西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达基因的筛选及表达分析.pdf

【目的】本研究旨在筛选西方蜜蜂 采集蜂咽下腺中高表达的基因为进一步筛选和研究蜜蜂采集行为相关基因提供依据【方法】基于前期已获得西方蜜蜂 日龄工蜂()、日龄哺育蜂()、日龄采集蜂()、日龄哺育蜂()和 日龄采集蜂()的咽下腺转录组数据筛选咽下腺差异表达基因()并对 日龄和 日龄采集蜂咽下腺中高表达的 进行 和 富集分析利用 检测西方 蜜 蜂 采 集 蜂 咽 下 腺 中 高 表 达 的 个 (和)在不同发育时期(卵、幼虫、蛹、刚出房工蜂、日龄哺育蜂和 日龄采集蜂)和 日龄采集蜂组织(腹、胸、触角、上颚腺、咽下腺、蛰针、足、肠道、翅和脑)中的表达量【结果】比较转录组结果表明 个上调表达的 在 日龄采集蜂咽下腺中的表达量明显高于在 日龄工蜂、日龄哺育蜂和 日龄哺育蜂咽下腺中的表达量且在 日龄采集蜂咽下腺中的表达量也高于在 日龄哺育蜂咽下腺中的表达量 个下调表达的 的表达趋势与上述 个 的相反 分析结果表明 日龄和 日龄采集蜂咽下腺中高表达的 个 显著富集于硫酸盐跨膜转运蛋白活性、硫化合物跨膜转运蛋白活性、铁离子结合和氧化还原酶活性下调表达的 个 显著富集于核糖体、细胞内核糖核蛋白复合物和核糖核蛋白复合物 通路分析结果表明 个下调表达的 显著富集于核糖体以及淀粉和蔗糖代谢两个通路 检测结果显示 和 均在 日龄采集蜂中表达量最高 和 在 日龄采集蜂咽下腺中的表达量最高而在其他组织中表达量较低或不表达【结论】本研究通过比较转录组筛选鉴定了西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达的 为深入研究采集蜂咽下腺的功能提供了数据同时也为研究西方蜜蜂的采集行为及采集力强蜂种的分子选育提供新的视角关键词:西方蜜蜂 咽下腺 差异表达基因 淀粉酶 丙酮酸脱氢酶 亚基 组分中图分类号:文献标识码:文章编号:()(:)(.(期张 娟等:西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达基因的筛选及表达分析 ).().):【】().【】()()()()()().()()().【】./.【】.:西方蜜蜂 表现基于日龄的劳动分工其工蜂随着日龄的增长完成蜂群不同阶段生长发育所需的不同任务()工蜂在出房后 周左右主要从事分泌蜂王浆用以哺育幼虫和蜂王等巢内工作在 周后转而进行蜂群防御和采集等巢外活动(.)在行为转变的过程中工蜂体内的器官也随之发生了生理变化如:咽下腺()(.)是由两条长而呈葡萄串状的腺泡组成分布在工蜂头部两侧 与蜂王和雄蜂相比工蜂的 在形态和生理上都表现出日龄依赖性变化(.)在形态学上蜜蜂 的两条腺体都由数千个细胞单元、导管和分泌细胞组成在工蜂 中腺泡在出房后第 天发育明显腺泡大小和数量在出房后 达到最大值(.)此时可以分泌大量蜂王浆哺育幼虫 昆虫学报 卷当工蜂发育为采集蜂后其腺泡体积开始缩小粗面内质网减少(.)在生理学上哺育蜂 可以产生和分泌蜂王浆用于饲喂蜂王和幼虫蛋白质合成活性较高而采集蜂 的蛋白质合成活性较低这表明其形态和生理之间存在正相关关系(.)由此可见工蜂从哺育蜂发育为采集蜂的过程中咽下腺的形态和功能变化与工蜂的行为变化直接相关西方蜜蜂基因组的公布与更新及组学技术的快速发展极大地加速蜜蜂 分子水平的研究尤其是哺育蜂 因为其在王浆蛋白生产中的重要性而获得了广泛的研究 已知肌动蛋白有维持细胞骨架的功能 等()证实在哺育蜂中的形状较为饱满且腺泡细胞体积较大此时肌动蛋白的厚度比采集蜂均匀且彼此间相互分离从而保持 的形状 同时研究发现哺育蜂 中显著上调的纤维蛋白()对其细胞骨架的结构和功能至关重要(.)蜜蜂 不仅在哺育蜂蜂王浆生产过程发挥重要作用在采集蜂时期加工蜂蜜的过程中也有重要意义 由于采集蜂 开始逐渐萎缩大量细胞凋亡伴随着线粒体和粗面内质网数目的减少蛋白质合成速率受抑制其蛋白分泌量锐减因此这个时期高表达的基因数目也相对减少(.)但有研究表明蜜蜂 在采集蜂时期能高量表达 葡萄糖苷酶、淀粉酶、葡萄糖氧化酶、半乳糖苷酶、酯酶和转化酶基因等(.)并且 葡萄糖苷酶的含量随着采集蜂日龄的增加而增加()已知采集蜂 的功能从分泌蜂王浆变为产生加工蜂蜜过程相关的碳水化合物代谢酶因此这些酶基因的高表达与采集蜂的职能变化紧密相关 此外研究证实在采集蜂 中除了 淀粉酶和葡萄糖氧化 酶 基 因 等 的 高 表 达 有 两 种 抗 菌 肽 基 因 和 也存在较高水平表达(.)抗菌肽与转化酶的高表达模式表明采集蜂 能产生抗菌肽以保存采集的食物资源使采集的花蜜和花粉免受微生物降解而保存在蜂群中(.)等()利用蛋白质组学分析了西方蜜蜂 个发育阶段(工蜂出房后第 和 天)的 蛋白质图谱鉴定了许多在工蜂采集阶段上调的蛋白质如抗氧化剂活性、发育调节以及碳水化合物和脂质代谢相关的蛋白质这些蛋白质可能参与蜜蜂采集活动中的氧化应激、细胞骨架控制、学习记忆和能量代谢等通路 同时采集蜂 中高表达的磷酸化蛋白的代谢产物参与蜜蜂体内信号的转导可以使腺体根据蜂群对花粉的需要实时调节消化分解酶的合成和分泌(.)前期研究已报道了大量在采集蜂咽下腺中高量表达的基因暗示咽下腺在采集蜂阶段仍发挥着作用 工蜂行为的可塑性和日龄都影响咽下腺的职能及其相关基因表达 然而采集蜂咽下腺中高量表达的基因尚未全面报道 本研究全面分析了本课题组前期通过人工组建蜂群获得相同日龄哺育蜂和采集蜂咽下腺转录组数据排除日龄因素干扰筛选在采集蜂咽下腺中高表达的基因同时借助 技术检测高表达基因在西方蜜蜂不同发育时期和采集蜂各组织中的表达模式 这些结果为深入研究采集蜂咽下腺的功能提供可靠数据同时也为研究西方蜜蜂的采集行为及采集力强蜂种的分子选育提供新的视角 材料与方法.实验样品实验所用蜜蜂为西方蜜蜂蜂强 号蜂种所有样本均采自福建农林大学动物科学学院(蜂学学院)蜂场.主要仪器及试剂荧光定量 仪(美国 公司)、高速台式离心机(/)、体视显微镜 台、医用剪刀 把、眼科镊子 把、长柄解剖小刀 把、水(上海生工生物公司)、提取液.西方蜜蜂采集蜂咽下腺中差异表达基因()筛选与富集分析本研究使用的西方蜜蜂 日龄工蜂()、日龄哺育蜂()、日龄采集蜂()、日龄哺育蜂()和 日龄采集蜂()的咽下腺转录组数据来源于本课题组前期已公布的数据(登录号:)转录本的表达量计算用 ()法以 且 为条件筛选 (.)为了筛选采集蜂咽下腺中排除日龄因素影响的 期张 娟等:西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达基因的筛选及表达分析 高表达 我们筛选标准如下:在 咽下腺中表达量显著高于 和 咽下腺中的 在 咽下腺中表达量显著高于 咽下腺中的 在 与 咽下腺中的表达量间无显著差异利用 软件包对筛选到的采集蜂咽下腺中高表达 进行 功能分析利用 软件进行 数据库比对使用诺禾 售后工具平台(:./)制作差异基因聚类分析以及 和 富集分析图.表示显著性富集.样品收集及 合成按照本课题组限王产卵的方法(梁立强等)控制产卵时间为 以内分别收取 日龄卵、日龄卵、日龄幼虫、日龄幼虫、日龄幼虫、日龄蛹、日龄蛹、日龄蛹、日龄蛹、日龄蛹、日龄蛹、刚出房工蜂、日龄哺育蜂和 日龄采集蜂按照高艳等()采样方法在蜂群中收集 日龄工蜂第 和 天时收集头部伸入有幼虫巢房且持续时间 以上的工蜂作为哺育蜂第 和 天时在巢门口收集后足的花粉框中带有花粉的工蜂作为采集蜂 在冰上解剖 日龄采集蜂的 种组织:腹、胸、触角、上颚腺、咽下腺、蛰针、足、肠道、翅和脑 用 法提取上述样品总 经过浓度和质量测定后取 的总 反转录为.检测为了进一步筛选在西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达的关键 我们以 日龄采集蜂和 日龄采集蜂咽下腺中基因表达量(值)均大于 且(和 )均大于 为标准并根据差异倍数依次排序筛选到在采集 蜂 咽 下 腺 中 高 表 达 的 个 关 键(和)(表)利用 检测这 个基因在.节收集的西方蜜蜂不同发育阶段和 日龄采集蜂组织样本中的表达量 利用 设计基因特异引物(表)以.节合成的 为模板以(登录号:.)为内参基因 日龄卵、日龄卵和 日龄幼虫各 个个体 日龄幼虫 个个体 日龄幼虫至采集蜂各取 个个体用于不同发育时期基因表达量检测采集蜂各组织的样本来自于 头 日龄采集蜂每种样品含 次生物学重复 次技术重复 反应体系():正反向引物(/)各 模板 .反应程序:预变性 变性 退火 循环 次表 引物信息 基因 登录号 .引物序列()扩增产物长度().:.:.:.:.:.数据分析采用 方法(.)分析各基因在西方蜜蜂不同发育阶段和采集蜂各组织中相对表 达 量 通 过 .软 件 的 方 差 分 析()统计基因在不同发育阶段和采集蜂不同组织中相对表达量的差异显著性使用 .绘图 结果.西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达 通过咽下腺转录组数据分析各比较组 其中 有 个 有 个 有 个 昆虫学报 卷 有 个 有 个(图:)韦恩图结果显示前 组共有 个 为了减少日龄因素的影响去除 组与其他 组共有(个)交集的 个 最后得到 个(图:)图 西方蜜蜂不同发育阶段咽下腺转录组中差异表达基因()()及其韦恩图().()()():日龄工蜂 :日龄哺育蜂 :日龄采集蜂 :日龄哺育蜂 :日龄采集蜂 .图 同 .西方蜜蜂咽下腺中 个 表达量聚类分析发现这些 在不同样本间呈现 种不同的表达模式(图)其中 个上调表达的 在 日龄采集蜂咽下腺中的表达量明显高于在 日龄工蜂、日龄哺育蜂和 日龄哺育蜂咽下腺中的表达量且与 日龄采集蜂咽下腺的无明显差异同时在 日龄采集蜂咽下腺中的表达量也高于在 日龄哺育蜂咽下腺中的表达量表明这些基因可能与采集蜂的采集行为密切相关 个下调表达 的表达趋势与上述 个上调表达的 的相反其在 日龄采集蜂咽下腺中表达量最低在 日龄采集蜂咽下腺中表达量与在 日龄采集蜂咽下腺中表达量无明显差异且在 日龄采集蜂咽下腺中表达量低于在 日龄哺育蜂咽下腺中的 个 在 日龄和 日龄哺育蜂阶段表达量高于在其他阶段的表达量 个 在 日龄工蜂咽下腺中的表达量最高在 日龄和 日龄采集蜂咽下腺中的表达量次之在 日龄和 日龄哺育蜂咽下腺中的表达量最低.西方蜜蜂采集蜂咽下腺中 的功能西方蜜蜂采集蜂咽下腺中上调表达的 个 按照分子功能()、细胞组分()和生物学过程()个类别进行 富集分析(图)发现它们显著富集于硫酸盐跨膜转运蛋白活性()、硫化合物跨膜转运蛋白活性()、铁离子结合()和氧化还原酶活性()其中氧化还原相关的 条目涉及 个基因:(基因)、(细胞色素 基因)、(细胞色素 基因)、(细胞色素 基因)、(未知基因)和(细胞色素 基因)下调表达的 个 显著富集于核糖体基因(和)、细胞 内 核 糖 核 蛋 白 复 合 物 基 因(和)及核糖核蛋白复合物基因(和)富集分析发现 个上调表达 富集于 条通路包括 信号通路、信号通路、细胞自噬等 个下调表达 显著富集到核糖体()、淀粉和蔗糖代谢()两个通路(图)核糖体通路中富集了 个核糖体蛋白基因:核糖体蛋白 期张 娟等:西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达基因的筛选及表达分析 图 西方蜜蜂不同发育阶段咽下腺转录组中 个差异表达基因()的聚类分析.()色带从红色到蓝色表示基因表达量从高到低 .:上调 :下调.基因()、核糖体蛋白 基因()、核糖体蛋白 基因()、核糖体蛋白 基因()、核糖体蛋白 基因()、核糖体蛋白 基因()和 核 糖 体 蛋 白 基 因()蔗糖和淀粉代谢通路中富集了 个基因:(糖原磷酸化酶基因)、(糖原脱支酶基因)和(葡萄糖磷酸尿苷基转移酶基因).高表达关键 时空表达谱 检测结果显示(图)(葡萄糖苷酶 基因)表达量在卵期较低(或不表达)在 和 日龄幼虫中较低在 日龄幼虫中较在 和 日龄幼虫中显著增加(.)在 和 日龄蛹中较低在 日龄蛹中较在 和 日龄蛹中显著增加(.)在 日龄蛹中出现蛹期的峰值然后急速降低在刚出房工蜂中较在 和 日龄蛹中显著增加()日龄哺育蜂和 日龄采集蜂中 的表达量较其他发育阶段的依次显著增加()日龄采集蜂中该基因表达量达到峰值约是 日龄哺育蜂中的 倍(图:)(淀粉酶基因)的表达量在 日龄采集蜂中最高在刚出房工蜂中的次之而在卵和幼虫中的均较低蛹期前期表达量较低呈现先增加再降低的趋势 日龄蛹时出现峰值(图:)(细胞色素 基因)在 日龄卵中表达量较低在 日龄卵中增加在幼虫期该基因表达量先增加再降低然后再显著升高在蛹期基因表达量呈现先降低(日龄时最低)然后再逐渐升高的趋势在刚出房工蜂、日龄哺育蜂和 日龄采集蜂中基因表达量持续增加其中 日龄采集蜂中表达量较其他发育阶段个体中的显著增加()达到峰值(图:)(丙酮酸脱氢酶 亚基 组分基因)表达量在 日龄卵中较低在 日龄卵中较在 日龄卵中显著增加(.)在幼虫期较低在蛹前期呈现持续增加的趋势(日龄时达到峰值)日龄时则较其他日龄时的显著减低(.)在刚出房工蜂、日龄哺育蜂和 日龄采集蜂中均较高其中在 日龄采集蜂中达到峰值且显著高于在刚出房工蜂和 日龄哺育蜂中的(.)(图:)在 日龄采集蜂咽下腺中的表达量最高(其相对表达量是上颚腺中的.倍)在 昆虫学报 卷图 西方蜜蜂采集蜂咽下腺转录组中 个上调差异表达基因()的 富集.()上颚腺和腹中的次之而在其他组织中几乎不表达(图:)在 日龄采集蜂咽下腺中的表达量最高其次是在触角中的在其他组织中的表达量较低(图:)这两个基因在 日龄采集蜂咽下腺中显著高量表达且具有明显组织特异性暗示它们在采集行为中发挥重要作用 讨论为了筛选采集蜂咽下腺中高表达的基因同时排除日龄因素的影响本研究通过比较转录组学分析人工组建蜂群获得相同日龄(日龄和 日龄)哺育蜂和采集蜂以及 日龄工蜂咽下腺的转录组数据筛选到 个 在采集蜂咽下腺的表达量显著高于哺育蜂和 日龄工蜂咽下腺中的表达量 个 在采集蜂咽下腺中的表达量显著低于其他组样本的表达量(图)采集蜂咽下腺中高表达的 涉及蜂蜜加工过程和外源物质解毒等这些结果为深入研究采集蜂咽下腺提供可靠数据.采集蜂 中蜂蜜加工过程相关的 上调表达根据职能分工的改变成年蜜蜂工蜂的食物也相应发生变化:哺育蜂主要以富含蛋白质的食物(如:花粉)用于合成和分泌蜂王浆()而采集蜂主要以富含碳水化合物为 食 物(如:花 蜜 和 蜂 蜜)为 飞 行 提 供 能 量()当蜂群中采集蜂将采集的花蜜加工成蜂蜜时咽下腺需要合成碳水化合物代谢酶 期张 娟等:西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达基因的筛选及表达分析 图 西方蜜蜂采集蜂咽下腺转录组中 个下调差异表达基因()的 通路富集.()将花蜜中的蔗糖转化为蜂蜜中的葡萄糖和果糖如葡萄糖苷酶、淀粉酶、葡萄糖氧化酶、半乳糖苷酶、酯酶和转化酶等而哺育蜂的咽下腺则不表达这些酶基因(.)在不同职能工蜂咽下腺的转录组数据中我们发现(葡萄糖苷酶 基因)和(淀粉酶基因)在同日龄采集蜂咽下腺中表达量显著高于哺育蜂咽下腺中的发育阶段表达谱显示这两个基因在其他发育阶段表达量很低或几乎不表达而在采集蜂阶段基因的表达量达到最大值(图)该表达模式与采集蜂职能转换行为是一致的 团队纯化出一种仅在采集蜂咽下腺中表达的蛋白质并将其鉴定为 葡萄糖苷酶认为是存在于采集蜂咽下腺中的主要蛋白质(.)根据催化的底物特异性葡萄糖苷酶()又分为 和 (.)据报道淀粉酶可以将采集时花蜜中的植物源淀粉转化为葡萄糖然后葡萄糖氧化酶可以进一步将葡萄糖转化为葡萄糖酸和过氧化氢葡萄糖酸能使蜂蜜保持酸性与过氧化氢一起在加工蜂蜜过程中发挥杀菌作用同时该酶能够最大程度的分解淀粉等物质转化成能量可以满足采集蜂采集飞行期间身体新陈代谢所需的能量()富集也显示这两个基因富集于碳水化合物代谢过程(:)因此我们推测这两个基因在采集蜂咽下腺中高表达用于蜂蜜生产加工过程水解花蜜中的蔗糖为葡萄糖和果糖同时在本研究中我们发现丙酮酸脱氢酶 亚基 组分基因()在采集蜂咽下腺中的表达量显著高于同日龄哺育蜂的发育阶段表达谱也发现该基因在采集蜂中表达量显著高于在其他 昆虫学报 卷图 西方蜜蜂采集蜂咽下腺中 个高表达差异表达基因()()()()和 ()在各发育阶段的表达量.()()()()():分别为 和 日龄卵 :分别为 和 日龄幼虫 :分别为 和 日龄蛹 :刚出房工蜂 :日龄哺育蜂 :日龄采集蜂 .图中数据为平均值 标准误柱上不同小写字母表示基因表达量在各发育阶段间差异显著(氏检验).(.).发育阶段的(图)组织表达谱也显示该基因在采集蜂咽下腺中呈现表达量峰值其次是在触角中而在其他组织中几乎不表达(图)线粒体中的丙酮酸脱氢酶复合体是一组限速酶在糖代谢过程中催化丙酮酸氧化脱羧产生柠檬酸循环的起始物乙酰辅酶 使糖代谢从糖酵解进入三羧酸循环并和氧化磷酸化生成 的过程紧密连接起来在细胞线粒体呼吸链能量代谢中起到关键作用(.)在采集蜂咽下腺特异性高表达暗示该基因可能在咽下腺水解花蜜过程中为活动旺盛的腺体细胞或采集飞行活动提供更多的能量.采集蜂 中外源物质解毒相关的 上调表达成年蜂是蜜蜂唯一能与外界环境直接接触的阶段蜜蜂在外出觅食活动期间持续暴露在养蜂场周围区域的污染物中来自环境中的重金属和杀虫剂等也会对蜜蜂产生严重的损伤 在昆虫体内细胞色素()是一种重要的解毒酶通过将脂溶性毒素转化为水溶性代谢产物增强外源物质的生物降解进行代谢解毒 不同种类昆虫中的细胞色素 基因数量不同到目前为止已经在蜜蜂基因组克隆并鉴定出了 个 基因()根据 超家族中各成员的差异可以分为 和 期张 娟等:西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达基因的筛选及表达分析 图 西方蜜蜂采集蜂咽下腺中两个高表达差异表达基因()()和 ()在 日龄采集蜂各组织中的表达量.()()():腹 :胸 :触角 :上颚腺 :咽下腺 :蛰针 :足:肠:翅 :脑.图中数据为平均值 标准误柱上不同小写字母表示基因表达量在各组织间差异显著(.氏检验).(.).以及线粒体 这 个进化分支()并且已经有大量研究证实了西方蜜蜂可以利用 对蜂蜜和花粉中的类黄酮(.)、拟除虫菊酯、有机磷和杀螨剂(.)、新烟碱类杀虫剂(.)和真菌毒素进行解毒 我们通过生物信息学在减少日龄因素的影响后筛选到的上调 中发现有 个 基因在采集蜂咽下腺中高量表达且都显著富集到氧化还原活性的分子功能本研究在采集蜂咽下腺中筛选到的 基因()、基 因()和 基 因()属 于 家 族 基 因()属 于 家 族 进一步分为 和 家族具有高度多样性和时期特异性表达的特点与代谢植物源化学物质的生化通路有关()亚家族是膜翅目昆虫特有的 基因编码可以代谢槲皮素和其他类黄酮的酶参与代谢植物源毒素的生化途径(.)检测结果表明 亚家族的解毒酶基因 在采集蜂中表达量高于在哺育蜂中的 可以利用 和 辅酶催化体内毒物的氧化还原反应以达到降解广泛应用的人工合成的杀虫剂以及包含拟除虫菊酯类农药的作用(.)在西方蜜蜂中 已被证明能有效代谢噻氯啉而其他 不能实现这一功能(.)并且一项新的研究证明空气污染的亚致死效应也会造成 在西方蜜蜂中的上调表达说明 具有普遍的解毒效应(.)的亚家族保守性较低与 部分成员一样可以参与杀虫剂的代谢和抵御 已知 是蜜蜂中 亚家族的唯一成员(.)在处理环境信号特别是与食物相关的信号中发挥作用同时我们在采集蜂咽下腺上调 中也发现了 个编码羧酸酯酶的基因(和)这两个基因在同日龄采集蜂咽下腺中表达量约是哺育蜂咽下腺中的 倍 据 等()报道羧酸酯酶的代谢机制是酯酶能够水解酯键生成酸和醇作为代谢产物在脂质代谢和杀虫剂的解毒中发挥重要的生理作用 等()从中华蜜蜂 中分离出羧酸酯酶 基因()并检测了暴露在各种外源有害物质后的该基因的表达模式证实了该基因在中蜂参与了不良应激期间的抗氧化反应探索了其作为抗氧化剂和解毒的作用 采集蜂在外出采集飞行的过程中会接触到植物上的农药残留及其他外源有害物质()研究表明蜜蜂采集的花蜜中存在的化学物质类黄酮、拟除虫菊酯和酚类化合物会干扰蜂蜜的转化和储存过程(.)采集蜂在从事采集花蜜的过程中会接触到农药残留或植物次生代谢物因此我们推测采 昆虫学报 卷集蜂将花蜜转化为蜂蜜的过程咽下腺中大量合成和分泌解毒酶(和酯酶)用以代谢和降解外源物质从而提高蜂蜜的品质便于长期储存 但是其具体的分子机制尚不明确后续可以借助于基因功能验证工具如基因编辑等进行深入探究.西方蜜蜂采集蜂 中蛋白质加工相关的 下调表达核糖体是蛋白质翻译的场所在蛋白质合成、折叠和细胞生长发育等方面发挥着重要作用(.)研究表明核糖体在细胞内蛋白质合成旺盛的区域分布较广其数量与蛋白质的合成和分泌程度呈正相关()哺育蜂咽下腺发育比较迅速合成和分泌蛋白质比较旺盛此时咽下腺细胞中存在大量的核糖体采集蜂日龄较大开始逐渐老化此时咽下腺中细胞凋亡和坏死现象很普遍因而在采集蜂时期咽下腺中核糖体的数量锐减 我们发现在采集蜂咽下腺中下调表达的 个 中 个 基 因(和)显著富集到核糖体信号通路中表明其蛋白质合成活性降低这与工蜂从哺育蜂转变为采集蜂职能后咽下腺开始呈现萎缩咽下腺细胞空泡化蛋白质分泌活性降低的生物学特性一致()同时我们也发现在采集蜂咽下腺下调表达 中有 个基因(糖原磷酸化酶基因)、(糖原脱支酶基因)、(葡萄糖磷酸尿苷基转移酶基因)显著富集到蔗糖和淀粉代谢通路中 糖原是体内葡萄糖的主要贮存形式其在细胞里主要存在于细胞质中在葡萄糖代谢中起着至关重要的作用 在细胞中糖原磷酸化酶是糖原分解的关键酶与限速酶催化糖苷键磷酸解生成葡萄糖磷酸糖原脱支酶使糖原磷酸化酶作用留下的葡萄糖基间的糖苷键断开并移至另一个非还原端的末端释放 分子的葡萄糖(.)生成的葡萄糖进入糖酵解等代谢通路产生能量或者是生成中间代谢物为其他生物分子的合成提供所需的碳骨架 葡萄糖磷酸尿苷基转移酶()是半乳糖代谢通路中的 一 个 关 键 酶 在 嗜 酸 乳 杆 菌 中敲除 的菌株表现出乳糖缺乏、细胞形态不规则、细胞分裂异常、细胞膜薄而粗糙的表型表明 的表达与细胞活性有关(.)此外在尿源性大肠杆菌 中观察到 突变导致脂多糖的 多糖侧链丢失 从 而 影 响 蛋 白 质 的 翻 译 后 修 饰(.)这 个基因在采集蜂咽下腺中显著下调表达推测采集蜂咽下腺细胞增殖和分泌功能降低需要消耗的能量减少进而呈现咽下腺萎缩的形态参考文献().:.:.()(:).():.().():.:.().:.().:.():.:.():.(:).():.高艳 朱雅楠 张威 王雪妍 李秋方 苏松坤 聂红毅.意大利蜜蜂哺育蜂学习记忆相关基因的转录组学分析.昆虫学报():.():.():.():.期张 娟等:西方蜜蜂采集蜂咽下腺中高表达基因的筛选及表达分析 .():.():.().():.():.(.)/.():.():.():.(:).():.梁立强 郭永康 朱雅楠 李秋方 李正汉卿 王若虹 候梦赏 龚娇 李标 曾何泉 聂红毅 苏松坤.西方蜜蜂发育基因 的克隆鉴定及时空表达分析.环境昆虫学报():.():.():.():.(:).():.().():.():.:?.():.():.():.():.():.(.).():.():.().():.:.():.(.).():.:.():.:.():.().():.昆虫学报 卷():.():.(.).():.().:.().():.:.(责任编辑:马丽萍)