蜜蜂丝状病毒基因组及蛋白质组学研究

发布时间：2020-05-12 02:35

【摘要】：蜜蜂是自然和农业生态系统中的重要授粉昆虫,对于维持陆生植物生物多样性和农业增产增收具有重要作用。然而近年来全球蜂群的下降引起了学者的关注,其中蜜蜂病毒病一直是威胁蜜蜂健康的重要因素,能够引起蜜蜂残翅、震颤、畸形甚至死亡,严重影响和制约了蜂群繁殖和养蜂业发展。蜜蜂丝状病毒(Apis mellifera filamentous virus,AmFV)是蜂群中广泛流行的一种大DNA病毒(基因组大小约为498 kb),急性感染能导致蜜蜂血淋巴呈现乳白色、脂肪体降解、爬行不能飞翔。目前已知AmFV在美国、英国、法国、瑞士等多个国家的意大利蜂群中广泛流行。而前期通过对我国各省份蜂群调查发现,AmFV不仅在意大利蜜蜂蜂群中流行广泛(10%-80%),而且在本土的中华蜜蜂蜂群中也具有较高的流行率(31.58%-85.48%),表明AmFV对于我国养蜂业存在巨大威胁。但是,该病毒的基因组及病毒粒子仍未完全解析,同时它是否感染了其他昆虫或蜂种仍不清楚。这也制约了对该病毒的基础理论研究和防治手段的发展。本研究首先对AmFV感染情况进行了调查;接下来纯化了病毒粒子;最后通过高通量测序解析病毒的基因组信息,基于蛋白质谱鉴定病毒的蛋白质组成结构特征。本论文主要研究结果如下:首先对不同膜翅目昆虫及蜜蜂天敌(大蜡螟)的AmFV感染情况进行了调查,在欧洲地熊蜂、黑小蜜蜂及鳞翅目的大蜡螟、意大利蜜蜂韩国种群中均能检测到AmFV,表明AmFV可能广泛传播于不同授粉昆虫及与蜜蜂密切相关的敌害。其次,本试验采用蔗糖密度梯度离心法对蜜蜂丝状病毒的纯化方法进行了优化,建立了纯化蜜蜂丝状病毒的优化条件,获得了大量清晰、不同形态的AmFV病毒粒子电镜图片。AmFV病毒粒子大小约为200×450 nm,丝状核衣壳长约40×3100 nm,经过三次叠套,形成“8”字型状态。最后,本试验利用高通量测序技术对中国地区意大利蜜蜂丝状病毒进行了测序,获得了AmFV中国株序列,全长493265 bp,GC含量为50.96%,编码253个开放阅读框。生物信息学分析表明,AmFV可能是一种新的核质巨DNA病毒,并且亲缘关系与痘病毒相近。运用了蛋白质组学技术鉴定病毒关键蛋白,共鉴定到病毒蛋白83个,其中在囊膜组分中存在的有31个,在核衣壳组分中存在的有50个。根据鉴定得到的高丰度蛋白情况,对其中的七个蛋白(AmFV_0154、AmFV_0101、AmFV_0059、AmFV_0159、AmFV_0024、AmFV_0060、AmFV_0186)进行了原核表达,为后期制备多克隆抗体、免疫组化奠定了基础。研究结果有助于全面解析病毒的基因组信息和蛋白质组成结构特征,为今后深入研究AmFV病毒与宿主的相互作用、揭示病毒的感染致病机制,进而更好地保护蜜蜂、发展蜂业提供重要基础。
【图文】：

蜜蜂,主要因素,蜂螨

图 1-1 威胁蜜蜂健康的主要因素(Brosi et al., 2017)。图 a 为蜂螨附着在采集蜂上；图 b 为蜜蜂心室细胞感染的微孢子虫；图 c 为蜂群巢脾上的蜂箱小甲虫幼虫；图 d 为蜂螨感染后导致的蜜蜂残翅；图 e 为美洲幼虫腐臭病感染导致幼虫裂解；图 f 为蜜蜂球囊菌感染导致的白垩病；图 g 为感染蜜蜂的气管螨；图 h 为一种寄生蝇幼虫（Apocephalus borealis）侵染蜜蜂。Figure1-1 Parasites threatening honeybees(Brosi et al., 2017) a, Varroa destructor mite (indicated with arrow)attached to a foraging worker bee. b, Spores of the microsporidian Nosema ceranae in a honeybee ventricular cell. c,Small hive beetle (Aethina tumida) larvae infesting a honeybee colony frame. d, A honeybee with deformed wings,caused by infection with deformed wing virus; the arrows point at Varroa mites, which vector and amplify the virus. e, Adisintegrating honeybee pupa as a result of infection with the American foulbrood bacterium Paenibacillus larvae. f,Honeybee pupa infected with the fungus Ascosphaera apis, which causes chalkbrood disease. g, Tracheal mites (Acarapiswoodi) infesting honeybee tracheae. h, A parasitoid fly (Apocephalus borealis) larva (arrow) bursting out of an infectedhoneybee.1.2.1 生物因素威胁蜜蜂健康的生物因素主要是病毒类疾病、真菌、细菌、寄生虫、蜂螨及胡蜂等天敌(Chantawannakul et al., 2015; Brosi et al., 2017)。其中，蜜蜂病毒主要包括一些 RNA 病毒及少数的

蜜蜂,寄生蝇,幼虫,侵染

图 1-1 威胁蜜蜂健康的主要因素(Brosi et al., 2017)。图 a 为蜂螨附着在采集蜂上；图 b 为蜜蜂心室细胞感染的微孢子虫；图 c 为蜂群巢脾上的蜂箱小甲虫幼虫；图 d 为蜂螨感染后导致的蜜蜂残翅；图 e 为美洲幼虫腐臭病感染导致幼虫裂解；图 f 为蜜蜂球囊菌感染导致的白垩病；图 g 为感染蜜蜂的气管螨；图 h 为一种寄生蝇幼虫（Apocephalus borealis）侵染蜜蜂。Figure1-1 Parasites threatening honeybees(Brosi et al., 2017) a, Varroa destructor mite (indicated with arrow)attached to a foraging worker bee. b, Spores of the microsporidian Nosema ceranae in a honeybee ventricular cell. c,Small hive beetle (Aethina tumida) larvae infesting a honeybee colony frame. d, A honeybee with deformed wings,caused by infection with deformed wing virus; the arrows point at Varroa mites, which vector and amplify the virus. e, Adisintegrating honeybee pupa as a result of infection with the American foulbrood bacterium Paenibacillus larvae. f,Honeybee pupa infected with the fungus Ascosphaera apis, which causes chalkbrood disease. g, Tracheal mites (Acarapiswoodi) infesting honeybee tracheae. h, A parasitoid fly (Apocephalus borealis) larva (arrow) bursting out of an infectedhoneybee.1.2.1 生物因素威胁蜜蜂健康的生物因素主要是病毒类疾病、真菌、细菌、寄生虫、蜂螨及胡蜂等天敌(Chantawannakul et al., 2015; Brosi et al., 2017)。其中，，蜜蜂病毒主要包括一些 RNA 病毒及少数的
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S895

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