西方蜜蜂工蜂蛹中期响应低温胁迫的差异表达基因分析

作     者：李寒 徐新建 周姝婧 周冰峰 朱晨煜 许宏智 姚丹 刘一名 王青 李想 王茗琦 朱翔杰 LI Han;XU Xin-Jian;ZHOU Shu-Jing;ZHOU Bing-Feng;ZHU Chen-Yu;XU Hong-Zhi;YAO Dan;LIU Yi-Ming;WANG Qing;LI Xiang;WANG Ming-Qi;ZHU Xiang-Jie

作者机构：福建农林大学动物科学学院(蜂学学院)福州350002 福建农林大学蜜蜂研究所福州350002 广西中医药大学广西高发传染病中西医结合转化医学重点实验室南宁530000 泉州师范学院福建泉州362000 

出 版 物：《昆虫学报》 (Acta Entomologica Sinica)

年 卷 期：2022年第65卷第8期

页      面：949-957页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 071010[理学-生物化学与分子生物学] 07[理学] 

基　　金：现代农业蜂产业技术体系建设专项资金(CARS-44-KXJ11) 福建省自然科学基金项目(2021J01079) 福建省教育厅中青年教师教育科研项目(JAT170486)。 

主　　题：西方蜜蜂 中期蛹 低温胁迫 差异表达基因 氧化损伤 

摘      要：【目的】本研究旨在分析西方蜜蜂Apis mellifera工蜂蛹中期可能存在的低温应对机制以及低温对中期蛹发育的不利影响。【方法】对西方蜜蜂工蜂8 d封盖子进行低温(20℃)处理96 h(T),以未经低温胁迫的8 d封盖子为对照(CK),通过转录组测序(RNA-seq)并筛选差异基因(differentially expressed genes,DEGs);对DEGs进行GO分类和KEGG通路分析。利用RT-qPCR对随机选取的5个DEGs的表达量进行验证。【结果】西方蜜蜂8 d封盖子低温(20℃)胁迫96 h的DEGs有1101个;GO分类发现DEGs富集数最多的条目为代谢过程(142个DEGs)和细胞过程(142个DEGs),其次是结合(131个DEGs),催化活性(120个DEGs)和单有机体过程(118个DEGs);KEGG通路分析结果显示,DEGs显著富集于与氧化损伤密切相关的过氧化物酶体通路、D-谷氨酰胺代谢通路、D-谷氨酸代谢通路和谷胱甘肽代谢通路;此外,与激素调控相关的昆虫激素代谢通路、mTOR信号通路和FOXO信号通路上也有DEGs显著富集。随机挑选的5个DEGs的RNA-Seq与RT-qPCR结果一致。【结论】本研究发现低温状态下西方蜜蜂中期蛹主要通过体内激素调控发育进程,使其减速或停止发育以应对低温;低温通过影响其抗氧化酶表达量进而可能积累氧化损伤,从而对羽化后蜜蜂产生影响。本研究结果有助于理解发育阶段温度生态幅狭窄的昆虫对于低温的应对机制及低温对其的不利影响。