黃智勇，英文名， Zachary Huang。美國密西根州立大學(Michigan State University)終身教授。
基本介紹
- 中文名：黃智勇
- 外文名： Zachary Huang
- 職業：密西根州立大學副教授
- 主要成就：美國密西根州立大學(Michigan State University)終身教授
主要學歷,學術任職,科研工作,專利,學術成績,論文,
主要學歷
1983.7—1988.5 加拿大圭爾夫大學環境生物系（Universityof Guelph，Canada），獲博士學位．
1978.1—1982.12 湖南農業大學植保系，獲學士學位．
學術任職
美國昆蟲學會會員（EntomologicalSociety of America)
國際社會性昆蟲研究會會員（InternationalUnion for the Study of Social Insects)
東部養蜂協會終身會員（EasternApicultural Society, Life Member)
美國農業部中北部蜜蜂項目主席（NCR202）(2004—2005)
美國昆蟲學會蜜蜂和社會昆蟲組秘書，副主席，主席；1999-2001
昆蟲科學(Insect Science)編委
科研工作
2004.7—至今 密西根州立大學副教授，從事與蜜蜂有關的科研、推廣和教學工作（Associate Professor,Department of Entomology, Michigan State University）．
1998.11—2004.6 密西根州立大學助理教授，從事與蜜蜂有關的科研、推廣和教學工作(AssistantProfessor, Department of Entomology, Michigan State University)．
1993.3—1998.10 依利諾斯大學（俄般那）高級研究員，研究保幼激素在蜜蜂和熊蜂中的功能 (SeniorResearch Scientist, Department of Entomology, University of Illinois-Urbana)．
1990.3—1993.3 依利諾斯大學（俄般那）博士後，從事蜜蜂社會分工機制的研究(PostdoctoralFellow, Department of Entomology, University of Illinois-Urbana)．
1988.8—1990.3 密蘇里大學（哥倫比亞）博士後，從事植物蟎和蜜蜂乙醯膽鹼受體的生化研究（Postdoctoral Fellow,Department of Entomology, University of Missouri-Columbia）．
專利
Huang,Z.Y. 2002. “Method and apparatus forcontrol of mites in a beehive,” US Patent #6,475,061 一種防治蜜蜂大蜂蟎的方法和裝置， 美國專利號：6,475,061
權威學術機構中擔任主要職務
開發生態雜誌Open Ecology Journal雜誌編委, （2007– present）
昆蟲科學Insect Science， 雜誌編委(2001 – present）
BeeScience, 雜誌編委1992 – 1994
美國昆蟲學會Cb組秘書（1999）， 副主席（2000），主席（2001）
海外中國昆蟲學者協會主席， 2000
海外中國生態學者協會副主席， 1990
科學技術獎勵
韓寶棟蜜蜂科研優秀獎(每年全美評選一個，Hambleton Award for Research Excellence, Eastern Apicultural Society, USA,2008)
康納爾大學昆蟲系茂斯養蜂講座 (Roger A. Morse Apiculture Lecture, Dept Entomology, Cornell University, 2005) 西蒙斯數學,科學,技術競賽傑出導師獎(Outstanding Mentor, SiemensWestinghouse Math, Science & Tech. Competition, 2003) 密執安州立大學教學獎Lilly Teaching EndowmentFellowship, MSU, 2002
密執安州立大學農業實驗站最佳課題報告(Best Proposal Award, Michigan Agricultural ExperimentStation, MSU, Oct 2001)
學術成績
西方蜜蜂（Apis mellifera）是對人類最有益的昆蟲。在美國，每年由於授粉而增加的農業產值達190億美元之多（Morseand Calderone, 2001）。研究蜜蜂的社會行為，可使人類能更科學地管理蜜蜂，為農業生產服務。研究蜜蜂的病蟲害生物學及其防治，能使蜜蜂蜂群更健康。因此，蜜蜂的行為和病蟲害防治研究一直是國際上基礎研究和套用研究的熱門課題。在過去十多年來，黃智勇作為主要研究人員或項目主持人，完成了多個國家研究項目。所取得的成果概述如下：
1． 建立“社會抑制”模型，鑑定出動物中第四個啟動外激素。
蜜蜂社會行為的主要基礎是“年齡分工”，即不同日齡的工蜂在蜂群中做不同的工作。多年的工作經驗使黃智勇知道，以哺育蜂為代表的內勤蜂與以採集蜂為代表的外勤蜂的生理狀態有很大的差別，而且這種差別多半是由保幼激素（JH）來影響或控制的。但是，工蜂保幼激素究竟是通過巢內的何種信息來調控的，長期以來一直是一個謎。借用發育生物學上常用的方法，將工蜂單個隔離飼養，發現工蜂的保幼激素和行為發育都提前發育，在七天內成為“採集蜂”（有高的JH濃度，並在蜂群表現採集行為）。又採用“移植”採集蜂的方法，發現在“同齡蜂群”（由剛羽化的工蜂與蜂王組成的，不帶採集蜂的蜂群）中5-7天能產生“早熟”採集蜂的現象，可以因為外來移植進來的採集蜂而受到抑制。根據這些實驗結果，黃和Robinson(1992）在PNAS上發表一個模型，認為工蜂從哺育蜂到採集蜂的行為發育主要是由蜂群內採集蜂與哺育蜂的比例來調節的。採集蜂身上有一種“抑制素”，能抑制別的工蜂體內保幼激素的合成，而在抑制素缺失或不夠的條件下，工蜂的“激動素”（JA）濃度就會自發的上升，使工蜂成為採集蜂。在不同蜂群條件下，工蜂的發育會由於抑制素的多少而決定其是否正常、提前或延遲發育成哺育蜂。其後，黃智勇又用試驗驗證了這個模型的主要預測，實驗結果都與模型符合（Huangand Robinson,1996）。進一步的試驗證明，“抑制素”是一種非揮發性的物質，工蜂之間的直接接觸傳遞最有效，而工蜂之間通過相互飼餵也能傳遞部分信息（Huang et al,1998）。最近，抑制素的化學成份終於被鑑定出來為油酸乙酯（ethyl oleate）。試驗表明，油酸乙酯在採集蜂的蜜囊中比哺育蜂中高很多倍，人為給工蜂餵食油酸乙酯能延遲它們的採集日齡（Leonciniet al, 2004）。在昆蟲中， 已鑑定出分子結構的觸發(releaser)外激素已上千種，而啟動（primer）外激素則是所有動物中的第四個．
以上研究結果發表在PNAS（1992，89:11726-11729; 2004,101:17561-17564），Behavioral Ecology and Sociobiology (1996, 39:147-158)和Journal of comparative Physiology B (1998, 183:143-152)上。其中，1992年的PNAS文章在學術界引起很大反響，J. Alcock的“動物行為”教材中引用了1992年的文章。 同時引起社會昆蟲學中很多新的研究（如電腦模型的模擬，新模型的建立等），引用次數達108次。2004年的PNAS文章作為封面故事發表, 被認為是社會昆蟲學領域的重要發現.
2．開展了保幼激素在蜜蜂社會分工中的功能分析
蜜蜂工蜂的行為發育是由血淋巴中的保幼激素（JH）的濃度決定的。哺育蜂的JH濃度低，採集蜂的JH濃度高，因此，黃智勇通過開展JH在蜜蜂的社會分工中的功能研究，取得如下成果：
2.1. 發現保幼激的合成率的變化是改變JH濃度的主要原因
以前知道JH濃度的改變可以影響行為的改變，但是血淋巴中的濃度可能是由於合成、降解或排泄等原因而轉變。黃智勇將別的昆蟲中常用的“放射化學”法第一次用於蜜蜂身上，證明蜜蜂保幼激素的合成率的高低與行為發育的程度成正相關。研究結果發表在J.Insect Physiology (1991, 37:733-741)上。此文也同時奠定了以後用放射化學法測定蜜蜂JH生物合成的基礎。
2.2. 明確了工蜂在不受蜂王和幼蟲抑制時繁殖的生理機理
蜜蜂的工蜂在正常情況下卵巢不發育，因為受到蜂王和幼蟲的抑制。當蜂王和幼蟲不存在時，工蜂卵巢開始發育，還可以產卵成為雄蜂。工蜂繁殖的生理機理並不清楚。黃智勇研究證明，產卵工蜂的血淋巴中JH比採集蜂低，同時，JH的合成率也低。經保幼激素處理過的工蜂卵巢發育也受到抑制。文章發表在Generaland Comparative Endocrinology上(1992, 87:471-480)。
2.3. 弄清了同齡工蜂中社會分工的生理機制
蜜蜂工蜂除了因為行為發育形成的年齡分工外，同樣年齡的工蜂中也有分工現象，例如，中等年齡的工蜂中有守衛蜂、清屍蜂、泌蠟蜂或儲蜜蜂，而這些蜜蜂通過什麼機制能夠使它們雖然年齡相同，但是分工不同呢？研究發現，守衛蜂和清屍蜂的JH濃度或合成率都高（與採集蜂類似），而泌蠟蜂和儲蜜蜂雖同樣日齡,其JH濃度或合成率卻都低。在年幼的工蜂中，工蜂哺育蜂與蜂王哺育的JH相同，都低，而採集蜂中的采粉蜂、采蜜蜂、采水蜂的JH也相同，都高。這組實驗首次闡明JH在同齡蜂中，尤其是中等年齡的蜂中，對其社會分工起調控作用。這個研究同是也是黃智勇第一次用高特異性的抗體，用"放射免疫”法測定蜜蜂的JH。此方法現在已成為文測定蜜蜂JH濃度的標準方法。研究結果發表在Journalof Comparative Physiology上 (1994, 174:731-739).
2.4.發現工蜂保幼激素隨季節和蜂群條件而變化
人為地調節保幼激素（JH）的濃度，可以影響工蜂行為發育的速度。但是，在正常蜂群中工蜂的JH濃度是否隨其它條件，如季節、蜂群條件而變化呢？實驗表明，秋天採集蜂停止採集後，隨著氣溫降低，採集蜂和幼蜂的JH濃度和合成率都會降低。人為的將蜂群在夏天的時候移到冷凍倉，JH在第8天時也有顯著降低；說明蜜蜂可能是根據溫度，而不是根據光照周期，來調節JH。春天時工蜂的JH又上升，最後成為採集蜂。研究發現，蜂群條件的改變也能調節JH的濃度。在同齡蜂群中（所有工蜂同一天羽化，singlecohortcolony），在工蜂沒有成為早熟採集蜂之前，JH的濃度有顯著提高。另外，在蜂群擁擠的情況下（蜂群分蜂的先決條件），JH濃度的上升有所延緩，從而使將要分蜂的工蜂延遲發育，使分蜂群中的工蜂在生理上比較年輕，從而適應新分蜂群中工蜂需要較長時間哺育幼蜂的情況。
以上研究結果分別發表在Journal of Comparative Physiology B(1995, 165:18-28) , Journal of Insect Physiology (2000, 46:243-249) 和Journal ofEconomic Entomology (2005, 98:274-278)上。
2.5. 明確了保幼激素濃度與振幼舞及兇猛程度的關係
如前所述，保幼激素（JH）可以受很多因素的影響而產生變化。工蜂有一種振幼舞（vibrational dance），主要是起號召作用，即讓被振動的工蜂增加工作量，主要在久雨未晴後當天氣變好時，或者是在分群飛行前，此行為大量增加。黃智勇構想這個舞可能能夠快速地使JH濃度增加，從而增加工蜂的活動程度。事實證明黃智勇的假說是正確的，工蜂被振動以後的15-30分鐘內，JH濃度比對照蜂（在5-30分鐘內沒有被振動）顯著提高。黃智勇還推測JH的提高可能與工蜂的兇猛程度相關。研究發現，冬季蜂和夏季的哺育蜂，兩者都具有低的JH濃度，同時對外來蜂的抵抗行為表現率也低。夏季在同一蜂群中，對外來蜂表現兇猛的蜂，其JH濃度也比非兇猛的蜂要高。因此，JH與蜂的兇猛程度有正相關.研究結果發表在J. Insect Physiology (2001, 47:1243-1247)和Ethology(2004,110:977-985)上。
以上研究結果闡明了JH濃度提高的原因和後果，對了解蜜蜂的社會行為起了重大的作用。
3. 開展了轉基因植物花粉對蜜蜂及其害蟲的影響研究
轉基因植物在全世界的種植範圍越來越大，但是大部分對蜜蜂這一重要益蟲效果的評估僅局限在實驗室內用蛋白質進行測定。黃智勇認為，由於插入基因可能有多重效應，或是不同剪接（Alterativesplicing），或是寄主及插入基因的相互作用，因此直接用花粉來測定轉基因植物對蜜蜂的影響可能結果更可靠。黃智勇測定了轉基因玉米（Cry1A(b),Cry1F）花粉和轉基因（抗除草劑）油菜（canola）對蜜蜂的影響，實驗證明，在田間實驗中，轉基因玉米花粉對蜜蜂的幼蟲和蛹的存活率、蛹重、以及新羽化蜂的血淋巴蛋白濃度都無顯著副作用。相反，Cry1F花粉對一種蜜蜂害蟲大蜡螟卻有很好的防治作用（殺死率100%）。在兩年的田間實驗中，黃智勇沒有發現轉基因油菜花粉對蜜蜂的幼蟲存活率、蛹存活率、蛹重，及新羽化蜂的血淋巴蛋白濃度等有副作用。這些實驗提出一個新的評估模式，將影響以後對轉基因植物的更全面的評估。研究結果發表在J.Apicultural Research (2003, 42:77-78)和J. Economic Entomology（2004, 97:1517-1523）上。
4. 大蜂蟎對除蟲菊脂的抗藥性機制,在中國的分子分類，及其防治的研究
大蜂蟎是公認的、世界性的、蜜蜂上最大的害蟲。大蜂蟎近幾年對自1991年開始使用的一種除蟲菊脂（fluvalinate,氟胺氰菊脂）產生抗性，但其抗性機制不清楚。因為所有除蟲菊脂類藥物的靶標都是鈉離子通道，黃智勇構想蜂蟎的抗性是由於鈉離子通道的基因改變，從而改變鈉離子通道蛋白與除蟲菊脂的結合性而產生的。通過長時間的努力，董柯和黃智勇的研究小組合作首次將蛛形綱動物（Arachnid）中鈉離子通道的全基因克隆並測序。蜂蟎的鈉離子通道（VmNa）cDNA有6645個鹼基，2215個胺基酸，推算出的胺基酸序列與果蠅的相似度為51%，與哺乳動物的Nav1.6基因的相似度為41%。她們發現，有四個突變可能與蜂蟎的抗藥性有關，即F758L，L826P，I982V和M1055I(數字為胺基酸位置, 第一個字母為原胺基酸, 後一個字母為突變後的胺基酸)。經過多年的艱苦努力， 最近終於將蜂蟎的鈉離子通道基因在蛙卵(zenopus)中表達出來，從而為更進一步在體外測定其藥理特性打下了基礎。結果發表在J.Apicultural Research (2002, 40:17-25)和Insect Biochemistry and Molecular Biology (2003, 33: 733-739)上。
與國內（周婷，黃雙修）、澳大利亞科學家（Denis Anderson)一起合作，運用線粒體DNA分子標記對大蜂蟎進行了分類學研究，首次探明了在中國西方蜜蜂和東方蜜蜂上的大蜂蟎均為敵斯大蜂蟎（Varroa destructor），而普遍以為危害方蜜蜂的雅氏大蜂蟎(Varroa jacobsoni), 反而根本不存在．她們還發現一種新的基因型，定名為China2. 這些結果為國內以後開展大蜂蟎的防治和檢疫奠定了良好的基礎。結果發表在Apidologie(2004, 35: 645-654)上。
很久以來，大家都知道大蜂蟎更喜歡雄蜂蜂子，其對雄蜂子的喜好度與對工蜂子的喜好度約為10:1．很多養蜂員都將雄蜂脾放進蜂箱，等封蓋後拿出，放在凍箱中將雄蜂子及其上的大蜂蟎殺死．黃智勇於2002年發明一種殺大蜂蟎的器械，已獲得美國專利（專利號#6,475,061）。最近已有公司購買專利的製造權。結果發表在AmericanBee Journal (2001, 141: 730-732)上。
5． 蜜蜂性等位基因的進化生態學研究
蜜蜂的性別是由一種“互補性決定”（Complementary sex determinative,csd）的機制來決定的。雙倍體的雜合子成為雌性的，而單倍體成為雄性。但是，當性等位基因是純合子時，雙倍體仍發育成為雄性。而在正常蜂群中，雙倍體的雄性會被工蜂吃掉。因此，使工蜂成為雜合子的選擇壓力很大。一百多年來，這個理論一直是一個假說而已．直到最近，csd的基因才被測序，並最終證明為決定性別的基因（Beye et al, 2003）。由於強大的選擇壓力， csd應會表現出高度的種內多態性(intraspecificpolymorphism)，其等位基因的年齡可能比種的年齡更老。黃及合作者將3種蜜蜂（西方蜜蜂，東方蜜蜂，大蜜蜂）的csd和隨機選擇的中性基因區的基因序列進行對比,發現：⑴. csd的多態性比中性基因的多態性約高七倍左右；⑵. 基因家譜分析發現，csd有種內多態性，而中性基因沒有；⑶. 與低頻等位基因優勢（rareallele advantage）的預計相符，非同義突變（non-synonymous mutation）在剛出現時是受到正選擇壓力的。⑷.發現在3種不同的蜜蜂中，每個種都有自己的高變（hyper-variable）重複區域，推測每個種有自己不同的、決定性等位基因特異性的機制。研究論文在2006年蜜蜂基因組的專刊上一起發表（Genome Research 16: 1366-1375）
論文
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49. Huang,Z.-Y. 1990. A simple in vivo bioassayfor estimating the hypopharyngeal gland activity in honeybees (Apis mellifera L, Apidae,Hymenoptera). Journal of ApiculturalResearch 29: 75-81
50. Huang, Z.-Y.,G.W. Otis, P.E.A. Teal. 1989. Nature of brood signal activating the protein synthesis ofhypopharyngeal gland in honey bees, Apismellifera (Apidae: Hymenoptera). Apidologie20: 455-464
51. Huang, Z.-Y., G.W. Otis. 1989. Factors determining hypopharyngeal gland activityof worker honey bees (Apis melliferaL.). InsectesSociaux 36: 264-276
國際經歷
Australia 2007: Attending Apimondia Conference, visiting Dr.Denis Anderson at CSIRO. 2009: Visiting Fellow at the Australian National University. Working with Dr.Shaowu Zhang on honey bee navigation and cognition. Seminar at CSIRO, Sydneyand Macquarie Universities, and Canberra Beekeeping Associations.
Canada 1983-1988:Ph.D. Study. 1999-2009: regular visits for conferences and researchcollaborations.
China 1993: Teaching and research for 3 months at ChinaAgricultural University. 1999-2007: visiting once per year for researchand seminars. Collaborations with the following universities/institutes:Beijing Apicultural Research Institute, China Agricultural University, YunnanAgricultural University, Xishuangbanna Tropical Botanical Garden, JilinApicultural Research Institute, Zhejiang University. 2008: Attending andchairing a session at the Asian Apicultural Association Conference in Hangzhou,visiting 4 universities/institutes to establish collaborations.
France 1994: Attending IUSSIconference, 2002, Invited by French Beekeepers Association to presentfour talks, visiting beekeepers and INRA researchers, 2008, Teachinglaboratory techniques at University of Tours.
Germany 1986: Attending IUSSI conference. 2004,Invited to present and attend the retirement workshop for Dr. Bert Holldöbler.
Nepal 2007: Two week volunteeringto teach honey bee biology, beekeeping, honey processing and marketing;visiting apiaries to diagnose diseases and pests.
New Zealand 2009: Attending a beekeeper meeting at Christchurch, visiting Dr. AlisonMercer, University of Otago.
Philippines 2004: Presenting at AsianApicultural Association Conference, harvesting A. dorsata and A.cerana to search for Varroa and Tropilaeleps mites.
South Africa 2001: Presenting at ApimondiaConference, visiting an apiary.
Taiwan 2006: Visiting and presenting seminars inAcademia Sinica & 3 universities.
Thailand 2000: Presenting at AsianApicultural Association Conference, searching for A. dorsata. 2007:Visiting Burapha University, collecting A. cerana.
United Kingdom 2008: Invited as a chemicalcompany advisor to provide information on varroa biology
