近日，动物科技学院曾志将教授团队在《Cell》子刊《iScience》以及昆虫学领域Top期刊《Insect Biochemistry and Molecular Biology》在线发表研究论文，题目分别为“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”。
蜂王与工蜂具有相同遗传背景，都是由受精卵发育而成，但由于营养和发育空间差异导致蜂王与工蜂在形态、生理和行为上出现显著差异，特别是蜂王寿命比工蜂寿命高数十倍，表现出很强的衰老与寿命可塑性。以蜜蜂为模型，利用Hi-C，ChIP-seq和RNA-seq三组学技术，比较分析了刚羽化出房的蜂王和工蜂表观遗传调控分子机制。首次发现发现蜂王比工蜂染色体Hi-C (包括染色体内Cis和染色体间Trans) 互作都更强；蜂王比工蜂有更多特异性H3K27ac修饰，而工蜂有更多H3K4me1修饰。蜂王与工蜂表观遗传差异相关基因主要集中在与寿命、卵巢发育以及级型分化等通路。该研究不仅深入解析了蜂王与工蜂的表观遗传调控分子机制，而且研究结果对衰老生物学研究（特别是衰老与寿命调控方面）有重要参考价值。
以蜜蜂为模型，利用Hi-C，ATAT-seq，ChIP-seq和RNA-seq四组学技术，比较分析了蜂王和工蜂在发育早期（2日龄幼虫）和发育关键期（4日龄幼虫）的表观遗传调控分子机制。结果发现：2日龄蜂王幼虫和工蜂幼虫染色体Hi-C (染色体内Cis和染色体间Trans) 互作无显著差异，而4日龄蜂王幼虫在染色体内互作更强，工蜂幼虫则在染色体间互作更强。Hi-C、ATAC-seq、ChIP-seq结果都与RNA-seq结果呈正相关，且4日龄蜂王幼虫比2日龄幼虫有更多的差异基因，这些基因主要与级型分化相关。蜜蜂级型分化是通过复杂的多组学互作来调控，在幼虫发育早期，表观遗传修饰较少，且较低程度地参与调控基因表达，因此2日龄幼虫发育具可塑性；但到幼虫发育关键期，表观遗传修饰变化加剧，且多种表观遗传修饰通过协同互作，特别是与级型分化关键基因受到表观修饰多重调控，因此4日龄幼虫发育则不可逆。首次提出表观遗传修饰能根据生物体发育状态，自动启动自身的表观遗传调控程序，进而调控生物体发育。研究结果解释了表观遗传修饰调控蜜蜂表型可塑性分子机理。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2589004223003851
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0965174823000231
供稿：动科学院 审核：王义华
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