蜜蜂表皮蛋白家族的全基因组鉴定与表达模式研究取得新进展

蜜蜂表皮蛋白（Cuticular Proteins, CPs）是昆虫外骨骼的主要组成成分，不仅调控发育过程，还作为结构屏障增强对环境胁迫的抵抗能力。表皮蛋白基因家族的组成、进化特征及其在蜜蜂发育过程中的动态表达模式，是理解蜜蜂表皮形成机制、成虫羽化及环境适应性的重要基础。然而，目前对蜜蜂表皮蛋白基因的系统鉴定和发育阶段特异性表达图谱仍缺乏全面解析。

本研究采用全基因组生物信息学方法，在蜜蜂基因组中系统鉴定了85个表皮蛋白基因，分属于六个家族：CPR家族（n=43）、CPAP家族（n=27）、CPF家族（n=2）、Tweedle家族（n=2）、CPLCP家族（n=8）和Apidermin家族（n=3）。进化关系分析显示，各家族分别形成相对独立的进化分支。结构域与基序分析证实，所有CPR成员均含有保守的Chitin_Bind_4结构域；CPAP成员具有1个或3个Chitin-binding Peritrophin-A结构域（CBM_14）；CPF成员含有保守的Pupal cuticle protein C1结构域（Cuticle_3）；Tweedle成员含有未知功能保守结构域（DUF243）；而CPLCP和Apidermin家族未发现保守结构域。基于RNA-seq转录组数据，揭示了AmCPs在封盖蛹发育过程中的动态表达模式，各家族呈现相对特征性的时间表达谱。qPCR验证了8个高表达CPR基因在封盖后9天的表达水平，与RNA-seq结果一致。结果表明，Tweedle及部分CPR/CPAP基因在预蛹期（封盖后3天）表达峰值，与新表皮形成同步；而大多数CPR和Apidermin基因在晚期蛹期（封盖后9天）表达最高，提示其在成虫表皮成熟及羽化中的关键作用。

这项工作为蜜蜂表皮形成的分子机制提供了生物信息学分析和转录组表达图谱基础数据，鉴定出潜在参与成虫表皮发育的候选基因，为后续功能验证研究奠定了重要基础。同时，本研究丰富了蜜蜂生理学和表皮生物学的基因组资源，有助于深入理解蜜蜂发育调控与环境适应策略。

本研究相关成果以“Genome-wide Identification and Expression Pattern of the Cuticular Protein Family in Honeybee Apis mellifera during Adult Cuticle Formation Stages”为题发表在SCI期刊agriculture上。课题组朱翔杰副教授和硕士研究生孙嘉琪为本文共同第一作者，徐新建博士和周姝婧博士为本文通讯作者。

原文链接：https://www.mdpi.com/2077-0472/16/6/641