Зближення цільових норм споживання вуглеводів у медоносних бджіл, що перебувають у клітині, що харчуються різним білком

Журнал експериментальної біології

Знайдіть цього автора на Google Scholar
Знайдіть цього автора на PubMed
Шукайте цього автора на цьому сайті
Для листування: [email protected]

РЕЗЮМЕ

ВСТУП

Вміст білка в пилку загальновизнаним є показником його харчової цінності для бджіл, хоча пилок також містить ліпіди, вуглеводи, вітаміни та мінерали (Haydak, 1970). Дорослі медоносні бджоли (Apis mellifera) споживають пилок для власних потреб, але що важливіше для годування личинок. Пилок збирають і транспортують фуражниками, потім споживають і перетравлюють молодшими бджолами-годувальницями, що дозволяє їм виробляти желе для годування личинок, молодих робітників і маток (Crailsheim, 1992). Таким чином, бджоли-медсестри відіграють ключову роль у перетравленні пилку та розподілі білкового компоненту у вигляді секрету з їх підгортанних залоз (HPG). Коли якість і кількість пилку, доступного для бджіл, обмежене, харчування як на індивідуальному рівні, так і на рівні колоній може сильно постраждати (Brodschneider and Crailsheim, 2010). Якість пилку, яка, як можна очікувати, залежатиме від амінокислотного складу (Cook et al., 2003; de Groot, 1953), особливо важлива, коли медоносні бджоли використовуються для запилення в монокультурі та обмежуються одним типом пилку. Медоносних бджіл часто годують багатими білками пилковими добавками або замінниками (як правило, на основі соєвого борошна), коли пилку недостатньо або неякісний, або коли кількість колонії повинна бути збільшена, щоб скористатися перевагою великого потоку нектару під час комерційного запилення.

Однак корисні властивості високого рівня білка в пилку вимагають детального вивчення. Хоча концентрація білка коливається в межах від 12 до 61% сухої маси в пилку бджіл, немає жодних доказів того, що бджоли воліють збирати пилок з більшим вмістом білка (Pernal and Currie, 2001; Roulston et al., 2000). Показано, що надлишок білка скорочує тривалість життя медоносних бджіл (Standifer et al., 1960) і зменшує вирощування розплоду (Herbert et al., 1977). Раніше ми виявили зниження виживання та активацію яєчників у працівників клітини Apis mellifera scutellata, що харчуються багатою білками пилком Aloe greatheadii var. davyana, порівняно з тими, що годували пилком соняшнику (Human et al., 2007). У когортах дорослих робітників, які не отримують жодного вибору дієт із різним співвідношенням білка до вуглеводів (Р: С), спостерігалася вища смертність, оскільки рівень білка в раціоні збільшувався, незалежно від того, джерелом білка був казеїн, пилок алое або маточне молочко ( Пірк та ін., 2010).

Оптимальний баланс поживних речовин, необхідних медоносним бджолам, можна дослідити, використовуючи модельний підхід до харчування, який називається Геометричною структурою (Raubenheimer and Simpson, 1993; Simpson and Raubenheimer, 1993; Simpson et al., 2004). Це дозволяє розрахувати «цільову норму споживання», харчовий оптимум тварини, коли вона стикається з конкретними змінними середовища на певному етапі її життєвої історії. Цей оптимум часто виводять експериментально з регульованих точок прийому, коли тваринам пропонується вибір між додатковими, але незбалансованими продуктами харчування. Продукти харчування представлені у вигляді ліній або `` харчових рейок '', що випромінюються від місця походження, з нахилом, еквівалентним співвідношенню двох досліджуваних поживних речовин (наприклад, співвідношення P: C, але може включати будь-які розміри поживних речовин). Коли тваринам надається одна незбалансована дієта, і у них немає вибору, вони можуть надмірно вживати деякі поживні речовини, щоб набути достатню кількість інших, хоча як надмірне, так і недостатнє вживання поживних речовин може мати значні наслідки для фізичної форми (Raubenheimer and Simpson, 1999 ). Різні харчові проблеми у комах були вивчені за допомогою Геометричної структури, в основному з використанням одиночних комах-рослиноїдних, таких як саранча та гусениця, як модельних організмів, причому білок та вуглеводи є двома найбільш вивченими макроелементами (Behmer, 2009).

Більшість тварин повинні харчуватися різноманітною їжею, щоб отримати оптимальне харчування, і їх рішення щодо кількості та балансу поживних речовин, що збираються, ґрунтуються на їхньому поточному стані поживності. Регулювання поживних речовин ускладнюється у соціальних комах, оскільки видобуток їжі обмежений для певної групи особин, потреби яких, ймовірно, будуть відрізнятися від інших членів колонії, таких як зростаючі личинки. Таким чином, фуражири реагують на їжу, з якою вони стикаються, відповідно до індивідуальних потреб та внутрішніх потреб у поживних речовинах у гнізді, а їжа, яку вони збирають, повертається назад у колонію для зберігання (Dussutour and Simpson, 2009). На рівні колонії медоносні бджоли модулюють інтенсивність пошуку нектару (Seeley, 1986) та пилку (Camazine et al., 1998; Dreller et al., 1999; Pernal and Currie, 2001) залежно від поживного стану всієї колонії. Однак, як робочі медоносні бджоли відповідають своїм індивідуальним харчовим потребам у відповідь на склад їжі, невідомо.

МАТЕРІАЛИ І МЕТОДИ

Тварини та клітини

П'ять колоній Apis mellifera scutellata Lepeletier з пасіки Університету Преторії використовували для збору рамок закритого робочого розплоду, який інкубували при 34 ° C для отримання новоспечених дорослих бджіл-робітників того ж віку. Групи по 100 нових працівників із кожної колонії були укладені в стандартні клітини для зберігання (11 см × 8,5 см × 7 см), закриті спереду і ззаду рухомими скляними предметними панелями, а внизу дротяною сіткою для забезпечення вентиляції. Нижче предметного скляного стійка в передній частині кожної клітки пластикова рама з круглими вікнами дозволяла вставити три пробки для годівлі з пробками (у них врізані пластикові пробірки з отворами 2 см × 1 см). Дві пробірки для годування містили додаткові незбалансовані дієти, а третя - воду. Харчування та вода забезпечувались за бажанням. Усі клітини поміщали в стандартні умови в інкубатор при 34 ° C і відносній вологості 55–65% (RH) на 14 днів і витримували в темряві для імітації умов у колонії.