昆虫社会身份识别是指昆虫通过感知各种信息来辨别其他个体的身份,进而建立一定社会关系的生物学现象.社会身份识别对社会性昆虫的信息交流、天敌防御、社会分工、个体及群体生存和繁衍尤为重要.本文以蚂蚁、白蚁和蜜蜂等社会性昆虫为例,详细阐述了社会性昆虫的社会身份识别机制:社会性昆虫以信息素为关键线索,利用嗅觉实现社会身份的识别;社会性昆虫也通过其视觉观察同伴或天敌等个体的行为,实现社会身份的识别;社会性昆虫还能够识别特殊的声音信号和感知空气中的震波,并作为其社会身份识别的重要依据.此外,研究表明昆虫共生菌也参与调控社会性昆虫的身份识别.针对社会性昆虫身份识别是先天还是后天形成的这一争论,我们从基因、适应学习以及基因和环境互作等方面,阐述了昆虫可能通过先天遗传和后天学习相结合的方式实现社会身份识别的观点.社会性昆虫是研究人类和动物社会行为学的绝佳模式生物.社会身份识别的研究成果不仅可深入解析社会性昆虫的生物学特性,也对人类及其他动物的社会认知进化以及各类社会问题的研究提供重要参考.今后应加强以下两方面的研究:(1)探索社会性昆虫多样的识别方式,解码其更深层次的机制研究;(2)应用现代新型计算机技术,将社会性昆虫身份识别行为可视化分析.

食蚜蝇(Syrphidae)是在我国广泛分布的一类授粉昆虫,其拟态现象可以帮助它们逃避捕食者的捕食;而面对同样采集花蜜的蜂类的竞争,其拟态的作用仍不是很清楚.本研究设计实验观察食蚜蝇存在与否对蜜蜂采食情况的影响,以期揭示食蚜蝇的拟态在其与蜜蜂采食竞争中的作用.结果显示,蜜蜂会避免与食蚜蝇在同一采食点采食,说明食蚜蝇的拟态能帮助其应对竞争者.此实验为研究食蚜蝇的拟态在其与蜜蜂的竞争中发挥的作用提供了一定的参考.

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.

因新烟碱类农药对蜜蜂高毒,作为其潜在替代品的氟吡呋喃酮(Flupyradifurone,FPF)受到广泛关注.由于FPF被认为对"蜜蜂安全",可在作物开花期使用,因而蜜蜂可能存在长期接触FPF的现象.农药胁迫下蜜蜂机体生理指标的响应是解析农药慢性毒性的基础.本文比较了FPF和吡虫啉(Imidacloprid,IMI)对蜜蜂存活率、解毒和氧化应激相关酶类以及免疫和凋亡相关基因表达的影响,结果表明,两种农药对哺育蜂的慢性经口毒性相近,均显著降低存活率,导致中肠组织损伤和细胞死亡,并且引起氧化应激、解毒和免疫反应.此外,幸存蜜蜂可能通过抑制过氧化物酶活性和下调细胞凋亡基因表达耐受农药胁迫.以上结果为解析两种农药慢性毒性和抗农药蜂种选育提供一定的理论依据.

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.

为探索中华蜜蜂Apis cerana cerana Fabricius种用雄蜂的高效培育方法,本研究利用实验室和蜂群条件培育中华蜜蜂性成熟雄蜂,比较各实验组雄蜂的体重、可采集精液比例及精子活力,利用转录组测序技术解析实验室饲养对雄蜂基因表达的影响.结果表明,与蜂群饲养组相比,实验室饲养组中华蜜蜂性成熟雄蜂的精子活力无显著差异,但雄蜂的体重和可采集精液比例显著降低.转录组测序共筛选获得实验室饲养组雄蜂的差异表达基因602个,其中上调表达186个,下调表达416个.上调的差异表达基因显著富集于蛋白质结合、核质、淘汰的核质组分和胞内细胞器等19个GO功能分类;下调的差异表达基因显著富集于ATP合成耦合质子转运、线粒体内膜、呼吸体和碳水化合物代谢过程等22个GO功能分类,以及氧化磷酸化、碳代谢、脂肪酸降解和三羧酸循环等6条KEGG通路.表明实验室饲养可作为培育中华蜜蜂种用雄蜂的备选方法进行深入研究.实验室饲养可能通过抑制机体能量代谢和干扰线粒体功能影响雄蜂的生长和精子发生.研究结果为进一步研发中华蜜蜂种用雄蜂的工厂化培育技术提供了科学参考,有助于加速我国本土蜜蜂的良种选育进程.

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.

为了探究蜜蜂越冬期体内卵黄原蛋白(Vitellogenin,Vg)和保幼激素(Juvenile hormone,JH)的表达特性.本试验分别采集夏繁期(7月)和不同越冬时期(11月、12月、1月、2月)的珲春黑蜂工蜂,通过酶联免疫吸附试验方法检测Vg、JH Ⅲ及超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,SOD)的浓度变化,采用qRT-PCR方法检测Vg、JH代谢相关基因的表达量.结果表明:珲春黑蜂越冬期Vg浓度高于夏繁期,在不同越冬期Vg浓度总体呈现先上升后下降的趋势;Vg基因的变化趋势与Vg浓度相一致,而VgR基因表达量与SOD浓度变化趋势相一致,在越冬期水平高于夏繁期,且在整个越冬期呈现下降的趋势.珲春黑蜂越冬期JH Ⅲ浓度低于夏繁期,且随着越冬持续进行总体呈现持续上升的变化趋势;MFE基因的变化趋势与JH Ⅲ浓度相近;JHAMT基因表达量越冬期显著高于夏繁期,在整个越冬期呈现先上升后下降的趋势.本研究结果表明,蜜蜂越冬期体内存在Vg和JH Ⅲ间负相关的调节模型,其通过Vg、JH Ⅲ代谢相关基因的表达来提高越冬蜂抗氧化能力和抗寒性,为西方蜜蜂抗寒分子机制的深入研究提供了新的研究思路.

以色列急性麻痹病毒(Israeli acute paralysis virus,IAPV)是一种严重危害蜜蜂健康的病毒,其感染特性主要表现为较强的传染性和致病性.IAPV能感染多种宿主,不仅能感染蜜蜂,还能感染熊蜂、无刺蜂、胡蜂和蚂蚁等昆虫以及狄斯瓦螨Varroa destructor.受体是决定其宿主范围和嗜性组织的重要因素,病毒入侵过程中关键的一步就是与受体蛋白结合,但迄今为止,国内外针对蜜蜂病毒的受体研究较为匮乏,尚无该病毒受体报道.NPC(NPC intracellular cholesterol transporter),一种细胞内转运胆固醇的蛋白,是多种昆虫病毒的胞内受体,在病毒感染中扮演着关键的角色.之前研究表明,该蛋白可能与蜜蜂病毒的感染过程有关.本文综述了IAPV的特性和可能的入侵受体,包括病毒分子结构特征、流行与传播、宿主范围以及感染机制,以期深入认识IAPV的发病机制.

采用"激—探—创"的教学模式,设计"表观遗传"教学,以蜜蜂发育的表观遗传现象激起学生的学习兴趣,创设情境,让学生利用假说—演绎法设计探究实验,提出治疗慢性乙肝的策略和构建基因表达的概念模型,从而提升学生的合作探究能力,培养学生的科学思维素养.