蜜蜂通过气味结合蛋白ASP1识别蜂王信息素HOB调控蜂群结构和群势

近日，中国农业科学院蜜蜂研究所资源昆虫生物学与饲养团队和中国计量大学通过比较中华蜜蜂和意大利蜜蜂工蜂对蜂王信息素识别的差异，揭示了嗅觉受体对蜂王信息素的识别在维持蜂群组织稳定性中的关键作用，相关成果发表在《国际生物大分子杂志（International Journal of Biological Macromolecules）》 。

蜜蜂是一种典型的社会性昆虫，信息素在蜂群内部通讯中发挥重要作用。其中，蜂王释放的蜂王信息素能够被工蜂的嗅觉系统接收，以此来维持整个群体的劳动分工和组织稳定。中蜂和意蜂是我国饲养的主要蜂种，两者具有很多相似性，但意蜂群势通常比中蜂强，对于中蜂和意蜂调控和维持群势机制的相关研究还未见报道。本研究首先分析了中、意蜂触角特异性蛋白（ASP1）序列差异；比较了ASP1在中、意蜂不同职能工蜂（新出房蜂、哺育蜂和采集蜂）中的表达差异，以及ASP1随蜂群群势表达量的变化；然后，体外表达ASP1蛋白，利用分子荧光光谱法、分子对接、氨基酸定点突变等研究了ASP1蛋白与蜂王信息素HOB（对羟基苯甲酸甲酯）结合机理；最后，通过昆虫触角电位（EAG）研究了中、意蜂工蜂触角对HOB的反应强度和反应时间。结果表明，ASP1在哺育蜂和采集蜂触角中的表达量显著高于新出房蜂，同日龄意蜂表达量高于中蜂，并且ASP1表达量与蜂群群势成正相关。EAG结果显示，中、意蜂工蜂对HOB反应强度无差异，但意蜂接收HOB后去极化和再极化时间短，说明其对HOB再次刺激接收的适应性更强。本研究对于阐明蜜蜂维持群体组织稳定性的机制，以及揭示蜜蜂嗅觉适应性具有重要意义。