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日粮蛋氨酸可调节雌性蜜蜂幼虫的发育轨迹:提高工蜂体长或可通过蛋氨酸限制实现

雌性蜜蜂的发育轨迹具有可塑性。蜂王和工蜂具有相同的遗传物质,但是通过改变雌性小幼虫的发育环境(主要包括营养环境和空间环境),即可改变雌性幼虫的发育轨迹,使其朝向具有繁殖能力的蜂王级型发育或者朝向不具繁殖能力的工蜂级型发育。营养因素一直被认为在蜜蜂级型分化中发挥了重要作用,蜜蜂作为社会性昆虫的模式物种,研究影响蜜蜂级型分化的营养因素一直都是蜜蜂发育生物学中的焦点问题。有研究表明,DNA甲基化与蜜蜂级型分化密切相关,蛋氨酸作为一种重要的食源性甲基供体,在蜜蜂级型分化中的作用仍不清楚。山东农业大学王红芳等人发表最新研究结果,发现蛋氨酸具有调节蜜蜂级型分化的潜能,该调节过程通过影响DNA甲基化实现,并且会受到日粮能量水平的限制。研究发现雌性蜜蜂幼虫日粮中添加蛋氨酸降低了成蜂的体长和卵巢小管的数量,说明蛋氨酸能够使雌性幼虫朝向工蜂级型发育,添加去甲基化试剂后能够在一定程度上逆转上述发育趋势。说明蛋氨酸诱导工蜂级型的潜能是通过增加DNA的甲基化实现的。进一步研究发现蛋氨酸能够上调SAMS,Dnmt1和Dnmt3表达,证明了蛋氨酸通过促进DNA甲基化诱导幼虫朝着工蜂级型发育。糖作为能量来源,能够刺激幼虫取食,促进发育。已有研究表明蜜蜂幼虫日粮中不同比例和浓度的葡萄糖和果糖会影响雌性蜜蜂的发育轨迹。本研究探究了蛋氨酸和不同果葡比对蜜蜂发育的影响,通过卵巢小管数量和体长的统计分析发现能量和蛋氨酸对蜜蜂发育轨迹的调节存在相反的趋势。综上,本研究表明蛋氨酸作为甲基供体,在蜜蜂级型分化中起调节作用。这对丰富级型分化理论具有重要意义。

Chen, W. F., Wang, Y., Zhang, W. X., Liu, Z. G., Xu, B. H. and Wang, H. F. (2021) Methionine as a methyl donor regulates caste differentiation in the European honey bee (Apis mellifera). Insect Science, 28(3), 746–756.

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