蜜蜂采集后跳舞行为的分子基础研究

Honey bee dance language is so far the only symbolic language in invertebrates found by humans, which has great significance to improve foraging performance. In order to study the effects of the neurotransmitter concentration and different combinating proportion on bee dance bebavior, we detect the concentration of dopamine, norepinephrine and other biogenic amines in the brain of dancers in different dancing status. These dancers perform dancing when foraging back from the same spot. Then we will verify the results by detecting the neurotransmitters of the dancers' brain at different distance. The digital gene expression (DGE) in dancers at different dancing status will be detected by the new generation of high-throughput sequencing technology to search for some important functional genes associated with bee dance bebavior, especially some receptor genes of target neurotransmitters and genes related with metabolic pathways. The exploration to the dance-related neurotransmitters and genes will promote the development of researches on bee complex behaviors at neural and molecular level, supply candidate molecular markers for breeding to improve honey bee foraging performance, and will give us an insights into the research of molecular basis and evolution of human languages.

蜜蜂舞蹈语言是人类至今发现的唯一具有象征意义的无脊椎动物语言，蜜蜂舞蹈语言对提高蜂群的采集性能具有重要意义。通过检测定点距离采集回巢跳舞蜜蜂不同状态下脑部的多巴胺、去甲肾上腺素等的浓度，研究不同神经递质浓度和不同组合的浓度比率对跳舞行为的作用，并通过检测不同距离的跳舞蜂脑部神经递质进行验证。采用新一代高通量测序技术测定定点距离采集回巢跳舞蜂不同状态下脑部的数字基因表达谱（DGE），筛选与蜜蜂舞蹈行为相关的重要功能基因，特别是目标神经递质受体基因及代谢途径重要基因。蜜蜂舞蹈行为相关的神经递质和基因的挖掘与探索将推动蜜蜂复杂行为的神经和分子基础研究的发展，为蜜蜂采集性能的选育提高提供候选的分子标记，为人类语言的分子基础和进化研究提供借鉴。

作为一种重要的社会性昆虫，蜜蜂具有非常复杂的社会行为。对蜜蜂复杂行为中舞蹈语言的研究不仅是研究蜜蜂复杂行为神经和分子机制的重要切入口，而且对蜜蜂采集性能的选育提高具有非常重要的意义。本研究从神经递质（生物胺）和表达谱两个水平比较了采集蜂和跳舞蜂脑部和头部小分子的差异，以期寻找与采集和舞蹈行为相关的小分子。利用高效液相色谱法检测蜜蜂不同跳舞状态下脑部生物胺的含量，结果显示，在不同跳舞状态的蜜蜂脑部均检测到较高浓度的NE、DOPAC和DA，而其他生物胺的浓度很低或没有检出，提示蜜蜂脑部NE、DOPAC和DA参与调控蜜蜂的采集及舞蹈行为。利用新一代高通量测序技术测定正在跳舞、跳舞刚结束、跳过舞安静蜂的三个数字基因表达谱。通过比较分析，发现正在跳舞和跳舞刚结束蜜蜂之间有2个差异表达基因，正在跳舞和跳过舞安静蜂之间出现92个差异表达基因，跳舞刚结束与跳过舞安静蜂之间出现118个差异表达基因。GO和KEGG分析显示，跳舞蜂内上调表达基因参与激素相关信号通路、参与昼夜节律和烟碱代谢的途径。综合分析生物胺和mRNA的检测结果，发现参与酪氨酸代谢途径的分子，推测酪氨酸代谢途径参与蜜蜂的采集和舞蹈行为并发挥重要作用。