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《中国农业科学院》 2017年
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蜜蜂咽下腺蛋白质组的深度分析

Gebreamlak Bezabih Tesfay  
【摘要】:蜂王浆是工蜂咽下腺等腺体分泌的浆状物质,主要用以饲喂蜜蜂小幼虫和蜂王。为了提高蜂王浆产量,我国从意大利蜜蜂(意蜂)中成功培育出蜂王浆高产蜜蜂(浆蜂),蜂王浆产量至少提高了10倍。基于蛋白质组学技术,咽下腺发育和功能的分子机制研究已广泛开展,为蜂王浆高产机制的解析提供了科学依据。但受过去蛋白质组学发展技术的制约,只有少部分蛋白质得以鉴定和分析,因此,随着以质谱技术为主蛋白组学技术的快速发展,需要借助新技术对蜜蜂蛋白质谱进行深入系统研究。本研究比较了浆蜂和意蜂的新出房蜂、哺育蜂和采集蜂的咽下腺蛋白质组,在去除咽下腺里435个分泌蛋白后,即蜂王浆蛋白,在浆蜂和意蜂的咽下腺中共鉴定了5,751个蛋白,约占蜜蜂总蛋白组覆盖率的38%,显著提高咽下腺蛋白质组覆盖深度。功能富集分析结果表明,不同日龄咽下腺鉴定的蛋白和上调表达蛋白在浆蜂和意蜂中所鉴定蛋白和差异表达主要参与蛋白质合成和糖类代谢支撑了腺体在不同阶段的基本生物学需求,如幼蜂时期的腺体发育,哺育和采集蜂时期的蜂王浆蛋白质和花蜜转化酶分泌等的需求。然而浆蜂和意蜂咽下腺在不同发育阶段都具有发育阶段特异的蛋白表达谱帮助腺体实现各个阶段的生物学功能。新出房蜂咽下腺鉴定到的和上调表达蛋白主要参与蛋白质合成、发育调控和蛋白质折叠,以促进咽下腺的发育。哺育蜂中鉴定和高表达的蛋白主要参与细胞骨架、糖类和脂肪酸代谢、分子转运,说明它们对维持咽下腺发育和蜂王浆分泌发挥重要作用。采集蜂咽下腺鉴定和高表达蛋白主要参与糖类代谢、转运和异化作用,表明了它们对促进腺体分泌花蜜转化酶是花蜜转化为蜂蜜的重要性。值得注意的是浆蜂和意蜂咽下腺在不同发育阶段已形成了各自独特蛋白质组来调控腺体的发育和功能的实施,这些蛋白质组差异主要反映在以蛋白质合成和降解为主的诸多代谢通路功能差异。在新出房蜂阶段,意蜂比浆蜂咽下腺鉴定蛋白和上调表达蛋白数量更多,且主要参与蛋白质合成和代谢通路,说明两者咽下腺细胞的发育在刚羽化出房时就已产生分化。在哺育蜂阶段这种差异进一步增加,与意蜂相比,浆蜂咽下腺鉴定和上调的蛋白质数更多,且主要参与糖类和脂肪酸代谢、蛋白质合成和转运等代谢通路,说明此时浆蜂咽下腺的功能显著加强,以满足其蜂王浆高产的生理需求。意蜂采集蜂咽下腺鉴定和上调表达蛋白数显著高于浆蜂且主要参与蛋白质合成和糖类代谢的蛋白数量,说明意蜂和浆蜂采取了不同的蛋白质策略支持花蜜转化酶的分泌。本研究通过对不同时间点咽下腺蛋白质组的鉴定和分析,全面深入地揭示了蜜蜂咽下腺发育和分泌的分子基础,研究结果从全新角度认识了咽下腺的发育和功能机理,不仅对蜜蜂生物学而且对我国优良蜂种的蜂王浆高产机制的解析具有重要意义。
【学位授予单位】:中国农业科学院
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S891

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