为探讨石碌含笑(Michelia shiluensis)濒危的内在原因,对花器官形态特征、开花动态、访花昆虫进行观察,并对花粉萌发率和柱头可授性、繁育系统特性进行了检测.结果表明,开花时,石碌含笑的雄蕊群和雌蕊群自然形成空间隔离,花被片横向弯曲形成球形空间,保护雄蕊群;雌蕊群柄持续伸长,将雌蕊群推出雄蕊群和花被片.圃地栽培植株的主要访花昆虫和传粉昆虫为西方蜜蜂(Apis mellifera).花被片开放至最大直径 50％时的Ⅵ和Ⅶ阶段柱头可授性最强;Ⅵ阶段花粉活性也最高,离体萌发率达(66.96±11.28)％.同株同花或同株异花授粉均不能结实,但异株授粉座果率为 100％.可见,石碌含笑为严格的异株异花授粉植物,异交亲和,自交不亲和,不存在无融合生殖现象,与含笑属其他种类亦有生殖隔离.石碌含笑花被片和雌蕊群的动态变化揭示了其巧妙规避自交的生物学机制.

本研究旨在解析东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae的腺苷酸激酶(Adenylat kinase,ADK)NcADK的理化性质和分子特性,并检测NcADK基因在东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂过程中的表达特征,以期丰富NcADK相关信息,并为进一步的功能研究提供依据.利用相关生物信息学软件预测和分析NcADK的理化性质、信号肽、磷酸化位点、二级结构和三级结构.使用MEME软件和Batch CD-Search工具分别预测东方蜜蜂微孢子虫和其它7种微孢子ADK蛋白的保守基序和保守结构域.通过Mega 11.0软件基于ADK氨基酸序列构建进化树.采用RT-qPCR检测东方蜜蜂微孢子虫侵染过程中NcADK的相对表达量.结果表明,NcADK的CDS含有540个核苷酸,可编码179个氨基酸;NcADK的分子量约为20.66 kDa,分子式为C903H1488N258O278S8,脂肪系数为100.61,平均亲水系数为-0.502,等电点为6.83,含29个负电荷氨基酸和29个正电荷氨基酸;NcADK可同时定位于细胞质、线粒体、细胞核、囊泡和过氧化物酶体;NcADK含20个磷酸化位点,不含典型的信号肽;NcADK含88个a-螺旋,24条延长链,17个β-转角,50个无规则卷曲,与模板A0A0F9WEU7.1.A之间的序列同源性为100％;在东方蜜蜂微孢子虫、东方赤孢子虫Hamiltosporidium tvaerminnensis、肠脑炎微孢子虫Encephalitozoon intestinalis、按蚊微孢子虫 Anncaliia algerae 和角膜条孢虫 Vittaforma corneae ADK 中均鉴定到 1 个相同的结构域和5个相同的保守基序;东方蜜蜂微孢子虫与蜜蜂微孢子虫Nosema apis的ADK在进化树上聚为一支.相较于接种后1 d(1 day post inoculation,1 dpi),NcADK的表达量在2 dpi上调但无显著差异(P＞0.05),在3 dpi和4 dpi均显著上调(P＞0.05).研究结果明确了NcADK的理化性质和分子特性,并揭示NcADK是潜在的亲水性蛋白和胞内蛋白,不同微孢子虫的ADK具有较强的保守性,东方蜜蜂微孢子虫及其姐妹种蜜蜂微孢子虫的ADK具有高同源性,NcADK在3 dpi和4 dpi被激活表达.

移虫育王是大量培育蜜蜂蜂王的有效手段.近年来,大量研究表明人工移虫育王会对蜂王的发育和质量造成不良影响,并且改变其表观遗传修饰和基因表达.然而,移虫育王是否会改变蜂王体内的miRNA表达尚不清楚.本试验以西方蜜蜂Apis mellifera为研究对象,通过miRNA测序比较移虫育王(2日龄幼虫)与对照组移卵育王所培育蜂王的miRNA表达情况.结果表明:移虫育王与移卵育王培育的2种蜂王存在7个差异表达的miRNA,而这7个差异的miRNA可注释到651个靶基因.GO功能分析结果显示,这些靶基因主要富集在基因转录调控、转录因子活性、DNA结合、细胞核调控类型等方面;KEGG信号通路分析结果显示,靶基因主要富集在Wnt、Hippo信号通路和糖类代谢等方面.因此,本研究结果表明移虫育王可改变蜂王体内的miRNA表达,并可能通过调控Wnt、Hippo和糖代谢等信号通路上的靶基因来影响蜂王发育和质量.

[目的]探究肠道细菌代谢产物溶血磷脂酸(lysophosphatidic acid,LPA)对蜜蜂摄食行为的影响.[方法]对照组饲喂普通的蔗糖溶液,处理组饲喂含有LPA的蔗糖溶液,构建补充LPA的意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica模型,利用群体水平取食测定法和个体水平取食测定法计算意大利蜜蜂6日龄成蜂的取食量,利用食物敏感度测定方法检测LPA对意大利蜜蜂成蜂食物敏感度的影响,最后对意大利蜜蜂成蜂的头、胸、腹和整个个体分别进行重量测定.[结果]LPA会减少意大利蜜蜂成蜂在群体水平上的取食量,对照组和处理组的群体水平每日平均取食量分别为4.23和2.38 mL.LPA不会影响意大利蜜蜂成蜂在群体水平上对食物的敏感度,也不会影响意大利蜜蜂成蜂在个体水平上对不适口食物的消耗量.分析不同饥饿水平意大利蜜蜂成蜂个体水平食物消耗量发现,LPA会使意大利蜜蜂成蜂个体水平上的饥饿感钝化,即使是饥饿状态下,处理组成蜂的取食量未能达到对照组的正常水平.对比意大利蜜蜂成蜂头、胸、腹和整个个体的重量发现,LPA降低成蜂的食物摄入导致头、胸、腹和整个个体重量显著下降.[结论]蜜蜂肠道细菌的代谢产物LPA会抑制宿主意大利蜜蜂成蜂的食物摄入,进而引起体重下降.

中国是凤仙花属物种多样性分布中心之一,存在着大量的特有和同域分布现象.为更好地理解同域分布近缘种的传粉综合征分化以及传粉昆虫资源分配问题,该文以中国特有种黄麻叶凤仙花(Impatiens corchorifolia)和金凤花(I.cyathiflora)为研究对象,通过野外调查和实验完成传粉生物学的相关研究,比较分析了这两个种的开花物候、花形态结构、传粉昆虫的种类及访花行为和人工授粉实验等方面的异同.结果表明:(1)两种凤仙花的花距不同,花距的长度与花蜜量呈正比,但与花蜜含糖量无关.花距类型决定了两种植物的传粉昆虫种类的分化.具短花距的黄麻叶凤仙花的花蜜含量为(4.57±1.43)μL,花蜜糖含量为(45.48±2.28)％,由蜜蜂和胡蜂为其传粉.拥有长花距的金凤花的花蜜含量为(10.15±3.28)μL,花蜜糖含量为(46.12±1.48)％,除蜜蜂和胡蜂传粉外,天蛾和熊蜂也为其传粉昆虫.(2)两种植物虽然共享3种传粉者,但表现为明显的错峰访花,传粉行为和花通道的差异决定了传粉者携带花粉的部位不一致.(3)繁育系统实验表明,两种植物均表现出明显的种间杂交障碍和异花授粉偏好性.因此,花距形态差异显著导致了传粉综合征分化明显和传粉昆虫行为各异.两种植物授粉均需要传粉昆虫且均无法自花授粉,呈现异交优势;并且可以通过部分传粉昆虫、花形态差异以及杂交不亲和等情况维持生殖隔离.该研究结果为理解凤仙花属的传粉综合征、同域分布近缘物种传粉昆虫资源分配等方面提供了新资料.

膜苞鸢尾(Iris scanosa)为鸢尾科鸢尾属的多年生春季开花植物,具有重要的观赏价值.为了探究该物种的花部综合征和繁育系统特性,促进其杂交选育和种质资源挖掘利用,该研究以膜苞鸢尾为研究材料,采用野外观测和控制性实验相结合的方法,对其开花物候、花部综合征、繁育系统及传粉特性等方面进行了研究.结果表明:(1)该物种于5月初进入始花期,5月中旬进入盛花期,5月下旬进入末花期,开花持续时间为16 d.(2)花为蓝紫色,具有特殊气味和少量花蜜,单花花期为2.5～3.0d.(3)人工授粉实验结果表明,该物种属于专性异交的繁育系统,不存在无融合生殖和自主自交能力.(4)该物种属于泛化传粉系统,意大利蜜蜂、中华蜜蜂、隧蜂是主要传粉者,访花频率分别为(0.57±0.05)、(0.42±0.04)、(0.19±0.03)times·flower-1·h-1.膜苞鸢尾花具有的艳丽颜色、较大的花展示、昆虫访花高峰期与花粉活力最高时期及柱头最佳授粉期相吻合,外花被片中脉上的黄色须毛状附属物等特征对保证其传粉过程的顺利完成并促进异交繁殖成功具有重要意义.该研究结果为膜苞鸢尾的资源利用与种质创新提供了重要的理论资料.

[目的]通过纳米孔(nanopore)测序技术组装和注释中华蜜蜂Apis cerana cerana工蜂幼虫肠道高质量全长转录组.[方法]采用Nanopore PromethION系统对蜜蜂球囊菌Ascosphaera apis接种的中华蜜蜂工蜂3日龄幼虫后的4,5和6日龄幼虫肠道(分别为AcT4,AcT5和AcT6)进行转录组测序,鉴定全长转录本序列;将前期未接种蜜蜂球囊菌中华蜜蜂工蜂4,5和6日龄幼虫肠道转录组纳米孔测序数据中鉴定到的全长转录本与上述鉴定到的全长转录本混合后滤除冗余全长转录本;将鉴定到的非冗余全长转录本比对Nr,KOG,eggNOG和GO数据库进行注释.采用CPC,CNCI,CPAT和Pfam 4种方法预测长链非编码RNA(long non-coding RNA,lncRNA).[结果]AcT4,AcT5 和 AcT6 分别测得 14 474 634,10 461 827 和 11 890 978 条原始读段(raw reads),分别包含11 898 582,8 630 186和9 091 035条全长转录本,去冗余后分别鉴定到27 815,21 781和20 004条非冗余全长转录本,N50长度分别为1 900,1 961和2 294 bp,平均长度分别为1 534,1 584和1 792 bp,最长读段长度分别为10 855,10 837和10 887 bp.鉴定到40 562条去非冗余全长转录本,分别有35 415,24 646,34 054和23 053条转录本可分别注释到Nr,KOG,eggNOG和GO数据库.在Nr数据库中注释全长转录本数目和占比最高的物种是东方蜜蜂A.cerana(20 310条,57.35％),其次为西方蜜蜂4.mellifera(4 686条转录本,占13.23％)、大蜜蜂A.dorsata(2 536条转录本,占7.16％)和小蜜蜂A.florea(2 079条转录本,占5.87％).非冗余全长转录本可注释到eggNOG数据库中的未知功能及翻译后修饰、蛋白质更新和分子伴侣等25个功能分类、KOG数据库中的仅一般功能预测和信号转导机制等25个功能分类、GO数据库中生物学进程、细胞组分和分子功能三大类中的50个功能条目以及KEGG数据库中核糖体和RNA转运等196条通路.共鉴定到2 301条高可信度lncRNA,涉及正义链lncRNA、反义链lncRNA、内含子lncRNA和基因间区lncRNA 4种类型.[结论]成功构建和注释了中华蜜蜂工蜂幼虫肠道的首个全长转录组,为中华蜜蜂和东方蜜蜂A.cerana其他亚种的分子生物学及组学研究提供了高质量参考背景和关键基础.

水菜花(Ottelia cordata)是珍稀濒危的沉水植物,现仅分布在中国海南岛北部海口至文昌一带的淡水湿地,其造型优美,极具园艺观赏价值.然而,受人类活动影响,水菜花的生境急剧退缩且更加破碎化,濒临灭绝.为探究水菜花的繁殖特征和繁殖规律,该研究分析了水菜花的花部形态、性比、花粉活性、柱头可授性、反射光谱、花粉限制与无融合生殖及其传粉者类型与行为.结果表明:(1)水菜花雌雄异株,雌、雄个体的性比约为1∶2;水菜花雌、雄花形态相似,但雌花略大于雄花.(2)水菜花花粉活性和柱头可授性在花蕾期和开放期均较高.(3)中华蜜蜂(Apis cerana)是水菜花的主要传粉者,传粉效率较高且访问雄花的频率显著高于雌花.(4)水菜花雄蕊、雌蕊间的花色距离显著高于中华蜜蜂辨别的阈值(P＜0.001).(5)在自然授粉和人工授粉下,水菜花坐果率分别为95.29％和98.42％,并且不存在无融合生殖现象.综上所述,水菜花两性模拟的欺骗性传粉并不完美,传粉者可以从视觉上区分雌花和雄花;而由于水菜花雄花数量较多,传粉者低频率的"错访"足以达到水菜花雌花的繁殖需求.因此,在今后开展水菜花迁地保护、人工种群恢复等保育工作时,应重视水菜花种群大小、性别比例和当地传粉者种群数量.

作为我国四大南药之一,阳春砂仁Amomum villosum Lour.具有多重功效和悠久的应用历史.阳春砂仁的道地产区为广东省阳春市及周边地区.长久以来,受制于野生优势传粉昆虫资源匮乏,道地产区阳春砂仁自然结实率低、产量低,已严重影响到当地相关产业可持续发展.本研究观察道地产区阳春砂仁的开花过程及花朵形态,记录访花昆虫种类,并着重分析了中华蜜蜂的访花行为特点和传粉潜能.观察发现,阳春砂仁花朵形态特征不利于自花传粉及一般昆虫传粉,但其花朵散粉量和泌蜜量均较大而有利于吸引昆虫传粉.本研究共调查到4种访花昆虫,分别为中华蜜蜂Apiscerana cerana Fabr.、黑头酸臭蚁 Tapinoma melanocephalum Fabr.、果蝇 1 种 Drosophila sp.和欧洲球螋Forficula auricularia L.,其中,中华蜜蜂是主要访花昆虫.中华蜜蜂存在采粉和采蜜两种采集行为,且存在显著偏好性,其更频繁采集砂仁花蜜(平均占比77.4％),而不是花粉(平均占比22.6％),采粉行为具有潜在传粉功能,而采蜜行为则不具有传粉作用.另外,中华蜜蜂虫体各部位在采集过程中都可能携带花粉,但不同部位携带花粉量不同.中华蜜蜂是道地产区阳春砂仁的主要传粉昆虫,但其采集偏好性降低了对阳春砂仁的传粉效能,通过一定措施提高其采粉行为比率,将可能提高中华蜜蜂对道地产区阳春砂仁的授粉效能.

N6-甲基腺苷(N6-methyladenosine,m6A)是真核生物中分布广泛、含量丰富且作用关键的一类RNA修饰.东方蜜蜂微孢子虫Nosema ceranae专性侵染成年蜜蜂导致微孢子病,给养蜂业造成很大损失.本研究对东方蜜蜂微孢子虫的甲基转移酶样蛋白 5(Methyltransferase-like protein 5,Mettl5)基因 NcMettl5 进行克隆,通过生物信息学预测 NcMettl5 蛋白的理化性质和分子特性,并通过RT-qPCR检测NcMettl5在东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂过程的相对表达量,以期丰富NcMettl5的信息,并为探究东方蜜蜂微孢子侵染中NcMettl5的功能及调控机制提供基础.结果表明,扩增出约 600 bp的目的片段,与GenBank数据库收录的预测出的NcMettl5序列一致;NcMettl5 的分子量约为 22.64 kDa,分子式为 C1039H1645N269O284S6,理论等电点是9.37,脂溶系数是98.98,不稳定系数为13.96;包含196个氨基酸和20个磷酸化位点;平均亲水系数为-0.230,不含典型的跨膜结构域和信号肽,可同时定位于细胞骨架、细胞质和细胞核、细胞核、线粒体和过氧化物酶体;NcMettl5 含有 1 个超家族结构域:AdoMet_MTases superfamily;东方蜜蜂微孢子虫、家蚕微孢子虫Nosema bombycis CQ1 和颗粒病微孢子虫Nosema granulosis的Mettl5均含有 7 个相同的保守基序,序列一致性较高,且进化距离较近;NcMettl5 在东方蜜蜂微孢子虫接种后 1-4 d的意大利蜜蜂工蜂中肠内均有表达;相较于接种后 1 d(1 day post inoculation,1 dpi),NcMettl5 的表达量在 2 dpi和 3 dpi下调但差异不显著(P＞0.05),在 4 dpi显著下调(P＜0.05).研究结果表明成功克隆到东方蜜蜂微孢子虫的 NcMettl5 基因,明确了 NcMettl5 蛋白的分子特性,并揭示NcMettl5 可能为亲水性蛋白、非跨膜蛋白和胞内蛋白,Nosema 属的东方蜜蜂微孢子虫、家蚕微孢子虫和颗粒病微孢子虫的Mettl5 蛋白具有较高的保守性,NcMettl5 在东方蜜蜂微孢子虫增殖周期内真实表达且总体呈持续下降的表达趋势.