东方蜜蜂微孢子虫RCDP42基因的分子克隆与生物信息学分析

对东方蜜蜂微孢子虫RCDP 42基因进行分子克隆,并通过生物信息学解析RCDP 42蛋白的分子特性,进而对东方蜜蜂微孢子虫和其他物种的RCDP 42蛋白进行保守基序和结构域预测及分析。结果表明,成功克隆到东方蜜蜂微孢子虫RCDP 42基因的CDS区,RCDP 42基因在孢子中真实表达,含有540个核苷酸,可编码179个氨基酸;RCDP 42蛋白的分子质量约为20.3 ku,分子式为C₉₁₅H₁₄₁₆N₂₃₀O₂₇₄S₁₀,脂溶系数为86.03,等电点为6.57;包含的亲水氨基酸数量多于疏水氨基酸,但不含信号肽与跨膜结构域,说明RCDP 42可能为亲水性蛋白、胞内蛋白和非跨膜蛋白,可能包含16个磷酸化位点、63个α-螺旋、43条延长链、11个β-转角及62个无规则卷曲。在东方蜜蜂微孢子虫、蚱蜢脑炎微孢子虫和肠脑炎微孢子虫的RCDP 42蛋白中均鉴定到3个保守基序(motif 1、motif 2和motif 3)与1个结构域(Rho)。     

意大利蜜蜂AmMETTL3基因的分子克隆与表达模式

为克隆意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica）的AmMETTL3基因,解析AmMETTL3蛋白的分子特性,并测定AmMETTL3在工蜂不同组织及发育时期的表达谱。通过PCR扩增AmMETTL3的CDS并进行Sanger测序验证;使用相关生物信息学软件预测AmMETTL3的理化性质和分子特性,鉴定METTL3的结构域和保守基序,并构建系统进化树;采用RT-qPCR检测AmMETTL3在工蜂7个组织及5个不同发育时期的相对表达量。结果表明：成功克隆到AmMETTL3的CDS并发现AmMETTL3不含典型的跨膜结构域和信号肽;METTL3在各种昆虫中高度保守且含1个MT-A70结构域和3个相同的保守基序;AmMETTL3与东方蜜蜂METTL3的亲缘关系最近;相较于触角中的表达量,AmMETTL3的表达量在咽下腺中极显著上调（P<0.01）,在中肠中极显著下调（P<0.01）;AmMETTL3在3日龄幼虫中的表达量极显著（P<0.01）低于卵中的表达量,在12日龄蛹中的表达量极显著（P<0.01）高于卵中的表达量,在2、6、12、15和18日龄工蜂体内的表达量极显著（P<0.01）低于1日龄工蜂体内的表达量。研究结果为深入探究AmMETTL3的功能及其参与的表观调控机制提供了参考和依据。     

微小RNA介导东方蜜蜂微孢子虫侵染意大利蜜蜂工蜂的分子机制

【目的】通过对东方蜜蜂微孢子虫（Nosema ceranae）纯化孢子与侵染意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica,简称意蜂）工蜂的东方蜜蜂微孢子虫的差异表达miRNA（DEmiRNA）及其靶mRNA进行系统分析,筛选、分析和探讨病原毒力因子和侵染因子相关的DEmiRNA及调控网络,在miRNA组学层面揭示东方蜜蜂微孢子虫对意蜂的侵染机制。【方法】利用small RNA-seq（sRNA-seq）技术对东方蜜蜂微孢子虫感染7 d和10 d的意蜂工蜂中肠和东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子（NcCK）进行深度测序,通过连续比对rRNA数据库、西方蜜蜂（Apis mellifera）基因组和东方蜜蜂微孢子虫基因组筛滤出处于侵染过程的东方蜜蜂微孢子虫（NcT1和NcT2）数据和东方蜜蜂微孢子虫孢子的测序数据。根据P≤0.05,|log₂ fold change|≥1的标准,通过比较分析筛选出各比较组中的差异表达miRNA（differentially expressed miRNA,DEmiRNA）。通过相关生物信息学软件对DEmiRNA进行表达谱分析,靶mRNA预测及功能和代谢通路注释,以及调控网络的构建与分析。通过Stem-loop RT-qPCR验证DEmiRNA的差异表达趋势及测序数据的可靠性。【结果】NcCK vs NcT1、NcCK vs NcT2和NcT1 vs NcT2比较组分别包含164、122和60个DEmiRNA。Venn分析结果显示,3个比较组共有的上调和下调miRNA分别为5和6个。上述DEmiRNA分别预测出1 885、1 733和1 524个靶mRNA。这些靶mRNA分别注释到27、25和26个功能条目,其中注释数量最多的是新陈代谢进程、催化活性、细胞进程、结合和细胞。上述靶mRNA可分别注释到84、84和84条代谢通路,其中注释数量最多的是代谢途径、核糖体和次级代谢产物生物合成。此外,对于NcCK vs NcT1、NcCK vs NcT2和NcT1 vs NcT2中的DEmiRNA,分别有35、26和12个靶向结合MAPK信号通路相关靶mRNA,分别有49、40和17个DEmiRNA靶向结合糖酵解/糖异生通路相关靶mRNA。进一步分析发现,东方蜜蜂微孢子虫的DEmiRNA参与调控蓖麻毒素B凝集素、细胞凋亡抑制因子、极管蛋白和孢壁蛋白等病原毒力因子的基因表达,以及己糖激酶、ATP/ADP移位酶、ABC转运蛋白和转录因子ste12等侵染因子的基因表达。【结论】通过对东方蜜蜂微孢子虫纯化孢子与侵染意蜂工蜂的东方蜜蜂微孢子虫进行深入细致的miRNA组学分析和探讨,解析了病原侵染过程的miRNA差异表达谱,揭示了东方蜜蜂微孢子虫可能通过调节相应miRNA的表达水平对蓖麻毒素B凝集素、细胞凋亡抑制因子、极管蛋白和孢壁蛋白等毒力因子及己糖激酶、ATP/ADP移位酶、ABC转运蛋白和转录因子ste12等侵染因子基因表达进行调控,从而适应宿主细胞内的环境并促进自身的增殖与侵染。     

胁迫中华蜜蜂幼虫肠道的球囊菌及其体外培养的高表达基因分析

利用RNA-seq技术对胁迫中华蜜蜂(简称中蜂)6日龄幼虫肠道的球囊菌及其体外培养进行深度测序,根据基因的FPKM值筛选得到高表达基因(HEGs),进而对HEGs进行GO及KEGG代谢通路(pathway)富集分析.Illumina测序数据经质控和过滤得到100814558条有效读段(clean reads),平均Q30均在93.81%以上.GO富集分析结果显示处理组(Aac T)的HEGs富集于39个GO term,基因富集数最多的是细胞(1872 unigene)、细胞组件(1872 unigene)和细胞进程(1748 unigenes);对照组(Aa CK)的HEGs富集于37个GO term,基因富集数最多的是细胞(785 unigenes),其次是细胞组件(785 unigenes)和代谢进程(776 unigenes).KEGG pathway富集分析显示,Aac T的HEGs富集在119个代谢通路上,基因富集数最多的是核糖体(176 unigenes)、碳代谢(147 unigenes)及氨基酸的生物合成(134 unigenes);Aa CK的HEGs富集在110个代谢通路上,基因富集数最多的是核糖体(179 unigenes)、氨基酸的生物合成(70 unigenes)以及碳代谢(62 unigenes).深入分析发现,对于富集在MAPK信号通路上的高表达基因数量,胁迫中蜂幼虫肠道的球囊菌远多于体外培养的球囊菌,说明病原的该通路在胁迫后期被显著激活.     

基于比较转录组学分析揭示中华蜜蜂及意大利蜜蜂幼虫的球囊菌抗性差异机制

为探究中华蜜蜂(Apis cerana cerana,以下简称中蜂)与意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica,以下简称意蜂)幼虫的球囊菌(Ascospahaera apis)抗性差异产生的原因,利用Venn分析、GO分类分析、KEGG代谢通路分析以及Ka/Ks分析对二者的转录组进行比较研究。Venn分析结果显示,中蜂与意蜂的同源基因有17 656个,归属于8 111个基因家族,二者的特有基因分别有1 158和241个,分别归属于468和86个基因家族。GO分类结果显示,中蜂和意蜂的特有基因分别富集在38和28个GO条目。KEGG代谢通路富集分析结果显示,中蜂和意蜂的特有基因分别富集于96和21个代谢通路;进一步分析发现中蜂的特有基因富集在内吞作用、溶酶体、泛素介导的蛋白水解和黑化作用等4个细胞免疫通路,以及MAPK信号通路和Toll-like受体信号通路等2个体液免疫通路,而意蜂仅有1个特有基因富集在MAPK信号通路。Ka/Ks分析结果显示受到强烈正向选择、弱正向选择、中性选择和负向选择的单拷贝同源基因分别有37、281、2 630和3 269个。对受到强烈正向选择的基因进行GO分类和KEGG代谢通路富集分析,GO结果显示中蜂和意蜂的单拷贝同源基因富集的GO条目类型相同;KEGG结果显示中蜂的单拷贝基因仅富集在氧化磷酸化。上述结果表明免疫相关基因数量的差异是二者的球囊菌抗性差异产生的重要原因之一,中蜂在与球囊菌的协同进化过程中可能通过提高能量利用从而限制球囊菌的增殖。本研究结果可为阐明中蜂及意蜂幼虫的球囊菌抗性差异产生的分子机制提供参考。     

金属离子及脲对中华蜜蜂工蜂碱性磷酸酶的影响

通过提纯中华蜜蜂工蜂体内的碱性磷酸酶,研究金属离子及脲对碱性磷酸酶的影响.结果表明:Na+、K+和L i+等正一价金属离子浓度为1.0-10.0 mmol.L-1时,对酶活力没有影响;Mg2+、Ca2+、Ba2+浓度为0-5.5 mmol.L-1时,对酶均有激活作用;N i2+、Mn2+、Co2+、Zn2+浓度为0-200μmol.L-1时,对酶有激活作用,而Cu2+在该浓度下对酶有抑制作用;Hg2+、Ag+及Cd2+浓度为0-150μmol.L-1时对酶有抑制作用;脲浓度低于3 mol.L-1或高于3 mol.L-1时,对碱性磷酸酶有变性失活作用.     

意大利蜜蜂响应东方蜜蜂微孢子虫胁迫的免疫应答

【目的】通过对意大利蜜蜂（Apis mellifera ligustica,简称意蜂）工蜂中肠响应东方蜜蜂微孢子虫（Nosema ceranae）胁迫的差异表达基因（differentially expressed gene,DEG）及免疫通路进行深入细致的分析,揭示宿主的细胞和体液免疫应答,为关键免疫应答基因的筛选及功能研究打下基础。【方法】基于前期获得的正常及东方蜜蜂微孢子虫胁迫的意蜂7日龄和10日龄工蜂中肠（Am7CK、Am7T、Am10CK、Am10T）转录组数据,按照FDR≤1,P≤0.05和|log₂ fold change|≥1的标准筛选出各组的DEG,利用相关生物信息学软件对DEG进行Pearson相关性分析、Venn分析、GO分类和KEGG代谢通路富集分析,进而对免疫通路富集基因进行统计和分析,利用实时荧光定量PCR（real-time quantitative PCR,RT-qPCR）验证转录组数据的可靠性。【结果】 差异分析结果显示,Am7CK vs Am7T比较组包含472个上调基因和385个下调基因;Am10CK vs Am10T比较组包含611个上调基因和360个下调基因。Venn分析结果显示,两个比较组特有的DEG分别为739和853个,共有的DEG为118个。GO分类结果显示,Am7CK vs Am7T比较组中上调和下调基因分别涉及23和29个功能条目,其中富集上调基因数最多的前5位分别为结合、催化活性、代谢进程、细胞进程和单组织进程;富集下调基因数最多的前5位分别为代谢进程、单组织进程、催化活性、细胞进程和结合。Am10CK vs Am10T比较组中上调和下调基因分别涉及36和26个功能条目,其中富集上调基因数最多的前5位分别为单组织进程、结合、细胞进程、催化活性和代谢活性;富集下调基因数最多的前5位分别为结合、细胞进程、催化活性、代谢进程和单组织进程。KEGG代谢通路富集分析结果显示,Am7CK vs Am7T比较组中上调和下调基因分别富集在38和33条代谢通路,富集上调基因数最多的前5条分别为胆汁分泌、内质网蛋白加工、泛素介导的蛋白水解、PI3K-Akt信号通路和神经营养因子信号通路;富集下调基因数最多的前5条分别为胞质DNA传感通路、嘌呤代谢、嘧啶代谢、RNA聚合酶和核糖体;涉及泛素介导的蛋白水解等3条细胞免疫通路,以及PI3K-Akt信号通路等7条体液免疫通路。Am10CK vs Am10T比较组中上调和下调基因分别富集在54和43条代谢通路,富集上调基因数最多的前5条分别为Hippo信号通路、药物代谢-细胞色素P450、P450对外源物质的代谢、泛素介导的蛋白水解和鞘脂类代谢;富集下调基因数最多的前5条分别为mRNA监测、鞘脂类信号通路、果糖和甘露糖代谢、半乳糖代谢和鞘脂类代谢;涉及泛素介导的蛋白水解等7条细胞免疫通路,以及NF-κB信号通路等2条体液免疫通路。RT-qPCR验证结果显示6个随机挑选的DEG的表达量变化趋势与测序结果一致,证实了本研究中测序数据的可靠性。进一步分析发现意蜂7日龄和10日龄工蜂中肠的NF-κB信号通路均被东方蜜蜂微孢子虫激活,随即启动了3种抗菌肽apidaecin、defensin-1和hymenoptaecin的合成,体现了它们在宿主抵御东方蜜蜂微孢子虫入侵中的重要性。【结论】在转录组水平解析了意蜂工蜂中肠对东方蜜蜂微孢子虫的免疫应答,揭示宿主在胁迫前期同时作出细胞和体液免疫应答,前者可能在抵御病原入侵方面发挥主要作用;宿主的细胞免疫在胁迫后期持续增强,但体液免疫较大程度地减弱;泛素介导的蛋白水解通路及富集DEG,NF-κB信号通路及富集DEG,以及抗菌肽编码基因apidaecin、defensin-1和hymenoptaecin可能在意蜂工蜂对东方蜜蜂微孢子虫的免疫应答中起到关键作用。     

蜂胶提取工艺的研究

通过单因素试验及分析确定正交实验参数.对结果进行方差分析得出(1)蜂胶提取最佳工艺参数为:乙醇浓度80%、提取温度60℃、提取时间3 h、超声时间20 min;(2)蜂胶提取得率:黄酮21.4%,干物质50.7%.     

复合蜂胶乳剂抑菌试验研究

通过对吐温-40蜂胶乳剂、吐温-60蜂胶乳剂、复合蜂胶乳剂和含蜂胶乙醇溶液稀释液对金色葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌进行抑菌试验,得到这四种蜂胶液稀释度小于等于4倍时抑菌效果均良好;稀释至8倍时,乙醇液抑菌效果也很显著,吐温-40蜂胶乳剂、吐温-60蜂胶乳剂、复合蜂胶乳剂抑茵效果不显著;比较四种乳剂抑菌效果比较可得：蜂胶乙醇液〉复合蜂胶乳剂〉吐温-60蜂胶乳剂〉吐温-40蜂胶乳剂。