白细胞介素通路通过Piezo机制调节蜜蜂的糖分摄入

《Insect Biochemistry and Molecular Biology》：The leucokinin pathway regulates honey bee sugar consumption via Piezo

工蜂蔗糖摄入受LK/LKR信号通路调控，该通路通过激活Piezo离子通道抑制摄食行为，并发现Lkrial lncRNA通过抑制LKR表达增强蔗糖摄入。

　　蜂蜜蜂是重要的社会性昆虫，其生存与繁衍依赖于对花蜜和花粉的采集。花蜜作为主要的碳水化合物来源，为个体和整个蜂群提供能量支持，而花粉则提供必需的蛋白质、氨基酸和脂类，以满足发育中的幼虫、蜂王和其他成年个体的营养需求。在这一过程中，蜂蜜蜂的觅食行为不仅影响其自身的生存，还对蜂群的复杂行为和通信，如舞蹈语言，起到关键作用。因此，解析花蜜和蔗糖摄入的调控机制，对于理解蜜蜂的行为动态和社会组织具有重要意义。

本研究聚焦于亚洲蜜蜂（*Apis cerana*）中蔗糖摄入的神经调控机制。研究发现，一种名为“leucokinin（LK）”的神经肽及其受体“leucokinin receptor（LKR）”在调控蔗糖摄入中起着重要作用。通过补充LK和使用* Lkr *的RNA干扰技术，研究者发现LK和LKR信号可以抑制工蜂的蔗糖摄入行为。此外，研究还揭示了一种新的长链非编码RNA（lncRNA）——* Lkrial *（* Lkr *内含子反义lncRNA），该RNA由* Lkr *基因的反义链转录而来，并能够抑制* Lkr *的表达，从而增强蔗糖摄入。这些结果表明，LK/LKR信号通过* Lkrial *调控，形成了一个负反馈机制，从而控制蔗糖摄入。

进一步的研究表明，LK/LKR信号通路激活了机械感受性离子通道* Piezo *，该通道位于蜜蜂大脑中，其激活会显著抑制蔗糖摄入。这表明，LK/LKR信号不仅直接调控蔗糖摄入，还通过* Piezo *蛋白间接发挥作用。这一发现为蜜蜂神经调控机制提供了新的视角，揭示了蔗糖摄入与能量获取之间的复杂关系。

研究还发现，LK和LKR在蜜蜂中的表达受到环境因素的影响。例如，在亚洲蜜蜂中，采集花蜜的工蜂大脑中LK和LKR的表达水平低于采集花粉的工蜂。这可能意味着，LK和LKR在调节不同营养来源的摄入方面具有重要作用。此外，LK和LKR的表达还受到基因选择的影响，其在多个边缘种群中显示出一致的正选择信号，这表明该基因可能在适应不同生态环境的过程中发挥了关键作用。

值得注意的是，* Lkrial *作为一种非编码RNA，其在蜜蜂中的功能尚不明确。然而，研究发现该RNA能够与* Lkr *基因的内含子区域重叠，并通过调控* Lkr *的表达，影响蔗糖摄入。这一发现不仅扩展了我们对蜜蜂神经调控机制的理解，还揭示了非编码RNA在调控基因表达中的潜在作用。此外，* Lkrial *可能作为一种环境应激传感器，通过调控* Lkr *的表达，优化营养摄入，从而促进蜜蜂在不同生态环境中的适应能力。

本研究通过实验和数据分析，揭示了LK/LKR信号通路与* Lkrial *之间的相互作用，以及该通路如何通过* Piezo *蛋白调控蔗糖摄入。这些结果不仅有助于理解蜜蜂的觅食行为，还为蜜蜂的神经调控机制提供了新的理论支持。此外，研究还发现，LK和LKR的表达在蜜蜂的不同发育阶段和组织中存在显著差异，这可能意味着该信号通路在蜜蜂的生命周期中具有重要的调控作用。

在实验方法上，研究者采用多种技术手段，包括RNA干扰、定量PCR、基因克隆等，以验证LK/LKR信号通路的调控作用。通过对亚洲蜜蜂和西方蜜蜂的比较，研究者发现LK和LKR在不同物种中的表达模式存在差异，这可能与它们在不同生态环境中的适应能力有关。此外，研究还发现，* Lkrial *的表达在不同发育阶段和组织中也存在显著变化，这表明该RNA可能在蜜蜂的发育过程中发挥重要作用。

在研究结果方面，研究者发现LK和LKR信号能够显著抑制蔗糖摄入，而* Lkrial *则能够通过抑制* Lkr *的表达，增强蔗糖摄入。这表明LK/LKR信号通路与* Lkrial *之间存在复杂的调控关系。此外，研究还发现LK/LKR信号通路能够激活* Piezo *蛋白，从而抑制蔗糖摄入。这些结果不仅揭示了LK/LKR信号通路在蜜蜂神经调控中的作用，还为理解蜜蜂的觅食行为提供了新的线索。

本研究的意义在于，它揭示了蜜蜂神经调控中一个新的调控轴，即LK/LKR信号通路与* Lkrial *之间的相互作用。这一发现不仅有助于理解蜜蜂的觅食行为，还为蜜蜂的神经调控机制提供了新的理论支持。此外，研究还发现，LK和LKR的表达受到环境因素的影响，这可能意味着该信号通路在蜜蜂的适应过程中具有重要作用。

在实验设计方面，研究者通过采集亚洲蜜蜂和西方蜜蜂的工蜂样本，分析其基因表达模式。研究发现，LK和LKR在不同物种中的表达存在差异，这可能与它们在不同生态环境中的适应能力有关。此外，研究还发现* Lkrial *在不同发育阶段和组织中的表达模式也存在显著变化，这表明该RNA可能在蜜蜂的发育过程中发挥重要作用。

在数据收集和分析方面，研究者通过高通量测序技术获取了相关基因的表达数据，并利用定量PCR验证了关键基因的表达水平。研究还发现，LK和LKR的表达受到基因选择的影响，其在多个边缘种群中显示出一致的正选择信号，这表明该基因可能在适应不同生态环境的过程中发挥了关键作用。此外，研究还发现* Lkrial *的表达在不同发育阶段和组织中存在显著变化，这表明该RNA可能在蜜蜂的发育过程中发挥重要作用。

在研究结论方面，研究者发现LK/LKR信号通路与* Lkrial *之间存在复杂的调控关系，这一调控轴能够通过* Piezo *蛋白调控蔗糖摄入。这些结果不仅揭示了LK/LKR信号通路在蜜蜂神经调控中的作用，还为理解蜜蜂的觅食行为提供了新的线索。此外，研究还发现LK和LKR的表达受到环境因素的影响，这可能意味着该信号通路在蜜蜂的适应过程中具有重要作用。

本研究的发现对于蜜蜂的生态适应和行为调控具有重要意义。LK/LKR信号通路通过* Lkrial *调控，形成了一个负反馈机制，从而控制蔗糖摄入。这一机制不仅有助于蜜蜂维持能量平衡，还可能影响其在不同生态环境中的生存能力。此外，研究还发现LK和LKR的表达受到基因选择的影响，这表明该基因可能在适应不同生态环境的过程中发挥了关键作用。这些结果为理解蜜蜂的神经调控机制提供了新的视角，并为未来的研究提供了理论支持。

研究还发现，* Lkrial *作为一种非编码RNA，其在蜜蜂中的功能可能与环境应激有关。这表明，非编码RNA在调控基因表达方面可能具有重要作用。此外，研究还发现LK和LKR的表达在不同发育阶段和组织中存在显著变化，这可能意味着该信号通路在蜜蜂的生命周期中具有重要的调控作用。这些结果不仅揭示了LK/LKR信号通路在蜜蜂神经调控中的作用，还为理解蜜蜂的觅食行为提供了新的线索。

综上所述，本研究揭示了LK/LKR信号通路与* Lkrial *之间的调控关系，以及该通路如何通过* Piezo *蛋白调控蔗糖摄入。这些发现不仅有助于理解蜜蜂的觅食行为，还为蜜蜂的神经调控机制提供了新的理论支持。此外，研究还发现LK和LKR的表达受到环境因素和基因选择的影响，这表明该信号通路在蜜蜂的适应过程中具有重要作用。这些结果为未来的研究提供了重要的理论基础，并为蜜蜂的生态适应和行为调控提供了新的视角。