东方蜜蜂微孢子虫胁迫下意蜂咽下腺基因表达与生理响应研究

发布时间：2020-05-23 15:17

【摘要】：蜜蜂是自然界中主要的授粉昆虫,对农业发展与生态多样性至关重要。然而,近年来微孢子虫、杀虫剂等生物性和非生物性致病因子对蜜蜂健康造成了威胁。其中,真菌性病原微生物东方蜜蜂微孢子虫(Nosema.ceranae,ceranae)是引起世界部分地区蜜蜂死亡的主要因子之一。东方蜜蜂微孢子虫感染意大利蜜蜂(意蜂,Apis mellifera L.)后,影响蜜蜂行为、记忆能力;增加蜜蜂能量消耗,引起能量应激;使哺育蜂发育提早成熟,转变为采集蜂,进而干扰蜂群正常的劳动分工。哺育蜂头部的咽下腺(hypopharyngeal glands,HPGs)是分泌蜂王浆的腺体,在蜜蜂8-16日龄时蛋白质合成活性最高,9d蜜蜂的咽下腺发育最充分。本实验通过对新出房蜜蜂饲喂接种N.ceranae后,从基因表达和生理响应两方面研究微孢子虫感染对意蜂咽下腺的基因表达变化、腺泡大小、总蛋白含量及咽下腺中淀粉酶、葡萄糖苷酶、葡萄糖氧化酶和α-葡萄糖酶活性等的影响,从哺育蜂咽下腺发育角度分析东方蜜蜂微孢子虫感染造成哺育蜂提早发育的分子和生理机制。本实验中,处理组每只蜜蜂饲喂接种2μ1浓度为0.5×105的孢子液,对照组每只蜜蜂饲喂2μl浓度为50%的糖溶液,在蜜蜂9、12和15 d时分别收集处理组、对照组蜜蜂样本。解剖蜜蜂头部咽下腺,使用RNA-Seq技术对9 d蜜蜂咽下腺进行转录组测序分析,测定各日龄蜜蜂咽下腺腺泡体积、总蛋白浓度及酶活性,并通过荧光定量PCR分析王浆主蛋白等基因在不同日龄蜜蜂咽下腺样品中的表达情况。转录组测序结果显示存在285个差异基因,其中279个基因在处理组中上调表达,6个基因在对照组中上调表达;检测12d、15 d样本中差异基因的表达量,表达趋势与测序结果相一致。比较处理组与对照组腺泡体积,结果发现处理组腺泡体积显著缩小;处理组中总蛋白浓度显著降低,王浆主蛋白基因表达量呈下降趋势。在不同日龄中,N.ceranaae对淀粉酶、葡萄糖苷酶、葡萄糖氧化酶和α-葡萄糖苷酶的酶活性影响力不同,总体变化为处理组酶活性增加;其中,9 d处理组淀粉酶活性显著升高,12 d样本中处理组葡萄糖氧化酶和α-葡萄糖酶的比活力显著高于对照组。结果表明,N.ceranae感染引起蜜蜂咽下腺基因表达发生改变、腺泡提前萎缩、总蛋白浓度降低、酶活性增加。N.ceranae感染减少蛋白质合成,并可以导致腺体萎缩,这可能是导致蜜蜂饥饿的机制,也可能因咽下腺分泌营养物质量无法保证,导致哺育蜂提早结束哺育工作;三种在采集蜂咽下腺中分泌并参与蜂蜜酿造的酶比活力提高,说明处理组蜜蜂在一定程度上转变为采集蜂,这一结果与N.ceranae感染引起蜜蜂提早转变为采集蜂的结论相一致;此外,血淋巴中保幼激素结合蛋白的编码基因和神经肽编码基因的上调表达可能也是N.ceranae感染导致蜜蜂提早成熟的一种分子调节机制。
【图文】：

数Ｘ中肠组织液量（２００４），通过ＳＰＳＳ邋２１．０独立样本Ｔ检验进行差异性分析。逡逑２．４实验结果逡逑如图２－２所示，经过东方蜜蜂微孢子虫感染的处理组蜜蜂中肠微孢子虫感染逡逑量均高于２ｘＩ0７。６月份样本对照组３个日龄中均被感染，与处理组比较孢子感逡逑染量显著降低，在处理组中３个日龄孢子感染量间无显著差异，１５ｄ时孢子量较逡逑１２ｄ降低。秋季样本对照组无孢子感染，处理组的感染量与蜜蜂日龄呈正相关性，逡逑１２邋ｄ蜜蜂中肠内微孢子虫寄生量与９邋ｄ蜜蜂比较，有上升趋势，但差异不显著，逡逑接种１５天时，，微孢子虫感染量最高，与１２天时相比较，显著增力卩。图２－３所示，逡逑两个时间点孢子虫感染量比较，在９邋ｄ、１２邋ｄ时，６月孢子感染量显著较９月样逡逑本高，但在９月样本在１５邋ｄ时较６月份１５邋ｄ高。逡逑Ａ逡逑５００００ｒ逦￣逡逑口峨敝逦Ｂ逡逑４００００－逦＾Ｔ逦■麟且逦５００００－

逡逑３．３实验结果逡逑如图２－４所示，在蜜蜂９邋ｄ、１２邋ｄ时，处理组蜜蜂存活率显著高于对照组，逡逑随接种时间增加，１５ｄ、丨８ｄ时对照组与处理组间存活率差异不显著。当接种１５逡逑天时，在６５只蜜蜂词养笼中，蜜蜂存活率接近４０％。蜜蜂１８ｄ时时，处理组蜜逡逑蜂存活率较对照组低。逡逑１，０逦＊逦—逦且逡逑０邋８邋＊逡逑Ｉ：逡逑０．２邋■逡逑0．0！逦逦逦逦逦逦逦逦逦逡逑９ｄ逦１２ｄ逦１５ｄ逦１８ｄ逡逑工＃日龄逡逑图２－４邋Ｍ邋ｃｗａｗｃｒｅ感染对蜜蜂存活率的影响逡逑Ｆｉｇ．邋２－４邋Ｅｆｆｅｃｔ邋ｏｆ邋Ｎ．邋ｃｅｒａｎａｅ邋ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ邋ｏｎ邋ｔｈｅ邋ｓｕｒｖｉｖａｌ邋ｒａｔｅ邋ｏｆ邋ｂｅｅｓ逡逑（＊表示差异显著Ｐ＜０．０５）逡逑３．４小结与讨论逡逑在１８邋ｄ以前，处理组蜜蜂存活率均较健康蜜蜂高，与微孢子虫感染引起蜜逡逑蜂死亡增加［７９］的结果不一致，可能与在实验室条件下蜜蜂取食量无限制，自由取逡逑食可以补充由孢子虫感染引起对糖饲料需求的增加量［４４］。１８邋ｄ时，处理组蜜蜂存逡逑活率下降，低于健康蜜蜂，随着感染时间增加，蜜蜂出现严重营养不良，导致死逡逑亡
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S895

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本文编号：2677547