蜂王浆高产蜜蜂与意大利蜜蜂哺育蜂唾液腺蛋白质组分析

作     者：王荣华 孟丽峰 冯毛 房宇 魏俏红 马贝贝 钟未来 李建科 WANG RongHua;MENG LiFeng;FENG Mao;FANG Yu;WEI QiaoHong;MA BeiBei;ZHONG WeiLai;LI JianKe

作者机构：中国农业科学院蜜蜂研究所 

出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)

年 卷 期：2022年第55卷第13期

页      面：2667-2684页

核心收录：

学科分类：0832[工学-食品科学与工程（可授工学、农学学位）] 08[工学] 

基　　金：国家现代农业产业技术体系（蜜蜂）（CARS-44） 中国农业科学院科技创新工程（CAAS-ASTIP-2015-IAR） 

主　　题：唾液腺 蛋白质组 蜂王浆高产蜜蜂 意大利蜜蜂 蜂王浆 分泌性蛋白 

摘      要：【目的】比较蜂王浆高产蜜蜂（浆蜂，Apis mellifera liguatica）和意大利蜜蜂（意蜂，Apis mellifera liguatica）哺育蜂头唾腺、胸唾腺的蛋白质组差异，揭示唾液腺调控蜂王浆生产的分子基础，为解析浆蜂蜂王浆高产机理提供依据。【方法】解剖浆蜂、意蜂哺育蜂头唾腺和胸唾腺，提取蛋白质、液内酶切并进行液相色谱与串联质谱蛋白质组分析。采用MaxQuant软件对质谱数据定量和定性分析，利用Perseus软件对结果进行生物信息学分析。使用SignalP预测分泌性蛋白。利用ClueGO软件对唾液腺蛋白质组进行生物学进程和代谢通路富集分析。【结果】浆蜂和意蜂哺育蜂唾液腺共鉴定到2 335个蛋白，其中头唾腺1 823个，胸唾腺1 922个。浆蜂、意蜂头唾腺和胸唾腺核心蛋白表达谱相似，主要参与RNA代谢、核酸代谢、ATP代谢、蛋白质的翻译、翻译调控和分解代谢，为腺体行使生物学功能提供了必要的代谢能和核酸、蛋白质等原料。浆蜂、意蜂哺育蜂头唾腺和胸唾腺主成分分析（PCA）显示二者唾液腺分子基础在选育过程中出现了一定程度的分化。意蜂、浆蜂头唾腺分别上调表达254和333个蛋白，意蜂小分子、碳水化合物代谢等通路上调，浆蜂有机氮化合物合成、细胞氧化还原稳态、氨基酸代谢、氧化还原等通路上调，证明浆蜂头唾腺细胞蛋白质合成、氨基酸代谢旺盛、供能加强。意蜂、浆蜂胸唾腺分别上调表达412和162个蛋白，意蜂氧化磷酸化、翻译调控等通路上调，浆蜂氧化磷酸化、对有毒物质的反应等通路上调，说明浆蜂胸唾腺细胞抗逆水平提高。浆蜂、意蜂唾液腺共鉴定到43个分泌性蛋白，其中有15个也在蜂王浆中得到鉴定，蜂王浆主蛋白1、2、3、4、5、7同时在头唾腺和胸唾腺中检出，表明头唾腺和胸唾腺均参与了蜂王浆主蛋白的合成；参与花蜜转化的α-葡萄糖苷酶和参与化学信息素合成与释放的气味结合蛋白3、13、17、21同时在头唾腺和胸唾腺中检出，为花蜜转化和信息素合成奠定了基础。蜂王浆主蛋白1、2、3、7，昆虫储存蛋白70a、110，气味结合蛋白3、13、17、21以及与幼虫先天免疫紧密相关的转铁蛋白、载脂蛋白Ⅲ样蛋白均在浆蜂唾液腺中高表达，说明浆蜂唾液腺信息素和蜂王浆蛋白质合成较意蜂旺盛。【结论】浆蜂、意蜂唾液腺具有相似的核心蛋白质组以保证蜂王浆蛋白质、信息素和转化酶的合成与分泌。经过长期选育，浆蜂、意蜂唾液腺分子基础出现差异，浆蜂哺育蜂唾液腺较意蜂蛋白质合成、氨基酸代谢旺盛，细胞供能、抗逆性加强且分泌性蛋白普遍在浆蜂唾液腺上调表达，为浆蜂提供了更加持久和高效的蛋白质合成系统，促成了蜂王浆的高产。