在昆虫与植物长期的协同进化历程中,被子植物多样化与传粉昆虫的出现有着紧密的联系,蜜蜂总科昆虫作为一类最重要的传粉昆虫,是一个具有丰富的物种多样性的分类群,已知有两万余种,其生存环境复杂多样。受地理环境约束,不同蜜蜂的蜜源植物亦多种多样,而随着生活环境的改变,蜜蜂则演化出多种适应性特征及性状以更好地生存。α-葡萄糖苷酶基因家族在昆虫糖代谢、糖蛋白修饰、氨基酸转运等过程中发挥着重要作用。昆虫α-葡萄糖苷酶属于GH13基因家族,蜜蜂α-葡萄糖苷酶GH13基因家族各成员的生化功能发生了显著的分化,然而其在基因家族扩张中产生功能分化的分子进化机制目前仍不清楚。为探明上述问题,本研究对蜜蜂总科α-葡萄糖苷酶基因家族的功能分化及适应性进化机制进行了研究。首先通过数据库检索蜜蜂总科昆虫α-葡萄糖苷酶的基因序列,对于未检索到的地蜂科、隧蜂科、准蜂科昆虫,通过野外采集样本进行PCR扩增测序以及转录组组装筛选等方法获取目的基因,将获得的基因序列进行蜜蜂总科昆虫α-葡萄糖苷酶基因家族的系统发生,基因结构,染色体共线性,功能分化以及所受选择压力等数据分析。通过分析蜜蜂总科昆虫α-葡萄糖苷酶基因家族的功能分歧及适应性进化机制,获得如下结果:蜜蜂总科α-葡萄糖苷酶基因家族祖先产生于约一亿四千万年前,与早期被子植物花粉产生时间相近（139 MYA-131 MYA）,之后伴随着被子植物的物种爆发事件,蜜蜂总科α-葡萄糖苷酶家族发生了两轮分化而产生了3种GH13家族α-葡萄糖苷酶Hbg1、Hbg2、Hbg3,其中在基因家族扩张过程中,切叶蜂科丢失了Hbg3,随后GH13家族成员分别在切叶蜂科壁蜂属,蜜蜂科熊蜂属以及隧蜂科物种中发生了种系特异性分化,复制形成了多个拷贝,上述分化时间表明植物的物种爆发事件对蜜蜂总科昆虫的糖代谢系统产生很大的选择压力,使得消化酶家族产生分化。通过对α-葡萄糖苷酶基因家族的功能分化进行分析,发现蜜蜂总科α-葡萄糖苷酶基因家族各亚家族功能发生了显著分化并且鉴定到了多个潜在的功能分歧位点。另外,对蜜蜂总科GH13家族进行了选择压力分析,结果表明,在GH13家族第一轮分化之后,Hbg2主要受到纯化选择的影响,而Hbg1和Hbg3祖先基因部分位点受到了显著的正选择影响,并进一步复制产生了Hbg1和Hbg3,其中Hbg1受到了显著的正选择影响,而Hbg3只有少数位点受到了正选择压力的影响,这暗示了在GH13家族发生复制之后,其中一个亚家族相对保守,保留了原有的功能,而其他亚家族可能进化出了适应新功能的改变。以独居单食性为主要特征的地蜂科Hbg2支系则受到了显著的正选择影响,多食性的社会性蜜蜂Hbg1与Hbg3也经历了适应性进化过程,检测出了受到正选择的氨基酸位点,特异性复制产生的壁蜂新的Hbg1亚家族也受到了显著的正选择影响,说明了在蜜蜂总科昆虫进化过程中,α-葡萄糖苷酶受到了蜜蜂复杂的生活环境,多样化的取食习性以及不同的行为特征的选择压力而产生了适应性进化,以提高蜜蜂的生存效率。在检测到的正选择位点中,发现有28个位点同时导致了蜜蜂GH13家族的功能分化。利用同源建模工具,得到了蜜蜂α-葡萄糖苷酶的三维结构模型,发现Hbg1、Hbg2与Hbg3蛋白结构较为保守,三者的最佳匹配模型相同。通过预测配体结合位点,发现蜜蜂α-葡萄糖苷酶有两处糖类结合区及一处金属离子结合区,通过对位点进行定位后,发现28个受正选择的功能分化位点位于配体结合位点附近的配体结合区,说明这些位点影响了底物与α-葡萄糖苷酶的结合与催化过程,同时证明这些受正选择的功能分化位点在蜜蜂总科α-葡萄糖苷酶的进化过程中发挥了重要作用。最后通过大肠杆菌原核表达,分离纯化了新复制产生的Hbg1与Hbg2的重组蛋白,并对其进行酶活性检测,发现蜜蜂GH13家族特异性复制基因对特定类型的底物酶活发生了显著差异,说明GH13家族在蜜蜂总科进化中进一步发生了功能分化。本研究首次从分子进化角度探究蜜蜂总科α-葡萄糖苷酶的分子进化机制,证明了α-葡萄糖苷酶基因家族在蜜蜂总科昆虫中发生了以正选择作用为驱动的适应性进化,导致了蜜蜂总科α-葡萄糖苷酶基因家族发生扩张以及产生了特异性功能分化。研究结果有助于理解昆虫特殊消化吸收方式的产生原因及适应性机制,并为昆虫基因家族的分化与扩张研究提供理论支持。