蜜蜂在進化中形成了一套由化學(xué)通訊組成的精準(zhǔn)系統(tǒng)用以調(diào)節(jié)他們復(fù)雜的社會活動。觸角是蜜蜂最重要的嗅覺器官,對于各類化學(xué)信號非常敏感,如信息素和各類氣味,在調(diào)節(jié)蜜蜂哺育和采集行為中扮演重要角色。雖然蜜蜂的嗅覺系統(tǒng)對于哺育和采集行為至關(guān)重要,但其在蜜蜂隨日齡變化的勞動分工職能轉(zhuǎn)變中的分子機理,以及不同蜂種間的差異還不明確。在哺育過程中,蜜蜂的哺育行為能夠促進蜜蜂對幼蟲信息素的識別,增強蜜蜂的采粉行為,從而提高工蜂王漿的分泌。因此,為了深入探究觸角在促進蜂王漿高產(chǎn)中的分子機理,我們對不同日齡意蜂(ITBs)和漿蜂(RJBs)觸角蛋白質(zhì)組進行了比較。漿蜂是從意蜂中選育出的高產(chǎn)王漿的一個品系。兩個蜂種中共鑒定到了5692個觸角蛋白,是目前在觸角中鑒定到的最多的蛋白質(zhì)。在成年工蜂中,兩蜂工蜂的觸角蛋白質(zhì)組主要功能是支持促進與生理和日齡相關(guān)的行為發(fā)育的各項基礎(chǔ)功能。然而,為了適應(yīng)不同的生理行為,不同日齡的工蜂嗅覺蛋白質(zhì)組已發(fā)生變化。在幼蜂中,觸角蛋白質(zhì)組主要功能是刺激觸角神細胞的發(fā)育和分化,以支持嗅覺系統(tǒng)發(fā)育成熟。在哺育蜂(NBs)中,觸角蛋白質(zhì)組加強了觸角的敏感性,以利于幼蟲信息素的識別并促進蜜蜂的哺育行為。在采集蜂(FBs)中,觸角蛋白質(zhì)組扮演著重要角色,主要包括促進各類信號刺激的集中響應(yīng)和處理,采集期間提供合成蛋白和代謝的原料以調(diào)節(jié)細胞的動態(tài)平衡等。過數(shù)十年的選育,漿蜂觸角蛋白質(zhì)組較意蜂同日齡的觸角蛋白質(zhì)組發(fā)生了顯著的變化,漿蜂觸角蛋白質(zhì)組主要功能是促進哺育和采集行為,以支持蜂王漿高產(chǎn)的需求。在漿蜂哺育蜂中,主要富集到大與能代謝和細胞動態(tài)平衡相關(guān)的功能類別,上調(diào)蛋白均富集到與能代謝相關(guān)的通路,表明漿蜂的觸角蛋白質(zhì)組過選育已形成不同的嗅覺系統(tǒng),以適應(yīng)大分泌蜂王漿這一行為。在漿蜂采集蜂中,主要富集到與能代謝相關(guān)的功能類別和代謝通路,例如脂肪酸降解、丙酮酸代謝和包含堿基的化合物代謝加工、吡啶核苷酸代謝加工和乙醛酸、二甲酸代謝,這表明其觸角蛋白質(zhì)組增強了嗅覺系統(tǒng),為強化花粉等采集行為做準(zhǔn)備。本研究為闡明嗅覺在日齡相關(guān)的社會勞動分工的分子機理研究方面提供實驗數(shù)據(jù),并為探究漿蜂蜂王漿高產(chǎn)的分子機理提供新視角。
【學(xué)位單位】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：S891
【文章目錄】：
摘要
Abstract
CHAPTER 1. INTRODUCTION
    1.0 The honeybee
    1.1 History of Beekeeping Industry
    1.2 Beekeeping Industry in China
    1.3 Economic and ecologic importance of honeybees
    1.4 Honeybee colony organization and caste dependent roles
        1.4.1 Queen
        1.4.2 Drones
        1.4.3 Workers
    1.5 Anatomy of the Honeybee
        1.5.1 The Antennae
CHAPTER 2. QUALITATIVE AND QUANTITATIVE ANTENNAL PROTEOME COMPARISON OF ITALIAN HONEYBEES (APIS MELLIFERA) ACROSS DIFFERENT AGES
    2.1 Summary
    2.2 Introduction
    2.3 Objective
    2.4 Materials and Methods
        2.4.1 Chemical reagents
        2.4.2 Sampling of antennae
        2.4.3 Protein extraction and digestion
        2.4.5 LC-MS/MS analysis
        2.4.6 Protein identification and quantification of abundance
        2.4.7 Bioinformatics analysis
    2.5 Results
        2.5.1 Qualitative antennal proteome comparison of adult ITB workers across three time points
        2.5.2 Quantitative antennal proteome comparison of adult worker ITBs across three time points
    2.6 Discussion
        2.6.1 Olfactory function of adult worker bees requires shared antennal proteome
        2.6.2 Antennal proteome dynamics coordinate age-related behavioural physiology of adult worker bees
    2.7 Conclusion
CHAPTER 3. QUALITATIVE AND QUANTITATIVE ANTENNAL PROTEOME COMPARISON OF ROYAL JELLY BEES (APIS MELLIFERA LIGUSTICA) ACROSS DIFFERENT AGES
    3.1 Summary
    3.2 Introduction
    3.3 Objective
    3.4 Materials and Methods
        3.4.1 Chemical reagents
        3.4.2 Antennae sampling
    3.5 Results
        3.5.1 Qualitative antennal proteome comparison of RJB workers across three time points
        3.5.2 Quantitative antennal proteome comparison of RJB workers over three time points
    3.6 Discussion
        3.6.1 Olfactory function of adult workers requires shared antennal proteome
        3.6.2 Adult worker bees evolve age-dependent antennal proteome to prime age-related biology
    3.7 Conclusion
CHAPTER 4. ANTENNAL PROTEOME COMPARISON BETWEEN TWO STRAINS OF HONEYBEES REVEALS DEEP-INSIGHT INTO MOLECULAR UNDERPINNINGS OF OLFACTORY BEHAVIOUR OF WORKER BEES
    4.1 Summary
    4.2 Introduction
    4.3 Objective
    4.4 Materials and Methods
        4.4.1 Chemical Reagents
        4.4.2 Antennae sampling from ITBs and RJBs
    4.5 Results
        4.5.1 Antennal proteome comparison between ITBs and RJBs at NEB stage
        4.5.2 Antennal proteome comparison between ITBs and RJBs at NB stage
        4.5.3 Antennal proteome comparison between ITBs and RJBs at FB stage
    4.6 Discussion
        4.6.1 Basic functionality of olfactory system requires a shared proteome
        4.6.2 ITBs and RJBs adapt divergent antennal proteome architectures during age-related polyethism
    4.7 CONCLUSION
GENERAL CONCLUSION
REFERENCES
List of Tables
ACKNOWLEDGEMENTS
AUTHOR’S BIOGRAPHY

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本文編號：2843509