蜂王浆高产蜜蜂（浆蜂）是我国在意大利蜜蜂（意蜂，Apis melliferaL.）基础上经过几十年选育形成的遗传稳定、蜂王浆高产的蜂种。我国年产世界90%以上的蜂王浆，浆蜂做出巨大贡献。尽管浆蜂蜂王浆高产的机理进行了一些探索，初步揭示了高产机理，但调控高产的关键代谢通路和蛋白质功能尚不清楚。我所蜜蜂蛋白质组学团队在此领域取得突破，研究结果发表在蛋白质组学重要杂志Molecular Cellular Proteomics（doi:10.1074/mcp.RA118.001257）。我所胡菡博士为该论文的第一作者，李建科研究员是通讯作者。
咽下腺是工蜂头部分泌蜂王浆的最重要腺体，其功能状态对蜂王浆产量起到关键作用。工蜂咽下腺在幼年时，蛋白质组启用的生物学功能过程和信号通路主要保障腺体的发育（图1a）；哺育蜂阶段，腺体蛋白质组加强了腺体蛋白质的分泌功能（图1b），即囊泡中充满了蜂王浆主蛋白1（图2中红色荧光），此时腺体发育饱满，囊泡体积明显增大，分泌细胞骨架蛋白形成的Actin 环（图2中绿色荧光）保证了蜂王浆蛋白的分泌和运输；采集蜂腺体蛋白质加强了转化酶相关通路，促进酶的分泌以保障花蜜的转化和食粮贮存的功能需要（图1c）。

图1. 工蜂不同阶段差异表达蛋白质生物学功能富集和验证

图2. 工蜂不同阶段咽下腺中蜂王浆主蛋白1和Actin的免疫荧光染色
然而，在哺育蜂时期，浆蜂和意蜂咽下腺蛋白质组学出现了明显的功能差异，浆蜂较意蜂哺育蜂咽下腺的蛋白质合成和能量代谢功能加强，提高了腺体合成蛋白质的能力，以保证蜂王浆高产的同时蛋白质含量不变（图3）。进一步的蜂群行为干预实验证明（图4），与蛋白质合成相关的核糖体蛋白质RpL13、 RpS4、 RpS26、 RpL28, 以及能量代谢相关的MDH, UGP2, gltA以及储存蛋白Hex110对蜂王浆高产发挥重要调控（图5）。探明调控浆蜂咽下腺蜂王浆高产的关键代谢通路和蛋白，对我国优良蜂种的保护及其基因资源的挖掘利用具有重要意义。

图3. 浆蜂哺育蜂咽下腺高表达蛋白质的功能富集和验证

图4. 人工干预的蜂群行为转化实验

图5. 关键蛋白质表达的功能验证
本研究得到了中国农业科学院科技创新工程和蜂产业体系项目的资助。
文章链接：http://www.mcponline.org/content/early/2019/01/07/mcp.RA118.001257.abstract