雌性意大利蜜蜂末龄幼虫体重与级型分化的关系研究

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jh_viso1
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在蜜蜂的社会群体中,工蜂与蜂王虽由相同基因型的二倍体受精卵发育而来,但是两者在生理、发育、形态、社会分工及行为等方面均存在显著差异,这就是典型的级型分化现象。前期研究发现,工蜂的末龄幼虫体重为165.00±9.98 mg,蜂王的末龄幼虫体重为320.75±13.52 mg,呈现出典型的末龄幼虫体重二态性现象。但是末龄幼虫体重与级型分化之间存在何种关系?仍需进一步探究。本研究以雌性意大利蜜蜂(意蜂)为研究对象,探究雌性意蜂末龄幼虫体重对级型分化的影响。实验包括三部分:1.通过检测自然蜂群中5-16 d的蜂王样本和5-21 d(18 d与19 d未检测)的工蜂样本中水分、粗蛋白、粗脂肪、矿物质和氨基酸五种营养物质含量,探明蜂王与工蜂生长发育过程中营养素体沉积规律和差异。统计学分析结果显示5 d,6 d,7 d,10 d,12d,13 d和16 d的工蜂样本中水分含量显著高于相同时期的蜂王样本(P<0.05);除6 d和8 d的样本外,其余日龄蜂王样本的粗蛋白含量(鲜重)均显著高于工蜂样本(P<0.05);7 d和9-12 d的蜂王样本中粗脂肪含量显著高于工蜂样本(P<0.05);蜂王样本在12-16d时的Mn含量、16 d时Cu含量、6 d,10-12 d和14-16 d时的K含量、11 d和13-16 d的Fe含量以及6 d、11 d、12 d和16 d时的Zn含量均显著高于相同时期的工蜂样本(P<0.05);除个别样本外,5-16 d时蜂王体内十六种氨基酸含量均显著高于相同发育时期的工蜂样本(P<0.05)。2.用中华蜜蜂(中蜂)巢房培育意蜂的方式,模拟空间限制效应,检测雌性意蜂末龄幼虫及其羽化新蜂的体重,探究空间限制对雌性意蜂幼虫生长发育的影响。结果显示,空间限制条件下,中蜂巢房中发育的雌性意蜂末龄幼虫及其羽化新蜂体重均显著低于正常意蜂巢房组(P<0.05);配置低能日粮在室内饲养雌性意蜂幼虫,检测其末龄幼虫体重及存活率。通过限制自然蜂群中蜂王幼虫的摄食时间并将发育至180-200 mg的蜂王幼虫转移至化蛹板中,强制其化蛹,之后检测蜂王幼虫发育历期、形态以及繁殖力,探究营养限制对雌性幼虫生长发育的影响。分析结果显示,雌性幼虫在低能环境下仍能发育为蜂王型个体(320-360 mg),但却无法完成变态发育过程,化蛹后的死亡率达100%。此外蜂王幼虫遭受营养限制后其发育历期显著高于对照组(P<0.05),其形态及卵巢也与对照组存在明显的差异;使用正常幼虫日粮在24孔细胞培养板内分别饲养2-7 d的雌性意蜂幼虫,满足其营养和空间需求,检测各日龄幼虫的末龄体重,探究营养和空间限制的解除对雌性意蜂幼虫末龄体重的影响,结果显示2-3 d的雌性幼虫可持续生长,其幼虫末龄体重显著高于自然工蜂(P<0.05),能够达到320 mg及以上,而4-7 d的雌性幼虫末龄体重则无法生长至320 mg。3.在空间和营养充足的条件下室内饲养雌性意蜂幼虫,对末龄体重分别达到工蜂型(160-180 mg,Worker-like)和蜂王型(320-360 mg,Queen-like)的幼虫样本进行饥饿处理,检测羽化新蜂的繁殖力、形态和行为指标。结果表明,Queen-like个体的卵巢发育水平显著高于Worker-like(P<0.05);Queen-like个体的体长以及后足的股节长、胫节长、基跗节长、基跗节宽等形态学指标均显著低于Worker-like(P<0.05);两者的攻击行为也存在显著差异(P<0.05),Queen-like的攻击行为指数显著高于Worker-like(P<0.05)。4.对后期变态发育过程中蜂王型和工蜂型的幼虫、预蛹、白眼蛹和新蜂4个关键时期的样本进行转录水平的检测,根据转录组测序结果选取10个关键差异基因进行RTq PCR验证,探究不同体重的末龄幼虫对意蜂级型分化的影响。转录组水平结果经分析显示,Queen-like个体中有6285个差异表达基因(DEGs,differentially expressed genes)聚类为8个显著表达模式(profile 12,14,20,21,22,23,24,25)(P<0.05),Worker-like个体中有6987个DEGs也聚类为8个显著表达模块(profile 13,16,17,20,21,22,23,25)(P<0.05),且两者显著富集模块中的差异基因存在高度的相似性。但同一发育阶段,蜂王型个体和工蜂型个体基因表达差异显著(P<0.05)。工蜂型幼虫体内多种代谢相关的基因均呈现显著上调趋势(P<0.05),且差异基因均在代谢相关的KEGG通路富集。RT-q PCR验证结果与测序数据一致,工蜂型个体中的细胞凋亡相关基因和甲基转移酶相对表达量均显著高于蜂王型个体(P<0.05),而涉及生长发育的相关基因,蜂王型个体显著较高(P<0.05)。
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