近日，動物科技學院胥保華教授和生命科學學院郭興啟教授領銜的蜜蜂研究團隊在《Pesticide Biochemistry and Physiology》在線發表了題為“The role of AccCDK20and AccCDKN1from Apis cerana ceranain development and response to pesticide and heavy metal toxicity”的研究論文，證實了中華蜜蜂細胞周期調控因子在抵抗農藥及重金屬脅迫中發揮重要作用。

中華蜜蜂（Apis cerana cerana）是我國特有蜂種，相比于西方蜜蜂（Apis mellifera），中華蜜蜂對低溫和螨蟲有更強的抵抗力，并善于采集零星蜜粉源，在農作物增產和維持生態平衡等方面發揮重要的作用。但近年來，隨著我國現代化工業和農業的快速發展，蜜蜂生存環境中的農藥和重金屬污染問題日趨加重，給中華蜜蜂生存造成嚴重威脅。

面對各種環境因子的脅迫，在長期的進化過程中，蜜蜂形成了行為規避、物理屏障和分子機制等一系列的應對策略。大量證據表明，農藥和重金屬脅迫能夠導致蜜蜂過量生成ROS，導致氧化應激。氧化應激加劇DNA損傷，造成DNA結構破壞。而細胞周期調控因子不僅在調節細胞增殖、分化等方面起重要作用，還參與DNA損傷修復、免疫調節等重要過程。但目前有關細胞周期調控因子的研究多關注于哺乳動物，在中華蜜蜂中的功能研究卻較少。本研究以中華蜜蜂為研究對象，利用qRT-PCR、RNAi等技術手段，探索了中華蜜蜂AccCDK20和AccCDKN1基因對農藥和重金屬脅迫的應答模式和調控機制。

農藥和重金屬污染是影響蜂群健康的主要風險因素，其不僅在農田及周邊的植物和水源中發現，也可以通過環境傳播，具有持續時間長、污染范圍廣等特點。通過qRT-PCR方法對AccCDK20和AccCDKN1在受到不同脅迫處理后的表達模式分析，發現中華蜜蜂在經多種農藥及重金屬脅迫處理后，AccCDK20和AccCDKN1的表達水平發生顯著變化，說明農藥及重金屬脅迫誘導AccCDK20和AccCDKN1的應激反應。

圖1. 沉默AccCDK20和AccCDKN1后，抗氧化相關基因表達及酶活水平分析

細胞氧化還原穩態需要抗氧化防御體系維持，抗氧化基因和抗氧化酶是防御系統的重要組成部分。借助于RNAi技術，證明抑制AccCDK20和AccCDKN1的轉錄可導致中華蜜蜂體內抗氧化相關基因及酶活的表達水平改變，降低了中華蜜蜂自身抗氧化能力。

現有研究表明，持續的草甘膦脅迫會影響蜜蜂的學習、記憶、覓食和免疫的許多方面。本研究發現，在草甘膦脅迫下，中華蜜蜂AccCDK20和AccCDKN1的轉錄水平顯著上調，敲低AccCDK20和AccCDKN1導致中華蜜蜂對草甘膦的抵抗力下降，死亡率增加。

圖2. AccCDK20和AccCDKN1沉默后，草甘膦脅迫下生存曲線分析

綜上所述，本研究表明AccCDK20和AccCDKN1基因在中華蜜蜂的抵抗農藥及重金屬脅迫中發揮重要作用。敲低AccCDK20和AccCDKN1基因可影響中華蜜蜂的抗氧化系統，造成體內的氧化損傷積累，增加對農藥或重金屬的敏感性。研究成果豐富了細胞周期調控因子在中華蜜蜂中的功能研究，同時充實了中華蜜蜂抗逆研究體系，為蜜蜂抗逆遺傳改良提供了理論基礎。

碩士研究生白金昊為論文的第一作者，胥保華教授和王穎博士為論文的通訊作者，本研究得到了國家自然科學基金、山東省自然科學基金和泰山產業領軍人才工程的資助。

論文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2022.105333

編      輯：萬    千 

審      核：賈    波