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.

[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.

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.

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.

[目的]利用代谢组学分析患枣花病意大利蜜蜂Apis mellifera ligustica工蜂中肠内代谢物变化,挖掘出与蜜蜂枣花病相关的重要代谢通路,旨在揭示蜜蜂枣花病发病机制,为枣花病靶向药物的研发提供理论依据.[方法]分别利用液相色谱-质谱联用(liquid chromatography-mass spectrometry,LC-MS)和气相色谱.质谱联用(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)技术对患枣花病和健康意大利蜜蜂工蜂进行中肠非靶向代谢组检测;通过主成分分析(principal component analysis,PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(orthogonal partial least squares discriminant analysis,OPLS-DA),以变量投影重要性(variable projection importance,VIP)＞1.0,差异倍数(fold change,FC)＞2.0和P＜0.05为标准筛选差异代谢物,并对其进行KEGG注释和通路富集;利用生化方法测定意大利蜜蜂工蜂中肠中超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)和过氧化氢酶(catalase,CAT)的活性,并通过qRT-PCR测定抗氧化基因Sod1,Sod2和CAT及免疫基因Defensin,Hymenoptaecin,Apidaecin和Abaecin在中肠内的表达量.[结果]基于LC-MS代谢组检测,正离子和负离子模式下分别获得患枣花病和健康意大利蜜蜂工蜂间差异代谢物49和43种,其中分别有33和30种能够在HMDB和KEGG数据库中鉴定到.基于GC-MS代谢组检测,患枣花病和健康意大利蜜蜂工蜂间筛选到22种挥发性差异代谢物,其中11种能够在HMDB和KEGG数据库中鉴定到.与健康意大利蜜蜂工蜂相比,患枣花病意大利蜜蜂工蜂中肠内经鉴定的73种差异代谢物中,28种含量上升,45种含量下降;其中,京尼平苷酸、吲哚-3-乙酸、喹啉和棉子糖在患枣花病意大利蜜蜂工蜂中肠内大量积累,而乌索酸、L-苏糖酸、葡萄糖酸、D-半乳糖酸、苏糖酸和芦丁的含量下降最为明显.KEGG代谢通路富集分析结果表明,患枣花病和健康意大利蜜蜂工蜂间差异代谢物显著富集在抗坏血酸和醛酸代谢、半乳糖代谢及丁酸甲酯代谢这3条碳水化合物代谢通路.酶活性测定及qRT-PCR结果显示,与健康意大利蜜蜂工蜂相比,患枣花病意大利蜜蜂工蜂中肠中SOD和CAT酶活显著降低,Sod1,Sod2,CAT,Defensin,Hymenoptaecin和Apidaecin的表达量均呈下调趋势.[结论]利用LC-MS和GC-MS非靶向代谢组学均能够有效地分析枣花病影响下蜜蜂中肠内代谢物的变化差异.研究结果表明,意大利蜜蜂采集枣花后其中肠内碳水化合物代谢发生异常,引起肠道抗氧化和免疫能力显著下降,推测肠道功能障碍是导致蜜蜂死亡的主要原因.该研究为蜜蜂枣花病的发病机理提供了新见解.

植物-传粉者相互关系中植物形成多种多样的视觉(花色)和嗅觉(花气味)信号来影响传粉者的访花过程,促进传粉成功.石榴(Punica granatum)花瓣红色而雄蕊黄色,这种花内不同结构的颜色差异对于石榴吸引传粉者可能有不同的作用.本文比较了石榴花各部位发出的视觉信号(颜色、大小)和嗅觉信号(气味及含量)、花蜜体积、不同处理下的昆虫访花频率及坐果率,以探讨石榴花各部位颜色在传粉过程中的作用.结果发现:新疆喀什地区石榴主要传粉者为意大利蜜蜂(Apis melifera)和食蚜蝇(Syrphidae sp.),雄蕊黄色及其分泌挥发性化合物种类和相对含量是吸引传粉者昆虫的主要因素.去除花瓣处理组与其他3种处理组(对照、去雄蕊、去雄蕊去花瓣)比较,意大利蜜蜂的访花频率(P＜0.05)及停留时间(P＜0.05)均显著提高,石榴坐果率(82.33％±4.45％)也显著提高.上述结果表明,石榴黄颜色的雄蕊可能是吸引传粉者的主要结构,而红色的花瓣对其传粉成功可能有负面影响;植物花内不同结构颜色差异可能有助于在变化的环境下吸引不同的传粉者,促进繁殖成功.

[目的]为了解决紫花苜蓿传粉昆虫不足的问题,提高苜蓿种子产量.[方法]比较了西方蜜蜂Apis mellifera和地熊蜂Bombus terrestris采集规律及为苜蓿授粉的效果.[结果]发现两种蜂日工作时间和出巢温度没有显著差异,但采集行为不同,地熊蜂利用体重优势更容易打开龙骨瓣,访花频率显著高于意大利蜜蜂,单花访问时间短于意大利蜜蜂,二者授粉后结荚率及单株产量没有显著差异.蜂种、携粉回巢率、访花频率是影响苜蓿种子生产的主要因素.[结论]试验数据表明意大利蜜蜂和地熊蜂为苜蓿传粉效果都很好,但意大利蜜蜂饲养管理技术成熟,价格低廉,适合苜蓿制种及规模化生产中应用.

[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8d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9d(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9d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.

[背景]球囊菌是一种典型的蜜蜂真菌性病原,特异性地侵染蜜蜂幼虫.目前,有关球囊菌在侵染过程中的基因表达规律的信息极为有限.[目的]通过深入分析胁迫意大利蜜蜂(意蜂)幼虫肠道的球囊菌及其纯培养的高表达基因(HEGs)差异,探索球囊菌在胁迫意蜂幼虫肠道后期与胁迫前的基因表达规律.[方法]利用RNA-Seq技术对球囊菌胁迫的意蜂6日龄幼虫肠道(AamT)及球囊菌纯培养(AaCK)进行深度测序,根据FPKM值筛选得到球囊菌的HEGs,进而通过GO (Gene ontology)及KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)富集分析、Venn 分析对上述HEGs进行功能预测和生物学意义挖掘.[结果]AaCK与AamT的转录组测序共得到105 447 578条原始读段(Raw reads),经过滤得到88 466 344条有效读段(Clean reads),两端平均Q20为97.50％,平均Q30为93.81％.GO富集分析结果显示,AaCK的HEGs富集于26个GO terms,基因富集数最多的是细胞(22 Unigenes),其次是细胞组件(22 Unigenes)和代谢过程(21 Unigenes);AamT的HEGs富集于22个GO terms,基因富集数最多的是催化活性(23 Unigenes),其次是细胞进程(18 Unigenes)和代谢过程(18 Unigenes). KEGG代谢通路(Pathway)富集分析显示,AaCK的HEGs 富集在109个Pathways上,基因富集数最多的是核糖体(179 Unigenes),其次是氨基酸生物合成(70 Unigenes)和碳代谢(62 Unigenes);AamT的HEGs富集在1 14个Pathways上,基因富集数量最多的是核糖体(178 Unigenes),其次是碳代谢(116 Unigenes)和氧化磷酸化(112 Unigenes). Venn分析结果显示,AaCK与AamT共有的HEGs有260个,二者特有的HEGs分别为2 161个和4 445个.[结论]提供了胁迫意蜂6日龄幼虫肠道的球囊菌及其纯培养的HEGs表达谱,揭示了球囊菌在胁迫前和胁迫后期的基因表达规律,也为阐明球囊菌致病的分子机理提供了有益的信息和线索.

[目的]化学感受蛋白(Chemonsensory proteins,CSPs)是一类可溶性小分子蛋白质,广泛存在于昆虫的触角及其他感受器中,参与昆虫的化学感受行为,在昆虫化学感受系统中发挥重要的作用,本文旨在探究Amel-CSP1、Amel-CSP2和Amel-CSP6在意大利蜜蜂成年工蜂中的时空表达水平及生理功能.[方法]首先通过荧光定量PCR技术检测了Amel-CSP1、Amel-CSP2和Amel-CSP6在哺育蜂和采集蜂的触角、头部、胸部、腹部和腿的表达水平;然后又对不同日龄工蜂(1,6,12,18,28日龄)触角中Amel-CSP1、Amel-CSP2和Amel-CSP6的表达情况进行检测.[结果](1)Amel-CSP1在工蜂的触角和头部都有较高的表达水平,其在工蜂触角中的表达水平显著高于其他部位(P<0.05);Amel-CSP2在哺育蜂触角中表达水平最高,显著高于其他部位(P<0.05),而其在采集蜂头部的表达水平最高,显著高于其他部位(P<0.05);Amel-CSP6在哺育蜂和采集蜂的头部表达量最高,其在触角、胸部也有较高表达水平.(2)Amel-CSP1在工蜂触角中的表达水平随日龄的增长而增加,其在28日龄的表达水平显著高于其他日龄(P<0.05);Amel-CSP2在1日龄和12日龄工蜂触角的表达量最高,显著高于其他日龄(P<0.05);Amel-CSP6在28日龄工蜂触角中的表达水平最低,显著低于其他日龄(P<0.05).[结论]Amel-CSP1、Amel-CSP2、Amel-CSP6在意大利蜜蜂成年工蜂中的表达具有明显的时空特异性,这对进一步探测意大利蜜蜂CSPs家族的生理功能提供了研究方向和理论基础,具有一定的生物学意义.