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[中国科学报]蜜蜂蛋白质组学:从无到有的蜕变

发布者: 管理员  发布时间:2015-05-28 作者:Admin   来源:《中国科学报》2015年5月27日  点击量

    近年来,广泛用于医药、化妆品和保健品行业的蜂王浆备受消费者青睐。家住北京市海淀区马连洼的李大妈相中了一款蜂王浆产品,她除了了解蜂王浆具有增强体质、改善睡眠、平衡“三高”等作用外,其他的并不知道,诸如它是如何来的、主要成分怎么样等。
    “其实,蜂王浆是工蜂合成和分泌的蜂王和小幼虫的食物,它对幼虫的发育有重要的作用,而对其主要成分的把握,主要通过对其蛋白质组的研究才能发现。”中国农科院蜜蜂所研究员李建科说。
    近日,以李建科为首席科学家的蜜蜂蛋白质组学创新团队在蜂王浆蛋白质组研究方面的成果受到广泛关注。该团队自2005年下半年成立以来,经过不到十年的努力,已在蜜蜂产浆生物学、发育生物学和蜂王浆生物学功能等领域取得一系列理论突破,不仅为我国蜂业可持续发展奠定理论基础,而且已引领蜜蜂蛋白质组学领域的国际前沿。

山沟里的蜜蜂蛋白质组学梦

    北京植物园、樱桃沟,北京人甚至全国许多人都知道这个风景名胜。然而并非人人都知道,就在这个山沟里有一个国家级的研究所,中国农业科学院蜜蜂研究所。人们更不会了解在这个山沟里竟然还有一个团队的学术水平引领世界相关学科的发展,它就是蜜蜂蛋白质组学创新团队。“这个团队比起蜜蜂研究所的年龄要年轻近50岁,是在中国农业科学院人才工程的资助下组建的。”李建科告诉记者。
    据了解,团队建设的头两年,人员只有李建科一人,不但科研经费极度紧张,而且实验室从零开始建设。但经过近两年的边建设边研究历程,2007年第一篇学术论文在国际期刊上发表,次年在蛋白质组学国际主流杂志《蛋白质组学研究》上发表论文。
    十年间,团队成员不超过10人,尤其在起初的几年里只有李建科一人带领3~5个研究生开展工作。迄今为止,该团队也仅有9人,但他们已在《蛋白质组学研究》杂志发表论文10篇,其中的蜜蜂级型分化理论在线粒体和核蛋白质组水平上深入研究了调控级型分化的分子机理。2011年发表后在美国的《每日科学》等10多家外国媒体上报道。2014年他们首次全面深入的阐明了调控胚胎发育的关键代谢通路和关键蛋白,研究成果发表在蛋白质组学的顶级期刊《分子细胞蛋白质组学》上,这对蜜蜂分子遗传改造奠具有重要的理论贡献。
    迄今,国际上有关蜜蜂蛋白质组学研究的论文50以上来自此科研创新团队。在不到10年时间里,蜜蜂蛋白质组学研究从无到有,已经形成了优势突出、特色明显、在国内外具有一定影响的科研团队。
    在较短时间里能取得较大的科研业绩,李建科认为,其主要原因是瞄准我国蜂业的重大技术和理论问题,在锐意创新、不懈追求、勇于探索精神的驱动下,取得了一系列原始创新成果。“战略定位清晰、研究目标明确,顶层设计准确,能吃苦、肯钻研是取得成功的关键要素。”李建科说。

占据科研至高点

    蛋白质组的概念最早由澳大利亚科学家Wilkins等于1994年提出,并与1995年7月在《电泳杂志》上发表。“要想真正揭开生命活动的奥妙,必须进行蛋白质水平的研究,由此产生了一门新的学科,即蛋白质组学。”李建科介绍。
    蛋白质组是细胞、组织或一个生物体在一定时间、一定条件下所表达的全部蛋白质。而蛋白质组学是以蛋白质组为研究对象,从蛋白质水平入手,整体、动态、定量地去研究正在工作的基因组,是后基因组时代研究基因功能的重要研究方法之一。
    该团队运用蛋白质组学方法开展蜜蜂生物学基础性和前瞻性研究,并取得了一系列原创性研究成果:揭示了我国蜂王浆高产蜜蜂的高产机理,阐明了调控蜜蜂胚胎、幼虫、蛹发育的机理并发现关键调控基因,阐明了不同蜜蜂嗅觉分子机制,深度挖掘了蜂王浆的功能蛋白成分。
    近年来,随着蛋白质组学理论和技术的发展,研究热点逐渐向蛋白质翻译后修饰方向转移,该团队紧跟国际蛋白质组学发展步伐,随即展开了蜂王浆蛋白糖基化和磷酸化修饰研究,其中糖基化研究在蜂王浆25种蛋白中鉴定出53个糖基化位点,42个位点为首次报道;通过对意大利蜜蜂和中华蜜蜂蜂王浆蛋白磷酸化修饰特征和功能进行了深入研究,系统阐释了两蜂种在各自进化过程中采取了不同的磷酸化策略以满足幼虫发育营养和防御的需求。
    据了解,以上这些研究成果在国际高水平学术期刊发表论文30篇,累计影响因子140以上,其中在国际蛋白质组学的重要学术期刊上发表论文20多篇。国际上有关蜜蜂蛋白质组的研究论文约一半出自该团队,在国内同行中位居第一,为完成“跃居世界农业科技高端”的使命打下坚实基础。

瞄准产业需求,推动蜂业发展

    我国是世界上的养蜂大国,蜂群数量、养蜂从业人员和蜂产品产量和出口量均居世界前列。
    作为农科人,身背服务农业生产的重任,众多的蜂农就是他们服务的对象。“要成为一名合格的蜂业科研人员,首先要成为一名合格的养蜂员。”李建科表示,团队里的每一个成员不仅是前瞻研究高手,同时也是养蜂专家。
    据介绍,该团队每年培训蜂农1000人次以上,每年在陕西、辽宁、北京和河南等地建立示范蜂场8个以上。
    随着农业现代化进程的推进,养蜂业现代化已成为促进蜂业发展必由之路。现代化蜂业生产以提高劳动效率、降低劳动强度、提高产品质量为目的,最终实现蜂农收益水平提高。
    近年来,他们通过实践,初步形成了以功能合理养蜂车、高效脱蜂和摇蜜系统为主的高效转地饲养技术,极大提高养蜂生产效率。“尤其是养蜂车的设计以房车为理念,在增加汽车安全性的基础上,充分考虑蜜蜂生物学习性和养蜂人的生活和工作需求,配备了电视、小冰柜、空调、储物箱、储水箱、蜜蜂起落板、车载太阳能发电和储电系统等生活和生产设施。”李建科说,“这极大改变了蜂农生活环境,使养蜂车的功能更加合理化。”
    随着研究的深入,李建科相信,利用蛋白质组学研究手段,将更好地阐明蜜蜂重要生命活动的本质、蜜蜂重要优良性状相关的蛋白及基因的功能,这将为蜜蜂生物学的发展和蜜蜂的品种选育,如寻找和发现抗病、优质、高产蜜蜂奠定基础,对推动我国蜂业向世界强国发展具有重要意义。
 


 


 

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