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在作物生产系统中维持蜜蜂健康正变得日益困难，因为工蜂会同时遭遇来自农药和病原体的多重化学与生物胁迫。田间真实水平的这些胁迫如何影响功能上不同组织的分子生理状态，仍然知之甚少。在本研究中，我们检验了组织分辨蛋白质组学是否能够将稳定的组织特异性模式与作物相关的分子变化区分开来。为此，我们对连续两年内采集自加拿大四种作物生态系统的蜜蜂腹部、肠道和头部蛋白质组进行了分析，并将这些数据与农药残留和病原负荷测量结果进行了整合。蛋白质组变异同时受到组织身份和作物环境的共同影响。各组织的特异性蛋白质组特征在不同样本间均表现稳定，而作物相关效应在两年中均可检测到，并且在研究的第二年即2021年表现更强。组织特异性的富集分析和网络分析表明，腹部与脂质分解代谢以及泛素-蛋白酶体蛋白稳态相关，肠道与中心碳代谢、膜转运、囊泡运输和细胞骨架组织相关，头部则与神经感觉功能和线粒体功能相关，同时还涉及氨基糖代谢和囊泡相关质量控制模块。在所测定的农药残留中，boscalid是与蛋白质组变异关联最具可重复性的化学因素，且在肠道中的信号最强。跨年度验证表明，boscalid暴露与肠道中参与线粒体代谢、蛋白质质量控制、囊泡运输、营养转运和生物合成通路的蛋白丰度降低相关。此外，整合蛋白质组—转录组—微生物组的因子分析进一步鉴定出与测定胁迫变量相关的肠道中心组分，并将蛋白水平变异与协调一致的转录组和微生物变化联系起来。独立年度验证显示，2020年检测到的紧凑型作物相关蛋白特征在2021年同样存在。综上，这些结果表明，蜜蜂各组织在保持稳定蛋白质组身份特征的同时，也会对作物生态系统中遭遇的农药和病原体压力表现出组织特异性和年份特异性的响应。肠道蛋白质组尤其可能作为田间条件下农药相关扰动的敏感分子指示指标。
在作物生产系统中维持蜜蜂健康正变得日益困难，因为工蜂会同时遭遇来自农药和病原体的多重化学与生物压力。这些具有田间现实性的压力如何影响功能上不同组织中的分子生理过程，仍然知之甚少。在本研究中，我们检验了组织分辨蛋白质组学是否能够将稳定的组织特异性模式与作物相关的分子变化区分开来。
为此，我们对连续两年间采集自加拿大四种作物生态系统的蜜蜂腹部、肠道和头部蛋白质组进行了分析，并将这些数据与农药残留和病原负荷测量结果进行了整合。蛋白质组变异同时受组织身份和作物环境的共同塑造。跨样本的组织特异性蛋白质组谱表现稳定，而作物相关效应在两年中均可检测到，并且在研究的第二年即2021年更为显著。组织特异性富集和网络分析表明，腹部与脂质分解代谢以及泛素-蛋白酶体蛋白稳态相关，肠道与中心碳代谢、膜转运、囊泡运输和细胞骨架组织相关，头部则与神经感觉功能和线粒体功能相关，同时还涉及氨基糖代谢和囊泡相关质量控制模块。
在所测定的农药残留中，啶酰菌胺是与蛋白质组变异相关性最具可重复性的化学因素，其最强信号出现在肠道中。跨年度验证表明，啶酰菌胺暴露与肠道中参与线粒体代谢、蛋白质质量控制、囊泡运输、营养物质转运和生物合成通路的蛋白丰度降低相关。此外，整合蛋白质组-转录组-微生物组因子分析进一步鉴定出与实测胁迫变量相关的以肠道为中心的组分，并将蛋白质水平的变异与协调一致的转录组和微生物变化联系起来。独立年份验证显示，2020年检测到的紧凑型作物相关蛋白特征在2021年中同样存在。
综上，这些结果表明，蜜蜂组织在维持稳定蛋白质组身份的同时，也会对作物生态系统中遭遇的农药和病原压力表现出组织特异性和年份特异性的响应。肠道蛋白质组尤其可能作为田间条件下农药相关扰动的敏感分子指示指标。
📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.03.729970v1?rss=1
🏷️ 比较蛋白质组学 西方蜜蜂 农业胁迫 农药暴露 肠道蛋白质组 作物生态系统