蛋氨酸源甲基供體對(duì)意大利蜜蜂級(jí)型分化的影響.pdf

1、昆蟲(chóng)的多型性現(xiàn)象是基因和環(huán)境共同作用的結(jié)果，其中一種典型的表現(xiàn)形式就是蜜蜂的級(jí)型分化。蜜蜂級(jí)型分化的機(jī)理一直以來(lái)都是蜜蜂發(fā)育生物學(xué)中備受爭(zhēng)議的問(wèn)題。有研究表明，DNA甲基化對(duì)蜜蜂的級(jí)型分化有重要的作用。蛋氨酸作為一種重要的食源性甲基供體，在蜜蜂級(jí)型分化中的作用仍無(wú)人探究。
　　本研究擬將蛋氨酸作為意大利蜜蜂幼蟲(chóng)甲基供體的食物來(lái)源展開(kāi)研究，探索蛋氨酸源甲基供體對(duì)意大利蜜蜂級(jí)型分化的影響。分三個(gè)試驗(yàn)進(jìn)行：首先，確定蜂王與工蜂幼蟲(chóng)體內(nèi)甲

2、基供體S-腺苷蛋氨酸（SAM）合成與代謝的差異，為探索DNA甲基化與蜜蜂級(jí)型分化的關(guān)系提供理論依據(jù)；在此基礎(chǔ)上，利用蛋氨酸及去甲基化試劑，從正、反兩個(gè)方向具體驗(yàn)證蛋氨酸源甲基供體對(duì)DNA甲基化的影響；DNA甲基化的進(jìn)行需要能量三磷酸腺苷（ATP）的參與，而ATP主要由單糖通過(guò)三羧酸循環(huán)提供，所以最后，研究蛋氨酸與單糖協(xié)同對(duì)意大利蜜蜂級(jí)型分化的影響，最終確定蛋氨酸作為一種食源性甲基供體與單糖協(xié)同對(duì)意大利蜜蜂級(jí)型分化的影響。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)

3、果如下：
　　試驗(yàn)一.蜂王與工蜂幼蟲(chóng)體內(nèi)甲基供體SAM合成與代謝的差異研究。試驗(yàn)選用分別來(lái)自5群姐妹蜂王群新出房的1 d意大利蜜蜂幼蟲(chóng)890只，分為兩組，每組5個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)89只。其中第1組組織人工育王，第2組自然發(fā)育成工蜂。取3d、4d和5d的蜂王與工蜂的幼蟲(chóng)，測(cè)定其體內(nèi)SAM合成與代謝關(guān)鍵酶基因的表達(dá)及其酶活的差異。
　　結(jié)果表明：
　　（1）蜂王幼蟲(chóng)的SAM含量隨日齡的增加變化不顯著（P＞0.05）而工蜂幼蟲(chóng)

4、的隨日齡增而升高（P＜0.05）。
　?。?）蜂王幼蟲(chóng)SAMS表達(dá)量隨日齡增加而下降（P＜0.01），而工蜂幼蟲(chóng)SAMS表達(dá)量隨日齡變化不顯著（P＞0.05）；
　?。?）蜂王幼蟲(chóng)的Dnmt1a表達(dá)量隨日齡增加無(wú)顯著變化（P＞0.05），但其酶活隨日齡增加而下降（P＜0.05）；工蜂幼蟲(chóng)Dnmt1a表達(dá)量隨日齡增加而下降（P＞0.05），但其酶活隨日齡增加而上升（P＜0.01）；
　　（4）蜂王幼蟲(chóng)Dnmt3表達(dá)量隨日

5、齡增加而下降（P＜0.05），而工蜂幼蟲(chóng)變化不顯著；工蜂幼蟲(chóng)Dnmt3酶活性隨日齡變化顯著（P＜0.05），而蜂王幼蟲(chóng)變化不顯著（P＞0.05）。本試驗(yàn)表明：3—5日齡意大利蜜蜂蜂王幼蟲(chóng)與工蜂幼蟲(chóng)體內(nèi)的活性甲基供體SAM的合成與代謝存在差異，4日齡前SAM參與DNA維持甲基化的代謝過(guò)程，蜂王幼蟲(chóng)比工蜂活躍，4日齡后工蜂幼蟲(chóng)比蜂王幼蟲(chóng)活躍；在3—5日齡期間，蜂王幼蟲(chóng)SAM參與DNA從頭甲基化的代謝過(guò)程逐漸減弱，工蜂幼蟲(chóng)維持不變，但該代謝過(guò)

6、程在蜂王幼蟲(chóng)體內(nèi)始終不低于工蜂幼蟲(chóng)。
　　試驗(yàn)二.蛋氨酸源甲基供體對(duì)意大利蜜蜂級(jí)型分化的影響。試驗(yàn)選用1d意大利蜜蜂幼蟲(chóng)360只，平均分為3組，每組5個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)24只。試驗(yàn)中第1組：幼蟲(chóng)階段全部飼喂基礎(chǔ)日糧；第2組：1d-2d飼喂基礎(chǔ)日糧，2d以后飼喂添加了蛋氨酸的日糧；第3組：1d-2d飼喂基礎(chǔ)日糧，2d-3d飼喂添加了蛋氨酸的日糧，3d及以后飼喂添加了去甲基化試劑5-氮雜胞嘧啶核苷（5-Azacytidine）的日糧。<

7、br>　　結(jié)果表明：
　　（1）飼糧中單純添加了蛋氨酸之后，幼蟲(chóng)化蛹率和羽化率都會(huì)升高，且差異顯著（P＜0.05），而添加了5-氮雜胞嘧啶核苷（5-Azacytidine）之后幼蟲(chóng)的化蛹率和羽化率都會(huì)降低，且差異顯著（P＜0.05）。
　?。?）飼糧中添加了5-氮雜胞嘧啶核苷（5-Azacytidine）之后，幼蟲(chóng)化蛹出房后的成蜂卵巢小管數(shù)顯著增加(P＜0.0001），成蜂體長(zhǎng)也是同樣趨勢(shì)（P＜0.01）。
　?。?）

8、取5日齡幼蟲(chóng)測(cè)定生理生化指標(biāo)：飼糧中添加了5-氮雜胞嘧啶核苷（5-Azacytidine）之后，幼蟲(chóng)體內(nèi)SAMS表達(dá)量顯著低于其他組（P＜0.05）；飼糧中添加了5-氮雜胞嘧啶核苷（5-Azacytidine）之后，幼蟲(chóng)體內(nèi)Dnmt1酶活顯著下降（P＜0.0001）；幼蟲(chóng)體內(nèi)Dnmt3表達(dá)量顯著低于其他兩組；添加了蛋氨酸之后Dnmt3表達(dá)量高于對(duì)照組（P＜0.01）；飼糧中添加了5-氮雜胞嘧啶核苷（5-Azacytidine）之后，Dn

9、mt3酶活顯著高于對(duì)照組和蛋氨酸組（P＜0.01）。本試驗(yàn)說(shuō)明，蛋氨酸源甲基供體會(huì)影響幼蟲(chóng)化蛹羽化出房后成蜂的卵巢小管的數(shù)量和幼蟲(chóng)體內(nèi)與甲基化有關(guān)的活性甲基供體SAM的合成與代謝，進(jìn)而影響蜜蜂的級(jí)型分化，使得蜜蜂幼蟲(chóng)朝著工蜂方向發(fā)育。
　　試驗(yàn)三.蛋氨酸源甲基供體與單糖協(xié)同對(duì)意大利蜜蜂級(jí)型分化的影響。試驗(yàn)選用1d意大利蜜蜂幼蟲(chóng)1480只，平均分為6組，每組5個(gè)重復(fù)。第1組飼喂基礎(chǔ)日糧，第2-6組分別飼喂固定蛋氨酸量為3mg/g，而

10、葡萄糖：果糖分別為為2：3、1：1、4:3、5:3和2：1的日糧。
　　研究結(jié)果表明：
　　（1）飼糧中固定蛋氨酸改變葡萄糖的量之后，葡萄糖：果糖為4:3和5:3時(shí)幼蟲(chóng)化蛹率最高（P＜0.01）；葡萄糖：果糖為1:1時(shí)，幼蟲(chóng)羽化率最高，在葡萄糖：果糖為2:3時(shí)，幼蟲(chóng)羽化率和化蛹率都是最低（P＜0.0001）。
　?。?）飼糧中固定蛋氨酸改變葡萄糖的量之后，葡萄糖：果糖為2:3時(shí)幼蟲(chóng)化蛹羽化出房后卵巢小管數(shù)最少，繼續(xù)升高

11、葡萄糖的量到葡萄糖：果糖為12:6時(shí)，卵巢小管數(shù)不斷增多，且卵巢小管數(shù)在50-80條及＞90條之間的的成蜂數(shù)量所占總的羽化出房的成蜂數(shù)量比例升高（P＜0.0001）；葡萄糖：果糖為2:3時(shí)幼蟲(chóng)化蛹羽化出房后成蜂體長(zhǎng)最短，葡萄糖：果糖為2:1時(shí)，成蜂的體長(zhǎng)最長(zhǎng)（P＜0.0001）。
　?。?）飼糧中固定蛋氨酸改變葡萄糖的量之后影響SAM的合成，3日齡時(shí)，葡萄糖：果糖為8:6時(shí)，SAM含量最多（P＜0.01），4日齡時(shí)，在基礎(chǔ)日糧和葡

12、萄糖：果糖為4:6時(shí)幼蟲(chóng)體內(nèi)SAM含量最多（P＜0.01）；4日齡時(shí)，基礎(chǔ)日糧組和葡萄糖：果糖為12:6時(shí)，SAMS表達(dá)量最多（P＜0.05），5日齡時(shí)，葡萄糖：果糖為10:6時(shí)幼蟲(chóng)體內(nèi)SAMS表達(dá)量最多（P＜0.05）；
　?。?）飼糧中固定蛋氨酸改變葡萄糖的量之后影響ATP的合成：4日齡時(shí)，葡萄糖：果糖為2:3時(shí)，ATP含量最少，葡萄糖：果糖為1:1和4:3時(shí)，幼蟲(chóng)體內(nèi)ATP含量最多（P＜0.05）；3日齡時(shí)，飼喂基礎(chǔ)日糧時(shí)，

13、幼蟲(chóng)體內(nèi)檸檬酸合酶（CS）基因表達(dá)量最小，葡萄糖：果糖為4:6時(shí)和12:6時(shí)，幼蟲(chóng)體內(nèi)CS表達(dá)量高于其他組（P＜0.05），4日齡時(shí)，隨葡萄糖量的增多，檸檬酸合酶（CS）基因表達(dá)量差異顯著（P＜0.05）。本試驗(yàn)研究表明，蛋氨酸源甲基供體與單糖協(xié)同作用會(huì)影響幼蟲(chóng)羽化出房后成蜂卵巢小管的數(shù)量及幼蟲(chóng)體內(nèi)DNA甲基化代謝相關(guān)酶活與基因表達(dá)量，進(jìn)而影響蜜蜂的級(jí)型分化，即飼糧中添加蛋氨酸及多的單糖，會(huì)使得蜜蜂幼蟲(chóng)朝著蜂王方向發(fā)育。
　　綜上