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蜜蜂---新型的实验动物资源

2015年12月16日 浏览量: 评论(0) 来源:江西中医药大学实验动物科技中心 作者:刘志勇 责任编辑:admin
摘要:蜜蜂已经成为生物学研究的热点生物之一,越来越受到各国研究者的重视:具有相同遗传背景的蜂王和工蜂, 寿命差异普遍在10倍以上, 甚至100倍。

实验动物作为科技基础支撑的重要条件之一,对人类生存以及人类科技活动起着不可或缺的重要作用。在科学研究的深度和广度呈现前所未有的发展势态下,实验动物科学也面临着许多新的挑战和机遇,原有的经典实验动物难以满足如火如荼的生命科学的研究,而且生命科学已深人到各个领域,对实验方法和实验材料的要求也随之变得更广泛、更细致、更严格、更多样化。利用高新生物技术和我国动物资源丰富的优势,加强和加快资源动物的开发和实验动物化,提升实验动物资源的丰富度,对推动我国实验动物科学的发展,为生命科学研究提供有力的支撑条件显得非常迫切和重要。

蜜蜂,在分类学上属于节肢动物门(Arthropoda)、昆虫纲(Insecta)、膜翅目(Hymenoptera)、细腰亚目(Apocrita)、针尾部(Aculeata)、蜜蜂总科(Apoidea)、蜜蜂科(Apidae)、蜜蜂亚科(Apinae)、蜜蜂属(Apis)。截至2009年前,世界上公认的蜜蜂种类已达 9 种,即:黑小蜜蜂(Apis andreniformis Smith,1858),别名:小排蜂,小蜜蜂(Apis florea Fabricius,1787),黑大蜜蜂(Apis laboriosa Smith,1871),别名:岩蜂、喜马拉雅排蜂、雪山蜜蜂,大蜜蜂(Apis dorsata Fabricius,1793),沙巴蜂(Apis koschevnikovi Buttel-Reepen,1906)、别名:红色蜜蜂, 绿努蜂(Apis nulunsis Tingek,Koeniger and Koeniger,1998),苏拉威西蜂(印尼蜂)(Apis nigrocincta Smith,1871),东方蜜蜂(Apis cerana Fabricius,1793)和西方蜜蜂(Apis mellifera Linnaeus,1758)。西方蜜蜂和东方蜜蜂(中华蜜蜂)是极少数可人工驯养的昆虫之一, 作为经济昆虫有着3000年以上的饲养历史,而中华蜜蜂是我国特有蜜蜂品种。目前全世界初级蜂产品总价值数十亿美元,蜂产品因其卓越的生物学功效在保健品行业和医学领域中正发挥着越来越重要的作用,而蜜蜂授粉带来的商业价值则是蜂产品本身价值的多倍, 其生态价值更是无可估量。

而如今, 蜜蜂的价值已远远超出了经济昆虫的范畴。在2006年10月26日出版的《Nature》杂志上, 来自数十个国家科研机构的科学家公布了他们对西方蜜蜂基因组的测序和分析结果(The honeybee genome sequencing consortium,2006), 西方蜜蜂成为了继黑腹果蝇,冈比亚按蚊和家蚕之后, 第4种测定基因组序列的昆虫。同时在同一周出版的《Science》(Whitfield et al,2006),《PNAS》(Danforth et al,2006) , 《Genome research》等顶尖学术刊物上同时发表了数篇有关蜜蜂的进化、社会性行为、基因结构等方面的研究论文, 而《Genome research》和《Insect  Molecular Biology》更是以蜜蜂专刊的形式分别发表了10多篇蜜蜂研究论文。

蜜蜂已经成为生物学研究的热点生物之一,越来越受到各国研究者的重视:具有相同遗传背景的蜂王和工蜂, 寿命差异普遍在10倍以上, 甚至100倍。这一天生的种内寿命差异的研究价值是人工诱导模型无法比拟的。同时, 亲属结构、社会职能、群体内外环境、营养条件对工蜂个体寿命的影响也有助于阐释同样处于社会环境中的人类的衰老机理;蜜蜂性别决定开关基因功能的发现, 为单多倍体生物性别决定机制的比较研究奠定了基础,而人类性染色体中的X染色体, 在个体中的存在方式与单多倍体生物染色体的存在方式相同, 即男性个体中单拷贝, 女性个体中多拷贝。人类许多疾病如血友症、色育症、turner综合症、染色体易脆症等均是由于X染色体的突变而引发的。因此, 通过对蜜蜂这样的单多倍体生物的性别决定机制进行研究, 深入了解单多倍体生物基因表达的特点, 寻找其基因差异表达的调控区, 也有助于了解和研究人类X染色体突变导致的疾病的病因和治疗方法。

蜜蜂作为“实验用动物”也早已应用到环境毒理研究中,美国环保署(EPA),OECD和我国国家环保总局已将“蜜蜂急性经口毒性试验”和“蜜蜂急性接触毒性试验”列入化学品试验指导原则。我国农业部规定,在农药登记中必须开展农药对环境的影响,而蜜蜂毒性试验是该实验项目之一。蜜蜂是毒性试验、环境监测、发育生物学、生理学、生态学、遗传学等研究常用的实验材料,在各个领域得到广泛应用。因此蜜蜂的实验动物化显得十分必要,因为标准的实验用蜜蜂是获得可重复性的实验结果的基础,因此不但具有良好的社会效益,同时也有十分广阔的应用前景。通过标准化工作,加强质量监测,逐步形成实验动物化蜜蜂的供应商品化和社会化,为开发、利用蜜蜂这一宝贵新兴实验动物资源具有重要意义。

蜜蜂基因组计划的完成,标志着蜜蜂的研究已经进入功能基因组时代,而且做为基因功能研究的基本技术手段的转基因技术已经有所发展,蜜蜂转基因体系的建立,将为蜜蜂基因克隆、基因功能研究、基因表达调控研究具有极其重要的理论与实际意义和广阔的市场前景,因此生物高新技术手段中的基因工程技术对于蜜蜂实验动物化后研究蜜蜂的基因功能探索意义重大。

更重要和有特点的是,蜜蜂具有社会化的特点,这在目前所有的实验动物中是决无仅有的,而这一点决定了蜜蜂做为实验动物在当今所具有的重大开发价值,这表现在其具有复杂而精确的社会性结构。蜜蜂是典型的真社会性昆虫, 以蜂群的形式生存繁衍, 具备高度发达的社会性结构, 可以为其他社会性生物甚至人类社会的研究提供借鉴,可以用以研究个体职能与基因表达有密切关系, 因为社会基因组学的研究结果表明社会职能的变化伴随着某些基因表达的上调或抑制。再如在衰老研究中,传统的模式生物如酵母、线虫、果蝇等在衰老和生活史研究领域发挥了重要的作用,但所有这些传统模式生物都不是社会性生物, 而社会性被认为对衰老有重要影响,因此蜜蜂的衰老研究可能具有更好的研究意义。蜜蜂被认为不仅是在个体水平研究免疫与疾病的遗传背景的优选生物, 同时也可用于在群体水平研究个体间互作对免疫与疾病的影响,可以为人类的疾病研究提供借鉴。     

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