蜜蜂(Apismellifera)及其同属的昆虫正日益成为遗传学研究的重要试验材料，本文以性别决定为主要线索，展示了蜜蜂遗传学150多年的丰富历史和蜜蜂遗传学的发展前景。

1、蜜蜂遗传学的起源

蜜蜂遗传学起始于JohannDzierzon。1845年，JohannDzierzon发表了他的假说，认为雄蜂来源于未受精卵，而决定雌性的卵是受精的，其假说当时受到养蜂业同行的强烈反对。1856年，这一假说被CDlTh．vonSieb01d证实，Sieb01d对卵进行的显微镜研究显示：决定雄性的卵不含精液。1913年，Nachtsheim的细胞学研究确立了这一论点，他证明雄蜂的卵含16条染色体，而工蜂卵含32条。

19世纪，GregorMendel在发现豌豆的遗传法则后也做过蜜蜂方面的试验。Mendel想用不同品种的蜜蜂育种，希望利用杂种优势培育蜂蜜高产型品种，并且，他还想利用Dzierzon发现的单倍与二倍性探明品种杂交产生的蜂王所产雄蜂的体色分离情况，这可以在动物模型上确立他的遗传理论。然而，蜂王和雄蜂只在远离蜂巢自由飞行时进行交配，这种生物学特性使Mendel试图控制交配行为的尝试以失败告终。

蜜蜂遗传学真正开始于人工授精技术发展之后。18世纪末期，瑞士的盲人博物学家FrMcoisHuber及其助手FrMcoisBumens试图用毛发做的笔把雄蜂的精液送到蜂王生殖腔内，这是有记载的关于蜜蜂人工授精的首次尝试。他们之后的150年中，在控制蜜蜂交配方面又出现了许多新的尝试，但都以失败告终。1927年，UoydWahon等人经过30年的努力，最终取得了人工授精技术的成功，发展了蜜蜂交配控制与蜜蜂育种。

研究人工授精技术的最初目的是培育好的蜂种。当时，蜜蜂育种学家特别想利用近交——杂交育种方法进行蜂种的培育，因为此方法已在杂交玉米的生产中取得很大成功。但是，后来的试验很快发现蜜蜂基因组的近交存在严重问题，即近交蜂群中存在幼虫高致死率，而且存活力和生产力都严重降低，此现象成了很多研究者的研究重点。

2、蜜蜂的性别决定

1922年，C．B．Bridges发表了他关于果蝇属性别决定的基因平衡理论，随后还宣告“对我来说，蜜蜂中的性别决定是个突出的尚未解决的难题……”。当时，人们还无法解释单倍体是如何产生雄性的。为解决这个问题，Whiting选择对寄生蜂Braconhebetor进行了研究，1933年，Whiting在其试验基础上首次提出了互补性别决定假说，随后，他论证了单一性位点上存在多个等位基因，在群体中这些等位基因进行分离，雌性通常是杂合的，而单倍体或性位点纯合的个体为雄性。

早期利用人工授精进行的蜜蜂遗传研究提出，蜜蜂和Braconhebetor一样有性别决定的单位点系统。1951年，OttoMackensen用同只蜂王产生的处女王与雄蜂进行交配，发现蜂群内有一半的“插花子脾”，他猜测，这是性位点纯合导致二倍体雄蜂的卵无法孵化产生的。然而，JerzyWoyke于1963年证明，死亡发生在刚孵化后的几个小时内，“插花子脾”现象是由于成年工蜂把幼虫吃掉造成的，并不是由致死基因产生。此外，1986年Woyke提到：人工方法可以饲养二倍体雄蜂并防止它们被同类残食，在最初72小时内未被同类残食的幼虫可以完成发育，成为可存活但无生殖力的成年雄蜂。

随后，二倍体雄性在膜翅目的很多种中都有发现，并作为性别决定机制广泛发生的证据。但直到1994年Hunt＆Page以及Beye等人绘制了蜜蜂的连锁图谱并定位了性位点，Braconhebebr的单位点互补性别决定理论才得以在蜜蜂中证实。

3、性位点绘图和性基因的定位

1994年，Hunt＆Page首次完成了蜜蜂详细的基因组绘图，定位了单位点互补性别决定对应的基因，此图谱是建立在蜂群表现型——插花子脾的基础上的。连锁分析揭示了与插花子脾表型对应的单个基因组区域，通过Q基因座标记研究二倍体雄蜂与工蜂的分离还证实了此单个基因组区域的独立存在。基因组图谱不仅显示了互补性别决定基因的位置，还揭示了蜜蜂中存在极大量的重组现象，重组率大约为52kb/cm(是人类重组率的20倍)。1994年，Beye等人用多位点指纹法发现了与互补性别决定基因连锁的另一个标记，把它命名为Z基因座，后来发现z与Q标记位点分布在性基因的两侧。

根据两侧的标记，2001年前后Hasselmann等人开始利用图谱分离互补性别决定基因。不同的克隆实验表明，性别决定区域的DNA在不同克隆载体中都是高度不稳定的，这使得很难将它分离出来，并由此开始了利用富集性位点的入文库进行染色体步移的研究。最终，在1000个个体组成的样品中，分离出了一个克隆区域，并估测标记在距离性位点5Kb之内。对克隆片段进行测序，发现它包含几个预知的外显子，对蜜蜂胚胎发育早期进行的RT—PCR显示，这些外显子中的一部分编码长度约为1.5Kb的单个基因。序列比对证明，这是一个新的蛋白瓜NA结合蛋白基因，与果蝇中参与拼接调控的此类蛋白同源性较差。这些基本资料表明，蜜蜂中性别决定的调控机制可能与果蝇不同。

对果蝇属中的基因平衡体系及蜜蜂属中单倍——二倍性系统中的性别决定基因进行的比较分析，为研究对性别决定等级的进化起作用的选择力提供了新视点。同时，确定性等位基因的数目及其杂合和纯合的不同组合方式是如何影响细胞内部生理变化的便成了以后的工作重点之一。

4．连锁图谱的发展

第一个详细的连锁图谱是根据DrosophilamelanogMter绘制的，这个图谱难以绘制，因为它建立在试验材料中意外出现的自然突变的基础上。与可见的突变体标记相比，DNA标记达到了更高水平的标记饱和状态，绘制连锁图变得相对省力。1995年，Hunt＆Pag利用RAPD标记发表了第一个详细的蜜蜂的连锁图。快速构建连锁图谱为数量性状位点(QTI‘)的绘图提供了机遇。目前，蜜蜂中的一些性状对应的QTI’已经找到，这些性状与采集，群体防御及认知等行为有关。

同时，一些实验室正在发展表达序列标签(ESTs)，并且ESTs已被用于蜜蜂的级型决定和发育等多方面的研究中。

5．展望

研究果蝇的很多技术都被用于蜜蜂的研究中，比如，蜜蜂中的cDNA，质粒，噬菌体，粘粒和BAC文库。从这些文库中可以利用果蝇的DNA序列分离蜜蜂的同源基因，这对蜜蜂神经生物学中研究信号转导路径以及周期性的昼夜节律现象特别有用。蜜蜂的世代周期长，繁殖过程需要大量劳动力，育种群体小，近交死亡率高，是把模式生物中发展起来的遗传技术应用到蜜蜂的最大的障碍。这些特点也阻碍了蜜蜂纯合系的培育。但是，毫无疑问，蜜蜂丰富的行为表现会继续促使生物学家应用遗传技术去更好研究它。蜜蜂不仅由于生产蜂产品和授粉，而且在农业中发挥重要作用，目前也成为研究人类免疫、过敏反应、抗生素抗性、发育、心理健康、寿命以及x染色体疾病机理的模式生物。而且，蜜蜂的社会性本能和行为特性都是生物学家感兴趣的研究领域。