2022年7月15日， CellPress旗下iScience杂志正式发表云南大学生物医药研究院陈大华团队的研究论文“Single-cell transcriptomic analysis of honeybee brains identifies vitellogenin as caste differentiation-related factor”。该工作构建了三种雌性蜜蜂大脑单细胞转录组图谱，并且发现卵黄蛋白原基因（vg）在幼虫级型分化调控过程中发挥重要功能。我院章文信博士、硕士研究生王亮亮、博士研究生王宇飞、生科院赵银娇博士为文章共同第一作者，陈大华教授、生科院张建教授、中科院动物研究所孙钦秒研究员为文章的共同通讯作者。

蜜蜂（Apis mellifera）是常见的社会性昆虫之一。在蜂群中，工蜂和蜂王均由二倍体受精卵发育而来，二者基因组高度相似。然而，这两种雌性级型在形态、生理、行为、寿命等方面存在巨大差异。蜂王主要负责繁殖以及通过分泌信息素来维持蜂群的稳定。工蜂则承担了除生育以外的绝大多数工作，并且它们的职责通常随着年龄增长而改变，例如刚出房的工蜂在巢内从事哺育幼虫的工作，而年老的工蜂在巢外采集食物。雌性蜜蜂的级型分化和劳动分工现象是蜜蜂生物学的经典问题之一，关于这些现象的调控机制目前仍知之甚少。

为了探索造成蜂王和工蜂行为差异的细胞和分子机理，研究人员以行为调控的中枢器官——大脑为研究对象，利用10X Genomics技术构建了来自三种不同雌性意大利蜜蜂群体（包含蜂王和另外两种工蜂亚级型：哺育蜂和采集蜂）的大脑组织单细胞转录组图谱，将115169个细胞进行无监督聚类分析得到十余种不同的细胞亚群，涉及五种不同的主要细胞类型：即肯尼恩细胞（Kenyon Cells）、视神经叶细胞（Optic Lobes）、嗅觉投射神经元细胞（Olfactory projection neurons）、神经胶质细胞（Glial cells）和血细胞（Hemocyte）。对肯尼恩细胞和神经胶质细胞亚型的转录特征进行深入分析，发现蜂王的鞘胶质细胞中（ensheathing glia）特异性高表达卵黄蛋白原基因（vitellogenin）。随后，研究人员利用离巢幼虫培养系统和RNA干扰实验，观察到在蜂王幼虫阶段对vg进行敲低能够显著抑制其向蜂王的转变。这些证据表明vg可能作为蜂王级型的“分子标记”参与调节级型分化。

该研究获得了蜜蜂大脑细胞组成和基因表达更精准的数据，为今后蜜蜂行为学、神经生理和分子生物学等领域的研究提供重要的数据参考，也为蜜蜂级型分化、劳动分工等问题的研究提供了新思路。

本研究得到国家自然科学基金委基础中心项目、国家重点研发计划等经费的资助。

文章链接：https://www.cell.com/iscience/fulltext/S2589-0042(22)00915-4#secsectitle0040