蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素鉴定及其生物合成通路

摘要：

[目的]蜜蜂幼虫在饥饿状态下会通过释放特定信息素来向外界传递饥饿信号,称为蜜蜂幼虫饥饿信息素(hunger pheromone).论文旨在研究西方蜜蜂(Apis mellifera)蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素化学成分及在幼虫体内的生物合成通路,明确蜜蜂幼虫与成年蜂之间的化学信息素交流机制.[方法]采集2日龄与4日龄西方蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫及其食物,将其分为饥饿组、饲喂组与纯食物组.饲喂组幼虫平躺在预先准备好的食物表面,饥饿处理组则不提供食物.所有样品分别放入20 mL密封采样瓶中并在3 5℃条件下放置45 min.利用Needle trap技术从样品瓶中采集10 mL气体,富集气体中的挥发性化学物质.在气质联用进样口以25 0℃高温将富集的化学物质解离,并通过气质联用技术分析鉴定蜂王与雄蜂幼虫饥饿信息素.同时,采用RNA-Seq技术分析饥饿信息素在蜂王与雄蜂幼虫体内的生物合成通路及相关基因表达.[结果]从蜂王与雄蜂幼虫中分别分析鉴定出1 0种与9种信息素,其中蜂王幼虫含有一种特有的幼虫信息素-2-庚酮,且在蜂王食物中含量最高.E-β-罗勒烯在蜂王与雄蜂幼虫各饥饿组含量均显著高于其饲喂幼虫组与食物组,表明蜂王与雄蜂幼虫均以E-β-罗勒烯为其饥饿信息素.2日龄蜂王与雄蜂幼虫饥饿组E-β-罗勒烯含量均差异不显著,但4日龄蜂王幼虫饥饿组E-β-罗勒烯含量显著低于雄蜂幼虫组.其余8种信息素为肉豆蔻酸、棕榈酸、甲基棕榈酸脂、硬脂酸、棕榈油酸、十五烷酸、乙酸与乙酸乙酯,均未出现饥饿组高于其他两组的规律.其中乙酸乙酯与乙酸在食物组与饲喂组含量高于饥饿组,推测其可能来自于幼虫食物.RNA-Seq结果表明蜂王与雄蜂幼虫通过甲羟戊酸途径由乙酰辅酶A从头合成E-β-罗勒烯.发现Geranylgeranyl pyrophosphate synthase-like与Farnesyl pyrophosphate synthase等9个基因参与该通路,但在饥饿组与其饲喂组幼虫中表达差异均不显著.[结论]蜜蜂蜂王与雄蜂幼虫利用E-β-罗勒烯作为其饥饿信息素乞求食物,并且在体内从头合成E-β-罗勒烯.工蜂利用2-庚酮标记蜂王幼虫,但未对雄蜂幼虫进行标记.

关键词：西方蜜蜂、饥饿信息素、E-β-罗勒烯、生物合成、表达分析

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资助基金：国家蜂产业技术体系CARS-45-KXJ12、江西省科技落地计划KJLD13028、江西省研究生创新专项基金YC2014-B033

在线出版日期：2017-03-03（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页码：4646-4655