Agxt2/-介导的甘油磷脂代谢调控蜜蜂蜂王产卵能力差异的分子机制

本研究针对西方蜜蜂(Apis mellifera)与中华蜜蜂(A. cerana)蜂王产卵能力差异这一重要生物学问题，通过多组学联合分析揭示了agxt2l基因通过brc-z1-agxt2l信号轴调控滋养细胞甘油磷脂代谢的关键机制。研究人员采用ATAC-seq、RNA-Seq和空间转录组技术，发现agxt2l在西方蜜蜂蜂王卵巢滋养细胞中高表达，通过加速磷脂合成显著提升产卵效率，为蜂群生产力差异提供了分子解释。

　　

在蜂群生物学中，西方蜜蜂蜂王每日产卵量可达1500-2000枚，而中华蜜蜂蜂王仅产420-600枚，这种近3倍的差异不能单纯用卵巢管数量（西方蜜蜂平均300条，中华蜜蜂200条）来解释。这一现象长期困扰着养蜂业和进化生物学家——究竟是怎样的分子机制造就了如此显著的生殖能力差异？江西农业大学曾志江教授团队在《Communications Biology》发表的研究，通过创新性地结合多组学技术和基因功能验证，揭开了这个谜团的关键环节。

研究人员采用ATAC-seq分析染色质开放性、RNA-Seq检测基因表达差异、空间转录组定位关键基因表达区域，结合跨物种基因组比对和RNA干扰技术，系统比较了两种蜜蜂处女蜂王和产卵蜂王的卵巢组织。实验样本来自江西农业大学实验蜂场严格控制的蜂群，确保环境因素的一致性。

Difference in queen egg-laying power between A. mellifera and A. cerana
量化分析证实西方蜜蜂蜂王每日产卵量、体重（P<0.01）和卵巢管数量（P<0.01）均显著高于中华蜜蜂。更重要的是，西方蜜蜂单位体重产卵量（12.11倍）和单卵巢管产卵效率（20.80倍）均呈现数量级差异，表明存在本质的生理学差异。

DEGs between ovaries of A. mellifera and A. cerana queens
双基因组比对鉴定出1154个在处女蜂王中表达趋势一致的差异基因（DEGs），主要富集于脂肪酸降解和mTOR通路；产卵蜂王中则发现1543个保守DEGs，显著富集于Wnt、mTOR和甘油磷脂代谢（Glycerophospholipid metabolism）通路。

Differential open chromatin regions in queen ovaries
ATAC-seq显示西方蜜蜂蜂王染色质开放区域显著更多，差异峰主要分布在启动子和内含子区。联合分析发现48个基因在两种蜜蜂中呈现一致的表达上调，包括关键的agxt2l（LOC408817）、spr（LOC725051）和nedd8（LOC550745）。

Agxt2l, spr and nedd8 were essential for ovary development
RNAi实验证实这三个基因的敲除导致西方蜜蜂蜂王卵巢管数量（P<0.05）和体重显著下降。空间转录组精确定位agxt2l在营养细胞高表达，且西方蜜蜂营养细胞比例更高。

Brc-z1 regulates the transcription of agxt2/ gene
Motif分析发现转录因子brc-z1（LOC552255）结合位点存在种间差异。RNAi验证brc-z1能正向调控agxt2l表达（P<0.05），并影响卵巢发育和磷脂含量。

Agxt2/ regulates phospholipid content in ovaries
ELISA检测显示agxt2l和brc-z1 RNAi组磷脂含量显著降低（P<0.001），证实该通路通过调节营养细胞的甘油磷脂代谢影响卵母细胞成熟速率。

这项研究首次建立了brc-z1→agxt2l→甘油磷脂代谢→产卵效率的分子调控轴，揭示西方蜜蜂通过提升营养细胞脂质合成能力实现生殖优势的进化适应机制。不仅为蜜蜂育种提供了分子标记，也为昆虫生殖力调控研究开辟了新视角。特别值得注意的是，agxt2l作为II类转氨酶（Class II transaminases）调控磷脂代谢的新功能，可能对其他经济昆虫的生殖调控具有普遍启示意义。研究采用的跨物种多组学整合策略，为解析近缘物种表型差异提供了方法论范例。