蜜蜂以色列急性麻痹病毒的分子检测、流行传播及其对蜜蜂行为的影响

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近年来,全球部分地区蜂群数量的减少,尤其是2006年冬季至2007年春季,美国发生的大范围的蜜蜂突然消失现象——蜂群崩溃失调症(colony collapse disorder, CCD),类似的情况也发生在欧洲的部分地区,引发了严重的授粉危机。初步的研究表明以色列急性麻痹病毒(Israeli acute paralysis virus, IAPV)很可能是CCD的致病因素,尽管对于CCD的病因依然并未明确,现在普遍认为蜜蜂的健康主要受到蜂螨、病毒、蜜蜂微孢子虫、杀虫剂残留及营养不良等因素的影响,这些因素之间的交互作用或许是近年来世界范围内蜂群损失的原因。本研究调查了IAPV等常见蜜蜂病毒在浙江省地区的流行情况,描述了中、意蜂病害类别的差异进而分析了中、意蜂等与免疫相关基因的表达差异;通过分子检测发现了IAPV等蜜蜂病毒另一新的传播载体——蜜蜂球囊菌,揭示了IAPV等蜜蜂病毒新的生物学特征;基于蜜蜂伸吻反应(proboscis extension response, PER)行为实验及射频识别(radio frequency identification, RFID)技术,研究了IAPV对花粉采集蜂的梯度蔗糖溶液反应性及归巢能力的影响;初步研究了东方蜜蜂微孢子虫、蜂螨协同侵染对蜜蜂体内IAPV滴度及相关免疫基因表达的影响。主要结果如下:1.浙江省常见蜜蜂病毒的流行情况及中、意蜂病害类别的比较及其基因表达差异从浙江省七个地区的38个意蜂蜂场采集蜜蜂样品用于常见六种蜜蜂病毒的检测。IAPV,蜜蜂残翅病毒(Deformed wing virus, DWV)的检测率最高,分别为29%、27%;克什米尔蜜蜂病毒(Kashmir bee virus, KBV),囊状幼虫病毒(Sacbrood virus, SBV)的检测率为5%;慢性蜜蜂麻痹病毒(Chronic bee paralysis virus, CBPV)、急性蜜蜂麻痹病毒(Acute bee paralysis virus, ABPV)的检测率分别为4%、3%。病毒的组织嗜性调查发现,相较于头部,爬蜂及死蜂的胸部、腹部被病毒感染的可能性更大。通过对141个意大利蜜蜂(Apis mellifera L.)蜂场的调查,发现80%的蜂场存在不同程度的蜂螨侵染;21%的蜂场发现白垩病;18%的蜂场遭受了因农药中毒而引发的蜂群损失事件;6%的蜂场存在幼虫腐臭病;5%的蜂场发生了不明原因的蜂群消失事件。与意蜂蜂群相比,通过对39个中华蜜蜂(Apis cerana cerana)蜂场的调查,发现中蜂蜂场不存在蜂群消失事件且不存在蜂螨寄生蜜蜂的问题;近90%的蜂场存在不同程度地被大蜡螟危害的现象。鉴于上述中华蜜蜂、意大利蜜蜂生物学及病害类别方面的差异,我们通过高通量测序技术分析了中、意蜂头部基因的差异表达情况,发现了约2,370个与代谢、免疫、应激反应相关的差异表达基因。中、意蜂之间编码抗菌肽基因的差异表达表明了中、意蜂在抵御病害方面存在的分子机制差异。2.首次在蜜蜂球囊菌中检测到IAPV等蜜蜂病毒及病毒反义链蜜蜂球囊菌(Ascosphaera apis, A. apis)是蜜蜂的一种真菌性病原,可以感染蜜蜂幼虫并引起白垩病。已有研究表明真菌病毒存在于所有的主要真菌门类。本研究从白垩病虫尸中培养、分离蜜蜂球囊菌。通过RT-PCR检测所收集的球囊菌菌丝中常见7种蜜蜂病毒的存在情况。我们发现IAPV、黑蜂王台病毒(Black queen cell virus, BQCV)及DWV这三种病毒可以在球囊菌丝中被检测出,此外,这些病毒对应的反义链亦可以被检测出,说明球囊菌可能是IAPV、BQCV及DWV新的传播载体,这一发现揭示了蜜蜂病毒的一个新的生物学特征。系统进化分析发现源于蜜蜂、球囊菌的病毒序列形成了个单源的进化关系,但形成两个很明显的不同的进化簇。区别于蜜蜂病毒序列,来自于球囊菌的病毒基因序列组成了一个很明显的谱系。3. IAPV感染影响蜜蜂的蔗糖反应性行为及蜜蜂的归巢能力本研究通过蜜蜂PER行为和RFID技术两个方面来研究IAPV对意大利蜜蜂采集行为及归巢能力的影响。来源于健康蜂群(无可检测水平的蜜蜂病毒感染)的花粉采集蜂被人为地注射IAPV以诱导病毒感染的状态。结果表明,与未被IAPV感染的蜜蜂相比,被IAPV感染的蜜蜂对低浓度的糖水反应性更强。两天后,在被IAPV感染的蜜蜂头部可检测到大约107拷贝的病毒粒子。此外,与未被IAPV感染的蜜蜂相比,被IAPV感染的蜜蜂的归巢能力显著降低(p<0.05)。然而,IAPV感染不影响蜜蜂的致敏化反应及习惯化反应。实验数据表明IAPV在蜜蜂头部的感染或许使得IAPV能够让蜜蜂的采集行为发生紊乱并扰乱蜜蜂大脑负责学习、导航及定位的功能,结果使得蜜蜂对蔗糖溶液的反应阈值降低并在归巢的途中迷失。4.东方蜜蜂微孢子虫、蜂螨共同侵染蜜蜂对蜜蜂体内IAPV滴度及相关免疫基因表达影响的初步研究蜜蜂微孢子虫(Nosema ceranae)、蜂螨(Varroa destructor)对蜜蜂的协同侵染可以影响蜜蜂体内IAPV滴度及蜜蜂抗菌肽、Eater、卵黄蛋白原等免疫相关基因的表达,但免疫基因表达的变化趋势不是很明显,有的甚至呈相反的表达趋势,这些初步的数据显示蜜蜂微孢子虫、蜂螨、IAPV及蜜蜂之间相互作用关系的复杂性。
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