西方蜜蜂抗螨行为相关QTL的研究进展

（吉林省养蜂科学研究所，吉林 132021）

1 西方蜜蜂的抗螨行为多态性

随着西方蜜蜂养殖的普及，越来越多的蜂农在养殖过程中会遇到瓦螨肆虐的问题，并且使用化学药物无法解决，所以人们对蜜蜂自身抵抗瓦螨机制的研究产生了浓厚兴趣。狄斯瓦螨，简称瓦螨，是影响西方蜜蜂蜂群生存与繁衍的一个体外寄生虫[1]，以蜜蜂血淋巴为食，损害蜜蜂的头部和腹部。同时，瓦螨又是多种蜜蜂病毒的载体。在双影响因素作用下，西方蜜蜂死亡率明显增高[2]。为了降低瓦螨对蜜蜂的伤害，研究人员开始寻找对抗瓦螨的方法。使用化学除螨剂是最常规的手段，但是随着瓦螨抗药性的提高，这种手段的效率逐渐降低。Amir NajiKhoei[3]等人对波斯蜜蜂（Apis mellifera meda）的瓦螨抗性进行了研究，结果发现，在波斯蜜蜂中存在着很高的瓦螨抗性变异，并且也证实培育和生产这种抗螨蜜蜂的可能性。C.A.Medina-Flores[4]等人对墨西哥非化西蜂和纯西蜂在3种不同的地理生态环境下的抗螨表现进行了研究，结果发现，非洲化西蜂的抗螨性显著高于纯种西蜂，并且温和干燥的气候相比于炎热和潮湿的气候更利于抗螨。

普遍认为，西方蜜蜂对瓦螨没有耐受性。但是，这并不排除西方蜜蜂存在抗螨行为多态性。事实上，Locke和Fries[5]通过10多年的研究发现，瑞典哥特兰岛（Gotland）上的西方蜜蜂展现出很强的瓦螨耐受性；Freis和Bommarco等人通过交叉感染实验得出结论：哥特兰岛上的西蜂具有抗螨性，而且这种抗性不仅仅针对当地的螨虫；哥特兰岛上的蜂群抗螨的一种机理是其可以导致螨虫的雄性不育[6]螨行为具有一定的多态性。

2 数量性状位点(QTL)

2.1 QTL理论简介

近些年在蜜蜂数量性状研究过程中，普遍利用定位数量性状位点（quantitative traits loci，QTL）来探索决定表型变异的染色体位点并估计其遗传效应[7]。QTL是指能影响一个种群某个数量性状变化的一段DNA区域或几个基因。近期发现，一个数量性状的QTL并不很多，一般为4～8个。每个QTL为一个孟德尔因子，它可能是一个基因，也可能是由2个或2个以上的基因组成的基因群。QTL的特点是有加性效应和显性效应，但主要以加性效应为主，还存在少数的超显性效应和上位效应。定位QTL最常用的方法是集群分离分析法、候选区域筛选法和基因组扫描法[8]。

QTL定位需要一个适合的定位群体，由于蜜蜂具有相对较短的世代间隔、成熟的人工繁殖技术及雄性单倍体的特点，所以在分子水平上研究复杂的数量性状是可行的。具体过程一般采用孙女设计法[9]，但是可根据具体性状、定位群体、杂交方案及表型统计群体进行适当调整。

蜜蜂QTL定位应用最多的方法是区间作图法（QTL Maping），QTL Mapping的主要任务就是以QTL的数量、位置、影响和互作为依据，来研究表型水平上与遗传水平上变化的联系。通过此方法针对某一性状可以得到某一染色体区域的LOD值曲线，其能反映QTL在染色体具体位置上出现的可能性大小，LOD值与可能性大小呈正相关。

2.2 定位QTL方法在解析生物相对性状及西方蜜蜂抗螨性上的应用

集群分离分析法解析蜜蜂QTL区域的研究较少，但是此方法在植物上的研究较多。1991年，首次提出并成功在莴苣F2代分离群体中筛选出3个与霜霉病抗性基因Dm5/8紧密连锁的RAPD标记。其基本原理是通过具有相对性状的一对亲本杂交，在其任一分离后代群体中，根据个体表型或基因型的极端差异，选取一定量个体的DNA混合，构建2个相当于近等基因系的基因池（DNA pools）。因为只对性状做了选择，这2个池表型上是一对相对性状，遗传上也只存在目标基因区域上的差异，两池间的DNA差异片段即可看作是与目标性状连锁的分子标记。通过更大群体中进一步验证，就可确定该差异片段是否与目标基因连锁以及连锁程度[10]。

2011年Behrens等人采用哥特兰岛上未感染瓦螨的西方蜜蜂，对于其抗螨性，通过QTL作图进行了分析。他们用216个微卫星标记，在基因组上筛选出一部分候选数量性状位点。共在第4、第7和第9染色体上筛选出3个区域，如图1。通过研究，虽然发现这3个区域各自对抗螨性的作用较小，但是这3个区域联合起来，通过异位显性对于螨虫的抑制作用效果显著[11]。

2015年的一个QTL作图研究确认了第7染色体上存在一个区域，主要负责蜜蜂对螨虫的抗性。在这个研究中，通过对比哥特兰岛2000年无瓦螨的原始蜂群和2007年感染瓦螨的处理蜂群，采用微卫星扫描重点候补QTL区域，研究了这2个蜂群的潜在联系。通过基因标记检测发现，基因漂变已经引起处理蜂群遗传多样性的极度减少。另外，相比于这种单纯基因漂变，其整体性杂合度的降低，在第7染色体上的2个位点显现出更加强烈的多样性的降低。在此研究中筛选出11个基因，其中有一个可以作为减少瓦螨繁殖的候选基因——GMCOX18（葡萄糖甲醇胆碱氧化还原酶18）。GMCOX18可能改变幼蜂体内一种挥发物质的释放，而这种物质可以触发瓦螨的卵子发生[12]。

图1 哥特兰岛西方蜜蜂部分QTL图谱

2015年Maria等人通过俄罗斯蜜蜂和意大利蜜蜂，对高瓦螨敏感度卫生习惯（VSH）的QTL进行了分析。结果发现俄罗斯蜜蜂相对于意大利蜜蜂表现出更高的瓦螨抗性，而且巢脾减少的百分比和雌性瓦螨的繁殖率这2个表型参数与VSH基因型分布的关联度较为显著[13]。

3 结语

近年蜜蜂QTL研究比较成熟的领域集中在蜜蜂的取食行为、自卫行为、体长及逆向学习这4个方面，并且在染色体水平上进行了具体定位，得到了各方面的验证[7]。但是关于蜜蜂抗螨行为的研究非常少，上述2个QTL作图的研究结果显示，基因筛选与基因扫描法不仅可以分析蜜蜂的抗螨性，而且使单基因试验分析蜜蜂抗螨性成为可能，另外还加深了人们对蜜蜂抗螨机制的理解。最后，这2个研究均在蜜蜂第7染色体上寻找到相关区域与蜂螨繁殖有关联，在H Michae的研究中还锁定了一个基因-GMCOX18，可见蜜蜂第7染色体对于研究蜂螨抗性具有一定潜力，可以作为以后研究的主要对象。近期发现的VSH数量性状遗传位点与雌性瓦螨的繁殖率关联显著，其可以作为研究蜜蜂瓦螨抗性遗传机制的入手点。随着蜜蜂后基因组时代的到来，QTL定位技术与基因芯片技术和生物信息学手段不断结合[7]，可以更加完美的使相应问题得到解决。