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为探究病毒感染对蜜蜂卵成分的影响,来自多个研究机构的人员开展了蜜蜂卵成分变化的研究。结果发现,实验免疫激活后蜂王所产卵的免疫效应物增加,而野外蜂王所产卵成分与病毒感染无关,且受季节影响大。该研究为蜜蜂健康及蜂群管理提供重要依据。
在蜜蜂的世界里,蜂王是整个蜂群延续的关键,其繁殖能力直接关系到蜂群的兴衰。然而,病毒感染却如同隐藏在暗处的 “杀手”,时刻威胁着蜂王的繁殖能力以及蜂群的健康。一方面,蜂王一旦感染病毒,可能会将病毒垂直传播给后代,影响后代的健康和生存;另一方面,工蜂感染病毒后,会干扰蜂群正常的哺育和照顾蜂王的功能,使得整个蜂群的生态平衡受到破坏。
更重要的是,关于蜜蜂跨代免疫致敏(TGIP),即蜂王将免疫相关化合物或免疫激发子传递给后代,增强后代抵抗感染能力的机制,目前人们了解得还非常有限。尤其是在病毒感染方面,这种跨代免疫的具体作用和影响知之甚少。为了填补这些知识空白,来自加拿大英属哥伦比亚大学迈克尔?史密斯实验室、北卡罗来纳州立大学等多个研究机构的研究人员展开了深入研究,相关成果发表在《Scientific Reports》上。
研究人员主要采用了免疫挑战笼实验和野外样本采集分析这两种关键技术方法。在免疫挑战笼实验中,将新交配的蜂王随机分组,分别注射感染性黑蜂王细胞病毒(BQCV)和变形翼病毒 B(DWV-B)的组合、紫外线灭活的相同病毒组合或生理盐水,之后收集卵巢和卵样本进行分析。在野外样本采集分析中,从不同养蜂人管理的蜂群中采集蜂王和卵样本,测定卵巢质量、病毒载量,并对卵进行蛋白质组、脂质组和代谢组分析。
研究结果如下:
- 实验免疫激活后蜂王卵中免疫效应物上调:在之前的实验中,研究人员收集了免疫挑战 7 天后蜂王的卵巢和卵。蛋白质组分析显示,与对照组相比,注射活病毒的蜂王卵巢中有 16 个蛋白质组差异表达,其中 5 个是免疫相关蛋白;注射灭活病毒的蜂王卵巢中只有 IRP30 蛋白差异表达。在注射灭活病毒蜂王的卵中,IRP30 和转铁蛋白这两种免疫效应物相对于对照组上调。这表明实验免疫激活后,蜂王所产卵的免疫效应物增加。
- 自然病毒感染不同的蜂王所产卵成分无变化:研究人员从野外采集蜂王和卵样本,发现蜂王卵巢质量和总病毒拷贝数之间没有相关性。对卵进行蛋白质组、脂质组和代谢组分析后,也未发现与蜂王卵巢质量或总病毒拷贝数相关的差异。这可能是因为野外蜂王的慢性病毒感染较轻,或者是由于其他因素掩盖了病毒感染对卵成分的影响。
- 野外采集卵的脂质组和蛋白质组受季节强烈影响:研究人员在不同时间点从野外采集卵样本,发现采集日期对卵的蛋白质、脂质和代谢物组成有强烈影响。5 月中旬和 6 月中旬采集的卵中,分别有 691 个蛋白质组、220 种脂质和 126 种代谢物差异表达,且大部分差异表达的物质在后期时间点上调。这可能与花粉资源的季节性变化有关。
研究结论和讨论部分指出,实验免疫挑战后,蜂王所产卵的免疫效应物增加,表明母源病毒感染能引发卵蛋白质组的跨代效应。然而,野外蜂王所产卵的成分与自然的卵巢大小和病毒丰度变化无关,却明显受采集日期影响,这与之前关于成年蜜蜂和卵蛋白质组季节性变化的报道一致,也与花粉中蛋白质和脂质的季节性变化相关。这说明母源病毒感染对蜜蜂卵蛋白质组的跨代效应可能取决于感染的背景,包括感染途径、时间、程度、病毒类型、季节、营养供应和遗传等因素。该研究对于深入理解蜜蜂的繁殖、免疫和生态具有重要意义,为保护蜜蜂健康、优化蜂群管理提供了关键的理论依据,有助于推动养蜂业的可持续发展。