储存蛋白hexamerin在蜜蜂体内的表达及功能

Honeybee is a model species for studing many biological hotspot issues such as caste differenciation, sex determination, reproduction, behavior develpoment and life span. Storage protein is secreted by the fat body cell, then absorbed by the requisite cell or tissues by the way of receptor mediated, normally play as a material basement for metamorphosis and variety of other biological function in insect. Four hexamerin storage protein gene have been screened from the honeybee genome so far, and may play a vital role in upper mentioned multiple honeybee biological characteristics based on the related research and our previous research. To determine the expression and function of hexamerin in honeybee, the hexamerin and its receptor gene were firstly cloned by using bioinformics and protein-protein interaction related techinique. Its expression in different development stage and tissues was then determined in worker, queen and drone by using real time fluorescence quantitative PCR and immunohistochemistry. Lastly, both hexamerin and its receptor gene were silenced in honeybee larvae and adults by using the RNA interface techinique to comprehensively determine the biological function of hexamerin in honeybee development, caste differenciation, sex determination, reproduction, behavior develpoment and life span. The work is theoretically improtant in honeybee biological research and will provide a basement for related practice.

蜜蜂是研究级型分化、性别决定、生殖、行为发育和寿命等诸多生物学问题的模式生物，储存蛋白是由脂肪体分泌至血淋巴，由受体介导吸收至需要的细胞和组织，一般为昆虫的变态发育提供物质保障，同时具有其他多样的生物学功能。蜜蜂基因组内发现了4个hexamerin储存蛋白基因，相关研究及前期研究结果显示其在蜜蜂体内与诸多重要的生物学特性相关。为探究其在蜜蜂体内的表达模式及功能，本研究综合利用生物信息学和蛋白互作相关技术克隆hexamerin及其受体基因，然后通过荧光定量PCR和免疫组化技术对两者在三型蜂体内的时空表达模式进行检测及定位，最后利用RNA干涉的技术分别对三型蜂幼虫和成年个体内的hexamerin及受体基因进行抑制，检测基因敲除对蜜蜂发育、级型、性别、生殖、行为和寿命等系列生物学特性的影响，综合探究hexamerin在蜜蜂体内的生物学功能，具有重要的理论意义和一定的应用价值。

本项目围绕设定的探究蜜蜂储存蛋白在蜜蜂体内的表达、吸收和生物学功能研究的任务和目标，项目组成员互相协作、积极组织实施设定的各项科学研究任务，并取得了一定的进展和结果，具体如下，系统的研究了四种蜜蜂储存蛋白在三型蜜蜂体内的时空表达模式，确定了hex110 在蜜蜂级型发育中的基础性作用，其表达时相和表达量的多少与三型蜜蜂的基础发育生物学特性一致。而hex70系列的表达模式不仅与蜜蜂的级型有关，也与雄蜂和蜂王的生殖特性密切相关。在储存蛋白重新吸收构筑蛹的组织和结构的机制研究上，我们确定了蜕皮激素及其信号传导系统在这一过程中的作用，研究ecr、usp、gce和br-c原件在变态发育过程中在三型蜜蜂体内的表达模式，确定了这些因子在三型蜜蜂变态发育中的表达异同。这方面的研究结果推进了我们对蜜蜂级型发育机制的认识。同时研究与变态发育密切相关的血淋巴蛋白因子HP19蛋白的表达模式和作用机制，确定了蜜蜂的变态发育过程中储存蛋白的吸收机制也是与位于脂肪体细胞膜上受体的磷酸化水平一致的，在变态发育过程中储存蛋白的重新吸收和蛹组织构建的调控机制进行探索。功能研究方面，确定了储存蛋白在蜜蜂发育、级型决定和生殖机能中的作用，同时利用RNA干涉技术研究了激素信号传导原件对蜜蜂发育的影响，发现干涉usp基因会减缓蜜蜂的发育进程，也会影响蜜蜂正常的翅的发育，导致蜜蜂翅的畸形。这些研究成果，补充了三型蜜蜂变态发育及其调控机制的相关内容，对我们理解蜜蜂三型蜜蜂发育以及级型决定机制提供了新的实验数据支持，有一定的理论意义。同时通过试验确定了蜜蜂球囊菌侵染与蜜蜂储存蛋白表达之间的关系，以及储存蛋白在西方蜜蜂抵御蜜蜂囊状幼虫病病毒感染中的作用。这为后续的应用储存蛋白相关结果防控蜜蜂病原微生物侵染的相关研究打下了的基础，因而也具有一定的应用价值。