山東農業大學團隊在蜂蜜抗逆能力研究領域取得新突破

近日，《整體環境科學》在線發表了山東農業大學教授胥保華、郭興啟團隊最新成果。他們比較了中華蜜蜂和義大利蜜蜂抵禦草甘膦脅迫的分子機制。結果發現，相較於義大利蜜蜂，中華蜜蜂能以更小的適應成本來抵禦草甘膦脅迫。8月11日，《中國科學報》在重要版面對該成果進行了報導。

詳情如下：

山東農業大學胥保華、郭興啟教授團隊日前揭示中華蜜蜂、義大利蜜蜂抗逆能力新機制，相關研究成果連續兩次發表在國際知名期刊《整體環境科學》(Science of the Total Environment)上。

據胥保華介紹，蜜蜂作為重要的授粉昆蟲，為許多農作物及野生植物提供授粉服務，對農業及生態具有巨大的貢獻。然而，近年來由於受各種環境脅迫（農藥、病蟲害、極端天氣等）的影響，部分國家和地區的蜜蜂數量銳減。不同種類的蜜蜂抵抗外界環境脅迫的能力不同，這直接影響它們的生存和種群繁衍。中華蜜蜂是我國特有的蜜蜂品種，千萬年來與中華大地上的被子植物協同進化，具有耐寒、抗病、善於利用零星蜜源等優點；義大利蜜蜂是世界上廣泛飼養的西方蜜蜂品種，具有能維持大群、產蜜量高等特點，引入我國已有100多年的歷史。兩種蜜蜂抗逆能力的比較一直是學界關注的焦點，研究蜜蜂對非生物環境因素（農藥、重金屬、冷熱應激、紫外線等）脅迫的應答機制，發掘相關重要功能基因，可為蜜蜂抗逆遺傳改良提供種性基礎和基因資源。

考慮到農藥（包括除草劑）的大規模使用嚴重威脅蜜蜂的健康和生存，最常用的除草劑是草甘膦，胥保華、郭興啟教授團隊運用轉錄組學、代謝組學以及分子生物學等手段，研究了中華蜜蜂和義大利蜜蜂抵抗草甘膦脅迫的異同。

草甘膦在分子水平上影響蜜蜂生存的模式圖

該團隊的研究結果表明，草甘膦通過影響蜜蜂體內關鍵基因和代謝產物，損害蜜蜂的消化系統和神經系統，影響蜜蜂體內胺基酸代謝和碳水化合物代謝，進而對蜜蜂的健康和生存產生不利影響。他們還發現蜜蜂通過上調多個涉及免疫、農藥解毒和抗藥性基因的表達，例如抗菌肽、表皮蛋白和細胞色素P450家族，調節排毒和免疫系統來抵抗草甘膦脅迫。此外，在草甘膦脅迫下，中華蜜蜂較義大利蜜蜂具有更多的差異表達基因及代謝產物，可以調節較多數量的免疫、解毒和抗藥性基因的表達。同時，相比於義大利蜜蜂，中華蜜蜂可能在一定程度上能以更小的適應成本來抵禦草甘膦脅迫。

另外，在多種環境脅迫條件中，熱激脅迫嚴重影響蜜蜂的生長、發育和存活。胥保華、郭興啟團隊還通過研究解析了熱激蛋白亞家族DnaJ參與中華蜜蜂熱激脅迫響應的分子機制。他們通過轉錄組數據篩選到熱激脅迫響應基因家族DnaJ，繼而發現沉默DnaJA1、DnaB12和DnaJC8通過影響蜜蜂的抗氧化系統來降低蜜蜂在熱激脅迫條件的存活率，這三個基因的誘導表達有助於提高蜜蜂在熱激脅迫條件下的存活率。