蜜蜂发育相关基因研究

刘 蓓,王丽华

(福建农林大学蜂学学院，福建 福州 350002)

蜜蜂发育相关基因研究

刘 蓓,王丽华

(福建农林大学蜂学学院，福建 福州 350002)

蜜蜂是一种重要的授粉昆虫，也是研究人类疾病及社会行为的模式生物之一。由其基因组测序可知，蜜蜂基因组中(A+T)及CpG含量较高，其昼夜节律、RNAi和DNA甲基化基因更类似脊椎动物。先天免疫、表皮蛋白和味觉受体基因较少，气味受体基因较多。蜜蜂早期发育途径中的一些基因与果蝇的相似，功能却显著不同。本文综述了蜜蜂卵、幼虫、蛹和成虫期发育相关基因及其研究进展。

蜜蜂; 发育时期; 发育基因

作为一种社会性昆虫，蜜蜂(Apismellifera)可以传播花粉，在生态环境和生物多样性中起重要作用；作为一种模式生物，蜜蜂可以用来研究人类的过敏反应、长寿、代谢疾病、学习记忆能力和社会行为等。继果蝇、蚊子和家蚕之后，蜜蜂基因组在2006年被破译，科学家们分析了蜜蜂基因组的16对染色体，发现约10000个基因，比其他已测序昆虫的基因总数少得多，蜜蜂基因组富含(A+T)区域和CpG结构，缺乏主要的转座子家族。2014年蜜蜂基因组测序升级版(Amel_4.5)发现了新的基因集，包含5000个以上与其他昆虫基因组相似的蛋白质编码基因，比2006年的报道多了50%，显著增加了蜜蜂的基因组资源[1]。西方蜜蜂基因组测序结果的公布，加深和便利了蜜蜂基因组学、蛋白组学和转录组学的研究，尤其是个体发育基因组学的研究。蜜蜂个体发育包括从卵变为成虫的整个过程，即从卵细胞开始，历经卵期、幼虫期、蛹期直至羽化为成蜂。在整个胚后发育(包括蜕皮和变态)过程中，涉及到很多发育基因的上调表达与下调表达，有些基因的表达甚至延续到成虫期。

1 卵期发育基因

1.1 体躯分节

果蝇(Drosophilamelanogaster)的体节形成主要是以下几类基因共同作用的结果：母体基因(maternal gene)；分节基因，包括间隙基因(gap gene)、成对基因(pair-rule gene)和体节极性基因(segment polarity gene)；同源异型基因(homeotic gene)。母体基因激活分节基因的转录，决定胚胎的前后轴和背腹轴。蜜蜂母体基因缺乏果蝇中决定胚胎末端形成的trunk和torso基因，以及组成果蝇背腹信号系统的gurken基因。蜜蜂中没有bicoid基因(在果蝇中决定胚胎前部区域的发育)，改由拟谷盗属的Orthodenticle(早期胚胎头部分区)和hunchback基因(胚胎分区)取代，同时也没有oskar基因(在果蝇中与极质分布有关)。间隙基因与虫体的头、尾结构相关，也与主要体节形成有关。成对基因的产物形成不同的胚胎分区，即类体节，是体节形成的基础。Wilson et al[2]研究了果蝇成对基因在蜜蜂中的同源物Am-eve、Am-run、Am-h和Am-ftz等的表达与功能，发现它们调控母体基因和间隙基因的表达，并在早期头胸分区布局以及胚胎分节中起作用。体节极性基因的产物沿前后轴呈带状分布，控制着各布局内主副体节的结构，包括极性。分节基因又激活同源异型基因，同源异型基因的突变会导致身体附肢发育的异常和移位，即基因产物的异位表达。

1.2 性别决定

蜜蜂没有性染色体，其性别由互补性性别决定因子csd(complementary sex determiner)所决定。csd通过控制fem(feminizer，雌性基因)下游的选择性剪切来决定蜜蜂的性别，被认为和果蝇中tra(transformer，控制体细胞性别分化)的功能等同。蜜蜂中缺乏果蝇tra的直系同源物，但有1个果蝇tra2的同源基因Am-tra2，是Am-dsx(doublesex，双性基因)转录的重要成分。Schmieder et al[3]通过蜜蜂间以及蜜蜂和蚂蚁间fem和csd的序列比对，认为csd是在膜翅目细腰亚目针尾部分化之前由fem的重复演变所产生。由于fem在雄性和雌性通道间转换，从而将csd的等位基因多样性与发育程序联系起来。此外，蜜蜂中还有果蝇的dsx和ix(intersex，间性基因)的直系同源物，但dsx被性别特异性剪辑了。

蜜蜂在性别决定上缺乏剂量补偿，却有在果蝇中控制剂量补偿的mle(maleless，调节雄性中多肽基因Sgs-4的转录水平)、mof(males absent on the first，维持基因组稳定性)、msl-3(male-specific lethal 3，X染色体上基因转录)和Trl(Trithorax-like，编码GAGA转录因子)的同源基因，这些基因可能在蜜蜂中有附加功能。因为雄蜂是单倍体，精子发生时缺乏减数分裂，所以7个与雄性减数分裂有关的果蝇基因，蜜蜂只有3个，分别是bol〔boule，通过控制减数分裂细胞分裂周期25(Cdc25)磷酸酶的转录而作用于精子发生〕、crl(courtless，雄性求偶行为相关)和topi(matotopetli，编码睾丸特异性锌指蛋白)。

2 幼虫期发育基因

2.1 级型分化

蜂王和工蜂同样是由二倍体受精卵发育而来，其遗传基础相同，但由于在发育过程中得到的空间大小及食物质量差异，使得它们在成长过程以及长大以后在诸多外部形态学和内部解剖学、生理学特征方面以及众多基因表达方面都强烈地按照级型的不同而有所差异，包括寿命、生殖能力和行为等。其中，由哺育蜂头部咽下腺和上颚腺分泌的蜂王浆是级型分化的关键物质。Kamakura[4]发现，蜂王浆中的一种57 ku蛋白Royalactin是级型分化诱导中主要的功能活性因子，Royalactin可诱导蜜蜂幼虫在虫蛹期体型增加、卵巢发育和发育历期缩短并最终发育成为蜂王，也可诱导果蝇长成硕大的“蝇后”(身体大小和育性增加，寿命延长、发育期缩短)。即在幼虫的脂肪体中激活p70 S6激酶(S6K，增大体型)和丝裂原激活的蛋白激酶(MAPK)，促使20E(20-hydroxyecdysone)合成增加而缩短发育期。与此同时，响应Royalactin的胰岛素通路激活了保幼激素(卵巢发育所必需)合成，从而导致卵黄蛋白(育性增加所必需)表达量增加。但在沉默了蜜蜂和果蝇脂肪体的表皮生长因子受体(epidermal growth factor receptor,Egfr)后，它们的前胸腺(prothoracic gland)、咽侧体(corpora allata)和脂肪体的发育出现了同步化停滞，其成蜂体型和卵巢管变小，发育时间延长，说明Egfr信号通路参与了工蜂和蜂王的级型分化。

蜜蜂的级型分化是一个典型的表观遗传学现象，即在不改变基因组序列的前提下，通过DNA甲基化、组蛋白修饰和miRNAs(microRNAs)来调控基因的表达。Spannhoff et al[5]发现，蜜蜂的级型分化部分归因于蜂王浆中的组蛋白脱乙酰酶抑制剂(histon deacetylase inhibitor,HDACi)活性，而10-羟基-2癸烯酸〔(E)-10-hydroxy-2-decylennic acid,10-HDA〕是产生这一活性的主要物质。用10-HDA含量高的蜂王浆养育出来的蜜蜂雌性个体，往蜂王方向发育的倾向更大。这种外源性的HDACi活性打破了蜜蜂体内组蛋白乙酰转移酶(histon acetyltransferase,HAT)与组蛋白脱乙酰酶(histon deacetylase,HDAC)之间相向催化的平衡，即将已经甲基化的组蛋白基因家族重新乙酰化，进而驱动了表观发育遗传学。Guo et al[6]分析了蜜蜂幼虫食物中的小RNA(small RNA)组成，发现工蜂幼虫吃的工蜂浆(巢房里的浆)中miRNA水平要比蜂王幼虫吃的蜂王浆(王台里的浆)中的miRNA水平高7-215倍，且工蜂浆中miRNA的复杂度和丰度也更高。对蜂王浆中添加特定的miRNA(miR-184)后，可引起蜂王幼虫miRNA表达和羽化后成年蜂王形态特征的显著变化，因此认为哺育蜂分泌物中的miRNA是调控级型分化的一个附加成分。

蜂王和工蜂的发育基因表达谱表明，其发育轨迹都与有选择性剪切功能的基因表达有关，蜂王方向的幼虫在发育早期参与转录、翻译和蛋白折叠的基因后以更高的水平参与到能量产生的表达。对于72 h的幼虫还有可发育为蜂王或工蜂双潜能的说法，Li et al[7]证明了72 h以前幼虫已经决定了各自的命运，因为72 h后，蜂王幼虫趋于过度表达转酮醇酶、醛还原酶、参与碳水化合物代谢和能量产生的烯醇酶蛋白、成虫盘生长因子4(一种发育相关蛋白)、长链脂肪酸辅酶连接酶和蛋白酶体亚基α型5(代谢脂肪酸和氨基酸)；而工蜂幼虫趋于过量表达ATP合酶β亚基、醛脱氢酶、硫氧还蛋白过氧化物酶1和过氧化物还原酶2540、致死因子(2)37和14-3-3蛋白ε、脂肪酸结合蛋白以及肿瘤抑制蛋白。这2个级型幼虫之间的差异蛋白表达在120 h后更明显，与碳水化合物代谢和能量产生相关的蛋白差异特别显著。功能聚类分析表明，碳水化合物的代谢和能量产生以及抗氧化蛋白在级型差异的形成中起重要作用。

蜂王和工蜂间最显著的差别就是工蜂不可育而蜂王可育。然而，海角蜜蜂(Apismelliferacapensis)的雌性幼虫凭借积极的索食行为，得到丰盈的更像蜂王浆的食物来激活其卵巢，并最终吃成一个寄生性的产卵工蜂——利他基因突变型而能够产生二倍体雌性后代(产雌孤雌生殖)。这是由于13号染色体上，th位点的转录因子gemini的第5个外显子后面，因可变剪切在201至210碱基间出现了控制工蜂育性的内含子剪切增强子功能域(intronic splice enhancer motif,ISEM)的缺失所造成的。Jarosch et al[8]选择该区域为候选基因，用RNAi技术将该功能域从利他的工蜂基因组中敲除，将这只不育工蜂的卵巢快速激活，进而使之变成一只自私的产卵工蜂。对卵巢完全激活和卵巢发育不全的工蜂血淋巴蛋白质组进行比较，发现工蜂育性与免疫系统潜在成分的表达之间存在相关性(可育工蜂与之为正相关)。Bloch et al[9]发现蜜蜂的营养状态可以抑制体内类胰岛素肽(insulin like peptide,AmILP)的分泌，蜂王幼虫的胰岛素—类胰岛素信号通径(insulin/insulin-like signaling,IIS)较低而工蜂幼虫的IIS较高，说明AmILP基因的表达是级型特异性的。

随着幼虫的发育，工蜂的哺育行为相关基因与蜂王的生殖行为相关基因出现了相当多的重叠[10]，与发育分化、细胞凋亡等有关的基因也同时存在，如：蜂王幼虫表达的醛还原酶(aldehyde reductase)和烯醇酶(enolase)基因，工蜂幼虫表达的醛脱氢酶(aldehyde dehydrogenase)和超氧化物还原酶2540(peroxiredoxin 2540)基因[7]。这些都与蜂王的咽下腺(hypopharyneal glands)渐行退化而工蜂的咽下腺日渐发达有关，也与工蜂的上颚腺(mandibular glands)渐行退化而蜂王的上颚腺日渐发达有关。

在幼虫期，蜂王比工蜂的大脑更大，发育更迅速，反映了2种级型的差异喂养方式对神经系统发育的影响。Moda et al[11]比较了蜂王和工蜂3-5日龄幼虫的大脑发育形态学。在仍取食的末龄幼虫(L5F)中，蜂王幼虫的蘑菇体可识别到蕈状体柄和蕈体冠，工蜂幼虫中无法识别。从第3到首次吐丝的第5日龄(L3至L5S1)幼虫中确定了21个级型特异性基因的转录谱，这些基因编码的蛋白通过控制细胞增殖率(APC4,kr-h1基因)和肌束震颤(GlcAT-P,fax和shot基因)牵涉到大脑组织发育。

此外，工蜂和蜂王的附肢形态学差异极显著，尤其是工蜂后足胫节有一个可以携带花粉和蜂胶的花粉筐，而蜂王无此结构。Bomtorin et al[12]利用预蛹后足的成虫盘RNA，做了2个级型的基因组水平的寡核苷酸阵列杂交，发现了大量差异表达基因，包括级型优先表达的表皮蛋白(cuticle protein,CP)基因和细胞色素P450家族成员，另外还确定了8个足部发育相关基因的转录谱，包括abdominal-A、distal-less和ultrabithorax(Ubx)，其中Ubx在工蜂后足中的表达几乎是蜂王的25倍，而Ubx决定着2种级型成虫后足的胫节/基附节的形态学特征。

2.2 DNA甲基化

蜜蜂基因组整体上的甲基化水平很低，仅有3种DNA胞嘧啶-5-甲基转移酶(DNA cytosine-5-methyltransferases,Dnmts)，分别是Dnmt1、Dnmt2和Dnmt3，与哺乳动物特别是人类的DNA甲基化转移酶的同源性极高，其中Dnmt1和Dnmt3非常活跃。Dnmts发生在CpG位点上转录单位内而非3′和5′末端，这点与人和脊椎动物略微不同。蜜蜂体内发生DNA甲基化的基因分为两类：一类是CpG含量很高，即high-CpG基因，参与生物体的个体发育；另一类是CpG含量很低，即low-CpG基因，与代谢和核酸加工有关。DNA甲基化的发生具有很强的特异性，当环境因素激活或抑制级型分化基因的表达时，幼虫的发育方向就受到了调控。蜜蜂基因组中富含CpG，因此为DNA甲基化的发生提供了有利条件。

Dnmt3是影响蜜蜂基因组重新编程的一个主要驱动子，如专管级型确定。Kucharski et al[13]研究表明，如果将Dnmt3沉默，则“断浆期”幼虫的dynactinp62 基因(果蝇的饮食改变响应基因)表达上调，约72%工蜂幼虫开始向蜂王方向发育(有50-80条卵巢小管)并最终发育成为蜂王(有120-190条卵巢小管)，初生重、体长、第3背板长等显著提高，与饲喂蜂王浆长大的个体形态没有区别，足见去DNA甲基化修饰也能诱导出与食用蜂王浆同样的效应。当测定自然王台和工蜂巢房中2日龄和6日龄幼虫体内Dnmt3酶活性、Dnmt3 mRNA相对表达量和dynactinp62基因甲基化水平时，发现2日龄的幼虫受甲基化影响很少，而6日龄的虫体内甲基化水平却存在明显差异。刘亭亭等[14]采用荧光定量PCR检测不同发育时期工蜂(4日龄蛹、1日龄工蜂及产卵工蜂)和蜂王(4日龄蛹、1日龄蜂王和产卵蜂王)头部的Dnmt3基因mRNA的表达量。结果表明，该基因在蜂王蛹中的表达量显著高于工蜂蛹，1日龄蜂王中的表达量显著高于1日龄工蜂，产卵工蜂与产卵蜂王中的表达量未见差异，以上表明Dnmt3可能与劳动分工及卵巢发育有关。

Lyko et al[15]进行了基因组测序验证，以确定甲基胞嘧啶(MC)在蜂王和工蜂大脑中的分布差异，结果表明，总共有550多个基因显示了甲基化作用的显著差异，而CpG的密度强化了这种差异的独特性。此外，在甲基化模式和剪切位点之间也有很强的关联性，这种关联是由组蛋白家族基因的差异甲基化所支持的。Ikeda et al[16]发现虽然Hex110基因(hexamerin 110，编码贮藏蛋白)的整体甲基化水平较低，但在成蜂期比在幼虫期高。其中不乏有一些CpG位点的甲基化水平相对较高，且在工蜂幼虫和蜂王幼虫之间存在差异。这些高度甲基化的位点位于Hex110基因外显子区域，以一种级型依赖性的方式调节着发育，其基因转录物在蜂王中的表达水平比在工蜂中高。

3 蛹期发育基因

3.1 头部发育

Zheng et al[17]发现蜂蛹头部有58个蛋白在13、15、17、19和20日龄时改变了表达，其中36个参与头部器官形成的蛋白在早期(13-17日龄)上调表达，而22个参与蛹头部神经元和腺体发育的蛋白在发育后期(19-20日龄)上调表达。前期上调表达的蛋白功能主要包括碳水化合物代谢与能量产生，蛋白质生物合成及折叠，氨基酸与核苷酸代谢，以及充当细胞骨架及载体；后期上调的蛋白功能则主要是抗氧化和脂肪酸代谢。

3.2 外骨骼及骨骼肌形成

Soares et al[18]分别在外骨骼形成之前、当中和之后进行采样，应用全基因组寡核苷酸微阵列来筛选参与蜜蜂胸背外骨骼形成的基因。成虫外骨骼形成时在表皮中2种新基因大量表达，暗示它们就是真正的表皮蛋白(CP)基因。通过保守基序确定了此类CP基因为CPR、Tweedle、Apidermin、CPF、CPLCP1和类似Peritrophins家族的成员。在外骨骼下附着的横纹肌纤维形成过程中，有28个与肌肉相关的基因上调表达。上调表达的这15个CP基因和21个肌肉相关基因享有共同的组分，表明在胸腔外骨骼形成中它们是共同调节的。这些发现有助于揭示自蛹蜕变为成虫这一期间由蜕皮类固醇协调的刚性胸外骨骼形成的分子基础。

4 成虫期发育基因

4.1 幼虫的喂养

蜂王浆是蜂王和小幼虫的主要食物，其主要成分是王浆主蛋白(major royal jelly proteins,MRIPs)。MRIPs家族有9个基因，均由古老的编码黄色蛋白(YELLOW)家族的基因进化而来，排列在1个60 kb的串联序列上，在各个发育阶段均有表达，是一个基因家族在社会性进化过程中获得新功能的很好范例。

4.2 社会分工

咽下腺是工蜂分泌蜂王浆与转化酶的腺体，上颚腺是蜂王分泌信息素的腺体。工蜂咽下腺选择性表达的脂肪酸合酶 (fatty acid synthase,FAS)与王浆中脂肪酸不同组分有关；蜂王上颚腺选择性表达的乙醛脱氢酶1(ALDH1)与蜂王信息素合成有关。

Guan et al[19]对来自同一蜂群的哺育蜂、觅食蜂和转换后的哺育蜂(觅食一段时间后又转换为哺育蜂)进行了数字基因表达分析和甲基DNA免疫沉淀分析。结果表明，在觅食蜂与哺育蜂的比较以及转换后的哺育蜂与觅食蜂的比较中，分别确认了874与710种差异显著的表达基因和366与442种差异显著的甲基化基因，有少数基因既差异表达又差异甲基化。以上证实，相关基因表达和DNA甲基化改变都和哺育蜂和觅食蜂的劳动分工相关。例如飞行中的觅食频率和视觉体验与不同的蘑菇体(MB)神经元活性有关，觅食蜂是采集花蜜还是采集花粉的行为受到生殖生理学的影响，如激素水平或卵黄蛋白原基因(vitellogenin,vg)的表达。

Gempe et al[20]混合了500只新羽化的带有低(L)和高(H)卫生行为基因型的工蜂，发现这种基因型的混合影响了L型工蜂在执行清洁任务中的行为参与和工蜂在打开封盖子巢房时的配合，以及不同清洁任务之间的转换。蜂群中发生的这种间接基因型影响，是因为工蜂间大量的互动产生了表型和基因型的相互作用。在分析了混合后L型工蜂和纯L型工蜂的943个差异表达的基因后发现，大脑组织中的细胞成分、蛋白定位、发育生长和细胞形态等的变化，对神经元基板的调整和修饰间接地起着类似遗传效应的作用。这种由群居同伴的基因型而影响的个体行为反应能力，显示出基因架构—行为表现的复杂性。

Ament et al[21]用RNAi敲除了工蜂腹部脂肪体的一个转录因子usp(ultraspiracle，维甲酸X受体的昆虫同系物)，延迟了哺育蜂到觅食蜂的角色转换。由于usp通过介导保幼激素(juvenile hormone,JH)诱导了脂肪体中许多与成熟相关的转录变化，进而调节着行为可塑性。

4.3 气味识别

昆虫气味识别的过程大概是：气味结合蛋白(OBPs)或化学感受蛋白(CSPs)先与脂溶性的气味分子结合，形成的复合物扩散到神经元树突膜表面的气味受体(ORs)上，气味受体受到刺激后，膜通透性发生改变，产生动作电位，同时气味分子在OBPs作用下又迅速失活，然后在气味降解酯酶和谷胱苷肽转移酶的作用下降解。相对于果蝇和按蚊(Anophelesgambiae)，蜜蜂中含有大量的气味受体基因(170个气味受体基因，其中7个假基因)，它们分为5个亚家系，前4个亚家系很小，第5个亚家系包括157个气味受体。蜜蜂基因组编码21种气味结合蛋白OBPs，此外还编码6个化学感受蛋白CSPs。与大量控制嗅觉的基因相比，蜜蜂的味觉受体极少，只有10个不成簇的味觉受体基因。虽然有推测说一些气味受体可能作为味觉受体，但这也与蜜蜂较强的嗅觉行为和较弱的味觉行为相一致。

Zhao et al[22]对中蜂的气味受体基因AcerOr2(果蝇Or83b的直系同源物)进行了序列比对、实时定量PCR和原位杂交分析，发现它与膜翅目其他物种的嗅觉受体有很高的同源性(>74%)，与意蜂的同源性达到99.8%。在幼虫阶段，AcerOr2的转录水平较低，但在蛹期特别是在羽化前后显著增高。AcerOr2的mRNA在板型感受器和工蜂触角表皮的基底区域有表达，这与先前的保守基因大都在嗅觉受体神经元中表达的结论相一致。

4.4 昼夜节律

蜜蜂中存在着果蝇生物钟蛋白基因Cry(cryptochrome)、Tim(timeless)、Clk(clock)和Cyc(cycle)的直系同源物AmCry、AmTim2、AmClk和AmCyc，大多数与生物钟的“负反馈”调节有关。比起果蝇，它们与哺乳动物的更相似，更像是哺乳动物的直系同源基因。

4.5 表皮、免疫及解毒系统

基因组研究表明，蜜蜂表皮蛋白基因只有不到果蝇和按蚊的三分之一，而免疫途径(如Toll,Imd和JAK/STAT)更少。这可能表明蜜蜂中有新的免疫途径，只是在个体水平上抵御病原体的能力不佳。Bull et al[23]比较了年长的觅食蜂和年幼的哺育蜂对病原的易感性，发现哺育蜂有35个而觅食蜂中只有2个候选免疫基因的差异表达，推测觅食蜂的病原体易感性减弱与免疫系统途径的年龄特异性有关。

与果蝇和按蚊相比，蜜蜂中与杀虫剂代谢相关的基因较少，如羧酸酯酶基因(CCE)、细胞色素P450基因(P450)和谷胱甘肽-S-转移酶基因(GST)。这些解毒基因少，使其对某些杀虫剂异常敏感。同时，杀虫剂残留易集聚在亲脂性物质如蜂蜡或花粉上，这大大地影响着自身免疫力相对低下的蜂子的发育和蜂王的产卵力。

Williamson et al[24]给成年觅食工蜂饲喂亚致死剂量浓度的单种化合物(蝇毒磷、涕灭威、乐斯本或多奈哌齐)蔗糖溶液，记录其在24 h内行走、逗留、梳理和持续倒挂行为，结果发现，梳理活动和行为发作频率显著增加，如头部的梳理。蝇毒磷可引起不适的症状，如梳理腹部和排便。该4种化合物或它们的代谢物对蜜蜂起着乙酰胆碱酯酶抑制剂的作用，有2种乙酰胆碱酯酶抑制剂基因的转录物表达水平在大脑和内脏中上调。因此，针对类胆碱能信号传导的杀虫剂可能导致蜜蜂神经肌肉功能的紊乱进而做出对其生存不利的行为。

Palmer et al[25]使用来自于蜜蜂大脑中的蘑菇体凯尼恩细胞记录，证明了2种类胆碱农药可以引起神经元放电的去极化阻断，抑制烟碱回应。其中，新烟碱类(烟碱受体激动剂)杀虫剂吡虫啉和噻虫胺可造成认知障碍，其亚致死效应会影响蜜蜂的学习和对气味的反应；胆碱能信号抑制型杀虫剂和有机磷杀螨剂氧蝇毒磷可引起觅食蜂的药物中毒，而这将直接影响到蜜蜂能否被成功地招募出去和高效率地进行授粉。

Derecka et al[26]用含有低水平吡虫啉的糖浆投喂给田间的蜂巢，然后对工蜂幼虫进行了转录水平的分析，检测到大量处于脂质—碳水化合物—线粒体代谢网中的基因：编码P450解毒酶基因的RNA水平升高，而协同糖酵解和糖代谢途径的基因下调；对胁迫做出应激响应的hsp90基因的表达减少，进而引起成蜂能量代谢基因的下调。

4.6 多巴胺和血清素

蜜蜂使用2个独立的神经通路来避免食物中的有毒气味，即有2种引起条件性厌食的机制：一种机制是先用喙摄取检测食物，之后在神经递质多巴胺的介导下学会将气味与毒素联系起来；另一种机制是在5-HT(5-羟色胺，又称血清素Serotonin)介导下学会避免由于摄入毒素而引起的气味不适。受体介导的5-HT可以调控动物的生理与行为，在蜜蜂中主要牵涉劳动分工、视觉处理和学习过程。Thamm et al[27]通过Ca2+成像和定量PCR研究了蜜蜂5-HT2受体Am5-HT2A和Am5-HT2B的表达和药理特性，发现只有有活性的5-HT受体可以引起细胞内Ca2+浓度提高，这种效果与兴奋剂5-甲氧基色胺(5-methoxytryptamine)和低浓度的5-HT1A受体激动剂8-OH-DPAT 〔8-hydroxy-2-(di-n-propylamino)tetralin〕相似，可长效抑制5-HT2A受体的功能状态。5-HT受体活性可被拮抗剂如氯氮平(clozapine)、美赛西平(methiothepin)或米安色林(mianserine)所阻断。在蜜蜂的外分泌腺体中检测到高转录物，表明5-HT2受体参与了蜜蜂的分泌过程。

5 小结

发育是由时间控制的基因被活化、由空间限制的表型被塑造的一个有序性事件发生过程。本文所提到的蜜蜂胚后发育特别是级型的可塑性发育，印证了这一过程。其级型分化轨迹和渐进的器官长成由前期的进食量(调控着发育基因的开启与关闭)可能还有生长空间所规定完成：未来的“普通劳动者”工蜂，其幼虫是蜗居在巢房里，以零饲形式(渐进性饲喂)啜饮着由花蜜和花粉发酵而成的蜂粮糊慢慢长大；未来的“蜂群统领者”蜂王，其幼虫则是居住在王台里，以整饲形式(一次性饲喂)徜徉在蜂王浆中超速养大。导致长大化蛹直至羽化为成虫出房后，工蜂卵巢失活，身上长着明显是用来做利他性劳役的附肢与腺体(劳动分工中的特有形态构造)；而蜂王大腹便便，卵巢饱满(劳动分工中的主要看家器官)，身上的附肢与腺体全是与婚飞、巢房标记、蜂群震慑有关。所有这些，都是一个由众多分子事件参与的级联反应的作用结果，是基因组发育基因及其相关基因的相互作用。

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(责任编辑:陈幼玉)

Astudyofdevelopment-relatedgenesinhoneybee

LIU Bei,WANG Li-hua

(College of Apicultural Science,Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou,Fujian 350002,China)

Honeybee is not only an important pollinator,but also one of important model organisms to study on human diseases and social behaviors. It is known from the genome sequencing that there is a high (A+T) content and a high CpG content in honeybee genome. The genes of circadian rhythm,RNAi and DNA methylation are more similar to those in vertebrate. Fewer genes about innate immunity,cuticle protein and gustatory receptors and more ones about odorant receptors are involved in the honeybee genome. However,genes similar to theDrosophilain early development pathways carry out functions significantly different in honeybee genome. This paper reviews recent studies on developmental genes at egg,larval,pupal and adult stages in honeybee.

honeybee (Apismellifera); developmental stages; developmental genes

2014-04-03

福建省自然科学基金资助项目(2009N0003)。

刘蓓(1989-)，女，硕士研究生。研究方向：蜜蜂饲养与繁育。通讯作者王丽华(1960-)，女，教授。研究方向：蜂学。Email：leahwang131@163.com。

Q963;S891

A

1673-0925(2014)02-0126-08