【目的】本研究旨在克隆鉴定意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica铁蛋白基因Am Fer3HCH,分析其在意大利蜜蜂应对温度胁迫时的组织表达变化,探讨铁蛋白Am Fer3HCH在蜜蜂应对环境温度胁迫中的作用。【方法】PCR扩增意大利蜜蜂铁蛋白基因Am Fer3HCH的cDNA序列,并对其编码氨基酸序列进行生物信息学鉴定;实时定量PCR分析该基因在不同温度(40℃和5℃)胁迫下的意大利蜜蜂工蜂成虫胸、中肠和脂肪体中的表达变化。【结果】PCR扩增获得意大利蜜蜂铁蛋白基因Am Fer3HCH,cDNA片段大小为507 bp,其核苷酸序列与GenBank意大利蜜蜂基因组数据库中的铁蛋白基因Fer3HCH(GenBank登录号:GB55416)的完全一致,确认为Am Fer3HCH基因序列。Am Fer3HCH鉴定为重链型铁蛋白,在系统进化上聚类于重链型铁蛋白分支,其氨基酸序列具有重链型铁蛋白特有的Fe2+氧化酶活性中心,含有铁蛋白家族成员所共有的水合氧化铁成核中心和铁离子通道。实时定量PCR分析显示,与对照组相比在短时高温(40℃,048 h)胁迫过程中,Am Fer3HCH在意大利蜜蜂工蜂成虫胸、中肠和脂肪体中的表达水平整体呈先上升、后下降再上升的趋势;在低温(5℃,06 h)胁迫处理过程中,中肠和脂肪体中Am Fer3HCH基因的表达量呈先上升后下降趋势,而在胸中表达量逐渐下降。【结论】意大利蜜蜂铁蛋白Am Fer3HCH为重链型铁蛋白,在意大利蜜蜂对极端温度胁迫的应答中扮演了重要的角色。