研究揭示蜜蜂级型分化分子机制

近日，中国农业科学院蜜蜂研究所蜂产品质量与风险评估创新团队揭示蜜蜂级型分化机制，有助于判别风险因子影响蜜蜂健康和蜂产品生产的关键节点；建立的研究分析方法有望成为一种全新的蜂产品风险因子评估技术。该研究为蜂产品质量安全的靶向控制提供了新的科学角度和技术手段。相关研究成果发表在《细胞报告（CellReports）》上。据团队首席吴黎明研究员介绍，在蜜蜂社会中，具有相同遗传物质的雌性蜜蜂幼虫因为取食食物的不同可发育为可育蜂王和不育工蜂两个迥异级型，这即是蜜蜂的级型分化现象。蜜蜂作为一种高度社会化的昆虫，在授粉应用和基础研究中均占有重要地位，级型分化是蜜蜂社会性形成和运作的基础，其机理研究已成为当前热点之一。科学家们多年来一直致力于揭示蜜蜂的级型分化机制，但至今未能完全阐释清楚。N6-甲基腺苷（m6A）是真核生物中最丰富的RNA修饰，其在生物体生长发育过程中发挥着重要的调节作用。蜜蜂的RNAm6A甲基化研究目前非常罕见，其在级型分化中发挥的作用尚不清楚。研究者采集了不同日龄的蜂王幼虫和工蜂幼虫样本，对其进行m6A表观转录组分析。研究结果发现，差异饲喂可改变m6A甲基化，并且，在幼虫发育过程中，m6A甲基化修饰丰度随幼虫日龄增加而显著提高，并负向调节基因表达。更值得注意的是，与蜂王相比，工蜂幼虫具有更高的m6A甲基化水平。在蜂王和工蜂之间差异的m6A修饰转录本中，筛选出多个被m6A调控的级型分化相关基因，其中包括已知的级型分化调节因子，例如ILP-2、p110、PI3K和JHAMT等。另有被广泛研究但并未报道与级型分化相关的卵黄蛋白基因。进一步研究发现，对工蜂幼虫施用甲基化抑制剂3-脱氮基腺苷，降低幼虫总体的m6A甲基化水平，能够诱导出蜂王发育的特征，包括显著增高的保幼激素水平和级型分化标记基因mRNA的积累。以上研究结果都表明了m6A甲基化在蜜蜂级型分化和幼虫发育中发挥了重要的调控作用。该研究得到中国农科院科技创新工程、国家蜂产业技术体系、国家自然科学基金等项目资助。原文链接https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247（20）31569-2