近日,從中國農業科學院蜜蜂研究所獲悉,該所李建科帶領的“蜜蜂蛋白質組學創新團隊”在蜜蜂產漿生物學和胚胎發育生物學研究領域取得突破性進展。研究成果近期在國際知名期刊《蛋白質組學研究雜志(Journal of Proteome Research)》上連續發表3篇論文。
據悉,我國具有世界上蜂王漿產量最高的蜂種,但高產的機理還不十分清楚。該團隊通過對剛出房新蜂、哺育蜂、采集蜂的咽下腺(工蜂分泌蜂王漿的重要器官)磷酸化蛋白質組進行分析,發現蛋白質的磷酸化程度與其本身的表達量不存在相關性,且磷酸化的動態表達對中心體周期、有絲分裂紡錘體延長、大分子復合物的解聚和核糖體代謝等咽下腺的重要生物學過程進行動態調控,以滿足細胞在不同發育階段的生物學功能。同時蛋白質組和磷酸化蛋白質組通過互補表達機制實現對腺體生物學功能的調控。
通過對蜂王漿高產和低產蜜蜂神經肽調控產漿行為的研究發現,蜂王漿高產蜜蜂哺育蜂的神經肽加強了對信息素識別和水分代謝的調節,從而提高對幼蟲的接受率,這對提高蜂王漿產量至關重要;同時,神經肽通過調控化學通訊、新陳代謝、生理應激等增強了蜂王漿高產蜜蜂對花粉采集的傾向性和采集力,從而滿足巢內哺育蜂分泌蜂王漿對蛋白質的需求。因此,蜂王漿高產蜜蜂經過系統選育其神經生物學調控產漿行為已發生顯著變化,以保障蜂王漿高產的生理需求。
胚胎期是蜜蜂器官形成的關鍵時期,在胚胎期對蜜蜂進行基因改造將對蜜蜂產生永久的影響。盡管雄蜂是單倍體,工蜂是雙倍體,但其胚胎發育模式基本相同,然而雄蜂的胚胎器官形成較工蜂早,并一直持續整個胚胎發育過程,由于雄蜂個體較大,其器官的形成需要較多的生物材料來構建,因此,器官形成較工蜂早且持續時間長。同時雄蜂和工蜂形成適合各自生物學需求的胚胎發育機制,如雄蜂的細胞骨架系統、抗氧化系統功能的加強以保證胚胎的正常發育。研究還建立了蜜蜂胚胎RNA干涉的方法,初步結果表明在胚胎發育的前48小時對基因進行沉默的效果較好,這對蜜蜂分子遺傳學具有重要意義。
這一系列研究成果不僅深入揭示了蜜蜂產漿生物學特征,且為今后從分子遺傳學角度進行蜜蜂優良性狀的改造和利用奠定了理論基礎。由該團隊自2008年以來在該雜志發表的論文數已達13篇,也是迄今為止在國際上開展蜜蜂蛋白質組學研究最深入和最活躍的團隊。
文章鏈接:http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/26384081
http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jproteome.5b00632
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jproteome.5b00625
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