蜜蜂（Apis mellifera L.）蜂王与工蜂上颚腺分泌物合成相关基因的筛选及其差异调控研究

以硬脂酸为底物生成较短链的不饱和脂肪酸（上颚腺信息素）是蜜蜂上颚腺涉及的主要代谢途径。蜂王和工蜂都是由受精卵发育而来的雌性蜂，两者的上颚腺形态结构相似，但腺体内主要的脂肪酸代谢途径不同，导致其产物的主要成分存在典型的级型差异，这种差异在蜂群社会结构的维持中起到了重要作用。基于蜜蜂上颚腺信息素的良好研究基础及蜜蜂基因组信息的释放，本项目拟采用基因芯片技术、高通量测序、生物信息学分析和Real Time-PCR等方法全面展现交尾蜂王、有王群工蜂和无王群产卵工蜂（"蜂王化"个体）上颚腺的基因表达谱，筛选参与蜜蜂上颚腺脂肪酸代谢的基因，探明蜂王和工蜂上颚腺的差异表达基因及其在不同生理状态蜂王和工蜂上颚腺中的表达模式，筛选导致蜜蜂上颚腺分泌物合成级型差异的关键基因，并构建基因调控网络。本项目的开展不仅有助于深入了解蜜蜂社会性结构调控和进化的分子机制，对了解生物体脂肪酸代谢途径及其调控也有重要意义。

蜜蜂蜂王和工蜂上颚腺结构相似，但腺体内主要的脂肪酸代谢途径不同，导致其产物的主要成分存在级型特异性差异，这种差异在蜂群社会性结构的维持中起到了重要的作用。本项目全面展现了交尾蜂王、有王群采集蜂和无王群产卵工蜂上颚腺的基因表达情况，并进行了综合分析。同时，我们对无政府主义蜂群工蜂的上颚腺信息素进行了分析，并结合上颚腺信息素在调控蜜蜂卵巢发育过程中所起的重要作用，对蜜蜂卵巢发育过程中的基因差异表达进行了分析，以期综合多角度结果进一步理解上颚腺信息素在调控蜂群社会性结构中的作用。本项目共得到以下结果：（1）获得蜂王、有王群正常工蜂和产卵工蜂上颚腺表达的基因9948、9582和9212个；蜂王和正常工蜂间差异表达基因（DEGs）2629个，正常工蜂和产卵工蜂间DEGs 2761个，蜂王与产卵工蜂间DEGs 4662个。大部分DEGs参与新陈代谢、细胞过程、细胞组成、结合等生物学过程；2000多个DEGs匹配到250余条KEGG通路，包括多个脂肪酸代谢相关通路，如脂肪酸的氧化、细胞内合成等。（2）无政府主义蜂群卵巢激活工蜂五种信息素成分（HOB、9-ODA、9-HDA、10-HDA和10-HDAA）总量显著高于卵巢未激活工蜂。卵巢激活工蜂上颚腺信息素的主要成分是9-HDA，比值10-HDAA/9-HDA在卵巢激活工蜂中表现为蜂王特异性。（3）获得蜂王未激活和激活卵巢间1615个DEGs，工蜂未激活卵巢和激活卵巢间5300多个DEGs，其中824个基因共同参与调控蜂王和工蜂的卵巢激活。这些DEGs主要参与细胞过程、细胞组成、结合、生物调节和代谢过程。此外，1000多个DEGs参与230多条KEGG通路，其中包括25条信号通路。卵巢中差异表达基因编码的蛋白参与营养相关的功能和信号通路的调控，包括王浆主蛋白（MRJPs）、黄蛋白（yellow proteins）、化学感受蛋白（CSPs）、JH和退化类固醇合成以及Insulin-IGF-1信号通路相关的酶。. 本项目研究不仅揭示了与蜜蜂上颚腺分泌物合成相关的基因差异表达，还加深了对上颚腺分泌物在社会性结构调控中所起作用的认知，也为上颚腺及其它组织特别是卵巢发育过程基因表达关联性研究奠定了基础。基于本项目研究结果，已发表SCI论文1篇，国内核心期刊论文1篇，培养毕业博士生1名，在读博士生1名，另有2篇论文正在撰写。