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我院在蜜蜂幼虫-蜜蜂球囊菌互作分子机制研究领域取得重要进展


蜂学学院   发布时间: 2019-06-13   信息员:  


中华蜜蜂(Apis cerana cerana)和意大利蜜蜂(Apis mellifera ligustica)是我国养蜂生产使用的主要蜂种,具有重要的经济价值和不可替代的生态价值。蜜蜂白垩病是长期困扰国内外养蜂业的一大顽疾。两个蜂种对于白垩病的抗性差异明显,其中中华蜜蜂具有较强的抗性。近期,蜂学学院蜜蜂-病原互作机制科研创新团队与中国农科院蜜蜂研究所刁青云课题组合作研究取得新突破,运用最新的深度测序技术、生物信息学方法和分子生物学手段首次解析中华蜜蜂幼虫响应球囊菌胁迫的差异基因表达谱及免疫应答,研究结果表明为响应球囊菌胁迫,中华蜜蜂幼虫肠道的细胞免疫和体液免疫均被大幅激活,推测较强的免疫应答水平是导致其在个体水平具有较强抗性的重要原因之一。共同完成的论文《Transcriptomic investigation of immune responses of the Apis cerana cerana larval gut infected by Ascosphaera apis》近日在线发表于国际期刊《Journal of Invertebrate Pathology》(Q2, IF: 2.511),郭睿副研究员和陈大福教授为本文的共同第一作者,刁青云研究员为本文的通讯作者。本研究受到国家自然科学基金项目(31702190,30800806)、现代农业产业技术体系建设专项资金项目(CARS-44-KXJ7)、农业农村部授粉昆虫生物学重点实验室开放基金项目(2017MFNZS02)、福建省自然科学基金项目 (2018J05042)和福建省教育厅中青年教师教育科研项目(JAT170158)的联合资助。本研究也是上述两个团队近年来紧密合作的缩影,此前两团队已合作开展多项科研项目,并共同发表多篇高水平学术论文。

Figure1.Confirmation of infection of A. c. cerana larvae with A. apis.

Figure3. STEM clusters of expression profiles.

Figure6. Differential expression of the DEGs assigned to cellular and humoral immune pathways.

此前,我院蜜蜂-病原互作机制科研创新团队已率先在组学水平解析意大利蜜蜂幼虫响应球囊菌胁迫的差异基因表达谱及免疫应答(Gene, 2017),发现球囊菌胁迫的意大利蜜蜂幼虫肠道的部分细胞免疫通路及富集基因被激活,但更多被抑制;宿主的体液免疫很大程度被激活;推测这与意大利蜜蜂幼虫对球囊菌的易感性密切相关。两项研究为在分子水平阐明意大利蜜蜂幼虫的易感机制、中蜂蜜蜂幼虫的抗性机制打下了基础。团队在另一项研究中通过比较转录组学的方法对上述两种蜜蜂的同源基因、单拷贝基因进行了细致深入的比较分析,发现免疫相关基因数量的差异是两种蜜蜂的球囊菌抗性差异产生的重要原因之一,中华蜜蜂在与球囊菌的协同进化过程中可能通过提高能量利用以限制病原增殖(中国农业大学报, 2019)。

近两年,蜜蜂-病原互作机制科研创新团队致力于融合组学和分子生物技术,围绕蜜蜂幼虫-球囊菌互作的分子机制,开展了系统的科学探索,并取得一系列原创性研究成果,包括首次提供球囊菌侵染中蜂幼虫的形态学和分子生物学实验依据(Journal of Apicultural Research, 2018),首次揭示意蜂幼虫和中蜂幼虫响应球囊菌胁迫的免疫应答,首次解析球囊菌在胁迫意蜂幼虫和中蜂幼虫过程的差异基因表达谱和转录组变化规律(昆虫学报, 2017; 微生物学报, 2017),首次通过比较转录组分析揭示意蜂幼虫和中蜂幼虫的球囊菌抗性差异产生的原因,首次组装和注释中蜂和球囊菌的参考转录组(中国农业科学, 2017; 昆虫学报, 2017),首次在全基因组水平鉴定球囊菌的miRNA(微生物学报, 2018),首次解析中蜂幼虫对球囊菌胁迫的miRNA应答(微生物学报, 2019),基于高质量组学数据大规模挖掘意蜂、中蜂和球囊菌的SSR分子标记等(安徽农业大学学报, 2018; 中国农业大学学报, 2018; 福建农林大学学报, 2017),基于高质量组学数据对已有的西方蜜蜂、东方蜜蜂和球囊菌基因组序列和功能注释信息进行补充和完善(上海交通大学学报, 2017; 中国农业大学学报, 2019; 环境昆虫学报, 2018)。团队国内外期刊累计发表相关学术论文29篇。目前,团队正在围绕非编码RNA介导的蜜蜂及其幼虫的免疫防御机制、蜜蜂病原的侵染增殖机制、蜜蜂-病原的互作机制开展广泛深入的研究,已取得一些重要进展。