王 麗，王紅芳，胥保華

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意大利蜜蜂蜂王與工蜂幼蟲甲基供體S-腺苷甲硫氨酸合成與代謝的差異

王 麗，王紅芳，胥保華

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，山東泰安 271018）

【目的】研究意大利蜜蜂（）蜂王與工蜂幼蟲甲基供體S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine, SAM）合成與代謝的差異，為探索DNA甲基化與蜜蜂級(jí)型分化的關(guān)系提供理論依據(jù)。【方法】試驗(yàn)選用890只1日齡雌性蜂幼蟲，分別來(lái)自5群姐妹蜂王群。其中445只進(jìn)行人工育王（89只/群）；剩余445只培育成工蜂（89只/群）。取3、4、5日齡蜂王和工蜂幼蟲，測(cè)定其體內(nèi)SAM合成與代謝關(guān)鍵酶基因表達(dá)和酶活性的差異。【結(jié)果】蜂王幼蟲SAM含量隨日齡的增加變化不顯著（＞0.05）；工蜂幼蟲SAM含量隨日齡增加呈上升趨勢(shì)（＜0.05）。蜂王幼蟲基因表達(dá)量隨日齡增加呈梯度下降的趨勢(shì)（＜0.01），而工蜂幼蟲表達(dá)隨日齡變化不顯著（＞0.05）；3日齡與4日齡時(shí)，蜂王幼蟲表達(dá)量顯著高于工蜂（＜0.05），5日齡時(shí)，工蜂幼蟲表達(dá)量顯著高于蜂王（＜0.05）。與表達(dá)在兩級(jí)型間差異不顯著（＞0.05），其中蜂王幼蟲表達(dá)隨日齡增加無(wú)顯著變化（＞0.05），但其酶活性呈下降趨勢(shì)（＜0.05）；工蜂幼蟲表達(dá)隨日齡增加呈下降趨勢(shì)（＞0.05），其酶活性呈上升趨勢(shì)（＜0.01），其中3日齡與4日齡時(shí)，蜂王幼蟲Dnmt1酶活性顯著高于工蜂幼蟲（＜0.05），而5日齡時(shí)，工蜂幼蟲Dnmt1酶活性顯著高于蜂王幼蟲（＜0.05）。蜂王表達(dá)量隨日齡增加呈下降趨勢(shì)（＜0.05），工蜂幼蟲表達(dá)隨日齡增加變化不顯著（＞0.05）；蜂王幼蟲Dnmt3酶活性隨日齡變化不顯著（＞0.05），工蜂幼蟲Dnmt3酶活性隨日齡變化顯著（＜0.05），但蜂王幼蟲Dnmt3酶活性在3、4、5日齡均顯著高于工蜂幼蟲（＜0.01）?！窘Y(jié)論】3—5日齡意大利蜜蜂蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)活性甲基供體SAM的合成與代謝存在差異。在4日齡之前，蜂王幼蟲SAM的合成比工蜂活躍，4日齡之后，工蜂幼蟲的SAM合成與蜂王幼蟲相近；在4日齡之前，SAM參與DNA維持甲基化的代謝過(guò)程，蜂王幼蟲比工蜂活躍，4日齡之后，工蜂幼蟲比蜂王幼蟲活躍；在3—5日齡，SAM參與DNA從頭甲基化的代謝活性，蜂王幼蟲始終不低于工蜂幼蟲。

意大利蜜蜂；蜂王幼蟲；工蜂幼蟲；甲基供體；合成；代謝

0 引言

【研究意義】蜜蜂的級(jí)型分化是蜜蜂生物學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，近年來(lái)研究表明DNA甲基化是影響蜜蜂級(jí)型分化的重要分子機(jī)制[1]，S-腺苷甲硫氨酸（S-adenosylmethionine，SAM）是DNA甲基化的直接甲基供體。探究意大利蜜蜂（）蜂王與工蜂幼蟲甲基供體SAM合成與代謝的差異，對(duì)豐富蜜蜂級(jí)型分化理論具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】蜂群中具有生育能力的蜂王和不具生育能力的工蜂是雌性蜜蜂的兩種級(jí)型[2]。所謂“蜜蜂的級(jí)型分化”就是指具有相同遺傳物質(zhì)的二倍體受精卵，在幼蟲期不同食物及生存空間等條件的誘導(dǎo)下發(fā)育成表型差異巨大的蜂王和工蜂的過(guò)程。由此可見，蜂王與工蜂這種表型的差異并不是遺傳物質(zhì)造成，而是差別飼喂的結(jié)果。早在1955年就有科學(xué)家提出食物成分差異決定蜜蜂級(jí)型分化的觀點(diǎn)[3]，目前研究較多的影響級(jí)型分化的營(yíng)養(yǎng)成分主要包括糖分[4-6]、王漿主蛋白1[7]、10-羥基癸烯酸[8-10]、MicroRNA[11-12]等。研究證實(shí)環(huán)境因子（如食物等）可借助于表觀遺傳機(jī)制改變基因表達(dá)而調(diào)控個(gè)體發(fā)育及疾病發(fā)生[13-15]，這種環(huán)境與基因之間的互作機(jī)制在蜜蜂中普遍存在[16-17]。表觀遺傳機(jī)制包括DNA甲基化、非編碼RNA調(diào)控、組蛋白修飾、遺傳印記和X染色體失活等[18]，已有研究證實(shí)DNA甲基化是蜜蜂級(jí)型分化的主要機(jī)制[1]。DNA甲基化是在不改變基因組序列的前提下，通過(guò)DNA的甲基化修飾調(diào)控基因表達(dá)的表觀遺傳現(xiàn)象[19]。SAM是DNA甲基化的直接活性甲基供體。在動(dòng)物體內(nèi)，L-蛋氨酸在ATP參與的情況下由S-腺苷甲硫氨酸合成酶（S-adenosylmethionine synthetase，SAMS）催化合成了SAM，SAM又在DNA甲基轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferase，Dnmt）的催化下將活性甲基從SAM上轉(zhuǎn)移到胞嘧啶上，使其轉(zhuǎn)變?yōu)?-甲基胞嘧啶，從而完成DNA的甲基化[20]。蜜蜂具有3種DNA甲基轉(zhuǎn)移酶：2種Dnmt1、1種Dnmt2和1種Dnmt3[21-22]。研究發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化水平差異主要發(fā)生在幼蟲4日齡前后，當(dāng)幼蟲發(fā)育到4日齡后，蜂王幼蟲甲基化水平下降，工蜂幼蟲甲基化水平繼續(xù)上升[23]，也有研究認(rèn)為3.5日齡是幼蟲級(jí)型分化的關(guān)鍵時(shí)期，大于4日齡的工蜂幼蟲不可能再發(fā)育成蜂王[24]。【本研究切入點(diǎn)】DNA甲基化作為影響蜜蜂級(jí)型分化的重要機(jī)制，大部分的研究更關(guān)注兩級(jí)型間基因組甲基化的差異，蜂王與工蜂甲基供體是否存在差異至今未見報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】通過(guò)比較蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)甲基供體SAM的含量、基因表達(dá)、基因表達(dá)與酶活性，確定意大利蜜蜂蜂王與工蜂幼蟲甲基供體SAM合成與代謝的差異，為探究蜜蜂級(jí)型分化機(jī)理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

試驗(yàn)于2015年在山東農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院蜜蜂實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行。

1.1 供試?yán)ハx

意大利蜜蜂蜂王與工蜂幼蟲。

1.2 主要試劑與儀器

昆蟲DNA甲基轉(zhuǎn)移酶1（Dnmt1）酶聯(lián)免疫分析試劑盒（BYE97147，艾倫生物公司）、昆蟲DNA甲基轉(zhuǎn)移酶3（Dnmt3）酶聯(lián)免疫分析試劑盒（BYE97151，艾倫生物公司）、昆蟲S-腺苷甲硫氨酸（SAM）酶聯(lián)免疫分析試劑盒（BYE97165，艾倫生物公司）；總蛋白定量測(cè)試盒（A045-2，南京建成生物科技有限公司）；RNA提取試劑盒（Total RNA kitⅡ，R6934-01）；反轉(zhuǎn)錄試劑盒（Transcriptor First Stand cDNA Synthesis Kit，Roche，04897030001，Roche）；熒光定量試劑盒（FastStart Universal SYBR Green Master（Rox），04913914001，Roche）；高壓滅菌鍋（日本SANYO公司）；ELx808超級(jí)酶標(biāo)儀（Gene基因有限公司）；7500 Real-Time熒光定量PCR儀（ABI公司）；5810R臺(tái)式冷凍離心機(jī)（日本日立公司、Eppendorf公司）；UV-2450紫外分光光度計(jì)（日本島津公司）。全自動(dòng)樣品快速研磨儀（Tissuelyser-24）（上海凈信科技）。

1.3 試驗(yàn)處理

選取5群健康、群勢(shì)相同、有繼箱、處于產(chǎn)卵高峰期且哺育能力較強(qiáng)的姐妹蜂群作為試驗(yàn)蜂群。先在蜂群繼箱內(nèi)放置一張空的巢脾24 h，以待工蜂清理干凈巢房供蜂王產(chǎn)卵用；將繼箱內(nèi)的空巢脾放于蜂王產(chǎn)卵控制器內(nèi)，并將蜂王轉(zhuǎn)移至該巢脾上，關(guān)好產(chǎn)卵控制器以迫使蜂王在空脾產(chǎn)卵，24 h后釋放蜂王于巢箱內(nèi)的蜂脾上，并從產(chǎn)卵控制器中取出產(chǎn)卵脾放到該群繼箱內(nèi)，待蟲卵孵化為1日齡的幼蟲時(shí)，進(jìn)行移蟲育王，每群隨機(jī)選取89只1日齡的幼蟲移入人工王臺(tái)，共培育蜂王幼蟲445只。原幼蟲脾標(biāo)記好放回原群繼箱內(nèi)，讓其朝著工蜂級(jí)型自然發(fā)育。每群分別于3、4、5日齡取蜂王和工蜂幼蟲各10—30只，每個(gè)樣品5個(gè)重復(fù)（每群作為一個(gè)重復(fù)），為獲得足夠多的樣品以滿足下述研究的需要，以上試驗(yàn)處理可重復(fù)操作。

1.4 測(cè)定指標(biāo)

1.4.1 樣本處理 提取3、4、5日齡蜂王和工蜂幼蟲樣品總mRNA，反轉(zhuǎn)錄試劑盒立即反轉(zhuǎn)為cDNA，cDNA樣品儲(chǔ)存于-80℃冰箱內(nèi)，用于測(cè)定蜜蜂幼蟲相關(guān)基因的表達(dá)水平。

取3、4、5日齡意大利蜜蜂蜂王和工蜂幼蟲加入PBS（W﹕V=1﹕100），于4℃條件下進(jìn)行勻漿，勻漿液4℃條件下3 000 r/min離心20 min后取上清，上清液用于測(cè)定蜜蜂幼蟲蟲體蛋白濃度、SAM含量以及甲基轉(zhuǎn)移酶1（Dnmt1）和甲基轉(zhuǎn)移酶3（Dnmt3）的酶活性。

1.4.2 蜂王與工蜂幼蟲蟲體總蛋白濃度的測(cè)定 取3、4、5日齡蜂王和工蜂幼蟲1%的組織勻漿，采用南京建成公司的A045-2總蛋白定量測(cè)試盒測(cè)定幼蟲體蛋白濃度，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)，每個(gè)樣品重復(fù)測(cè)定3次。

1.4.3 蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)活性甲基供體SAM含量測(cè)定 取3、4、5日齡蜂王幼蟲與工蜂幼蟲1%的組織勻漿，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)，采用艾倫生物公司的BYE97165昆蟲S-腺苷甲硫氨酸酶連免疫分析試劑盒檢測(cè)蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)甲基供體SAM含量（用蟲體總蛋白含量校正）。

1.4.4 蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)Dnmt1和Dnmt3酶活性測(cè)定 取3、4、5日齡蜂王幼蟲與工蜂幼蟲1%的組織勻漿，每個(gè)處理5個(gè)重復(fù)，采用艾倫生物公司的BYE97147昆蟲DNA Dnmt1酶聯(lián)免疫分析試劑盒和BYE97151昆蟲DNA Dnmt3酶聯(lián)免疫分析試劑盒測(cè)定Dnmt1和Dnmt3的酶活性（Dnmt1和Dnmt3酶活性均用蟲體總蛋白濃度校正）。

1.4.5 蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)、、基因表達(dá)量 按照（Total RNA kitⅡ，R6934-01）方法提取樣品總mRNA，采用Transcriptor First Strand cDNA Synthesis Kit（Roche，大連）反轉(zhuǎn)錄試劑盒將提取的RNA樣品立即反轉(zhuǎn)錄為cDNA，反轉(zhuǎn)錄步驟如下：體系混勻后，25℃反應(yīng)10 min，55℃反應(yīng)30 min，85℃滅活5 min，4℃終止反應(yīng)，1個(gè)循環(huán)。調(diào)節(jié)樣品cDNA濃度于相同水平后，-20℃保存?zhèn)溆?。熒光定量PCR取2 μl cDNA（2倍稀釋）加入到180 μl熒光定量體系中，按照熒光定量試劑盒FastStart Universal SYBR Green Master（Rox）（Roche，大連）操作指南，用real time-PCR儀檢測(cè)目的基因相對(duì)表達(dá)量。目的基因引物設(shè)計(jì)參考序列來(lái)自于NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)，以為內(nèi)參，委托生工生物科技（上海）股份有限公司設(shè)計(jì)并合成引物，引物序列如表1所示。

表1 基因引物序列

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)采用SAS 9.2軟件進(jìn)行因素方差分析（Factorial ANOVA）和鄧肯氏法（Duncan）多重比較，結(jié)果表示為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。＜0.05表示差異顯著。

2 結(jié)果

2.1 蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)SAM含量及表達(dá)量

在3—5日齡期間，蜂王幼蟲體內(nèi)的SAM含量隨日齡的增加變化不顯著（＞0.05），總體呈先下降后回升的趨勢(shì)；工蜂幼蟲SAM含量呈顯著上升趨勢(shì)（＜0.05）。3日齡時(shí)，蜂王幼蟲SAM含量顯著高于工蜂幼蟲（＜0.05）。相比于3日齡，4日齡時(shí)蜂王幼蟲SAM含量與工蜂幼蟲呈現(xiàn)相近的水平（＞0.05）；5日齡時(shí)，工蜂幼蟲SAM含量出現(xiàn)顯著上升（＜0.05），且上升到與蜂王幼蟲SAM含量相同的水平（圖1）。

蜂王幼蟲表達(dá)量隨日齡增加呈梯度下降的趨勢(shì)（＜0.01）；工蜂幼蟲表達(dá)量在3、4、5日齡間差異不顯著（＞0.05）；其中3日齡與4日齡時(shí)，蜂王幼蟲表達(dá)量顯著高于工蜂幼蟲（＜0.05），5日齡時(shí)，工蜂幼蟲表達(dá)量顯著高于蜂王幼蟲（＜0.05）（圖2）。

2.2 蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)表達(dá)量及Dnmt1酶活性

蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)表達(dá)在兩級(jí)型間差異不顯著（＞0.05）；其中蜂王幼蟲表達(dá)量隨日齡增加無(wú)顯著變化（＞0.05），工蜂幼蟲表達(dá)量隨日齡增加呈下降趨勢(shì)（＞0.05）（圖3）。

圖1 3、4、5日齡蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)SAM含量

圖3 3、4、5日齡蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)Dnmt1a表達(dá)量

蜂王幼蟲Dnmt1酶活性隨日齡增加呈下降趨勢(shì)（＜0.05），而工蜂幼蟲呈上升趨勢(shì)（＜0.01），其中3日齡與4日齡時(shí)，蜂王幼蟲Dnmt1酶活性顯著高于工蜂幼蟲（＜0.05），而5日齡時(shí)工蜂幼蟲Dnmt1酶活性顯著高于蜂王幼蟲（＜0.05）（圖4）。

2.3 蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)Dnmt3酶活及表達(dá)量

在3—5日齡，表達(dá)量在兩級(jí)型間差異均不顯著（＞0.05），但其在蜂王幼蟲和工蜂幼蟲中的變化趨勢(shì)不同。蜂王幼蟲表達(dá)量隨日齡增加呈下降趨勢(shì)（＜0.05），其中5日齡蜂王幼蟲表達(dá)量顯著低于3日齡的蜂王幼蟲（＜0.05），但與4日齡蜂王幼蟲差異不顯著（＞0.05）。工蜂幼蟲表達(dá)隨日齡增加變化不顯著（＞0.05），4日齡后到5日齡表達(dá)量明顯高于蜂王幼蟲（圖5）。

圖5 3、4、5日齡蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)Dnmt3表達(dá)量

蜂王幼蟲Dnmt3酶活性隨日齡變化不顯著（＞0.05）；但工蜂幼蟲Dnmt3的酶活性在各日齡間存在差異，其中5日齡工蜂幼蟲Dnmt3酶活性顯著高于4日齡的工蜂幼蟲（＜0.05），其余各日齡間差異不顯著（＞0.05）；兩級(jí)型間的比較發(fā)現(xiàn)， 3—5日齡蜂王幼蟲Dnmt3酶活性均顯著高于工蜂幼蟲（＜0.01）（圖6）。

3 討論

3.1 蜂王與工蜂幼蟲SAM的合成

研究表明，在3—5日齡時(shí)，蜂王幼蟲和工蜂幼蟲體SAM水平及表達(dá)量存在差異，SAMS作為催化SAM合成的關(guān)鍵酶，其基因表達(dá)量在兩級(jí)型中的變化趨勢(shì)與SAM并不相同，可見的表達(dá)雖然對(duì)SAM的生成具有調(diào)節(jié)作用，但并不是決定幼蟲體內(nèi)SAM水平的唯一關(guān)鍵因素。在有能量參與的條件下，SAMS能催化蛋氨酸生成SAM，由此推測(cè)，蜂王與工蜂幼蟲體內(nèi)的SAM含量不僅與SAMS相關(guān)，可能與合成原料——蛋氨酸也密切相關(guān)。蛋氨酸在動(dòng)物體內(nèi)呈現(xiàn)多功能性，在提高免疫力、改善抗氧化能力、解毒以及提供甲基等方面均發(fā)揮了相應(yīng)作用[25]。蛋氨酸由于其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)（攜帶甲基）而成為動(dòng)物體內(nèi)重要的甲基來(lái)源，在體內(nèi)通過(guò)S-腺苷蛋氨酸合成酶（SAMS）的作用轉(zhuǎn)化成S-腺苷蛋氨酸（SAM）后為機(jī)體反應(yīng)提供甲基，參與體內(nèi)的甲基化反應(yīng)。研究證實(shí)DNA甲基化是蜜蜂級(jí)型分化的主要機(jī)制，該甲基化過(guò)程可能通過(guò)改變蜜蜂基因組的可變剪接位點(diǎn)調(diào)節(jié)了基因的表達(dá)[26]，最終實(shí)現(xiàn)表型可塑。Elango等[27]研究了蜜蜂全基因組水平的甲基化并檢測(cè)了蜜蜂級(jí)型特異性表達(dá)的基因，發(fā)現(xiàn)級(jí)型特異性基因傾向于GpG二核苷酸含量高的基因，而大量研究證實(shí)富含GpG的DNA片段更易發(fā)生甲基化[28-29]，這進(jìn)一步證明了DNA甲基化與蜜蜂級(jí)型分化密切相關(guān)。因此，SAM作為DNA甲基化的直接甲基供體，對(duì)蜜蜂的級(jí)型分化具有非常重要的作用。同時(shí)，合成SAM的食物原料——蛋氨酸也可能是影響蜜蜂級(jí)型分化的潛在營(yíng)養(yǎng)素，然而，蛋氨酸在蜜蜂級(jí)型分化中的作用仍需進(jìn)一步證實(shí)。

3.2 蜂王與工蜂幼蟲Dnmt1和Dnmt3的酶活性及其基因表達(dá)

蜜蜂具有3種DNA甲基轉(zhuǎn)移酶：2種Dnmt1，負(fù)責(zé)DNA甲基化的維持，即DNA復(fù)制過(guò)程中新合成鏈的甲基化；1種Dnmt2，負(fù)責(zé)非CpG甲基化；1種Dnmt3，負(fù)責(zé)DNA的從頭甲基化[19-20]。大量研究證實(shí)Dnmt1和Dnmt3參與了蜜蜂的級(jí)型分化。研究發(fā)現(xiàn)Dnmt1對(duì)蜜蜂的級(jí)型分化具有重要的作用[19]。也有研究表明Dnmt3參與DNA的從頭甲基化，通過(guò)抑制表達(dá)，可以影響蜜蜂幼蟲后天的發(fā)育[9]，隨著雌性蜜蜂個(gè)體內(nèi)Dnmt3酶活性的降低和表達(dá)量的下降，幼蟲體內(nèi)基因甲基化水平也會(huì)下降，幼蟲會(huì)朝著蜂王方向發(fā)展[30]。本研究結(jié)果顯示，3—5日齡期間蜂王幼蟲表達(dá)量并無(wú)顯著變化，其酶活性卻呈下降趨勢(shì)，且下降轉(zhuǎn)折點(diǎn)在圍4日齡期。這說(shuō)明在3—5日齡期間，Dnmt1在蜂王幼蟲中的功能逐漸減弱。而工蜂幼蟲表達(dá)量呈逐漸下降趨勢(shì)，酶活性呈上升趨勢(shì)，上升轉(zhuǎn)折點(diǎn)亦在圍4日齡期，基因表達(dá)量的下調(diào)與酶活性的上調(diào)彼此抵消可能會(huì)使3—5日齡期間工蜂幼蟲Dnmt1的作用效果處于相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。因?yàn)镈nmt1主要參與蜜蜂基因組DNA復(fù)制過(guò)程中新合成鏈的甲基化，即維持甲基化，所以筆者認(rèn)為在3—5日齡期間，蜂王幼蟲SAM參與DNA維持甲基化的代謝過(guò)程逐漸減弱，但工蜂幼蟲可能不變，且4日齡是變化的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。同時(shí)本研究中關(guān)于Dnmt3的結(jié)果顯示，3—5日齡期間，蜂王幼蟲表達(dá)量呈下降趨勢(shì)，其酶活性卻無(wú)顯著變化，但酶活性始終高于工蜂幼蟲。然而工蜂幼蟲表達(dá)量與酶活性均無(wú)顯著變化，表明此段時(shí)間Dnmt3在蜂王幼蟲中的作用效果逐漸減弱，但在工蜂幼蟲中相對(duì)穩(wěn)定。Dnmt3是負(fù)責(zé)DNA從頭甲基化的主要酶，因此，筆者認(rèn)為在3—5日齡期間，蜂王幼蟲SAM參與DNA從頭甲基化的代謝過(guò)程逐漸減弱，工蜂幼蟲維持不變，但該代謝過(guò)程在蜂王幼蟲并未減弱到低于工蜂幼蟲的程度。

4 結(jié)論

3—5日齡意大利蜜蜂蜂王幼蟲與工蜂幼蟲體內(nèi)活性甲基供體SAM的合成與代謝存在差異。4日齡前蜂王幼蟲SAM的合成比工蜂活躍，4日齡后工蜂幼蟲的SAM合成與蜂王幼蟲相近；4日齡前SAM參與DNA維持甲基化的代謝過(guò)程，蜂王幼蟲比工蜂活躍，4日齡后工蜂幼蟲比蜂王幼蟲活躍；在3—5日齡期間，蜂王幼蟲SAM參與DNA從頭甲基化的代謝過(guò)程逐漸減弱，工蜂幼蟲維持不變，但該代謝過(guò)程在蜂王幼蟲體內(nèi)始終不低于工蜂幼蟲。

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（責(zé)任編輯 岳梅）

Differences of Methyl donor S-adenosylmethionine Synthesis and Metabolism betweenQueen Bee Larvae and Worker Bee Larvae

Wangli, Wang Hong-fang, Xu Bao-hua

(College of Animal Science and Technology, Shandong Agricultural University, Tai’an 271018, Shandong)

【Objective】The objective of this study is to research the differences of synthesis and metabolism of the methyl donor S-adenosylmethionine (SAM) betweenqueen bee and worker bee larvae, so as to provide a theoretical basis for the study of DNA methylation and caste differentiation. 【Method】A total of 890 1-day-old female bee larvae selected from 5 colonies of sister queen group, respectively. Among the 890 larvae, 445 larvae were bred to the king (89 in each colony) and the other 445 larvae were put in the original group so that they can develop toward the worker caste naturally (89 in each colony). The 3-, 4- and 5-day-old queen bee and worker bee larvae were taken to measure the differences of gene expression and enzyme activities of the key enzymes of SAM biosynthesis and metabolism.【Result】The content of SAM in queen bee larvae didn’t change significantly with the increased days of age (＞0.05). The SAM content of worker bee larvae increased with the increase of days (＜0.05). The gene expression ofin queen bee larvae showed a gradient descent trend with increasing age (＜0.01); but the gene expression ofin worker bee larvae did not change significantly with the increase of days of age (＞0.05). The gene expression ofin queen bee larva was higher than worker bee larvae at 3- and 4-day-old obviously (＜0.05), but the gene expression ofin worker bee larva was higher than queen bee larvae obviously at 5-day-old (＜0.05). The gene expression ofwas not different significantly between the two types (＞0.05). The gene expression ofin queen bee larvae showed no significant change with the increase of days of age (＞0.05), but the enzyme activity of Dnmt1 in queen bee larvae decreased with the increase of days of age (＜0.05). The gene expression ofwas decreased with the increase of days of age in worker bee larvae (＞0.05), but the enzyme activity of Dnmt1 showed a rising trend (＜0.01). The enzyme activity of Dnmt1 in queen bee larvae was higher than the worker bee larvae significantly at 3-, 4-day-old (＜0.05), but the enzyme activity of Dnmt1 in worker bee larvae was higher than the queen bee larvae significantly at 5-day-old (＜0.05). The gene expression of＜0.05), the gene expression of＞0.05). The enzyme activity of Dnmt3 changed in queen bee larva was not significant with the increased days of age (＞0.05), the enzyme activity of Dnmt3 changed significantly in worker bee larvae with the increased days of age (＜0.05), but the enzyme activity of Dnmt3 in queen bee larvae were higher significantly than that of worker bee larvae at 3-, 4- and 5-day-old (＜0.01). 【Conclusion】There were some differences of the methyl donor (SAM) synthesis and metabolism between queen bee larvae and worker bee larvae at 3-, 4- and 5-day-old. Synthesis of SAM in queen bee larvae was more active than the worker bee larvae before 4-day-old and close to worker bee larvae after 4-day-old. The metabolism process of SAM participating in DNA maintenance methylation in queen bee larvae were more active than worker bee larvae before 4-day-old, but lower than worker bee larvae after 4-day-old. The metabolism process of SAM participating in de novo methylation of DNA in queen bee larva was not lower than worker bee larvae from 3- to 5-day-old.

;queen larvae; worker larvae; methyl donor; synthesis; metabolize

2016-05-13；接受日期：2016-06-24

國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（CARS-45）、山東省農(nóng)業(yè)良種工程項(xiàng)目“優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)蜜蜂及蠶桑新品種培育”（2014-2016）

聯(lián)系方式：王麗，E-mail：18265486057@163.com。通信作者胥保華，E-mail：bhxu@sdau.edu.cn