中华蜜蜂消化道超微结构观察及水通道蛋白基因的表达研究

发布时间：2020-08-29 09:48

　　作为一种社会性昆虫,蜜蜂的采蜜、酿蜜、储蜜以及储存花粉的行为对于维持其社会结构起着重要的作用。在长期的演化过程中,为适应自身行为上的变化,蜜蜂消化道在结构和功能上也发生着相应的改变。同时,昆虫的食性与其消化道的结构特点具有密切的关系。因此,开展对蜜蜂消化道结构的研究将有助于我们理解蜜蜂的消化道结构与其取食习性及独特行为相适应的内在机理,这也将有助于指导现代蜂业的发展。本研究利用扫描电子显微镜(SEM)和透射电子显微镜(TEM)对中华蜜蜂消化道的形态以及超微结构进行了研究,探讨了蜜蜂消化道结构与功能的适应性关系;同时基于Real-timePCR技术对中华蜜蜂的工蜂和雄蜂消化道不同部位、头部以及马氏管中水通道蛋白的表达特点进行了研究,以探讨其功能适应性的分子机制。研究的主要结果如下:1.中华蜜蜂的消化道由前肠、中肠、后肠这三部分构成。前肠主要包括食管、蜜囊及前胃。食管外有两根食管神经通向蜜囊,各自在蜜囊处开始分支而呈网状分布在蜜囊上,调控蜜囊的活动;蜜囊的上皮层极为折叠,外侧具有发达的环肌和纵肌;前胃由前胃瓣和前胃管组成,前胃瓣包括4个瓣片,每个瓣片前端为三角形,可移动,前胃瓣上分布有8种毛状结构,其主要功能为感觉、捕捉、分离和过滤花粉及花蜜中的颗粒物质。中肠比较粗短,肌肉层较前肠及后肠不发达。后肠包括回肠和直肠,回肠弯曲而细长,外层环肌发达;直肠粗短,其上皮层特化为6个直肠垫;在中肠与回肠的接合处着生着近百条马氏管。2.对中华蜜蜂工蜂及雄蜂前胃瓣结构的比较结果表明:工蜂和雄蜂的前胃瓣结构具有差异,其差异主要表现在:(1)工蜂的前胃瓣长度长于雄蜂,前胃瓣前端三角形最宽处宽于雄蜂;(2)工蜂前胃瓣前端三角形边缘上分布的毛形结构1(structuretrichodeum 1)为5-8列,而雄蜂为2-5列。(3)工蜂前胃瓣每个瓣片前端三角形顶端具有一个瘤形突起(strumae),而雄蜂没有。这些差异可能与工蜂需要利用前胃分离和过滤花粉及花蜜中的其它颗粒物质有关。3.中华蜜蜂工蜂的前肠角质层厚,但是蜜囊的角质层不同于消化道的其它部分,其前表皮由连续的4层构成,这样的结构使上皮层在折叠上更为便利。中肠缺乏角质层,中肠上皮细胞端部具有长的微绒毛,细胞中分布有高尔基体,发达的粗面内质网,丰富的线粒体及球晶体等,细胞基部的质膜内折,中肠是消化、分泌及吸收的主要场所。后肠上皮表面具有角质层,上皮细胞中细胞器数量较少,具有大量的囊泡、多囊泡体和多褶皱的质膜内折,这可能与水分的重吸收有关。4.实时荧光定量PCR结果表明:中华蜜蜂的AQPAe.a-like,AQPAn.G-like,AQPAn.G-like transcript variant X1三个水通道蛋白基因在工蜂及雄蜂的不同组织中都有所表达。AQPAe.a-like基因在工蜂中肠中的表达量为最高,在雄蜂的马氏管中表达量为最高,说明其一方面参与到中肠对食物中的水分吸收中,一方面参与到马氏管对水分的回收中。AQPAn.G-like基因在工蜂及雄蜂的前肠和后肠中表达量高于其它组织,且在工蜂的后肠及马氏管中表达量要显著高于雄蜂。AQPAn.G-like transcriptvariantX1基因在工蜂及雄蜂的马氏管中表达量高于其它组织,且工蜂的中肠、后肠及马氏管显著高于雄蜂。这种差异可能与工蜂以及雄蜂的取食习性、代谢能力不同有关。
【学位单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：Q964;Q963
【部分图文】：

消化道形态,中华蜜蜂,工蜂,中肠

逦第２章中华蜜蜂消化道形态结构观察逦逡逑肠（ｒｅｃｔｕｍ），直肠上存在着６个由上皮层特化而来的直肠塾。此外，在中肠和回逡逑肠的交汇处着生着近百条马氏管，缠绕在中肠及后肠上（图２－１）。逡逑表２－３中华蜜蜂的工蜂成虫消化道各部分的长度逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－３邋Ｔｈｅ邋ｌｅｎｇｔｈ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｅａｃｈ邋ｐａｒｔ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ａｌｉｍｅｎｔａｎ＾邋ｃａｎａｌ邋ｉｎ邋ａｄｕｌｔ邋ｆｏｒａｇｅｒ邋ｃｅｒａｎａ邋ｃｅｒａｎａ逡逑总长（ｍｍ）逦前肠长度（ｍｍ）逦中肠长度（ｍｍ）逦后肠长度（ｍｍ）逡逑Ｔｏｔａｌ邋ｌｅｎｇｔｈ邋（ｍｍ）邋Ｌｅｎｇｔｈ邋ｏｆ邋ｆｏｒｅｇｕｔ邋（ｍｍ）邋Ｌｅｎｇｔｈ邋ｏｆ邋ｍｉｄｇｕｔ邋（ｍｍ）邋Ｌｅｎｇｔｈ邋ｏｆ邋ｈｉｎｄｇｕｔ邋（ｍｍ）逡逑２１．１３邋土邋１．５３逦６．５２±０．４２逦６．４５邋士０．８９逦８．８３士邋０．６７逡逑逦１００％逦３０．８３％逦３０．５３％逦３９．６４％逦逡逑

结构图,中华蜜蜂,工蜂,扫描电镜

Ａ．蜜囊整体图；Ｂ．蜜搖放空时肌肉的分布；Ｃ．环肌纤维；Ｄ．花粉和花蜜填充时蜜囊的肌肉分逡逑布（部分）；Ｅ．蜜囊放空时折叠的上皮层；Ｆ．花粉和花蜜填充时蜜囊的上皮展开状．注：ｃｍ－环逡逑肌；ｌｍ－纵肌；ａｔ－轴突干；ｅｐ－上皮层．逡逑Ｆｉｇ．邋２－３邋Ｔｈｅ邋ｃｒｏｐ邋ｏｆ邋ｗｏｒｋｅｒ邋ｃｅｒａｎａ邋ｃｅｒａｎａ邋ｕｎｄｅｒ邋Ｓｃａｎｎｉｎｇ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ逡逑Ａ．邋ＳＥＭ邋ｏｆ邋ａ邋ｄｅｐｌｅｔｅｄ邋ｃｒｏｐ；邋Ｂ．邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｍｕｓｃｌｅｓ邋ｏｎ邋ａ邋ｄｅｐｌｅｔｅｄ邋ｃｒｏｐ；邋Ｃ．邋Ｃｉｒｃｕｌａｒ邋ｍｕｓｃｌｅ逡逑ｆｉｂｅｒｓ；邋Ｄ．邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｍｕｓｃｌｅｓ邋ｏｎ邋ａ邋ｌｏｄｅｎ邋ｃｒｏｐ；邋Ｅ．邋Ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ邋ｌａｙｅｒ邋ｆｏｌｄｉｎｇ邋ｏｆ邋ａ邋ｄｅｐｌｅｔｅｄ邋ｃｒｏｐ；逡逑Ｆ．邋Ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ邋ｌａｙｅｒ邋ｅｘｐａｎｄｉｎｇ邋ｏｆ邋ａ邋ｌｏｄｅｎ邋ｃｒｏｐ．邋Ｎｏｔｅ：邋ｃｍ－ｃｉｒｃｕｌａｒ邋ｍｕｓｃｌｅ；邋ｌｍ－ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ邋ｍｕｓｃｌｅ；逡逑ａｔ－ａｘｏｎａｌ邋ｔｒｕｎｋｓ；邋ｅｐ－ｅｐｉｔｈｅｌｉａｌ邋ｌａｙｅｒ．逡逑１７逡逑

结构图,前胃,中华蜜蜂,工蜂

Ａ．前胃在消化道中所处位置（箭头所示）；Ｂ．前胃正面观；Ｃ．前胃瓣剖开，示４个瓣片逡逑及连接其的组织（箭头）；Ｄ．前胃瓣片前端的三角形头部及瘤形突起．注：Ｃｒ＿蜜囊；Ｍｇ＿中肠；逡逑Ｃｕ－角质层；Ｌ－唇瓣；Ｂｐ－基板；Ｐ－小袋；Ｓｔｒ－瘤形突起；ＳＵ－毛形结构．逡逑Ｆｉｇ．邋２－４邋Ｔｈｅ邋ｐｒｏｖｅｎｔｒｉｃｕｌｕｓ邋ｏｆ邋ｗｏｒｋｅｒ邋Ａｐｉｓ邋ｃｅｒａｎａ邋ｃｅｒａｎａ邋ｕｎｄｅｒ邋Ｓｃａｎｎｉｎｇ邋ｅｌｅｃｔｒｏｎ邋ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ逡逑Ａ．邋Ｔｈｅ邋ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｐｒｏｖｅｎｔｒｉｃｕｌｕｓ邋ａｔ邋ｔｈｅ邋ａｌｉｍｅｎｔａｒｙ邋ｃａｎａｌ邋（ａｒｒｏｗ）邋；邋Ｂ．邋Ｔｈｅ邋ｆｒｏｎｔａｌ邋ｖｉｅｗ邋ｏｆ逡逑ｐｒｏｖｅｎｔｒｉｃｕｌｕｓ；邋Ｃ．邋Ｆｏｕｒ邋ｌｉｐｓ邋ａｎｄ邋ｃｏｎｊｕｎｃｔｉｖｅ邋ｔｉｓｓｕｅｓ邋ｏｆ邋ｐｒｏｖｅｎｔｒｉｃｕｌｕｓ；邋Ｄ．邋Ａｎｔｅｒｉｏｒ邋ｔｒｉａｎｇｕｌａｒ邋ｈｅａｄ逡逑ａｎｄ邋ｓｔｒｕｍａｅ邋ｏｆ邋ｐｒｏｖｅｎｔｒｉｃｕｌｕｓ邋ｌｉｐｓ．邋Ｎｏｔｅ：邋Ｃｒ－ｃｒｏｐ；邋Ｍｇ－ｍｉｄｇｕｔ；邋Ｃｕ－ｃｕｔｉｃｌｅ；邋Ｌ－ｌｉｐｓ；邋Ｂｐ－ｂａｓａｌ邋ｐｌａｔｅ；逡逑Ｐ－ｐｏｕｃｈ；邋Ｓｔｒ－ｓｔｒｕｍａｅ；邋Ｓｔ邋１－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ邋ｔｒｉｃｈｏｄｅｕｍ．逡逑

【参考文献】