1、蜜蜂利用復(fù)雜的化學(xué)信號(hào)交流系統(tǒng)來(lái)調(diào)節(jié)其多層次的社會(huì)生活,而觸角是感受這些化學(xué)信號(hào)的主要器官。為了進(jìn)一步探明雄蜂與工蜂觸角發(fā)揮功能的分子機(jī)制,選擇從形態(tài)學(xué)和差異蛋白質(zhì)組的角度對(duì)其進(jìn)行分析。本研究分別對(duì)意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)和中華蜜蜂(A.cerana cerana)的雄蜂和工蜂觸角進(jìn)行掃描電鏡觀察以及蛋白質(zhì)的二維電泳,結(jié)合質(zhì)譜技術(shù)和實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)對(duì)蛋白質(zhì)進(jìn)行鑒定以及驗(yàn)證,并利用生物信息學(xué)等方

2、法對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。
　　 對(duì)意大利蜜蜂(A.mellifera ligustica)和中華蜜蜂(A.cerana cerana)觸角形態(tài)學(xué)分析發(fā)現(xiàn),相比工蜂,雄蜂具有較長(zhǎng)的觸角和較多的板型感受器(意蜂7.5倍,中蜂3倍),可以推測(cè)雄蜂觸角中的大量板型感受器能促進(jìn)雄蜂對(duì)蜂王性信息素的識(shí)別以及交配過(guò)程中對(duì)蜂王的定位；相反工蜂觸角中的類(lèi)毛狀感受器要比雄蜂多(意蜂2倍,中蜂2倍),這些類(lèi)毛狀感受器可能與昆蟲(chóng)搜尋食物,以及對(duì)溫濕度、機(jī)械力

3、刺激較敏感有關(guān),這有助于工蜂通過(guò)調(diào)節(jié)自身活動(dòng)來(lái)維持蜂群的穩(wěn)定。意蜂雄蜂觸角中板型感受器的數(shù)目約是中蜂雄蜂的2.5倍,這表明了中蜂雄蜂的板型感受器可能對(duì)識(shí)別蜂王信息素更加敏感,而意大利蜜蜂在生物進(jìn)化過(guò)程中需要更多的板型感受器來(lái)提高其對(duì)蜂王信息素的靈敏性。
　　 對(duì)意大利蜜蜂(A.mellifera ligustica)性成熟雄蜂與采集蜂觸角的蛋白質(zhì)組圖譜進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn),在雄蜂觸角中表達(dá)454個(gè)蛋白質(zhì),在工蜂觸角中表達(dá)439個(gè)蛋白質(zhì),

4、其中402個(gè)共有蛋白質(zhì)占總蛋白質(zhì)數(shù)量的82％,這說(shuō)明雖然雄蜂與工蜂觸角在形態(tài)學(xué)上及功能上存在差異,但它們?cè)诜肿舆M(jìn)化過(guò)程中還是相對(duì)保守的。在有差異的蛋白質(zhì)中,61個(gè)高豐度蛋白質(zhì)的功能得到了鑒定,其中有41個(gè)(67％)蛋白質(zhì)在性成熟雄蜂觸角中高表達(dá),僅有20個(gè)(33％)蛋白質(zhì)在采集蜂觸角中高表達(dá)。更多的參與脂肪酸代謝、抗氧化和蛋白質(zhì)折疊相關(guān)的蛋白質(zhì)在性成熟雄蜂觸角中高表達(dá),這些蛋白質(zhì)可能為促進(jìn)對(duì)性信息素的檢測(cè)及降解過(guò)程提供了保障。在采集蜂觸

5、角中高表達(dá)蛋白質(zhì)主要參與碳水化合物代謝和能量產(chǎn)生以及分子轉(zhuǎn)運(yùn)功能,這表明在工蜂的采集活動(dòng)和其他的觸角功能反應(yīng)中需要大量的能量代謝和分子轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)參與。對(duì)表達(dá)量有差異的蛋白質(zhì)進(jìn)行功能富集和生化通路分析,其中都發(fā)現(xiàn)了參與碳水化合物代謝和能量產(chǎn)生,脂肪酸代謝,細(xì)胞骨架,抗氧化,以及分子轉(zhuǎn)運(yùn)5個(gè)功能的蛋白質(zhì),這進(jìn)一步表明了參與這5個(gè)功能的蛋白質(zhì)在蜜蜂觸角發(fā)揮功能過(guò)程中起到重要作用。其中,參與碳水化合物代謝和能量產(chǎn)生以及分子轉(zhuǎn)運(yùn)功能蛋白質(zhì)占據(jù)了功

6、能富集分析的80％以上,并占構(gòu)建的觸角差異蛋白質(zhì)生物相互作用網(wǎng)絡(luò)的45％,表明這兩類(lèi)蛋白質(zhì)家族對(duì)雄蜂和采集蜂觸角具有更為重要的影響。對(duì)生化通路中的10個(gè)蛋白質(zhì)的基因水平表達(dá)進(jìn)行驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)其中9個(gè)蛋白質(zhì)的表達(dá)趨勢(shì)與轉(zhuǎn)錄水平是一致的,這些表達(dá)一致性的蛋白質(zhì)可以作為后續(xù)基因操作的靶向蛋白質(zhì)。
　　 對(duì)中華蜜蜂(A.cerana cerana)性成熟雄蜂和采集蜂觸角進(jìn)行差異蛋白質(zhì)組比較發(fā)現(xiàn),在雄蜂觸角中表達(dá)424個(gè)蛋白質(zhì),在工蜂觸角中表

7、達(dá)408個(gè)蛋白質(zhì),其中包括361個(gè)共有蛋白質(zhì)這也表明了觸角在不同性別蜜蜂中的分子進(jìn)化水平的保守性。其中有46個(gè)高豐度差異蛋白質(zhì)得到鑒定,其中在雄蜂觸角中高表達(dá)的28個(gè)蛋白質(zhì)(60.9％)主要參與碳水化合物代謝和能量產(chǎn)生、蛋白質(zhì)折疊、脂肪酸代謝、發(fā)育以及分子轉(zhuǎn)運(yùn),這些蛋白質(zhì)為雄蜂觸角運(yùn)動(dòng)以及對(duì)信息素識(shí)別和轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程提供了能量來(lái)源和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的分子基礎(chǔ)。在工蜂觸角中高表達(dá)的18個(gè)蛋白質(zhì)(39.1％)中,參與分子轉(zhuǎn)運(yùn)以及抗氧化作用的蛋白質(zhì)更多的在

8、工蜂中高表達(dá),這些蛋白質(zhì)對(duì)采集蜂識(shí)別蜜粉源、防御敵害以及調(diào)節(jié)蜂群內(nèi)的分工具有重要意義。對(duì)差異蛋白質(zhì)進(jìn)行功能富集和生化通路分析,其中都發(fā)現(xiàn)了參與碳水化合物代謝和能量產(chǎn)生、脂肪酸代謝、抗氧化和分子轉(zhuǎn)運(yùn)功能的蛋白質(zhì),這說(shuō)明參與這些功能的蛋白質(zhì)對(duì)蜜蜂觸角功能的發(fā)揮提供了分子依據(jù)。
　　 雖然意蜂和中蜂為兩個(gè)不同的蜂種,但是從各自的雄蜂和工蜂觸角蛋白質(zhì)組成比較,發(fā)現(xiàn)差異蛋白質(zhì)的種類(lèi)和表達(dá)水平十分相似,表明不同蜂種間觸角功能的發(fā)揮具有一定的

9、保守性；另一方面意蜂中參與碳水化合物代謝和能量產(chǎn)生以及抗氧化的蛋白質(zhì)分別在工蜂和雄蜂中高表達(dá)的較多；而在中蜂中更多的碳水化合物代謝和能量產(chǎn)生類(lèi)蛋白質(zhì)在雄蜂中高表達(dá),抗氧化類(lèi)的蛋白質(zhì)更多的在工蜂中高表達(dá)；產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因可能是由于不同種間進(jìn)化水平的差異造成的。
　　 蜜蜂觸角差異蛋白質(zhì)組分析不僅表明了在性成熟雄蜂和采集蜂觸角中性別偏好的蛋白質(zhì)表達(dá)水平,也表明了它們對(duì)不同的嗅覺(jué)功能相應(yīng)的反應(yīng)機(jī)制。這對(duì)深入了解蜜蜂社會(huì)活動(dòng)和蜜蜂生物