Real-time monitoring of deformed wing virus-infected bee foraging behavior following histone deacetylase inhibitor treatment
Cheng-KangTang, Yu-HsienLin, Joe-AirJiang, Yun-HengLu, Chih-HsuanTsai, Yu-ChunLin, Yun-RuChen, Carol-PWu, Yueh-LungWu
在世界各地，蜜蜂正大量死亡，部分原因是一种致命病毒感染。这种病毒可以杀死蜜蜂或削弱它们觅食后返回蜂巢的能力。一项新研究发现，一种廉价的、自然产生的化合物可以防止或逆转这种病毒对蜜蜂的影响。相关成果9月28日发表于《交叉科学》。
研究人员表示，在感染前被喂食这种化合物的蜜蜂，在感染5天后存活的可能性要高9倍。通过实时监测蜂箱，他们还发现，喂食了化合物的蜜蜂在一天觅食结束后更有可能返回蜂箱。
蜜蜂畸翅病毒由一种叫做瓦螨的寄生虫传播，蜜蜂在整个生命周期中都可能被感染。严重感染的蜜蜂会在几天内死亡，或者翅膀发育不良，进而削弱它们飞行和觅食能力。此前的研究表明，这种病毒会损害蜜蜂的学习和记忆，从而阻止它们在觅食后回到蜂巢。迷路蜜蜂很可能会死亡，最终蜂群也会因为缺乏食物而崩溃。
“对于蜜蜂来说，病原体绝对是一种压力源。”论文第一作者、中国台湾大学的唐正康（音译）说，“通常，养蜂人出于食品安全的考虑不想使用杀虫剂。所以，我们开始寻找一些化合物，以增加蜜蜂抗病毒的能力。”
该研究显示，这种病毒抑制了神经信号传递相关基因的表达，以及与学习和记忆功能相关的其他几个生物过程。而丁酸钠（NaB）是一种存在于许多植物中的化合物，已知它能增加动物体内多种基因的表达，包括那些涉及免疫反应和学习的基因。
为了研究NaB对蜜蜂的影响，中国台湾大学的吴岳龙（音译）团队在畸翅病毒感染蜜蜂之前，用含NaB的糖水喂养蜜蜂一周。结果显示，超过90%的受感染蜜蜂在5天后仍然存活，而在没有喂食NaB的受感染蜜蜂中，有90%在同一时期死亡。
“该发现表明，在接触病毒之前给昆虫喂食NaB可以抵消病原体的负面影响。”吴岳龙说，“我们之前还发现，NaB可以上调蜜蜂的一些免疫反应基因，进而抑制病毒复制，提高蜜蜂的生存机会。”
研究人员还在一个养蜂场进行了实验。他们在几个不同蜂箱的入口处放置了监视器，每个蜂箱都有成千上万的蜜蜂在觅食。研究人员计算了一个月里，每天有多少蜜蜂离开和返回蜂箱。结果发现，平均而言，只有一半的受感染觅食蜜蜂能够返回蜂箱。但是，在感染前喂食NaB糖水的蜜蜂中，超过80%的最终找到了回家的路，这一水平与未被感染的蜜蜂相当。
“这是一项非常有趣的研究，因为我们测试了从基因水平到实验室行为，再到自然场景下，NaB对不同规模蜜蜂的影响。”吴岳龙说。接下来，他们想观察蜜蜂对NaB补充剂的反应在不同季节是否不同，因为蜜蜂全年都在改变它们的行为。
“NaB很便宜。所以，如果能证明它的好处，这将是养蜂人保障蜜蜂生存的一个简单和负担得起的方法。”吴岳龙说。蜜蜂是具有重要经济意义的水果和蔬菜的关键传粉者，对维持生态系统平衡至关重要。
来源：中国科学报 冯丽妃
Summary
Impairment in the learning/memory behavior of bees is responsible for the massive disappearance of bee populations and its consequent agricultural economic losses. Such impairment might be because of o both pesticide exposure and pathogen infection, with a key contributor deformed wing virus (DWV). The present study found that sodium butyrate (NaB) significantly increased survival and reversed the learning/memory impairment of DWV-infected bees. A next-generation sequencing analysis showed that NaB affected the expression of genes involved in glycolytic processes and memory formation, which were suppressed by DWV infection. In addition, we performed a large-scale movement tracking experiment by using a wireless sensor network-based automatic real-time monitoring system and confirmed that NaB could improve the homing ability of DWV-infected bees. In short, we demonstrated the mechanism of how epigenetic regulation can resume the memory function of honeybees and suggest strategies for applying NaB to reduce the incidence of colony losses.
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