西方蜜蜂抗螨行為相關(guān)QTL的研究進(jìn)展

（吉林省養(yǎng)蜂科學(xué)研究所，吉林 132021）

1 西方蜜蜂的抗螨行為多態(tài)性

隨著西方蜜蜂養(yǎng)殖的普及，越來越多的蜂農(nóng)在養(yǎng)殖過程中會遇到瓦螨肆虐的問題，并且使用化學(xué)藥物無法解決，所以人們對蜜蜂自身抵抗瓦螨機(jī)制的研究產(chǎn)生了濃厚興趣。狄斯瓦螨，簡稱瓦螨，是影響西方蜜蜂蜂群生存與繁衍的一個(gè)體外寄生蟲[1]，以蜜蜂血淋巴為食，損害蜜蜂的頭部和腹部。同時(shí)，瓦螨又是多種蜜蜂病毒的載體。在雙影響因素作用下，西方蜜蜂死亡率明顯增高[2]。為了降低瓦螨對蜜蜂的傷害，研究人員開始尋找對抗瓦螨的方法。使用化學(xué)除螨劑是最常規(guī)的手段，但是隨著瓦螨抗藥性的提高，這種手段的效率逐漸降低。Amir NajiKhoei[3]等人對波斯蜜蜂（Apis mellifera meda）的瓦螨抗性進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在波斯蜜蜂中存在著很高的瓦螨抗性變異，并且也證實(shí)培育和生產(chǎn)這種抗螨蜜蜂的可能性。C.A.Medina-Flores[4]等人對墨西哥非化西蜂和純西蜂在3種不同的地理生態(tài)環(huán)境下的抗螨表現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，非洲化西蜂的抗螨性顯著高于純種西蜂，并且溫和干燥的氣候相比于炎熱和潮濕的氣候更利于抗螨。

普遍認(rèn)為，西方蜜蜂對瓦螨沒有耐受性。但是，這并不排除西方蜜蜂存在抗螨行為多態(tài)性。事實(shí)上，Locke和Fries[5]通過10多年的研究發(fā)現(xiàn)，瑞典哥特蘭島（Gotland）上的西方蜜蜂展現(xiàn)出很強(qiáng)的瓦螨耐受性；Freis和Bommarco等人通過交叉感染實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論：哥特蘭島上的西蜂具有抗螨性，而且這種抗性不僅僅針對當(dāng)?shù)氐尿x；哥特蘭島上的蜂群抗螨的一種機(jī)理是其可以導(dǎo)致螨蟲的雄性不育[6]螨行為具有一定的多態(tài)性。

2 數(shù)量性狀位點(diǎn)(QTL)

2.1 QTL理論簡介

近些年在蜜蜂數(shù)量性狀研究過程中，普遍利用定位數(shù)量性狀位點(diǎn)（quantitative traits loci，QTL）來探索決定表型變異的染色體位點(diǎn)并估計(jì)其遺傳效應(yīng)[7]。QTL是指能影響一個(gè)種群某個(gè)數(shù)量性狀變化的一段DNA區(qū)域或幾個(gè)基因。近期發(fā)現(xiàn)，一個(gè)數(shù)量性狀的QTL并不很多，一般為4～8個(gè)。每個(gè)QTL為一個(gè)孟德爾因子，它可能是一個(gè)基因，也可能是由2個(gè)或2個(gè)以上的基因組成的基因群。QTL的特點(diǎn)是有加性效應(yīng)和顯性效應(yīng)，但主要以加性效應(yīng)為主，還存在少數(shù)的超顯性效應(yīng)和上位效應(yīng)。定位QTL最常用的方法是集群分離分析法、候選區(qū)域篩選法和基因組掃描法[8]。

QTL定位需要一個(gè)適合的定位群體，由于蜜蜂具有相對較短的世代間隔、成熟的人工繁殖技術(shù)及雄性單倍體的特點(diǎn)，所以在分子水平上研究復(fù)雜的數(shù)量性狀是可行的。具體過程一般采用孫女設(shè)計(jì)法[9]，但是可根據(jù)具體性狀、定位群體、雜交方案及表型統(tǒng)計(jì)群體進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

蜜蜂QTL定位應(yīng)用最多的方法是區(qū)間作圖法（QTL Maping），QTL Mapping的主要任務(wù)就是以QTL的數(shù)量、位置、影響和互作為依據(jù)，來研究表型水平上與遺傳水平上變化的聯(lián)系。通過此方法針對某一性狀可以得到某一染色體區(qū)域的LOD值曲線，其能反映QTL在染色體具體位置上出現(xiàn)的可能性大小，LOD值與可能性大小呈正相關(guān)。

2.2 定位QTL方法在解析生物相對性狀及西方蜜蜂抗螨性上的應(yīng)用

集群分離分析法解析蜜蜂QTL區(qū)域的研究較少，但是此方法在植物上的研究較多。1991年，首次提出并成功在萵苣F2代分離群體中篩選出3個(gè)與霜霉病抗性基因Dm5/8緊密連鎖的RAPD標(biāo)記。其基本原理是通過具有相對性狀的一對親本雜交，在其任一分離后代群體中，根據(jù)個(gè)體表型或基因型的極端差異，選取一定量個(gè)體的DNA混合，構(gòu)建2個(gè)相當(dāng)于近等基因系的基因池（DNA pools）。因?yàn)橹粚π誀钭隽诉x擇，這2個(gè)池表型上是一對相對性狀，遺傳上也只存在目標(biāo)基因區(qū)域上的差異，兩池間的DNA差異片段即可看作是與目標(biāo)性狀連鎖的分子標(biāo)記。通過更大群體中進(jìn)一步驗(yàn)證，就可確定該差異片段是否與目標(biāo)基因連鎖以及連鎖程度[10]。

2011年Behrens等人采用哥特蘭島上未感染瓦螨的西方蜜蜂，對于其抗螨性，通過QTL作圖進(jìn)行了分析。他們用216個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記，在基因組上篩選出一部分候選數(shù)量性狀位點(diǎn)。共在第4、第7和第9染色體上篩選出3個(gè)區(qū)域，如圖1。通過研究，雖然發(fā)現(xiàn)這3個(gè)區(qū)域各自對抗螨性的作用較小，但是這3個(gè)區(qū)域聯(lián)合起來，通過異位顯性對于螨蟲的抑制作用效果顯著[11]。

2015年的一個(gè)QTL作圖研究確認(rèn)了第7染色體上存在一個(gè)區(qū)域，主要負(fù)責(zé)蜜蜂對螨蟲的抗性。在這個(gè)研究中，通過對比哥特蘭島2000年無瓦螨的原始蜂群和2007年感染瓦螨的處理蜂群，采用微衛(wèi)星掃描重點(diǎn)候補(bǔ)QTL區(qū)域，研究了這2個(gè)蜂群的潛在聯(lián)系。通過基因標(biāo)記檢測發(fā)現(xiàn)，基因漂變已經(jīng)引起處理蜂群遺傳多樣性的極度減少。另外，相比于這種單純基因漂變，其整體性雜合度的降低，在第7染色體上的2個(gè)位點(diǎn)顯現(xiàn)出更加強(qiáng)烈的多樣性的降低。在此研究中篩選出11個(gè)基因，其中有一個(gè)可以作為減少瓦螨繁殖的候選基因——GMCOX18（葡萄糖甲醇膽堿氧化還原酶18）。GMCOX18可能改變幼蜂體內(nèi)一種揮發(fā)物質(zhì)的釋放，而這種物質(zhì)可以觸發(fā)瓦螨的卵子發(fā)生[12]。

圖1 哥特蘭島西方蜜蜂部分QTL圖譜

2015年Maria等人通過俄羅斯蜜蜂和意大利蜜蜂，對高瓦螨敏感度衛(wèi)生習(xí)慣（VSH）的QTL進(jìn)行了分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)俄羅斯蜜蜂相對于意大利蜜蜂表現(xiàn)出更高的瓦螨抗性，而且巢脾減少的百分比和雌性瓦螨的繁殖率這2個(gè)表型參數(shù)與VSH基因型分布的關(guān)聯(lián)度較為顯著[13]。

3 結(jié)語

近年蜜蜂QTL研究比較成熟的領(lǐng)域集中在蜜蜂的取食行為、自衛(wèi)行為、體長及逆向?qū)W習(xí)這4個(gè)方面，并且在染色體水平上進(jìn)行了具體定位，得到了各方面的驗(yàn)證[7]。但是關(guān)于蜜蜂抗螨行為的研究非常少，上述2個(gè)QTL作圖的研究結(jié)果顯示，基因篩選與基因掃描法不僅可以分析蜜蜂的抗螨性，而且使單基因試驗(yàn)分析蜜蜂抗螨性成為可能，另外還加深了人們對蜜蜂抗螨機(jī)制的理解。最后，這2個(gè)研究均在蜜蜂第7染色體上尋找到相關(guān)區(qū)域與蜂螨繁殖有關(guān)聯(lián)，在H Michae的研究中還鎖定了一個(gè)基因-GMCOX18，可見蜜蜂第7染色體對于研究蜂螨抗性具有一定潛力，可以作為以后研究的主要對象。近期發(fā)現(xiàn)的VSH數(shù)量性狀遺傳位點(diǎn)與雌性瓦螨的繁殖率關(guān)聯(lián)顯著，其可以作為研究蜜蜂瓦螨抗性遺傳機(jī)制的入手點(diǎn)。隨著蜜蜂后基因組時(shí)代的到來，QTL定位技術(shù)與基因芯片技術(shù)和生物信息學(xué)手段不斷結(jié)合[7]，可以更加完美的使相應(yīng)問題得到解決。