近日，動物科技學院曾志將教授團隊在《Cell》子刊《iScience》以及昆蟲學領域Top期刊《Insect Biochemistry and Molecular Biology》在線發表研究論文，題目分別為“Phenotypic dimorphism between honeybee queen and worker is regulated by complicated epigenetic modifications”和“The diverging epigenomic landscapes of honeybee queens and workers revealed by multiomic sequencing”。
蜂王與工蜂具有相同遺傳背景，都是由受精卵發育而成，但由于營養和發育空間差異導致蜂王與工蜂在形態、生理和行為上出現顯著差異，特別是蜂王壽命比工蜂壽命高數十倍，表現出很強的衰老與壽命可塑性。以蜜蜂為模型，利用Hi-C，ChIP-seq和RNA-seq三組學技術，比較分析了剛羽化出房的蜂王和工蜂表觀遺傳調控分子機制。首次發現發現蜂王比工蜂染色體Hi-C (包括染色體內Cis和染色體間Trans) 互作都更強；蜂王比工蜂有更多特異性H3K27ac修飾，而工蜂有更多H3K4me1修飾。蜂王與工蜂表觀遺傳差異相關基因主要集中在與壽命、卵巢發育以及級型分化等通路。該研究不僅深入解析了蜂王與工蜂的表觀遺傳調控分子機制，而且研究結果對衰老生物學研究（特別是衰老與壽命調控方面）有重要參考價值。
以蜜蜂為模型，利用Hi-C，ATAT-seq，ChIP-seq和RNA-seq四組學技術，比較分析了蜂王和工蜂在發育早期（2日齡幼蟲）和發育關鍵期（4日齡幼蟲）的表觀遺傳調控分子機制。結果發現：2日齡蜂王幼蟲和工蜂幼蟲染色體Hi-C (染色體內Cis和染色體間Trans) 互作無顯著差異，而4日齡蜂王幼蟲在染色體內互作更強，工蜂幼蟲則在染色體間互作更強。Hi-C、ATAC-seq、ChIP-seq結果都與RNA-seq結果呈正相關，且4日齡蜂王幼蟲比2日齡幼蟲有更多的差異基因，這些基因主要與級型分化相關。蜜蜂級型分化是通過復雜的多組學互作來調控，在幼蟲發育早期，表觀遺傳修飾較少，且較低程度地參與調控基因表達，因此2日齡幼蟲發育具可塑性；但到幼蟲發育關鍵期，表觀遺傳修飾變化加劇，且多種表觀遺傳修飾通過協同互作，特別是與級型分化關鍵基因受到表觀修飾多重調控，因此4日齡幼蟲發育則不可逆。首次提出表觀遺傳修飾能根據生物體發育狀態，自動啟動自身的表觀遺傳調控程序，進而調控生物體發育。研究結果解釋了表觀遺傳修飾調控蜜蜂表型可塑性分子機理。
論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004223003851
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0965174823000231
供稿：動物科技學院 審核：王義華
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