«Какие предметы в мед. вузе были самыми сложными для Вас и почему?» – Яндекс.Кью
Вряд ли многим будет интересен взгляд на этот вопрос не со стороны медика-врача, а со стороны медика-фармацевта, но если всё же, то:
В медицинских вузах на фармацевтических факультетах, как правило, анатомия в последние годы уже не преподаётся, так как была исключена из государственных программ на фармацевтических специальностях. Основы анатомии без латинской терминологии даются на нормальной физиологии. С этой точки зрения физиология даётся довольно тяжело, потому что для неё нет базы, кроме школьной биологии, к тому же тратится дополнительное время, чтобы понять, что где находится и как на что влияет. Здесь всё очень сильно зависит от преподавателей, но большинство из них к студентам-не-лечебникам относится наплевательски, поскольку наивно полагает, что физиология им не нужна. Хуже всего то, что толкового учебника по физиологии на русском языке нет (либо в учебнике есть только разделы по определённым функциям организма, написанные хорошо), а зарубежная физиологическая традиция отличается настолько, что консервативные экзаменаторы не станут вас даже слушать, если вы будете обращаться к иностранным учебным изданиям по дисциплине.
Хорошим подспорьем для изучения физиологии является биофизика, которой на других факультетах чаще всего нет, но она помогает только в нескольких первых разделах по физиологии. Некоторым даётся ещё и вузовская биология, но там в основном изучают паразитов, и это скорее служит подспорьем для микробиологии, чем для физиологии.
К сожалению, физиология нам всё же нужна — очень нужна для изучения в дальнейшем патологической физиологии, которая на фоне присутствия в голове знаний, полученных лишь самостоятельно, а не от преподавателя, даётся ещё тяжелее. Однако мне патфиз даётся сравнительно легко, поскольку преподаватели на кафедре сравнительно адекватные и знают об уровне физиологии, который даётся студентам. Можно сказать, нормальную физиологию я понял только после начала обучения патологической.
Микробиология тоже даётся не слишком легко, потому что её значение для провизора так и остаётся неясным до конца обучения. В её изучении могут спасти только лекции и вузовские методички, потому что обладать более обширными знаниями в ней важно скорее студенту-лечебнику.
Несмотря на обилие химий (общая и неорганическая (в первом семестре) с основами хроматографии (во втором) на первом курсе; на втором — физическая (в первом семестре) и коллоидная (во втором), аналитическая и органическая химии; фармацевтическая химия и биохимия на третьем курсе), они даются удивительно легко, кроме, пожалуй, тех, что на третьем курсе, так как на самостоятельное изучение материала по программе отводится намного больше часов, чем на лекции и семинарские занятия, а самому учить сложно, тем более, что по фармхимии адекватного учебника тоже нет, а использовать зарубежные издания невозможно, так как наш фармакопейный анализ и их фармакопейный анализ разные.
Очень трудно даётся ботаника, потому что поначалу никто толком не объясняет, зачем вообще провизору ботаника. Основы интродукции лекарственных растений немного помогают в её изучении, но не то чтобы очень. Конечно, потом оказывается, что оба эти предмета были нужны для фармакогнозии, и на их фоне она даётся просто удивительно легко, несмотря на обилие материала большее, чем на многих других предметах, так как все растения уже давно изучены, как и многие БАВ, содержащиеся в них.
Не очень легко в принципе даются практические дисциплины — вышеупомянутая фармхимия и фармацевтическая технология, поскольку оборудования не то что не хватает — его хватает, но оно морально устаревшее, и в реальных условиях уже давно используются более прогрессивные инструменты, а к моменту выпуска из вуза и они уже устареют.
В подтверждение могу привести мнение своей подруги с педиатрического факультета, которая, как и я, замечает сложности в изучении именно практических дисциплин, например, пропедевтики и хирургии, потому что толковым может быть только тот преподаватель, который совмещает образовательную деятельность с практической врачебной, а это отнимает у него время на ведение занятий, и получается медаль о двух сторонах: либо человек может вести занятия, но уже оторван от практики и мало чему может научить, если только он не гений один на миллион, либо человек занимается практикой и может научить очень многому, но времени на ведение занятий у него нет, и они пропадают.
У лечебников и педиатров это вообще главная проблема — нехватка времени, и у студентов тоже: на первых трёх курсах идут очень объёмные дисциплины, которые нужно учить с самого начала и запоминать накрепко, потому что выучить заново потом времени уже не будет н и к о г д а.
Несмотря на то, что все крайне боятся фармакологии (и не зря, поскольку большая часть студентов отчисляется и добровольно забирает документы именно из-за неё), ничего страшного в ней нет, и идёт она довольно просто, тем более, что есть множество прекрасных учебников по ней, и преподаётся она на любом известном мне факультете почти одинаково, так как в равной степени нужна всем (кроме, может быть, психологов и социальных работников, гигиенистов, но за них я ничего не буду говорить, чтобы не соврать). В отличие от других дисциплин её невозможно не понять, если учить — в ней всё логично и упорядочено.
Что же касается дальнейшего обучения, начиная с четвёртого курса принципиально новых дисциплин уже нет, и имеющийся в голове фундамент прекрасно способствует изучению и медфармтовароведенья, и управления и экономики фармации, и других ненавистных большинству из-за обилия трудно структурируемого материала дисциплин. То же можно сказать и про другие факультеты, так как с имеющейся базой проходить новые дисциплины, особенно циклические, уже не трудно, да и затрачиваемое время перестаёт критически бить по досугу студента.
Предметы в медицинском институте или зачем нам это изучать?
Поступив в РязГМУ , и доучившись курса так до пятого, ты начинаешь понимать, что некоторые из тех предметов, которые изучались раннее , можно было вообще не изучать, а уделить это время другим более важным дисциплинам.
Но этим важным предметам уделяется настолько мало времени, что для кого-то они вообще перестают быть такими.
Не для кого не секрет, что «фундамент» врачебного мышления строится из знаний: анатомии, латинского языка (чтобы легче училась та же анатомия, а затем и фарма), нормальной физиологии, патологической физиологии, пропедевтики, фармакологии и в дальнейшем на старших курсах узких дисциплин (терапии, хирургии, акушерства и гинекологии, неврологии и т.д.).
Но с первых курсов вуза мы больше учим химию, биохимию, физику и даже биологию, по которой сдавали вступительный экзамен. Не говоря уже о всякой там культурологии, философии и прочих вообще не нужных вещей!
В США, например, пропедевтику начинают изучать уже на первом курсе медицинского колледжа! А у нас официально только с третьего. Потому что мы тратим два года на изучение философии, химии с биохимией, физики, биологии. Ну , да! Там еще и два года иностранного были.
Многим из вас потом не хватало времени на подготовку к анатомии, физиологии, патофизиологии, фармакологии, пропедевтики. Причем приходиться готовиться сразу к двум сложным предметам за один вечер.
Можно было начать учить пропедевтику со второго курса, убрав лишний год философии. И отвести ей не год, а два!
Биохимию с химией убрать вообще! Не надо засорять мозги первокурсников вообще не нужными полстраничными формулами! А с первого курса параллельно анатомии начать изучать нормальную физиологию. И опять — уделить ей больше и больше времени.
На третьем курсе патологическая физиология подводит итог всему, что изучалось раннее. На мой взгляд – очень важный и очень сложный предмет. И этому ключевому в понимании патологических процессов, лежащих в основе всех болезней предмету — дается только год. «Галопом по Европам» — так можно сказать. А потом преподаватели спрашивают: Почему мы нечего не знаем?
С фармой — примерно тоже самое! Там еще дозировки, которые дальше всегда будет можно в справочнике посмотреть, заставляют учить.
В конце хотелось бы , пояснить, для только что поступивших — значимость тех «фундаментальных» предметов, которые скоро Вы начнете осваивать:
Анатомия : хороший врач – тот , кто хорошо знает анатомию. Не зная топографии, например, поджелудочной железы, будущий врач не правильно оценит боль в спине у больного и т.д.
Латинский язык: помощник в изучении анатомии и рецептуры фармакологии.
Нормальная физиология: не зная норму – не поймешь патологию! Эта фраза характеризует важность этой дисциплины.
Патологическая физиология: философия медицины, так сказать. Вся теория здесь подтверждается практическими опытами на лабораторных животных. Пять основных патологических процессов – знать обязательно! И на латыни!
Пропедевтика: теоретическая база знаний о болезнях, их симптомах, синдромах, диагностики.
Фармакология: какой из тебя врач если ты не знаешь чем лечить. Даже диагноз можно поставить на основе предшествующего лечения!
Специальные предметы – помогают правильно определиться с лечением, диагностикой, дифференциальной диагностикой, сроками нетрудоспособности, правилами оформления медицинских документов. Что еще — узнаете сами…
Физиология и мед (окончание) — журнал Пчеловодство
◄ Начало
Содержание аминокислот в меду весьма незначительно, однако их соотношение имеет важное значение. Многими исследователями установлено, что пролина в меду самое большое количество. В то же время известно, что нектар не отличается его высоким содержанием. Следовательно, пчелы вводят в мед пролин собственного метаболизма. Целесообразность этого заключается в том, что эта аминокислота, так же как и ферменты, катализирует превращение сахаров. Повышение содержания пролина сопровождается понижением рН, то есть повышается кислотность меда, а следовательно, его стабильность, устойчивость к брожению. Содержание пролина указывает на его качество. Кстати, меды с высоким содержанием этой аминокислоты описаны как меды ясно-желтого цвета, тогда как меды с низким его содержанием имеют темно-коричневый цвет.
Еще одно важное свойство меда — антибиотическое. Сочетание литических (то есть разрушающих мембрану клетки) ферментов, органических кислот и высокой концентрации сахаров создает в нем среду, в которой гибнут и теряют способность к размножению практически все патогенные бактерии. Так, часть глюкозы меда переводится ферментом пчел ингибином (один из видов пероксидаз) в глюкуроновую кислоту и перекись водорода, которые вместе с указанной выше антигрибковой активностью пролина создают мощную антимикробную защиту готового продукта.
В нектаре растений имеется еще целый ряд собственных антибиотиков, которые, концентрируясь, обеспечивают высокую антибиотическую активность. Укажем на известную консервирующим действием бензойную кислоту, широко применяющуюся с этой целью в пищевой и парфюмерной промышленности. Присутствуя в смолах многих растений, она в значительном количестве присутствует и в нектаре, переходя затем в мед.
Одно из важных свойств нектара, а следовательно, и меда — присутствие в них ингибиторов и стимуляторов роста. У высших растений эти вещества выполняют важную задачу своевременного усиления роста тканей (весна—лето) или торможения (осень—зима). Они же регулируют и выработку нектара. Есть в меду и биорегуляторы: абсцизовая кислота (ингибитор роста) и индолилуксусная кислота, ауксин, стимулятор роста. Очевидно, что указанные компоненты создают уникальное сочетание (констелляцию) свойств, позволяющих подавлять метаболизм одних организмов и тканей, и стимулировать другие. Отсюда понятно, почему мед с успехом применяют при обработке инфицированных ран, ожогов и т.д.
Как пример использования антибиотических и биостимулирующих свойств меда можно привести официальное лекарственное средство в Фармакопее России — мазь Конькова, в которой вместе с химическими антисептиками (этакридин, риванол) или дегтем содержится около 60% меда. Мазь классифицируется как антисептическое, стимулирующее регенерацию средство и применяется при лечении вяло заживающих ран, пиодермий, ожогов.
Наконец, известно, что мед широко используется для лечения простудных заболеваний. Рассмотрим, как это происходит с физиологических позиций. При потреблении меда (форсированного поступления в кровь больших количеств моносахаров: глюкозы и фруктозы) скорость окислительных реакций, приводящих к их усвоению и проходящих с выделением тепла, резко возрастает. Наиболее активно это происходит в печени. От ее перегрева, как, впрочем, и других органов, организм защищается так: расширяются кровеносные сосуды, расположенные на границе организм — внешняя среда (легкие, кожа). Сюда устремляется перегретая в печени кровь, которая, отдав тепло в окружающую среду, в меру охлажденная, возвращается обратно в органы и ткани. При простуде легкие работают с напряжением именно из-за затруднения кровообращения в них.
Прием меда в силу причин, описанных выше, интенсифицирует кровообращение, в том числе и в легких. С повышенным током крови в них более интенсивно поступают необходимые элементы защиты — ферменты, бактерицидные вещества и клетки белой крови. Именно для этих целей обычно и применяют компрессы, банки, прогревания и т.п. Как мы видим, их с успехом может заменить натуральный пчелиный мед. Более того, применение его как энергизирующего средства в этот период форсированно предоставит энергию для синтеза собственных средств защиты (лейкопоэз, синтез интерферона, иммуноглобулинов и т.п.).
Итак, пчелиный мед для человека прежде всего источник легкодоступной энергии (моносахара меда), микроэлементов (минералы меда) с одновременными свойствами антибиотика (кислоты меда). Эта природная совокупность (констелляция) создает множество физиологических эффектов: от возрастания общей активности организма, аппетита, повышения или нормализации иммунного статуса до создания состояния комфорта и успокоения.
Следует сказать также и о косметических свойствах меда. Издавна он входит или самостоятельно, или в комплексе с другими веществами в состав средств (кремы, маски и др.) для очищения и лечения кожи. Существует практика его применения в бане (нанесение на распаренную кожу тела для ее очищения и повышения тонуса). В этой ситуации мед не только источник питательных веществ для кожи, но и сила для выведения из организма шлаков. Нанесенные на кожу моносахара благодаря высокой осмотичности меда притягивают к себе воду со шлаками из подкожной клетчатки на поверхность, где и смываются водой.
В.КРЫЛОВ,
профессор
Нижегородский госуниверситет
Поделиться с друзьями
Читайте также
Список учебной литературы по нормальной физиологии
Основная литература:
1. Физиология человека/ Под ред. член-корр. АМН СССР Г.И.Косицкого.М.: Медицина, 1985.
2. Нормальная физиология/ Под ред. проф. А.В.Коробкова.- М.: Высшая школа, 1980.
4. Руководство к практическим занятиям по физиологии/ Под ред. член-корр. АМН СССР Г.И.Косицкого и проф. В.А.Полянцева.- М.: Медицина, 1988.
5. Практикум по нормальной физиологии/ Под ред. проф. Н.А.Агаджаняна и проф. А.В.Коробкова.- М.: Высшая школа, 1983.
6. Начала физиологии. Учебник для вузов / Под ред. А.Д. Ноздрачева СПб.: Лань. 2001.
7. Физиология человека. Учебник для мед. вузов. 2-е изд. Под ред. В.М. Покровского, Г.Ф. Коротько. – М.: Медицина, 2003.
8. Фундаментальная и клиническая физиология. Учебник. Под ред. А.Г. Камкина, А.А. Каменского. М.: «Академия», 2004.
9. Нормальная физиология. Учебник для мед. вузов/ К.В. Судаков. – М. Мед. информ. агентство, 2006.
10. Нормальная физиология. Практикум. Под ред. К.В. Судакова. – М. Мед. информ. агентство, 2008.
Дополнительная литература:
1. Анохин П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса.- М.: Медицина, 1968.
2. Бузник И.М. Энергетический обмен и питание.- М.: Медицина, 1978.
3. Гуревич М.И., Бернштейн С.А. Основы гемодинамики.- Киев: Наукова думка, 1979.
4. Кузник Б.И., Васильев Н.В., Цибиков Н.Н. Иммуногенез, гомеостаз и неспецифическая резистентность организма.- М.: Медицина, 1989.
5. Полак Д.М., Блума С.Р., Райта Н.А. и др. Физиология и патология желудочно-кишечного тракта.- Пер с англ.- М.: Медицина, 1989.
6. Пытель Ю.А., Борисов В.В., Симонов В.А. Физиология человека. Мочевые пути.- М.: Высшая школа, 1992.
7. Розен В.Б. Основы эндокринологии.- М.: Высшая школа, 1984.
8. Сеченов И.М. Рефлексы головного мозга.- М., 1963.
9. Словарь физиологических терминов/ Под ред. акад. О.Г.Газенко.- М.: Наука, 1987.
10. Судаков К.В. Функциональные системы организма. Руководство.- М.: Медицина, 1987.
11. Руководство по физиологии. Физиология системы крови.- Л.: Наука, 1968.
12. Руководство по физиологии. Физиология почки.- Л.: Наука, 1972.
13. Руководство по физиологии. Физиология пищеварения.- Л.: Наука, 1974.
14. Руководство по физиологии. Физиология дыхания.- Л.: Наука, 1973.
15. Руководство по физиологии. Физиология сенсорных систем.- Л.: Наука, ч.1, 1971; ч.2, 1972; ч.3, 1975.
16. Руководство по физиологии. Возрастная физиология.- Л.: Наука, 1975.
17. Руководство по физиологии. Общая и частная физиология нервной системы.- Л.: Наука, 1979.
18. Руководство по физиологии. Физиология высшей нервной деятельности. Л.: Наука, ч.1, 1970; ч.2, 1971.
19. Руководство по физиологии. Физиология эндокринной системы.- Л.: Наука, 1979.
20. Руководство по физиологии. Физиология кровообращения. Физиология сердца.- Л.: Наука, 1980.
21. Калюжный Л.В. Физиологические механизмы регуляции болевой чувствительности.- М.: Медицина, 1984.
22. Уэст Дж. Физиология дыхания. Основы.- М.: Мир, 1988.
23. Физиология человека. В 4-х томах.- Пер. с англ./ Под ред. Р.Шмидта и Г.Тевса.- М.: Мир, 1985.
24. Ходоров Б.И. Общая физиология возбудимых мембран. В серии «Руководство по физиологии».- Л.: Наука, 1975.
25. Кузник Б.И., Васильев Н.В., Цибиков Н.Н. Иммуногенез, гемостаз и неспецифическая резистентность организма. – М., «Медицина», 1989.
26. Полак Д.М., Блума С.Р., Райта Н.А. и др. Физиология и патофизиология желудочно-кишечного тракта Пер. с англ. – М., «Медицина», 1989.
Учебная литература по Высшей нервной деятельности (для специальности «Биология»)
Основная:
1. Физиология человека. Под редакцией Покровского В.М., Коротько Г.Ф. // М.Медицина. – 2003.
2. Физиология человека. Под редакцией Смирнова В.М. // М.Медицина. – 2002.
3. Батуев А.С. Высшая нервная деятельность. // М. – 1991.
4. Данилова Н.Н., Крылова А.Л. Физиология ВНД. // М. – 1997.
Дополнительная:
5. Мак-Фарленд Д. Поведение животных. Психофизиология, этология и эволюция. // М. – 1988.
6. Павлов И.П. Двадцатилетний опыт объективного изучения ВНД (поведение животных). // Л. – 1953.
7. Анохин П.К. Биология и нейрофизиология условного рефлекса. // М. – 1968.
8. Астратян Э.А. Рефлекторная теория ВНД. Избр.тр. // М. – 1983.
9. Конорский Ю. Интегративная деятельность мозга. // М. – 1984.
10. Крушинский Л.В. Биологические основы рассудочной деятельности мозга. // М. – 1986.
11. Симонов П.В. Мотивированный мозг. // М. 1983.
12. Спрингер С., Дейч Г. Левый мозг, правый мозг. // М. – 1983.
13. Физиология человека. 2 тома. Под редакцией Телль Л.З., Агаджаняна Н.Я. // Алма-Ата. Казахстан. – 1992.
14. Физиология человека. 3 тома. Под редакцией Шмидта Р. и Тевса Г. // М. Мир. – 1996.
15. Филимонов В.И. Руководство по общей и клинической физиологии. // М. МИА. – 2002.
Учебная литература по курсу «Анатомия, физиология и патология органов зрения, слуха и речи» (для специальности «Логопедия»)
Основная:
1. Нейман Л.В. Анатомия, физиология и патология органов слуха и речи. // М.Медицина. – 2001.
2. Шипицына Л.М., Бартанян И.А. Анатомия, физиология и патология слуха, речи и зрения. // Академия. – 2008.
3. Анатомия человека. 2 тома. Под редакцией Сапина М.Р. // М.Медицина. – 1986.
4. Физиология человека. Под редакцией Покровского В.М., Коротько Г.Ф. // М.Медицина. – 2003.
5. Физиология человека. Под редакцией Смирнова В.М. // М.Медицина. – 2002.
Дополнительная:
6. Физиология человека. 2 тома. Под редакцией Телль Л.З., Агаджаняна Н.Я. // Алма-Ата. Казахстан. – 1992.
7. Физиология человека. 3 тома. Под редакцией Шмидта Р. и Тевса Г. // М. Мир. – 1996.
8. Справочник терапевта. 2 тома. Под редакцией Палеева Н.Р. // М. Медицина. – 1995.
9. Глазные болезни. Под редакцией Копаевой В.Г. // М. Медицина. – 2002.
10. Астафьева В.М. Социальная адаптация и интеграция детей с нарушениями слуха. // М. АПК и ПРО. – 2000.
11. Баранов А.А. Пропедевтика детских болезней. // М.Медицина. – 1998.
12. Богданова Т.Г. Сурдопсихология. Учебное пособие. // М. Академия. – 2002.
13. Бородич А.М. Методика развития речи детей дошкольного возраста. // М. Просвещение. – 2004.
14. Боскис Р.М. Учителю о детях с нарушениями слуха. // М. – 1988.
15. Венгер Л.А., Хохловская В.М. Диагностика умственного развития дошкольников. // М. Педагогика. – 2005.
16. Волкова Л.С. Логопедия. // М. – 2006.
17. Головчиц Л.А. Дошкольная сурдопедагогика. Воспитание и обучение дошкольников с нарушением слуха. // М. – 2004.
18. Сохин Ф.А. Развитие речи детей дошкольного возраста. // М. – 1984.
19. Смирнов В.М., Будылина С.М. Физиология сенсорных систем и ВНД. Учебное пособие. // М. Академия. – 2003.
20. Смирнов В.М., Яковлев В.Н. Физиология ЦНС. // М. Академия. – 2004.
21. Филимонов В.И. Руководство по общей и клинической физиологии. // М. МИА. – 2002.
22. Филичева Т.Б. Основы фонопедии. // М. – 1989.
23. Исаев Д.Н. Умственная отсталость у детей и подростков. // С-Пб. – 2007.
24. Лаврова Е.В. Логопедия. Основы фонопедии. // М. Академия. – 2007.
25. Шеврыгин Б.В., Керчев Б.И. Болезни уха, горла и носа. // М. Геотар-Мед. – 2002.
Кафедра нормальной физиологии
Заведующий кафедрой
Лопатина Екатерина Валентиновна, профессор, доктор биологических наук.
e-mail: [email protected]
Ответственные:
за учебную работу — доцент, к.м.н. Кипенко Анна Викторовна
Контакты
+7 (812) 338 7033 (учебная часть)
Кафедра расположена по адресу:
197022, Российская Федерация, г. Санкт-Петербург, ул. Льва Толстого, д. 6-8, корпус № 30 (здание 7-й аудитории), 2 этаж.
История кафедры
Кафедра основана в 1899 году. Первым заведующим кафедрой был доктор медицины Вартан Иванович Вартанов (1853–1919). Кафедрой заведовали выдающиеся физиологи: ученик и соратник И. П. Павлова, академик Леон Абгарович Орбели (с 1919 по 1931), академики Петр Степанович Купалов (с 1931 по 1941) и Дмитрий Андреевич Бирюков (1953 по 1955), член–корреспонденты АН СССР Алексей Васильевич Кибяков (1956 — 1974) и Никита Юрьевич Беленков (1974 — 1984). С 1986 по 2009 кафедрой заведовал академик РАМН, лауреат Государственной премии, директор Научно–исследовательского института экспериментальной медицины РАМН, председатель Северо–Западного Отделения РАМН, вице–президент РАМН профессор Борис Иванович Ткаченко.
Цели и задачи кафедры, содержание дисциплины
Цели и задачи кафедры связаны с выполнением Федеральных Государственных образовательных стандартов высшего профессионального образования четвёртого поколения по специальностям «Лечебное дело», «Стоматология», «Педиатрия», «Спортивная медицина», «Адаптивная физическая культура» и высшее сестринское образование. На кафедре проходят обучение студенты всех факультетов Университета. Реализация курса «Нормальной физиологии» осуществляется на втором курсе (3 и 4 семестры) по утверждённому плану и заканчивается экзаменационным испытанием. Проводится промежуточный контроль знаний студентов. Разработаны учебные программы и планы практических занятий по специальностям, охватывающие все разделы физиологии.
Положение об организации и проведении промежуточной аттестации студентов на кафедре нормальной физиологии в форме экзамена
Вопросы к экзамену для студенов стоматологического факультета 2013
Для студентов лечебного факультета
Для студентов стоматологического факультета
Для студентов педиатрического факультета
Положение о БРС по кафедре нормальной физиологии 2014 г.
АФК заочное отделение
Профильные вопросы по дисциплине «Нормальная физиология» для студентов педиатрического факультета (осенний семестр 2016-17 учебного года)
Кафедра оснащена учебными пособиями (плакаты, таблицы, слайды, муляжи), мультимедийной установкой, диапроекторами и оверхедом, приборами и наборами инструментов для проведения практических работ по курсу нормальной физиологии. В учебный процесс введены новые технические средства обучения, в частности — оксигемограф и прибор для исследования внешнего дыхания. Внедряются виртуальные лабораторные занятия, в частности по эндокринологии. Вместе с тем кафедра не отказывается от проведения практических работ и демонстраций на человеке и на экспериментальных животных. По всем разделам физиологии созданы наборы ситуационных задач.
Со студентами проводится большая внеучебная работа, в том числе по линии СНО.
Последипломная подготовка не предусмотрена.
Научная деятельностьНаучные исследования кафедры проводится по теме: «Неостриарные медиаторно–ионные механизмы регуляции нормального и патологического двигательного поведения». Рег № 0120.0 950343. Совместно с Отделом молекулярно–генетических технологий НИЦ выполняется работа, поддержанная грантом Президиума РАН — «Изучение молекулярных основ ранних форм болезни Паркинсона». Изучается генетическая предрасположенность к нарушению деятельности базальных ганглиев в виде болезни Паркинсона, характерных для жителей Санкт–Петербурга. Ведется активный поиск мутаций (с описанием их характера и семейного анализа) гена ПАРКИН и дардарин. Сохраняется и второе направление, связанное с научным наследием акад. Б. И. Ткаченко — тема «Венозный возврат и кардиогемодинамика».
Основные публикации кафедры
Диссертации
Штат кафедры
На кафедре работают три доктора медицинских наук (профессор — Андрей Фёдорович Якимовский и профессор Владимир Васильевич Колбанов, доцент Вадим Иванович Евлахов) и девять кандидатов наук — пять доцентов, два старших преподавателя и два ассистента. В составе кафедры три специалиста по учебно–методической работе, лаборанты. А. Ф. Якимовский— профессор, специалист в области экспериментальной неврологии — физиологии и патологии подкорковых структур мозга (болезнь Паркинсона и другие экстрапирамидные расстройства).
В.В. Колбанов — профессор, является высококлассным специалистом в области физиологии сенсорных систем и валеологии. На кафедре работают специалисты в области физиологии поведения (доцент В. В. Грачёва), физиологии сердца и системной гемодинимики (доценты А. Ю. Юров, В. И. Евлахов, С. Ю. Крыжановская), физиологии возбудимых тканей (доцент А .М. Коробкова).
Кафедра нормальной физиологии — Волгоградский государственный медицинский университет (ВолгГМУ)
Электронная почта: [email protected]
Учебная база: 400131, Россия, г. Волгоград,
площадь Павших Борцов, д. 1, главный корпус, подъезд 3, этаж 5
Положение о структурном подразделении
Персональный состав педагогических работников
Образование
История создания и ключевые аспекты работы
Рабочие программы и другие компоненты учебно-методических комплексов (УМК) дисциплин и практик
Образовательный портал ВолгГМУ
Кафедра нормальной физиологии организована в 1936 году. В настоящее время на ней преподаются следующие дисциплины:
1) в рамках направления «Биология» – «Биологические ритмы и среда обитания», «Биология человека (анатомия, физиология, основы антропологии, экологические факторы и здоровье человека)», «Возрастная физиология», «Общие закономерности адаптации человека», «Репродуктивная функция человека», «Физиология (растений, животных, высшая нервная деятельность, иммунология)»;
2) в рамках направления «Биотехнические системы и технологии» – «Основы физиологии и гигиены труда», «Физиология человека с основами патологии»;
3) в рамках специальности «Клиническая психология» – «Нейрофизиология», «Практикум по нейрофизиологии», «Физиология ЦНС, ВНД и сенсорных систем»;
4) в рамках специальности «Лечебное дело» – «Нормальная физиология», «Клиническая физиология»;
5) в рамках специальности «Медико-профилактическое дело» – «Нормальная физиология»;
6) в рамках специальности «Медицинская биохимия» – «Физиология»;
7) в рамках специальности «Педиатрия» – «Нормальная физиология», «Клиническая физиология»;
8) в рамках специальности «Стоматология» – «Нормальная физиология – физиология челюстно-лицевой области»;
9) в рамках специальности «Фармация» – «Нормальная физиология».
Основные методические разработки кафедры.
1. Клаучек С.В., Осадшая Л.Б., Лифанова Е.В., Хвастунова И.В., Кудрин Р.А., Томарева И.В., Пономаренко Т.С., Москвина О.Н., Ахундова Р.Е., Клиточенко Г.В., Фокина А.С., Долецкий А.Н., Болотова С.Л., Шмидт С.А., Гончаров Г.В. Тестовые задания по нормальной физиологии. Учебно-методическое пособие для студентов 2-го курса лечебного, педиатрического и медико-биологического факультетов. – Волгоград: Изд-во «ООО Принт», 2012. – 212 с.
2. Кудрин Р.А., Лифанова Е.В. Тестовые задания по дисциплине «Клиническая физиология» для студентов лечебного факультета специальности «Лечебное дело» / Под ред. профессора С.В. Клаучека. – Волгоград: Изд-во ВолгГМУ, 2018. – 36 с.
3. Долецкий А.Н., Пономаренко Т.С., Шевелева А.М. Функциональные пробы в исследовании сердечно-сосудистой системы. Учебно-методическое пособие для студентов 2-го курса лечебного факультета. – Волгоград: Изд-во ВолгГМУ, 2018. – 68 с.
Область научных интересов кафедры – физиологические принципы обеспечения успешности операторской деятельности и её оптимизация с использованием здоровьесберегающих технологий.
Основные научные достижения кафедры – за последние 20 лет реализованы многочисленные научные проекты, поддержанные грантами РФФИ, РГНФ, Фондом содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере; в 2013 году кафедра принимала активное участие в организации и проведении XXII Съезда физиологического общества имени И.П. Павлова.
Кафедра анатомии и физиологии человека и животных
КАФЕДРА АНАТОМИИ И ФИЗИОЛОГИИ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ
Заведующий кафедрой анатомии и физиологии человека и животных Елифанов Андрей Васильевич, кандидат биологических наук, профессор. |
Профессорско-преподавательский состав кафедры
1. Елифанов Андрей Васильевич | К.б.н., профессор |
| 2. Шалабодов Александр Дмитриевич | Д.б.н., профессор |
3. Дубровский Виталий Николаевич | К.б.н., доцент |
4. Загайнова Алла Борисовна | К.б.н., доцент |
5. Кыров Дмитрий Николаевич | К.б.н., доцент |
6. Лепунова Ольга Николаевна | К.б.н., доцент |
7. Толстогузов Сергей Николаевич | К.б.н., доцент |
8. Турбасова Наталья Вячеславовна | К.б.н., доцент |
9. Фролова Ольга Валерьевна | К.б.н., доцент |
10. Шуман Леонид Александрович | К.б.н., доцент |
| 11. Карпов Николай Владимирович | ассистент |
Учебно-вспомогательный состав кафедры:
Орлова Любовь Александровна | Лаборант II категории |
Маслакова Ксения Юрьевна | Инженер II категории |
Карпов Николай Владимирович | Лаборант I категории |
Шигабаева Айслу Уразгалеевна | Лаборант II категории |
Из истории кафедры…
Выделилась 2 апреля 1973 года из состава кафедры зоологии. Первым заведующим кафедрой был доцент, кандидат биологических наук В.В. Суворов, работавший в пединституте с 1962 и с 28 мая 1963 года исполнявший обязанности декана агробиофака. В 1973 году В.В. Суворов защитил докторскую диссертацию, а в 1975 году покинул Тюмень.
С 1975 руководит кафедрой проф., докт. мед. наук, Засл. врач РФ, академик РАЕН В.С. Соловьев. Кафедра всегда отличалась органическим слиянием научного и учебного процессов. Основные научные исследования до 1987 года носили характер медико-биологических и включили в себя апробацию медицинской техники для создания управляемых температурных режимов тела.
Приборы конструкции головного Всесоюзного Научно-исследовательского института радиотехники – гипотермы — для снижения температуры тела используются в реанимации, хирургии, акушерстве. Общая гипотермия применяется для снижения температуры всего тела. Теплоносители – вода или воздух. После испытания модели в экспериментах на животных были приняты в клиниках и нашли широкое применение в больницах, на скорой помощи, роддомах.
Гипертермия – управляемое повышение температуры тела. Режим перегревания планируется физиологами, врачами и прибористами в зависимости от показаний и состояния организма человека. Приборы были внедрены в онкологических клиниках 10 крупных городов СССР. Биологическая часть работ включала и позволяла установить на модели животного организма чувствительность физиологических, биохимических, морфологических систем и структур организма, переносимость температурных режимов диапазоны и скорость повышения или понижения температуры тела. Регистрировались более 50 параметров. Конструктивно разнообразные приборы, новейшие технологии уже тогда базировались на компьютеризированных системах управления температурой тела.
Современное оснащение приборами позволяло регистрировать физиологические функции и их регуляцию, биохимические параметры крови, внутренних органов, нервной систем, желез внутренней секреции. Изучалась гистология и цитология тканей, применялись электронная микроскопия и цитохимия. В изучении неспецифической резистентности использовались изотопы трития и золота, а при исследовании крови и изотопы хрома. Электрофизиология сердца, головного мозга, гипоталамуса, активность нервов расширяли представления о механизмах влияния температур. Тератогенные, токсические свойства перегретых, охлажденных сывороток изучались на линейных мышах.
К научным исследованиям кафедры с 1977 года активно привлекались студенты, выполнявшие дипломные работы и проходившие практики в рамках сотрудничества с ведущими отечественными коллективами: Всесоюзным институтом радиотехники, Институтом медико-биологических проблем, МГУ, Центральным НИИ гематолологии и переливания крови, Институтом эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова АН СССР, институтом физиологии АН СССР и др.
Сформировалось научное направление, связанное с физиологическими механизмами бескоррекционной переносимости предельных высоких и низких температур млекопитающими. В. С. Соловьёв и А. Д. Шалабодов входят в проблемные комиссии «Терморегуляция» и «Гипоксия» Научного Совета АН
СССР «Висцеральные системы».
Создание университета на базе агропединститута потребовало решение кадровых проблем профессорско-преподавательского состава и В.С. Соловьев, используя широкие связи с вузами и академическими НИИ, направил в течение 5 лет более 10 выпускников ТюмГУ в аспирантуры передовых научных учреждений и вузов страны. Создание университета шло в период интенсивного промышленного освоения и обживания Севера Тюменской области, поэтому кафедра активно включилась в программы «Здоровье человека в Сибири» (АМН СССР) и «Вахта» (АМН СССР) – головными в изучении адаптации человека в новых городах и поселениях.
В 1978 году был заключен первый значительный экспедиционный научный хоздоговор с предприятием Нового Уренгоя. В состав экспедиций, проводившихся с 1978 по 2003 г. в главных организациях нефтегазового комплекса «Газпром», «Нижневартовскнефтегаз», «Сургутнефтегаз», «Юганскнефтегаз», «Тюменьтрансгаз», «Надымгазпром», «Уренгойгаздобыча», взявших на себя финансирование работы кафедры. У сотрудников кафедры сформировались системные направления исследований адаптации и формирование новой популяции человека из числа новопоселенцев. Работа в городах, поселках строилась по схеме своеобразного штаба, в состав которого входил руководитель промышленного монопредприятия, руководители образования, здравоохранения и
представитель ТюмГУ. Экспедиционные отряды состояли в основном из студентов кафедры, осваивавших методики в ТюмГУ и в ведущих НИИ АН СССР, МЗ СССР. Группы оснащались портативными электрокардиографами, спирографами, тонометрами.
На всех предприятиях Севера имелись компьютеры, что позволяло на месте проводить анализ сведений по антропометрии, составу крови, свойств кровообращения, дыхания, работоспособности, психофизиологии. Здесь же выдавались индивидуальные рекомендации по коррекции дизадаптаций. Результаты работы положительно оценивались заказчиками и работы продолжались по несколько лет.
В 34 населенных пунктах области было обследовано более 40 тыс человек, в Нижневартовске и Нефтеюганске были созданы Центры адаптации человека на севере из числа выпускников кафедры, жителей этих городов. В 1997 г. на факультете совместно с Тюменским мединститутом был создан диссертационный совет, председателем которого стал В.С. Соловьев. За время работы было защищено 168 докторских и кандидатских диссертаций по физиологии и биохимии на медицинские и биологические науки. Кафедра укомплектована преподавателями, имеющими ученую степень, В.С. Соловьев (1987) и А.Д. Шалабодов (1997) защитили докторские диссертации.
Под их руководством защищено 49 кандидатских и 8 докторских диссертаций. Создана научная школа, благодаря которой работают аспирантура и докторантура, а во всех городах Юга и Севера области имеются наши ученики, продолжающие развитие идей физиологической и социальной адаптации человека. Кафедра, накопив большой опыт работы с новопоселенцами 1,2,3 поколений, остается ведущим научным коллективом в регионе в изучении динамики создания новой популяции человека. Сотрудники кафедры всегда занимают активную жизненную позицию, что объясняет постоянное присутствие их в руководящих структурах вузов, в общественных и административных органах районного, городского уровня.
границ | Новое понимание развития и функции гипофарингеальных желез у медоносных пчел
Введение
Экзокринные железы обладают способностью выделять свои секреты наружу насекомого через проток, и их можно разделить на структуры, производящие феромоны (нижнечелюстные железы) и неферомоны (гипофарингеальные железы). Гипофарингеальные железы (ГГ) были впервые описаны Никелем в 1846 году (Cruz-Landim and Costa, 1998) и присутствуют только у перепончатокрылых насекомых.Тем не менее, HG морфологически и физиологически различаются у разных видов эусоциальных насекомых и внутри них (Cruz-Landim and Costa, 1998; Britto et al., 2004; Amaral and Caetano, 2005).
Железы насекомых выполняют различные функции, включая коммуникацию, обработку рациона, размножение, защиту и строительство гнезд (Chapman et al., 2013). У социальных насекомых ГП были изучены у медоносных пчел (Wang and Moeller, 1971; Knecht, Kaatz, 1990; Yousef et al., 2014), у пчел без жала (Cruz-Landim et al., 1986; Britto et al., 2004), осы (Cruz-Landim, Costa, 1998) и муравьи (Gama, 1985). У медоносных пчел HG хорошо развиты у рабочих пчел по сравнению с матками и трутнями и деградируют, когда задачи переключаются с ухода в улье на добычу пищи в поле (Robinson, 1992; Britto et al., 2004). HG имеют решающее значение в секреции белков маточного молочка, которые играют важную роль в диете и кастовой дифференциации медоносных пчел (Kamakura, 2011). Некоторые безжалостные пчелы (Meliponini) обладают HG в женских кастах, в то время как у других видов и самки, и самцы имеют HG (Costa and Cruz-Landim, 1999).У ос HG не имеют анатомических вариаций среди каст и играют жизненно важную роль в строительстве гнезд и производстве пищи для личинок (Cruz-Landim and Costa, 1998; Britto et al., 2004). У муравьев наибольшего развития HG достигают у матки, маленькие у рабочих и еще меньше у самцов (Gama, 1985). Их функция у муравьев может помочь в уходе за потомством (Wilson, 1980) и выработке ферментов, которые помогают переваривать пищу (Ayre, 1967; Gama, 1985).
Гистологические и ультраструктурные детали, а также биохимические функции HG различных видов медоносных пчел были изучены (Deseyn and Billen, 2005; Suwannapong et al., 2007, 2010; Kheyri et al., 2012; Richter et al., 2016). Исследователи ищут способы увеличить производство маточного молочка (RJ) HG и определить его химический состав (Nie et al., 2017; Altaye et al., 2019a; Al-Kahtani and Taha, 2020). RJ — это ценный натуральный продукт пчеловодства, который находит широкое применение в косметике, медицине и пищевых добавках для укрепления здоровья человека (Ramadan and Al-Ghamdi, 2012; Ahmad et al., 2020). Здесь мы суммируем морфогенез и функции HG в куколках и на протяжении взрослой жизни рабочих пчел, чтобы начать полное понимание механизмов их развития и физиологии, а также подчеркиваем пробел в знаниях для будущих исследований.
Морфогенез HG у медоносных пчел
HG демонстрируют морфологическую пластичность и изменения на стадиях развития медоносных пчел (Huang, Robinson, 1996; Ohashi et al., 2000; Deseyn, Billen, 2005; Liu et al., 2014; Richter et al., 2016). Тонкая структура HG начинает развиваться у куколок примерно за неделю до того, как они могли появиться во взрослом состоянии, и продолжает изменять структуру до самой смерти (Painter and Biesele, 1966). У взрослых пчел HG хорошо развиты, но их развитие и созревание во время метаморфоза все еще неизвестны.Детальный морфогенез HG на стадиях куколки и взрослой пчелы описан ниже.
Стадия зрачка
На стадиях куколки (от P1 до P9) процесс развития HGs можно разделить на несколько ключевых событий (Рисунок 1) (Groh and Rössler, 2008; Klose et al., 2017). На стадии куколки P1 два мешкообразных выпячивания, характерные для зачатков HGs, отходят от нижней стороны глотки. Также мешочек состоит из прозрачных складок эпителия с большим просветом и гладкой внешней поверхностью около 0.5 и 0,2 мм в длину и ширину соответственно. На этой стадии митотические ядра отмечаются в апикальной, средней и базальной частях эпителия (Painter, Biesele, 1966; Klose et al., 2017).
Рисунок 1 . Морфогенез гипофарингеальной железы (ГГ). (а) Макроскопические изображения зачатков HG (наконечники стрел) на стадии куколки P1. [ (b) ; A0] HG у недавно появившейся пчелы (NEB). (c – i) HG во время куколочного развития (P1 – P7 / P8) и NEB (A0). Звездочки, ацинусы; тонкие стрелки, пучок протоков; широкие стрелки, собирающий воздуховод.Использованы данные Klose et al. (2017).
Более того, базальная часть имеет ядра, которые содержат конденсированный и фрагментированный хроматин (Škerl and Gregorc, 2015; Klose et al., 2017). Следовательно, необходимо продуцировать широкий спектр белковых молекул для усиления пролиферации клеток и развития тканей, и большое количество биологического топлива задействовано для поддержания этого белкового синтеза (Feng et al., 2009; Li et al., 2010; Liu et al., 2014; Qi et al., 2015). Кроме того, аминокислоты, рибосомы и протеасомы продуцируются по мере развития HG (Li et al., 2010; Лю и др., 2014). На стадии развития P2 / 3 толщина эпителия остается однородной, и три типа клеток могут быть разделены по их различиям в морфологии и положении. Две клетки распознаются как секреторные и протоковые клетки, а третья клетка называется вспомогательной клеткой (Painter, 1945; Klose et al., 2017). От пяти до 15 наборов трехклеточных единиц (секреторных, протоковых и дополнительных клеток) организованы в кластеры рядом друг с другом внутри эпителия. Один кластер клеток дифференцируется в ацинус, пучок каналов и эпителий собирательного протока.На стадии куколки P4 зачаток HG увеличивается в длину и уменьшается в ширину, а внешняя поверхность становится волнистой. На стадии P5 трехклеточные единицы образуют железу, которая организована в сотни структур цветной капусты, представляющих будущие ацинусы, связанные клетками канала с собирательным протоком (Klose et al., 2017). Во время стадии развития P6 – P8 три клеточных единицы становятся двухклеточными посредством апоптического удаления дополнительных клеток. На этом этапе HG приняли морфологию взрослых желез с несколькими прозрачными ацинусами овальной формы, связанными клеткой канала с собирательным каналом, который проходит по всей длине желез (Škerl and Gregorc, 2015; Klose et al., 2017).
Развитие канальцев и F-актинового кольца на стадии куколки
С клеточно-биологической точки зрения каналец представляет собой слепой просвет секреторных клеток HG, который окружен апикальной мембраной (Beams and King, 1933; Beams et al., 1959; Painter and Biesele, 1966; Richter et al. др., 2016). Кроме того, ряд видимых колец актина окружает конечный аппарат внутри секреторных клеток, которые необходимы для удержания конечного аппарата на месте, поскольку секреция увеличивает внеклеточные перегородки между конечным аппаратом и клеточной мембраной (Kheyri et al., 2012). На стадии куколки время выхода и создание канальца секреторных клеток все еще неизвестны, что указывает на то, что эти клетки лишены канальца из-за созревания куколки. Во время стадий P2 – P4 структура F-actin видна внутри секреторных клеток, а каналец еще не сформировался (Klose et al., 2017). В секреторных клетках P5 одиночный трубчатый F-актин простирается от нижнего конца протока в секреторную клетку на некоторое расстояние. Более того, структуры F-актина связаны с внутренними мембранами, и трубки увеличивающейся длины видны на последовательных стадиях развития образования канальцев (Klose et al., 2017). На стадии P6 каналец расширяется в радиальном направлении до диаметра по всей своей длине без каких-либо периодических сужений (Klose et al., 2017). На стадии P7 / P8 структура F-актина, связанная с канальцами, концентрируется и часто взаимосвязана. Пространство между актиновыми кольцами покрыто редким матриксом актиновых филаментов (Klose et al., 2017). Во время последующей стадии куколочного развития кольца актина становятся более очевидными, количество взаимосвязей уменьшается, а пространство между соседними кольцами актина расширяется (Рис. 2).Более того, доля кольца F-actin уменьшается в течение последних нескольких дней развития куколки (Klose et al., 2017).
Рисунок 2 . Систематический морфогенез канальца в секреторных клетках во второй половине куколочного развития. (a – f) Проекции максимальной интенсивности стопок изображений. (г – л) Отдельные оптические срезы при большем увеличении. В P5 (a, g) трубка F-актина, представляющая F-актин, связанный с развивающимся канальцем, тонкая и короткая с узким просветом. (б, з) Трубка F-актина увеличилась в длине и диаметре. В P6 (c, i) плотная сеть F-актина (звездочка) образует расширенную трубку одинакового диаметра. Между P7 и исключением рабочих пчел (d – f, j – l) , F-актин в трубке реорганизуется и концентрируется в кольца. Расстояние между кольцами увеличивается во время развития, тогда как количество взаимосвязей (стрелки) и количество F-актина в ассоциации с межкольцевыми сегментами уменьшаются.Данные были взяты из Klose et al. (2017).
Короче говоря, HG на стадии куколки развиваются следующим образом (Рисунок 3): пролиферация клеток происходит в псевдостратифицированном эпителии и образует трехклеточные единицы внутри эпителиального слоя (Painter, 1945; Groh and Rössler, 2008; Klose et al., 2017). Вспомогательные клетки удаляются из трехклеточных единиц, чтобы получить последние единицы секреторной клетки и протоковой клетки, а каналец представляет собой инвагинацию и расширение апикальной мембраны, которая имеет на своем конце связанный актиновый цитоскелет, образующий уникальное актиновое кольцо. (Лучи и др., 1959; Richter et al., 2016; Klose et al., 2017). Более того, HGs состоят из незрелых секреторных единиц, которые непостоянны по форме и содержат 8-10 секреторных клеток (Suwannapong et al., 2010).
Рисунок 3 . Схематическая структура ключевых событий во время куколочного развития HGs. Основные стадии куколочного развития P1 – P9, присвоенные по литературным данным. Куколочные HG состоят из трехклеточных единиц. Дополнительные клетки удаляются из трехклеточных единиц, чтобы получить последние единицы секреторной клетки и протоковой клетки.В соответствии с данными Groh and Rössler (2008), Klose et al. (2017) и (Richter et al., 2016).
Развитие HG среди взрослых рабочих пчел
У рабочих пчел HG представляют собой парную структуру, расположенную с двух сторон в голове, перед мозгом между сложными глазами (Cruz-Landim and Costa, 1998; Hrassnigg and Crailsheim, 1998). Каждая железа состоит из тысяч двух клеточных единиц, секреторных клеток и протоковых клеток (Cruz-Landim and Costa, 1998; Kheyri et al., 2012). Эти секреторные клетки (рис. 4) имеют диаметр 30–50 мкм и выделяют свои продукты в сильно извитые канальцы, которые обвивают ядро и окружены на его просветной стороне тонкой фенестрированной кутикулярной оболочкой, известной как конечный аппарат (Kheyri et al. ., 2012; Richter et al., 2016). На одном открытом конце канальца секреторная клетка образует тонкое трубчатое соединение или проток, который выстлан кутикулярным слоем с клеткой протока, который имеет ширину около 2 мкм и длину 50–100 мкм (Noirot and Quennedey, 1991; Хейри и др., 2012). Место прикрепления между двумя клетками можно изобразить как соединение трубки, где секреторная клетка образует рукав длиной около 10 мкм вокруг дистального конца клетки протока (Richter et al., 2016). В положении соединения секреторные и протоковые клетки соединены перегородками и сращениями, причем последние лежат на дистальном конце клетки канала и отделяют открытый конец канальца от остальной области плазматической мембраны (Richter et al. ., 2016). Каждый ацинус определяется 6–20 двумя клеточными единицами; каждая клетка связана с проточной клеткой, простирающейся пучком к собирательному протоку, диаметром около 60 мкм (Kheyri et al., 2012). В каждом HG около 800 ацинусов расположены вокруг и вдоль собираемого протока, который выделяет секрет в гипофаринкс (Richter et al., 2016).
Рисунок 4 . Принципиальная схема развития гипофарингеальной железы (ГГ) у рабочих медоносных пчел. (a) У недавно появившихся пчел (NEB) (b) хорошо развито у пчел-кормилиц (NBs) (c) усыхание у пчел-фуражиров (FB) (d) Схематическое расположение ацинуса.Каждая ацинус состоит из нескольких секреторных клеток и прикреплена соединительным комплексом (стрелки) к клетке канала, которая доставляет секреторные продукты в собирательный проток. Формирование актиновых колец (e) В NEB некоторые кольца актина имеют лучи F-актина (открытые стрелки), связаны друг с другом (белые наконечники стрелок) или открыты (звездочка) (f) кольца актина находятся в хорошем состоянии. развитые в NBs (g). FBs имеют более крупные актиновые кольца разной толщины (стрелки) и иногда находятся в контакте (белые наконечники стрелок).Изменено из Qi et al. (2015) и Richter et al. (2016).
У недавно появившихся пчел (NEB) HG находятся в фазе быстрого развития, небольшого размера и хорошо структурированной клеточной цитоплазмы, а ацинус представляет собой только полость. Ядра более крупные и круглые, с очевидной грануляцией хроматина и небольшими пузырьками вокруг ядра (Škerl and Gregorc, 2015). Они экспрессируют широкий спектр генов. Биогенез рибонуклеопротеинового комплекса, деградация жирных кислот и большое количество белка гексамеринов (Hex 110) — все они участвуют в регуляции развития молодых желез и строительства тканей у HG (Boisvert et al., 2010; Карлас и др., 2010; Hu et al., 2019).
У пчел-кормилиц (NB) секреторные пузырьки развиваются на 3-й день; размер ацинусов и количество секреторных пузырьков достигают максимума в течение 6–10 дней (Deseyn and Billen, 2005). Промежуточные филаменты (актиновые филаменты) важны для компонента цитоскелета, чтобы поддерживать соответствующую форму HGs, которая необходима для их функции (Kheyri et al., 2012). Повышенная регуляция фиброзного белка Lam (в 2,87 раза) в NB может иметь решающее значение как для структурного, так и для функционального элемента цитоскелета (Zhong et al., 2010; Kheyri et al., 2012; Гольдманн, 2018). Β-актин и более крупные структуры секреторных клеток ацинусов в HG NB имеют хорошую форму по сравнению с таковыми из NEB и FB (Feng et al., 2009; Kheyri et al., 2012; Goldmann, 2018). Морфологический характер секреторной клетки зависит от секреторной активности. Секреторная активность у НБ высока. Таким образом, секреторные клетки имеют большие размеры, а каналец между актиновыми кольцами простирается до мешочков (Kheyri et al., 2012), а ацинусы яйцевидной формы связаны через множество протоков с собирательным протоком, который простирается по всей длине тела. HG (Richter et al., 2016; Hu et al., 2019).
У пчел-фуражиров (более 15 дней после вылупления и выполняющих обязанности кормления) эти железы состоят из нескольких ацинусов меньшего размера, чем у пчел NB. Более того, HG постепенно сокращаются и их секреторная активность снижается (Ohashi et al., 1997) в результате апоптоза клеток (Britto et al., 2004), сопровождаемого уменьшением грубого эндоплазматического ретикулума, меньшими секреторными клетками с тонким канальцем и некоторыми мешочки и подавленная скорость синтеза белка (Knecht and Kaatz, 1990; Kheyri et al., 2012).
Развитие канальцевой системы и актинового кольца у взрослых рабочих пчел
Интересной характеристикой канальцевой системы секреторных клеток HG медоносных пчел являются актиновые кольца, которые поддерживают апикальную мембранную трубку на постоянном расстоянии и различаются по различным свойствам, таким как диаметр, толщина и содержание F-актина. Уникальное кольцо F-актина имеет диаметр 2,5 мкм и ширину 0,2–0,3 мкм, которое связывает плазматическую мембрану секреторной клетки с дистальным концом протоковой клетки (Kheyri et al., 2012; Richter et al., 2016). У недавно экдицированных пчел некоторые кольца актина соединены друг с другом и не полностью закрыты. В NB кольца актина имеют относительно однородную толщину и обычно изолированы друг от друга. Наконец, у собирателей актиновые кольца больше и различаются по толщине (Richter et al., 2016).
Факторы, влияющие на развитие HG
На развитие HG отрицательно влияют множественные биотические и абиотические стрессовые факторы (DeGrandi-Hoffman et al., 2010; Ли и др., 2010; Аль-Гамди и др., 2011; Wang et al., 2018; Али и др., 2019; Corby-Harris et al., 2019). HG медоносной пчелы — это возрастные структуры, размер ацинусов которых варьируется и связан с различным социальным поведением (Ohashi et al., 1999; Deseyn and Billen, 2005; Richter et al., 2016), а также следующими факторами. .
Гонки медоносных пчел
HG изучаются у разных рас медоносных пчел и у одних и тех же пчелоносцев. На стадии куколки секреторные клетки асимметричны по форме с небольшой концентрацией белка и углеводов, тогда как секреторные клетки хорошо развиты в NBs, затем железы постепенно уменьшаются в размере у собирателя, показывая меньшее количество секреторных пузырьков (Kheyri и другие., 2012; Шкерл и Грегорк, 2015; Richter et al., 2016; Klose et al., 2017). HG A. florea и A. andreniformis очень похожи с точки зрения гистохимической структуры, но наблюдаются различия между куколками, медсестрами и пчелами-кормильцами. Куколки имеют нерегулярную и неполную секреторную единицу с двумя-восемью секреторными клетками. Пчелы-кормилицы и пчелы-кормилицы имеют полностью развитую секреторную единицу и состоят из четырех-восьми секреторных клеток с более крупными секреторными пузырьками (Suwannapong et al., 2007). Размер ацинусов (ширина и длина) больше в HG NB Apis mellifera и A. cerana , затем постепенно уменьшается в размерах по мере того, как медсестры становятся охранниками (Suwannapong et al., 2010). Пчелы с высоким содержанием маточного молочка (RJBs, A. mellifera ligustica ), штамм медоносных пчел, отобранных из итальянских пчел (ITB), обладают большим размером ацинусов по сравнению с ITB (Li et al., 2010; Hu et al., 2019). Диаметр ацинусов (рис.5) в обеих популяциях увеличивается одинаково до 12 дней, после чего они становятся меньше (Li et al., 2010).
Рисунок 5 . A представляет профили под сканированием под электронным микроскопом (SEM) гипофарингеальных желез (HG) пчел с маточным молочком (RJB) и итальянских пчел (ITB) в дни 1, 3, 6, 12, 15 и 20 при 350-кратном увеличении, соответственно. Использованы данные Li et al. (2010).
Продовольственные ресурсы
Наличие пищи влияет на развитие HG у медоносных пчел. Содержание и качество белка пыльцы влияют на продуктивность и продолжительность жизни семей медоносных пчел.Напротив, плохое качество пыльцы приводит к потере веса, меньшему содержанию белка, сокращению продолжительности жизни и частичному развитию HG у медоносных пчел (Schmidt et al., 1995; Brodschneider and Crailsheim, 2010; Nicolson, 2011). Пчелы, питающиеся естественной монофлорной пыльцой от Castanea sp. или Спаржа sp. или смеси пыльцы имеют более крупные HG по сравнению с теми, которые питаются пыльцой от Helianthus sp. и Sinapis sp. (Омар и др., 2017). Пыльцевая диета, феромон выводка и феромон нижней челюсти матки плюс обработка феромоном выводка значительно повышают концентрацию белка в ацинусах HG (Peters et al., 2010). Напротив, рабочие пчелы потребляют больше пыльцы, чем протеиновые добавки (MegaBee), но ни одна из этих диет не повлияла на содержание протеина и размер ацинусов в HG (DeGrandi-Hoffman et al., 2010). Точно так же на развитие ГП молодых рабочих пчел не влияет попадание пыльцы (сорта хлопчатник) CCR141 в контрольную среду (Han et al., 2012). Наибольшая ацинальная площадь HG наблюдалась, когда медоносные пчелы питались пчелиными породами с последующей нагрузкой пыльцой и смесью дрожжей, глютена и сахара (1: 1: 2) (Al-Ghamdi et al., 2011). Медоносные пчелы, которых кормили в первые 3 дня раствором сахарозы, имели более низкий уровень протеолитической активности и меньший размер HG по сравнению с пчелами, которых кормили медом и пергой (Crailsheim and Stolberg, 1989). Сироп L-пролина (1000 ppm) оказывает положительное влияние на развитие HG и может рассматриваться как фагостимулирующая роль потребления сиропа у медоносных пчел (Darvishzadeh, 2015). Кроме того, большая ацинальная площадь HG присутствовала, когда рабочие пчелы питались 100 и 200 ppm тиамина (витамина B1) на 3-м и 6-м днях возраста (Mohebodini et al., 2013). Пчелы, которых кормили витамином С, имели больший размер ацинусов HG, за которыми следовали соевая мука и обезжиренное молоко (Zahra and Talal, 2008).
Сезонные факторы
Клетки ГП озимых пчел содержат большое количество секреторных пузырьков. Секреции хранятся до весны и возобновляются по мере того, как рабочие используют их для кормления нового поколения личинок (Deseyn and Billen, 2005). У NB размер ацинусов больше, чем у собирателей всех рас ( A. mellifera jemenitica Ruttner 1976, A.mellifera carnica Pollmann 1879 и A. mellifera ligustica Spinola 1806) зимой и летом. Собиратели пчел всех рас показали более высокое накопление липофусцина, чем пчелы-кормилицы в течение обоих сезонов. Таким образом, независимо от времени года, размер ацинусов и накопление липофусцина обратно коррелируют друг с другом у медсестер и собирателей всех рас пчел (Ali et al., 2019). Однако размер ацинусов A. mellifera и A. cerana летом больше, чем зимой (Shakeel et al., 2020). Ацинарные клетки весенних рабочих пчел имеют более развитые органеллы, такие как секреторные гранулы и эндоплазматический ретикулум, что указывает на высокую секреторную активность клеток по сравнению с перезимовавшими пчелами (Wang et al., 2018).
Воздействие пестицидов и другие факторы
Воздействие пестицидов может отрицательно сказаться на развитии, выживаемости и содержании колонии расплода. Пестициды вызывают апоптотическую и некротическую гибель клеток в HG (Škerl and Gregorc, 2010). Шесть дней лечения пираклостробином и фипронилом не повлияли на HG, но эти пестициды уменьшили больший размер ацинусов и, таким образом, вызвали снижение секреции RJ NB (Zaluski et al., 2017). Цитотоксический эффект гербицида изменяет клеточную ультраструктуру HG, вызывая преждевременную дегенерацию эндоплазматического ретикулума, а также морфологические и структурные изменения митохондрий, которые могут снизить их биоэнергетические функции, такие как производство АТФ, и привести к апоптозу (Faita et al., 2018). В HG инфицированных пчел и пчел, получавших фумагиллин, в некоторых гранулах секрета проявляется кристаллическая структура, которая может демонстрировать низкую скорость синтеза белка (Liu, 1990).Пестицид феноксикарб отрицательно влияет на размер и секреторную активность ГГ, в то время как эффекты лечения каптаном, имидаклопридом и индоксакарбом еще не ясны (Heylen et al., 2011). Напротив, сублетальная доза имидаклоприда отрицательно влияет на развитие ГГ в лабораторных условиях (Hatjina et al., 2013). Пыльцевая диета, содержащая 1% ингибитора трипсина сои (SBTI), также оказывала неблагоприятное влияние на развитие HG, активность протеаз средней кишки и существование пчел (Sagili et al., 2005). Однако трансгенные продукты, такие как апротинин, авидин или белок Cry1Ba и CCRI41, не влияли на развитие HG (Malone et al., 2004; Han et al., 2012).
Нутриентный стресс вызывает липолиз в жировом теле, который может высвобождать стерины в гемолимфу, которые имеют жизненно важное значение для синтеза экдистероидов; и повышенные уровни экдистероидов вызывали аутофагическую деградацию и снижали функцию HG голодных пчел (Corby-Harris et al., 2019). Варроа заражение клещами снижает активность HG за счет уменьшения площади ацинальной поверхности, количества секреторных вакуолей и количества секрета в протоках железы (Yousef et al., 2014; Ayoub et al., 2015). Инъекция ювенильного гормона медоносной пчеле активирует лизоцим, что приводит к дегенерации HG (Liu, 1989). Сбор пчелиного яда негативно влияет на структуру ГП и приводит к снижению продукции RJ (Bovi et al., 2017).
Молекулярное понимание развития и физиологии HG
Развитие последовательности генома медоносной пчелы и методов «омики» значительно расширяет наше понимание биологии, поведения, физиологии, нейробиологии и иммунологии медоносных пчел на молекулярном и биохимическом уровнях (Hora et al., 2018). Молекулярное сравнение HG рабочих медоносных пчел имеет решающее значение для механистического понимания их развития и функциональности. Следовательно, HG экспрессируют уникальные гены в NB и FB, чтобы соответствовать их возрастным задачам. В частности, гены основных белков маточного молочка ( mrjps ) и рибосомных белков экспрессируются выше в NB, тогда как они быстро снижают свою экспрессию у собирателей (Ohashi et al., 1996; Ueno et al., 2009; Liu et al., 2014, 2015). У собирателей гены α-глюкозидазы, глюкозооксидазы, галактозидазы, липазы, амилазы, эстеразы, инвертазы и лейцинариламидазы постоянно экспрессируются в HG и отвечают за переработку нектара в мед (Kubo et al., 1996; Охаши и др., 1996, 1999; Десейн и Биллен, 2005).
Кроме того, протеомика также стала мощным инструментом для выявления морфологии и физиологии HG, которые поддерживают биологию медоносных пчел (Altaye et al., 2019b; Hu et al., 2019). Примечательно, что потенциал секретирования RJ в HG ITB и RJB варьируется. У RJB у HG развивается способность секретировать RJ на 3-й день после вылупления, что видно по идентификации MRJP в HG, тогда как ITB не секретируют RJ до 6-го дня после вылупления (Feng et al., 2009), а пик секреции RJ у них наступает в течение 6–12 дней на стадии медсестры. Более того, сравнение разницы в экспрессии белков в HG на определенной фазе физиологии между рабочими ITB и RJB показывает, что рабочие RJB модифицируют протеомную стратегию для увеличения продукции RJ за счет увеличения широкого диапазона белков по сравнению с рабочими ITB. Например, HG RJB значительно активизируют широкий спектр путей, участвующих в метаболизме углеводов, выработке энергии, биосинтезе белка, антиоксидантах, развитии, переносчиках и цитоскелете, указывая на их функции, способствующие развитию и секреторной активности (Li et al. ., 2010). В последнее время индуцированная активность полимеризации или деполимеризации актина, деградации изолейцина и валина, протеасомного и рибосомного биогенеза в NEBs должна поддерживать структурный онтогенез HGs (Figure 6A). Синтез рибосомного белка и энергетический метаболизм важны для производства RJ в NB (Рисунок 6B), в то время как метаболизм сахарозы и крахмала функционально индуцируется на стадии собирательства (Рисунок 6C). Кроме того, сильная экспрессия белков, связанных с биосинтезом белков и энергетического метаболизма, таких как RpS27, RpL13, RpL4, RpS4, MDH, GltA, Hex 110, в HG медсестер с RJB является убедительным доказательством увеличения продукции RJ (Hu et al., 2019). Более того, фосфопротеом HG на каждой стадии рабочего демонстрирует, что большая часть клеточного белка фосфорилируется и может играть жизненно важную роль в активности HG (Qi et al., 2015). Модификации фосфорилирования рибосомных белков HG могут быть жизненно важными для высокой эффективности синтеза и секреции белка RJ (Lu et al., 2013). Уровни обилия белка и события фосфорилирования не связаны, и большинство белков HGs контролируются фосфорилированием независимо от уровня их экспрессии у медоносных пчел.Функциональные классы, такие как метаболический процесс пирувата, развитие мышечных клеток и локализация мРНК в полюсной плазме, функционально комплементарны в NEB и NB протеома и фосфопротеома, в то время как метаболический процесс пирувата и классы развития мышечных клеток обогащены у собирателей в нефосфопротеоме ( Qi et al., 2015). Такие данные указывают на то, что как фосфопротеом, так и нефосфопротеом необходимы для выполнения дополнительных биологических функций, поддерживающих уникальную возрастную физиологию HG.Короче говоря, фосфорилирование белков не зависит от его экспрессии, а профили экспрессии комплементарных белков и фосфопротеинов важны для особой физиологии секреторной активности в HGs (Qi et al., 2015).
Рисунок 6 . Качественное протеомное сравнение возрастных гипофарингеальных желез (HG) пчел с маточным молочком (RJB). (A – C) , функциональные классы, обогащенные позитивно регулируемыми белками (кратность изменения ≥ и p <0,05) у вновь появившихся пчел (NEBs), пчел-кормилиц (NBs) и пчел-собирателей (FBs), соответственно.% генов / термин обозначает долю генов, обогащенных соответствующими функциональными группами. Полосы одного цвета представляют одни и те же функциональные группы. Число означает гены, обогащенные соответствующими функциональными группами, а знак звездочки означает * p <0,05; ** p <0,01. Использованы данные Hu et al. (2019).
Многогранная сеть молекулярных путей поддерживает развитие и функционирование HG у медоносных пчел. Пути передачи сигналов инсулиноподобного фактора роста (IGF), мишени рапамицина (mTOR) у млекопитающих и трансформирующего фактора роста-бета (TGF-β) включают доступность питательных веществ, внутреннюю программу развития, метаболизм (Barchuk et al., 2007; Патель и др., 2007; Alaux et al., 2011), продолжительность жизни и размножение (Colombani et al., 2003; Oldham and Hafen, 2003), а также дифференцировку клеток, гибель и подвижность клеток (Ikushima and Miyazono, 2011). Они играют доминирующую роль в развитии и физиологии HGs, которые приводят к секреции RJ и ферментов (Ohashi et al., 1997, 1999; Chanchao et al., 2006). Более того, рибосомный путь является центральным для секреции белков RJ в HG и регулируется событиями фосфорилирования, которые отражаются в зависимости от возраста экспрессии различных рибосомных единиц (Qi et al., 2015). Бородавки (wts) — это сигнальный путь, который контролирует размер органа посредством регуляции пролиферации клеток и апоптоза (Lai et al., 2005; Lee and Tournier, 2011). Путь wts, наблюдаемый в NB и FB, предполагает, что фосфорилирование является ключом к пути wts (серин / треонин-протеинкиназа ULK 12), который регулирует аутофагию (Lee and Tournier, 2011), выживаемость клеток, гомеостаз и способствует развитию в живых клетках ( Levine, Klionsky, 2004; Komatsu et al., 2005) для нормального функционирования HG в разном возрасте.Однако особая роль идентифицированных белков и фосфопротеинов в связанных специфических биохимических путях, участвующих в развитии и функционировании HG, требует дальнейшего изучения.
Выводы и направление будущих исследований
Понимание морфогенеза HG медоносных пчел и факторов, регулирующих развитие HG, необходимо для дальнейших исследований функций желез. HG — это возрастные структуры у медоносных пчел, которые меняются в зависимости от размера ацинусов и коррелируют с различным социальным поведением.Различные факторы, включая расы медоносных пчел, питание, размер колоний, сезон, пестициды и заражение варроа, влияют на онтогенез и физиологию HG. На стадии куколки HG состоят из неполных структур и неправильной формы секреторных единиц. У рабочих медоносных пчел каждая железа состоит из тысяч двух клеточных единиц, секреторной клетки и протоковой клетки. HG NB хорошо развиты и синтезируют RJ; в то время как в FB железы сокращаются и синтезируют α-глюкозидазу, глюкозооксидазу и инвертазу, которые превращают нектар в мед.Кроме того, подмножество генов, белков и фосфопротеинов лежит в основе морфогенеза и физиологии HG. Дальнейшие исследования с использованием инструментов редактирования генов необходимы для изучения конкретной функции генов или белков, которые регулируют онтологию и физиологию HG у рабочих пчел.
Авторские взносы
SA подготовила первоначальный проект. С.К. и К.К. просматривают рукопись. Автор рукописи и авторский надзор JL. Все авторы прочитали и согласились с опубликованной версией рукописи.
Финансирование
Финансовая поддержка, предоставленная Программой инноваций в области сельскохозяйственных наук и технологий (CAAS-ASTIP-2015-IAR), Современной системой исследований в области агропромышленных технологий (CARS-44) в Китае и Национальным проектом повышения общего качества продуктов пчеловодства в Китае. Пчеловодство Китая.
Конфликт интересов
Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.
Благодарности
Мы хотели бы поблагодарить доктора Линн М. Риддифорд за помощь в редактировании этой рукописи. Мы также благодарим Ванессу Корби-Харрис из США за помощь в написании рукописи.
Сокращения
АТФ, аденозинтрифосфат; ER — эндоплазматический ретикулум; FBs, пчелы-собиратели; HGs, Гипофарингеальные железы; IGF, инсулиноподобный фактор роста; ITB, итальянские пчелы; MRJPs, основной белок маточного молочка; NEBs, Новоявленные пчелы; NBs, Медсестры; ПТМ, Пост-переводческие модификации; RJBs, пчелиное маточное молочко; RJ, маточное молочко; TCA, трикарбоновая кислота; TGF-β, трансформирующий фактор роста бета; TOR, мишень рапамицина.
Список литературы
Ахмад, С., Кампос, М. Г., Фратини, Ф., Алтай, С. З., и Ли, Дж. (2020). Новое понимание биологических и фармацевтических свойств маточного молочка. Внутр. J. Mol. Sci. 21: 382. DOI: 10.3390 / ijms21020382
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Alaux, C., Dantec, C., Parrinello, H., and Le Conte, Y. (2011). Нутригеномика у медоносных пчел: цифровой анализ экспрессии генов питательного воздействия пыльцы на здоровых пчел и пчел, зараженных варроа. BMC Genomics 12: 496. DOI: 10.1186 / 1471-2164-12-496
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Аль-Гамди, А.А., Аль-Хайбари, А.М., и Омар, М.О. (2011). Норма потребления некоторых белковых диет, влияющих на развитие гипофарингеальных желез у пчеловодов. Saudi J. Biol. Sci. 18, 73–77. DOI: 10.1016 / j.sjbs.2010.10.001
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Али, Х., Алькарни, А.С., Икбал, Дж., Оуэйсс, А. А., Равех, Х. С. и Смит, Б. Х. (2019). Влияние сезона и поведенческой активности на гипофарингеальные железы трех рас медоносных пчел Apis mellifera L. в стрессовых климатических условиях центральной Саудовской Аравии. J. Hymenoptera Res. 68, 85–101. DOI: 10.3897 / jhr.68.29678
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Аль-Кахтани, С. Н., и Таха, Э.-К. (2020). Время после прививки существенно влияет на выход маточного молочка и содержание макро- и микроэлементов. PLoS ONE 15: e0238751. DOI: 10.1371 / journal.pone.0238751
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Алтай, С. З., Мэн, Л., и Ли, Дж. (2019a). Молекулярные данные об усилении секреции маточного молочка подвой медоносной пчелы ( Apis mellifera ligustica), выбранной для увеличения производства маточного молочка. Apidologie 50, 436–453. DOI: 10.1007 / s13592-019-00656-1
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Алтай, с.Z., Meng, L., Lu, Y., и Li, J. (2019b). Новые протеомные исследования способствуют глубокому пониманию биологии медоносных пчел. Внутр. J. Mol. Sci. 20: 4252. DOI: 10.3390 / ijms20174252
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Амарал, Дж. Б., и Каэтано, Ф. Х. (2005). Гипофарингеальная железа муравьев-листорезов ( Atta sexdens rubropilosa ) (Hymenoptera : Formicidae ). Социобиология 46, 515–524.
Google Scholar
Аюб, З., Моза, М., Абдулла, М., и Ахмед, Д. (2015). Воздействие заражения клещом Варроа на нижнечелюстные и гипофарингеальные железы медоносных пчел. Acarina 23, 92–97.
Google Scholar
Эйр, Г. (1967). Отношения между пищей и пищеварительными ферментами у пяти видов муравьев (Hymenoptera: Formicidae ). Кан. Энтомол. 99, 408–411. DOI: 10.4039 / Ent99408-4
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Барчук, А.Р., Кристино, А. С., Кухарски, Р., Коста, Л. Ф., Симойнс, З. Л., и Малешка, Р. (2007). Молекулярные детерминанты кастовой дифференциации высокоуровневой медоносной пчелы Apis mellifera. BMC Dev. Биол. 7:70. DOI: 10.1186 / 1471-213X-7-70
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Бимс, Х. и Кинг, Р. (1933). Внутриклеточные канальцы глоточных желез медоносной пчелы. Biol. Бык. 64, 309–314. DOI: 10.2307 / 1537198
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Луч, H., Tahmisian, T., Anderson, E., and Devine, R. (1959). Электронно-микроскопическое исследование глоточных желез медоносной пчелы. J. Ultrastruct. Res. 3, 155–170. DOI: 10.1016 / S0022-5320 (59)
-7
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Бойсверт, Ф.-М., Лам, Ю.В., Ламонт, Д., и Ламонд, А.И. (2010). Количественный протеомный анализ субклеточной локализации протеома и изменений, вызванных повреждением ДНК. Мол. Клетка. Протеомика 9, 457–470. DOI: 10.1074 / mcp.M9-MCP200
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст
Бови, Т. С., Онари, П., Сантос, С. А., Юстулин, Л. А., и Орси, Р. (2017). Сбор апитоксина нарушает структуру гипофарингеальной железы у медоносных пчел Apis mellifera. Apidologie 48, 755–760. DOI: 10.1007 / s13592-017-0520-8
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Бритто Ф. Б., Каэтано Ф. Х. и де Мораес Р. Л. (2004). Сравнительный анализ морфологических, структурных и морфометрических паттернов гипофарингеальных желез polistes versicolor (Olivier) (Hymenoptera: Vespidae ). Neotrop. Энтомол. 33, 321–326. DOI: 10.1590 / S1519-566X2004000300007
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Brodschneider, R., and Crailsheim, K. (2010). Питание и здоровье медоносных пчел. Apidologie 41, 278–294. DOI: 10.1051 / apido / 2010012
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Чанчао, К., Сримавонг, П., и Вонгсири, С. (2006). Экспрессия гена α-глюкозидазы в гипофарингеальных железах восточной пчелы Apis cerana indica. J. Apic. Sci. 50, 5–12.
Google Scholar
Чепмен Р., Симпсон С. Дж. И Дуглас А. Э. (2013). Структура и функции насекомых. Кембридж: Издательство Кембриджского университета.
Google Scholar
Коломбани, Дж., Рэйзин, С., Панталаччи, С., Радимерски, Т., Монтань, Дж., И Леопольд, П. (2003). Механизм сенсора питательных веществ контролирует рост дрозофилы. Ячейка 114, 739–749. DOI: 10.1016 / S0092-8674 (03) 00713-X
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Корби-Харрис, В., Снайдер Л. и Мидор К. (2019). Липолиз жирового тела связывает плохое питание с деградацией гипофарингеальной железы у Apis mellifera. J. Insect Physiol. 116, 1–9. DOI: 10.1016 / j.jinsphys.2019.04.001
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Коста Р. и Круз-Ландим К. Д. (1999). Возникновение и морфометрия гипофарингеальных желез у Scaptotrigona postica Lat. (Hymenoptera, Apidae, Meliponinae ). J. Biosci. 24, 97–102.DOI: 10.1007 / BF02
3
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Крайльсхайм, К., и Стольберг, Э. (1989). Влияние диеты, возраста и состояния колонии на протеолитическую активность кишечника и размер гипофарингеальных желез медоносной пчелы ( Apis mellifera L.). J. Insect Physiol. 35, 595–602. DOI: 10.1016 / 0022-1910 (89)
-2CrossRef Полный текст | Google Scholar
Круз-Ландим, К. Д., и Коста, Р. (1998). Строение и функция гипофарингеальных желез перепончатокрылых: сравнительный подход. J. Comput. Биол. 3, 151–163.
Крус-Ландим, К. Д., Морелли Сильва де Мораес, Р., и Кост-Леонардо, А. (1986). Ultra-estrutura das glandulas hipofaringeas de Melipona quadrifasciata anthidioides Lep. ( Hymenoptera, Apidae ). Naturalia 11, 89–96.
Google Scholar
Дарвишзаде, А. (2015). Влияние пролина как питательного вещества на гипофарингеальные железы во время развития Apis mellifera (Hymenoptera: Apidae ). Членистоногие 4: 137.
Google Scholar
ДеГранди-Хоффман, Г., Чен, Ю., Хуанг, Э., и Хуанг, М. Х. (2010). Влияние диеты на концентрацию белка, развитие гипофарингеальной железы и вирусную нагрузку у рабочих медоносных пчел ( Apis mellifera L.). J. Insect Physiol. 56, 1184–1191. DOI: 10.1016 / j.jinsphys.2010.03.017
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Десейн, Дж., И Биллен, Дж. (2005). Возрастная морфология и ультраструктура гипофарингеальной железы рабочих Apis mellifera (Hymenoptera, Apidae ). Apidologie 36, 49–57. DOI: 10.1051 / apido: 2004068
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Фаита М. Р., Медейрос Оливейра Э., Жуниор В. В. А., Орт А. И. и Нодари Р. О. (2018). Изменения в гипофарингеальных железах пчел-кормилиц ( Apis mellifera ), вызванные сублетальными дозами гербицида Roundup ® , содержащими пыльцу. Химия 211, 566–572. DOI: 10.1016 / j.chemosphere.2018.07.189
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Гама, В.(1985). Sistema salivar de camponotus (Myrmothix) rufipes (Fabricius, 1775) (Hymenoptera: Formicidae ). Ред. Бразилия. Биол. 45, 317–359.
Google Scholar
Groh, C., and Rössler, W. (2008). Касто-специфическое постэмбриональное развитие первичных и вторичных обонятельных центров в мозге самок медоносной пчелы. Arthropod Struct. Dev. 37, 459–468. DOI: 10.1016 / j.asd.2008.04.001
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хан, П., Ниу, Ч.-Й., Бионди, А., Десне, Н. (2012). Влияет ли трансгенная пыльца хлопка Cry1Ac + CpTI на развитие гипофарингеальной железы и активность протеолитических ферментов средней кишки у медоносной пчелы Apis mellifera L. (Hymenoptera , Apidae )? Экотоксикология 21, 2214–2221. DOI: 10.1007 / s10646-012-0976-2
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Hatjina, F., Papaefthimiou, C., Charistos, L., Dogaroglu, T., Bouga, M., Emmanouil, C., et al. (2013).Сублетальные дозы имидаклоприда уменьшали размер гипофарингеальных желез и дыхательный ритм медоносных пчел in vivo . Apidologie 44, 467–480. DOI: 10.1007 / s13592-013-0199-4
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Heylen, K., Gobin, B., Arckens, L., Huybrechts, R., and Billen, J. (2011). Влияние четырех средств защиты растений на морфологию и ультраструктуру гипофарингеальной железы европейской пчелы, Apis mellifera . Apidologie 42, 103–116. DOI: 10.1051 / apido / 2010043
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хора, З. А., Алтай, С. З., Вуби, А. Дж., И Ли, Дж. (2018). Протеомика улучшает новое понимание биологии пчел. J. Agric. Food Chem. 66, 3605–3615. DOI: 10.1021 / acs.jafc.8b00772
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Hrassnigg, N., and Crailsheim, K. (1998). Адаптация развития гипофарингеальной железы к статусу расплода медоносной пчелы ( Apis mellifera L.) колонии. J. Insect Physiol. 44, 929–939. DOI: 10.1016 / S0022-1910 (98) 00058-4
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Hu, H., Bezabih, G., Feng, M., Wei, Q., Zhang, X., Wu, F., et al. (2019). Детальный протеом гипофарингеальных желез пчелоносцев выявил высокоактивный белковый и энергетический метаболизм, стимулирующий секрецию маточного молочка. Мол. Клетка. Протеомика 18, 606–621. DOI: 10.1074 / mcp.RA118.001257
CrossRef Полный текст
Хуанг, З.-Y., И Робинсон, Г. Э. (1996). Регулирование разделения труда медоносных пчел по возрастной демографии колонии. Behav. Ecol. Sociobiol. 39, 147–158. DOI: 10.1007 / s002650050276
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Карлас А., Мачуй Н., Шин Ю., Плейсснер К.-П., Артарини А., Хойер Д. и др. (2010). Полногеномный скрининг РНКи выявляет человеческие факторы-хозяева, имеющие решающее значение для репликации вируса гриппа. Природа 463, 818–22. DOI: 10.1038 / nature08760
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Хейри, Х., Крибб Б. В., Рейнхард Дж., Клаудианос К. и Мерритт Д. Дж. (2012). Новые кольца актина в секреторных клетках маточного молочка медоносных пчел. Цитоскелет 69, 1032–1039. DOI: 10.1002 / см. 21059
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кнехт Д. и Каатц Х. (1990). Закономерности производства пищи личинками гипофарингеальными железами у взрослых медоносных пчел. Apidologie 21, 457–468. DOI: 10.1051 / apido: 19
7
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Комацу, М., Вагури, С., Уэно, Т., Ивата, Дж., Мурата, С., Танида, И. и др. (2005). Нарушение индуцированной голоданием и конститутивной аутофагии у мышей с дефицитом Atg7. J. Cell Biol. 169, 425–434. DOI: 10.1083 / jcb.200412022
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Кубо Т., Сасаки М., Накамура Дж., Сасагава Х., Охаши К., Такеучи Х. и др. (1996). Изменение экспрессии белков гипофарингеальных желез рабочих пчел ( Apis mellifera L.) с возрастом и / или ролью. J. Biochem. 119, 291–295. DOI: 10.1093 / oxfordjournals.jbchem.a021237
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Lai, Z.-C., Wei, X., Shimizu, T., Ramos, E., Rohrbaugh, M., Nikolaidis, N., et al. (2005). Контроль пролиферации клеток и апоптоза с помощью моб в качестве супрессора опухолей, матов. Ячейка 120, 675–685. DOI: 10.1016 / j.cell.2004.12.036
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ли, Э.-Дж., и Турнье, К. (2011). Необходимость некоординированной 51-подобной киназы 1 (ULK1) и ULK2 в регуляции аутофагии. Аутофагия 7, 689–695. DOI: 10.4161 / auto.7.7.15450
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Левин Б., Клионски Д. Дж. (2004). Развитие путем самопереваривания: молекулярные механизмы и биологические функции аутофагии. Dev. Cell 6, 463–477. DOI: 10.1016 / S1534-5807 (04) 00099-1
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ли, Дж., Фэн, М., Бенья, Д., Фанг, Ю., и Чжэн, А. (2010). Сравнение протеомов развития гипофарингеальных желез итальянских пчел и рабочих пчел, производящих маточное молочко ( Apis mellifera L.). J. Proteome Res. 9, 6578–6594. DOI: 10.1021 / pr100768t
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лю, Х., Ван, З.-Л., Тиан, Л.-К., Цинь, К.-Х., Ву, Х.-Б., Янь, В.-Й, и др. (2014). Различия в транскриптоме гипофарингеальной железы между западными медоносными пчелами ( Apis mellifera ) и восточными медоносными пчелами ( Apis cerana ). BMC Genomics 15: 744. DOI: 10.1186 / 1471-2164-15-744
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лю Х., Ван З.-Л., Чжоу Л.-Б. и Цзэн З. (2015). Количественный анализ генов, влияющих на развитие гипофарингеальной железы у медоносных пчел ( Apis mellifera L.). Социобиология 62, 412–416. DOI: 10.13102 / socialbiology.v62i3.760
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лю Т. (1989). Ювенильный гормон III вызвал ультраструктурные изменения в гипофарингеальных железах медоносной пчелы Apis mellifera L.(Hymenoptera: Apidae ) без инфекции Nosema apis Zander и с ней (Microsporidae: Nosematidae ). Внутр. J. Insect Morphol. Эмбриол. 18, 73–83. DOI: 10.1016 / 0020-7322 (89)
-2CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лю Т. (1990). Ультраструктурные изменения гранул секрета гипофарингеальных желез медоносной пчелы, инфицированной нозематозом apis, и после лечения фумагиллином. Тканевая клетка 22, 523–531. DOI: 10.1016 / 0040-8166 (90)
-S
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Лу, X., Хан, Б., Чжан, Л., Фанг, М., Фанг, Ю., Ли, Р. и др. (2013). Фосфопротеомный анализ гипофарингеальных желез пчел, продуцирующих высокое маточное молочко ( Apis mellifera L.). Sci. Agric. Грех. 46, 5050–5057. DOI: 10.3864 / j.issn.0578-1752.2013.23.023
CrossRef Полный текст
Мэлоун Л. А., Тодд Дж. Х., Берджесс Э. П. и Кристеллер Дж.Т. (2004). Развитие гипофарингеальных желез у взрослых медоносных пчел, которых кормили токсином Bt, биотин-связывающим белком и ингибитором протеазы. Apidologie 35, 655–664. DOI: 10.1051 / apido: 2004063
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Мохебодини, Х., Дастар, Б., Тахмасеби, Г., и Ахангари, Ю. (2013). Влияние диетического питания тиамином на развитие гипофарингеальных желез у иранских медоносных пчел ( Apis mellifera meda) в разное время года. Agric.Для. 59, 119–126.
Google Scholar
Николсон, С. В. (2011). Пчелиный корм: химический состав и пищевая ценность нектара, пыльцы и их смесей. Afr. Zool. 46, 197–204. DOI: 10.1080 / 15627020.2011.11407495
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Nie, H., Liu, X., Pan, J., Li, W., Li, Z., Zhang, S., et al. (2017). Идентификация генов, связанных с высоким уровнем производства маточного молочка у медоносной пчелы ( Apis mellifera ), с использованием анализа микрочипов. Genet. Мол. Биол. 40, 781–789. DOI: 10.1590 / 1678-4685-gmb-2017-0013
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Noirot, C., и Quennedey, A. (1991). Железы, клетки желез, железистые единицы: некоторые комментарии по терминологии и классификации. Ann. Soc. Энтомол. Пт. 27, 123–128.
Google Scholar
Охаши К., Натори С. и Кубо Т. (1997). Изменение режима экспрессии генов клеток гипофарингеальной железы с возрастным изменением роли рабочей пчелы Apis mellifera L. евро. J. Biochem. 249, 797–802. DOI: 10.1111 / j.1432-1033.1997.t01-1-00797.x
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Охаши К., Натори С. и Кубо Т. (1999). Экспрессия амилазы и глюкозооксидазы в гипофарингеальной железе с возрастным изменением роли рабочей пчелы ( Apis mellifera L.). евро. J. Biochem. 265, 127–133. DOI: 10.1046 / j.1432-1327.1999.00696.x
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Охаши, К., Сасаки, М., Сасагава, Х., Накамура, Дж., Натори, С., и Кубо, Т. (2000). Функциональная гибкость гипофарингеальной железы медоносной пчелы в некорневой колонии. Zool. Sci. 17, 1089–1095. DOI: 10.2108 / zsj.17.1089
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Охаши К., Савата М., Такеучи Х., Натори С. и Кубо Т. (1996). Молекулярное клонирование кДНК и анализ экспрессии гена α-глюкозидазы из гипофарингеальной железы медоносной пчелы Apis mellifera L. Biochem. Биофиз. Res. Commun. 221, 380–385. DOI: 10.1006 / bbrc.1996.0604
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Омар, Э., Абд-Элла, А. А., Ходайри, М. М., Моосбекхофер, Р., Крейлсхайм, К., и Бродшнайдер, Р. (2017). Влияние различных рационов пыльцы на развитие гипофарингеальных желез и размер кислых мешочков желез у медоносных пчел, содержащихся в клетках ( Apis mellifera ). Apidologie 48, 425–436. DOI: 10.1007 / s13592-016-0487-x
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Художник Т.(1945). Ядерные явления, связанные с секрецией в определенных клетках железы, с особым упором на происхождение цитоплазматической нуклеиновой кислоты. J. Exp. Zool. 100, 523–547. DOI: 10.1002 / jez.1401000314
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Пейнтер Т. С. и Бизеле Дж. (1966). Тонкая структура клетки гипофарингеальной железы медоносной пчелы во время развития и секреции. Proc. Natl. Акад. Sci. США 55: 1414. DOI: 10.1073 / пнас.55.6.1414
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Пател А., Фондрк М. К., Кафтаноглу О., Эмор К., Хант Г., Фредерик К. и др. (2007). Создание королевы: путь TOR играет ключевую роль в развитии дифенической касты. PLoS ONE 2: e509. DOI: 10.1371 / journal.pone.0000509
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Петерс, Л., Чжу-Зальцман, К., и Панкив, Т. (2010). Влияние праймерных феромонов и пыльцевой диеты на пищевые железы рабочих медоносных пчел ( Apis mellifera L.). J. Insect Physiol. 56, 132–137. DOI: 10.1016 / j.jinsphys.2009.09.014
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Qi, Y., Fan, P., Hao, Y., Han, B., Fang, Y., Feng, M., et al. (2015). Фосфопротеомный анализ сетей фосфорилирования белков в гипофарингеальной железе рабочих пчел ( Apis mellifera ligustica). J. Proteome Res. 14, 4647–4661. DOI: 10.1021 / acs.jproteome.5b00530
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Рамадан, М.Ф. и Аль-Гамди А. (2012). Биоактивные соединения и полезные для здоровья свойства маточного молочка: обзор. J. Funct. Продукты питания 4, 39–52. DOI: 10.1016 / j.jff.2011.12.007
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Рихтер, К. Н., Ролке, Д., Бленау, В., и Бауман, О. (2016). Секреторные клетки в гипофарингеальной железе медоносной пчелы: поляризованная организация и возрастная динамика плазматической мембраны. Cell Tissue Res. 366, 163–174. DOI: 10.1007 / s00441-016-2423-9
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Сагили Р.Р., Панкив Т. и Жу-Зальцман К. (2005). Влияние ингибитора трипсина сои на содержание белка в гипофарингеальной железе, общую протеазную активность средней кишки и выживаемость медоносной пчелы ( Apis mellifera L.). J. Insect Physiol. 51, 953–957. DOI: 10.1016 / j.jinsphys.2005.04.003
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Шмидт, Л.С., Шмидт, Дж. О., Рао, Х., Ван, В. и Сюй, Л. (1995). Кормовые предпочтения и выживаемость молодых рабочих медоносных пчел (Hymenoptera: Apidae ), которых кормили рапс, кунжут и пыльца подсолнечника. J. Econ. Энтомол. 88, 1591–1595. DOI: 10.1093 / jee / 88.6.1591
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Шакил, М., Ахмад, С., Али, Х., Аль-Кахтани, С. Н., Грам, Х. А., и Хан, К. А. (2020). Сезонное влияние и сравнительный анализ гипофарингеальных желез у рабочих и сборщиков медоносных пчел двух разных видов: Apis mellifera и A. Cerana . Fresenius Environ. Бык. 29, 9024–9030.
Google Scholar
Шкерл, М.И. С., Грегорк А. (2010). Локализация белков теплового шока и гибели клеток in situ в гипофарингеальных железах пчел ( Apis mellifera carnica ) после обработки имидаклопридом или кумафосом. Apidologie 41, 73–86. DOI: 10.1051 / apido / 2009051
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Шкерл, М. И. С., Грегорк, А. (2015). Характеристики гипофарингеальных желез медоносных пчел ( Apis mellifera carnica ) из колонии медсестер. Slov.Вет. Res . 52: 2.
Google Scholar
Суваннапонг Г., Чайвонгваттанакул С. и Бенбоу М. Э. (2010). Гистохимическое сравнение гипофарингеальной железы у Apis cerana, Fabricius, 1793 рабочих и Apis mellifera, Linnaeus, 1758 рабочих. Психея: J. Entomol. 2010: 181025. DOI: 10.1155 / 2010/181025
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Suwannapong, G., Seanbualuang, P., and Wongsiri, S. (2007). Гистохимическое исследование гипофаргидных желез карликовых медоносных пчел Apis andreniformis и Apis florea . J. Apic. Res. 46, 260–263. DOI: 10.1080 / 00218839.2007.11101405
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Уэно Т., Накаока Т., Такеучи Х. и Кубо Т. (2009). Дифференциальная экспрессия генов в гипофарингеальных железах рабочих пчел ( Apis mellifera L.), связанная с возрастным изменением ролей. Zool. Sci. 26, 557–563. DOI: 10.2108 / zsj.26.557
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Ван, Д.-I. И Мёллер Ф. (1971). Ультраструктурные изменения гипофарингеальных желез рабочих медоносных пчел, инфицированных Nosema apis . J. Invertebr. Патол. 17, 308–320. DOI: 10.1016 / 0022-2011 (71)
-4
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Wang, K., Liu, Z.-G., Pang, Q., Zhang, W.-W., Chen, X.-M., Fan, R.-L., et al. (2018). Изучение регуляции активности гипофарингеальных желез у медоносных пчел ( Apis mellifera carnica ) в условиях перезимовки с помощью морфологического анализа в сочетании со сравнительной протеомикой на основе iTRAQ. Ann. Энтомол. Soc. Являюсь. 111, 127–135. DOI: 10.1093 / aesa / say012
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Уилсон, Э. О. (1980). Каста и разделение труда у муравьев-листорезов (Hymenoptera: Formicidae: Atta ). Behav. Ecol. Sociobiol. 7, 157–165. DOI: 10.1007 / BF00299521
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Юсеф, С. И., Башейр, З., Телеб, С. С., Ибрахим, Э. (2014). Влияние инвазии варроа на морфологическое и гистологическое строение гипофарингеальных желез рабочих Apis mellifera . J. Am. Sci. 10, 69–78. DOI: 10.7537 / marsjas101214.07
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Захра А. и Талал М. (2008). Влияние пыльцевых добавок и витаминов на развитие гипофарингеальных желез и область расплода у медоносных пчел. J. Apic. Res. 52, 5–12.
Google Scholar
Залуски, Р., Юстулин, Л.А., и де Оливейра Орси, Р. (2017). Полевые дозы системного инсектицида фипронила и фунгицида пираклостробина поражают нижнечелюстные и гипофарингеальные железы медоносных пчел ( Apis mellifera ). Sci. Отчет 7: 15217. DOI: 10.1038 / s41598-017-15581-5
CrossRef Полный текст | Google Scholar
Чжун, З., Уилсон, К. Л., Даль, К. Н. (2010). Помимо ламинов: другие структурные компоненты нуклеоскелета. Methods Cell Biol. 98, 97–119. DOI: 10.1016 / S0091-679X (10) 98005-9
PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar
Физиология медоносных пчел-репродукторов (Apis mellifera): идеи для развития касты рабочих
Амдам Г.В., Омхольт С.В. (2003) Переход пчел из улья к собирателям в пчелиных семьях: гипотеза двойного репрессора.J Theor Biol 223: 451–464
Статья CAS PubMed Google ученый
Амдам Г.В., Page RE (2010) Генетика развития и физиология сообществ медоносных пчел. Анимационное поведение 79 (5): 973–980. DOI: 10.1016 / j.anbehav.2010.02.007
PubMed Central Статья PubMed Google ученый
Амдам Г.В., Норберг К., Фондрк М.К., Page RE (2004) План репродуктивного грунта может опосредовать влияние выбора на уровне колонии на индивидуальное поведение медоносных пчел при кормлении.Proc Nat Acad Sci USA 101: 11350–11355
PubMed Central Статья CAS PubMed Google ученый
Amdam GV, Csondes A, Fondrk MK, Page RE (2006) Сложное социальное поведение, проистекающее из материнских репродуктивных черт. Nature 439: 76–78
PubMed Central Статья CAS PubMed Google ученый
Antonio DSM, Guidugli-Lazzarini KR, do Nascimento AM, Simões ZLP, Hartfelder K (2008) РНКи-опосредованное подавление функции гена вителлогенина превращает рабочих пчел ( Apis mellifera ) в чрезвычайно скороспелых собирателей.Naturwissen 95 (10): 953–961
Статья Google ученый
Barron AB, Robinson GE (2005) Избирательная модуляция выполнения задачи октопамином при разделении труда медоносной пчелы ( Apis mellifera ). J Comp Physiol A 191: 659–668
Статья Google ученый
Barron AB, Schulz DJ, Robinson GE (2002) Октопамин модулирует реакцию на стимулы, связанные с добычей пищи, у медоносных пчел ( Apis mellifera ).J Comp Physiol A 188: 603–610
Статья CAS Google ученый
Beggs KT, Glendining KA, Marechal NM, Vergoz V, Nakamura I, Slessor KN, Mercer AR (2007) Феромон королевы модулирует дофаминовую функцию мозга у рабочих медоносных пчел. Proc Nat Acad Sci USA 104: 2460–2464
PubMed Central Статья CAS PubMed Google ученый
Блох G, Grozinger CM (2011) Социальные молекулярные пути и эволюция пчелиных сообществ.Phil Trans Roy Soc B 366: 2155–2170
Статья Google ученый
Boomsma JJ (2009) Прижизненная моногамия и эволюция эусоциальности. Phil Trans Roy Soc B 364 (364): 3191–3207
Статья Google ученый
Dombroski T, Simões Z, Bitondi M (2003) Диетический дофамин вызывает активацию яичников у некоренных Apis mellifera рабочих. Apidologie 34 (3): 281–289
Статья CAS Google ученый
Grozinger CM, Sharabash NM, Whitfield CW, Robinson GE (2003) Опосредованная феромонами экспрессия гена в мозге медоносной пчелы.Proc Nat Acad Sci USA 100: 14519–14525
PubMed Central Статья CAS PubMed Google ученый
Guidugli KR, Nascimento AM, Amdam GV, Barchuk AR, Omholt S, Simões ZLP, Hartfelder K (2005) Вителлогенин регулирует гормональную динамику в касте рабочих эусоциальных насекомых. FEBS Lett 579 (12): 4961–4965
Статья CAS PubMed Google ученый
Harris JW, Woodring J (1995) Повышенные уровни дофамина в мозге, связанные с развитием яичников у рабочих медоносных пчел без матки ( Apis mellifera L.). Comp Biochem Physiol A 111C: 271–279
CAS Google ученый
Hess G (1942) Über den Einfluß der Weisellosigkeit und des Fruchtbarkeitvitamines auf die Ovarien der Bienenarbeiterin. Schweiz Bienen Zeitung 2: 33–110
Google ученый
Кухарский Р., Малешка Дж., Форе С., Малешка Р. (2008) Контроль питания репродуктивного статуса медоносных пчел с помощью метилирования ДНК.Наука 319: 1827–1830
Статья CAS PubMed Google ученый
Лин Х., Уинстон М.Л., Хаунерланд Н.Х., Слессор К.Н. (1999) Влияние возраста и размера популяции на развитие яичников и трофаллаз на развитие яичников и титры вителлогенина беспородной медоносной пчелы (Hymenoptera: Apidae). Банка Энтомол 131: 695–706
Артикул Google ученый
Michener CD (1974) Социальное поведение пчел.Издательство Гарвардского университета, Кембридж, Массачусетс,
Google ученый
Миллер Д.Г., Ратниекс FLW (2001) Время воспроизводства рабочих и нарушение полицейского поведения в сообществах медоносных пчел без матки ( Apis mellifera L.). Ins Soc 48 (2): 178–184. DOI: 10.1007 / pl00001762
Артикул Google ученый
Naeger NL, Peso M, Even N, Barron AB, Robinson GE (2013) Альтруистическое поведение медоносных пчел, откладывающих яйца.Curr Biol 23 (16): 1574–1578
Статья CAS PubMed Google ученый
Накаока Т., Такеучи Х., Кубо Т. (2008) Рабочие-несушки в колониях пчел без маток ( Apis mellifera L.) имеют физиологическое состояние, аналогичное состоянию пчел-кормилиц, но противоположное состоянию фуражиров. J. Физика насекомых 54 (5): 806–812. DOI: 10.1016 / j.jinsphys.2008.02.007
Артикул CAS Google ученый
Nelson CM, Ihle KE, Fondrk MK, Page RE, Amdam GV (2007) Ген вителлогенин оказывает множественное координирующее действие на социальную организацию.PLoS Biol 5 (3): e62. DOI: 10.1371 / journal.pbio.0050062
PubMed Central Статья PubMed Google ученый
Nuñes FMF, Ihle KE, Mutti NS, Simões ZLP, Amdam GV (2013) Ген вителлогенин влияет на регуляцию микроРНК в жировом теле и мозге медоносной пчелы ( Apis mellifera ). J Exp Biol 216 (19): 3724–3732
Статья PubMed Google ученый
Охаши К., Сасаки М., Сасагава Х, Накамура Дж., Натори С., Кубо Т. (2000) Функциональная гибкость гипофарингеальной железы медоносной пчелы в некоренившейся колонии.Zool Sci 17 (8): 1089–1094
Статья CAS PubMed Google ученый
Остер Г.Ф., Уилсон Э.О. (1978) Каста и экология у социальных насекомых. Princeton University Press, Princeton
Google ученый
Page RE, Амдам Г.В. (2007) Создание социального насекомого: архитектура развития социального дизайна. BioEssays 29: 334–343
PubMed Central Статья CAS PubMed Google ученый
Page RE, Scheiner R, Erber J, Amdam GV (2006) Развитие и эволюция разделения труда и специализации на добычу пищи у социального насекомого ( Apis mellifera L.). Curr Topics Dev Biol 74: 253–286
Статья CAS Google ученый
Ратниекс FLW, Вишер П.К. (1989) Надзор за медоносной пчелой. Nature 342: 796–797
Статья Google ученый
Rehder V, Bicker G, Hammer M (1987) Серотонин-иммунореактивные нейроны в антеннальных долях и подэзофагеальном ганглии медоносной пчелы. Cell Tissue Res 247 (1): 59–66
Статья Google ученый
Ричардс М.Х., Френч Д., Пакстон Р.Дж. (2005) Хорошо быть королевой: классическая эусоциальная структура колонии и низкая работоспособность у общественно социальной пчелы.Mol Ecol 14 (13): 4123–4133
Статья PubMed Google ученый
Робинсон Г.Е. (1992) Регулирование разделения труда в сообществах насекомых. Анну Рев Энтомол 37: 637–665
Статья CAS PubMed Google ученый
Ruttner F, Hesse B (1981) Rassenspezifische Unterschiede in Ovarentwicklung und Eiablage von weisellosen Arbeiterinnen der Honigbiene.Apidologie 12: 159–183
Статья Google ученый
Сасаки К., Нагао Т. (2001) Распределение и уровни дофамина и его метаболитов в мозге репродуктивных работников медоносных пчел. J Insect Phys 47 (10): 1205–1216
Статья CAS Google ученый
Schulz DJ, Robinson GE (1999) Биогенные амины и разделение труда в семьях медоносных пчел: поведенческие изменения в антеннальных долях и возрастные изменения в грибовидных телах.J Comp Physiol A 184: 481–488
Статья CAS PubMed Google ученый
Schulz DJ, Robinson GE (2001) Октопамин влияет на разделение труда в семьях медоносных пчел. J Comp Physiol A 187: 53–61
Артикул CAS PubMed Google ученый
Шульц Д.Д., Элеконич М.М., Робинсон Г.Е. (2003) Биогенные амины в лепестках усиков и инициация и поддержание пищевого поведения медоносных пчел.J Neurobiol 54: 406–416
Статья CAS PubMed Google ученый
Сили Т.Д. (1982) Адаптивное значение графика возрастного полиэтиизма в семьях медоносных пчел. Behav Ecol Sociobiol 11: 287–293
Статья Google ученый
Сили Т.Д. (1995) Мудрость улья: социальная физиология семей медоносных пчел. Издательство Гарвардского университета, Кембридж
Google ученый
Сили Т.Д., Колмес С.А. (1991) Возрастной полиэтиизм для работы ульев у медоносных пчел — иллюзия или реальность.Этология 87: 287–297
Google ученый
Søvik E, Cornish JL, Barron AB (2013) Толерантность к кокаину у медоносных пчел. PLoS One 8 (5): e64920. DOI: 10.1371 / journal.pone.0064920
PubMed Central Статья PubMed Google ученый
Tan K, Wang Y, Dong S, Liu X, Zhuang D, Chen W, Oldroyd BP (2015) Связь между воспроизводством и работой у рабочих азиатского улья Apis cerana .J Insect Phys 82: 33–37
Статья CAS Google ученый
Тейлор Д. Д., Робинсон Г. Е., Логан Б. Дж., Лаверти Р., Мерсер А. Р. (1992) Изменения уровней аминов в мозге, связанные с морфологическим и поведенческим развитием рабочей пчелы. J Comp Physiol A 170: 715–721
Артикул CAS PubMed Google ученый
Тот А.Л., Робинсон Г.Е. (2007) Эво-дево и эволюция социального поведения.Trends Genet 23: 334–341
Статья CAS PubMed Google ученый
Тот А.Л., Робинсон Г.Е. (2009) Эво-дево и эволюция социального поведения: анализ экспрессии генов мозга у социальных насекомых. Колд Спринг Харб Symp Quant Biol. DOI: 10.1101 / sqb.2009.74.026
PubMed Google ученый
Vergoz V, Lim J, Oldroyd BP (2012) Экспрессия гена биогенного аминового рецептора в ткани яичников медоносной пчелы Apis mellifera .Ins Mol Biol 21 (1): 21–29
Статья CAS Google ученый
Visscher PK (1989) Количественное исследование воспроизводства рабочих в семьях медоносных пчел. Behav Ecol Sociobiol 25: 247–254
Статья Google ученый
Visscher PK (1996) Репродуктивный конфликт у медоносных пчел: тупиковая ситуация с откладыванием яиц и охраной труда. Behav Ecol Sociobiol 39: 237–244
Статья Google ученый
Wagener-Hulme C, Kuehn JC, Schulz DJ, Robinson GE (1999) Биогенные амины и разделение труда в семьях медоносных пчел.J Comp Physiol A 184: 471–479
Артикул CAS PubMed Google ученый
Вест-Эберхард MJ (1987) Гибкая стратегия и социальная эволюция. В: Ито Й, Браун Дж. Л., Киккава Дж. (Ред.) Общества животных: теории и факты. Japan Science Society Press, Tokyo, pp. 35–51
Google ученый
Вест-Эберхард М.Дж. (1996) Общества ос как микрокосм для изучения развития и эволюции.В: West-Eberhard MJ, Turillazzi S (eds) Естественная история и эволюция бумажных ос. Oxford University Press, Oxford, pp. 290–317
Google ученый
Вест-Эберхард MJ (2003) Пластичность развития и эволюция. Oxford University Press, Oxford
Google ученый
Wheeler MM, Ament SA, Rodriguez-Zas SL, Robinson GE (2013) Изменения экспрессии генов мозга, вызванные нокдауном периферического вителлогенина у медоносной пчелы.Насекомое Mol Ecol 22 (5): 562–573
Статья CAS Google ученый
Уилсон Э.О. (1985) Социогенез колоний насекомых. Science 28: 1489–1495
Статья Google ученый
Winston ML (1987) Биология медоносной пчелы. Издательство Гарвардского университета, Кембридж
Google ученый
Оценка воздействия критических микронутриентов (24-метиленхолестерин) на физиологию медоносных пчел | Анналы Энтомологического общества Америки
Аннотация
Хотя плохое питание считается одним из решающих факторов глобального сокращения опылителей, потребности и роль нескольких важных питательных веществ (особенно микронутриентов) в медоносных пчелах изучены недостаточно.Микроэлементы, а именно. фитостерины играют жизненно важную физиологическую роль у насекомых в качестве предшественников важных гормонов линьки и строительных блоков клеточных мембран. Существует пробел в исчерпывающем понимании влияния пищевых стеринов на физиологию медоносных пчел. В настоящем исследовании мы исследовали роль 24-метиленхолестерина — ключевого фитостерина — в физиологии питания медоносных пчел. Искусственные рационы с различными концентрациями 24-метиленхолестерина (0%, 0,1%, 0,25%, 0,5%, 0,75% и 1% веса сухого рациона) были составлены и скармлены медоносным пчелам в лабораторных клеточных экспериментах.Выживаемость, потребление диеты, содержание белка в голове и содержание липидов в брюшной полости были значительно выше у пчел, получавших пищевые добавки со стеролами. Наши результаты дают дополнительную информацию о роли этого важного стерола в физиологии питания медоносных пчел. Выводы, почерпнутые из этого исследования, могут также способствовать пониманию метаболизма стеролов и регуляции у других видов пчел, которые зависят от пыльцы для получения стеринов, и помочь в разработке более полного искусственного рациона медоносных пчел ( Apis mellifera Linnaeus, 1758). (Hymenoptera: Apidae).
Утрата среды обитания, монокультуры и изменения фенологии цветения растений считаются основными причинами плохого питания медоносных пчел и последующего сокращения количества медоносных пчел (Kremen et al. 2002, Naug 2009, Vanbergen et al. 2013, Otto et al. 2016). На сегодняшний день исследования показали, что адекватное питание имеет решающее значение для поддержания сильного иммунитета и выживания медоносных пчел. Колонии медоносных пчел, которые потребляют достаточное количество высококачественной пыльцы, менее восприимчивы к кишечному паразиту Nosema ceranae , имеют меньшую нагрузку патогенов, более успешно зимуют, демонстрируют повышенный иммунокомпетент, производят трутней с лучшим качеством спермы и способны лучше сопротивляться стрессоры, такие как паразиты, болезни и пестициды (Alaux et al.2010, 2011, Brodschneider и Crailsheim 2010, Di Pasquale et al. 2013 г., Мао и др. 2013, Schmehl et al. 2014 г., Ниньо и Джаспер 2015 г., Джек и др. 2016 г., Макменамин и др. 2016, 2018, Смарт и др. 2016). Плохое питание может изменить физиологию молодых весенних рабочих (Mattila and Otis 2006) и впоследствии повлиять на их поведение. В одном исследовании из-за ограниченного питания на личиночных стадиях взрослые особи оказались неэффективными собирателями и танцорами виляния (Scofield and Mattila 2015). Следовательно, оптимальное питание может быть первой линией защиты колонии, позволяя ей противостоять воздействию как биотических, так и абиотических стрессоров.
Пыльца и нектар — два основных источника макроэлементов для медоносных пчел. Богатый углеводами нектар снабжает пчел энергией, а пыльца служит основным источником белков, липидов, витаминов и жизненно важных микроэлементов (а именно стеролов; Brodschneider and Crailsheim 2010). Микроэлементы имеют решающее значение, но они недостаточно изучены у медоносных пчел (Bonoan et al. 2018). Пыльцу поедают пчелы-кормилицы, чьи гипофарингеальные железы биосинтезируют белковые выделения, которые постепенно передаются развивающимся личинкам (Knecht and Kaatz 1990, Crailsheim et al.1992). Следовательно, понимание влияния важнейших микронутриентов на физиологию пчел-медсестер важно для понимания их долгосрочных последствий для здоровья семьи. Исследования по питанию медоносных пчел все еще плохо развиты (Somerville 2005, Bonoan et al. 2018). Несмотря на то, что питание пчел изучается в течение значительного времени, существует значительный пробел в знаниях относительно физиологического воздействия стеринов на медоносных пчел.
Стерины играют жизненно важную роль в физиологии насекомых.Они являются предшественниками гормонов линьки, действуют как сигнальные молекулы, влияющие на развитие, и имеют решающее значение для развития и функционирования клеточных мембран (Behmer and Nes 2003). Все насекомые являются стериновыми ауксотрофами в том смысле, что они не могут синтезировать стерины, поэтому эти важные питательные микроэлементы зависят от пищевых источников (Carvalho et al. 2010). Сообщается, что у медоносных пчел особый стерол, называемый 24-метиленхолестерином (24MC), является наиболее важным для роста колонии и долголетия рабочих (Herbert et al.1980), поскольку исследователи наблюдали более высокую выживаемость рабочих пчел и большую продуктивность расплода при применении диеты 24MC. Однако Herbert et al. (1980) не обсуждают непосредственные механизмы, приводящие к более высокой выживаемости и выращиванию расплода. Действительно, концентрация этого стерола в куколках была выше, чем у любого другого стерола (Feldlaufer 1986, Svoboda et al. 1986). Повышенные концентрации этого стерола также связывают с образованием экдистероидов у медоносных пчел (Svoboda et al. 1986). Как и все диетические стерины, медоносные пчелы получают его из пыльцы.Колонии, используемые для опыления сельскохозяйственных культур, часто сталкиваются со стрессом, связанным с питанием, потому что качество или количество кормовой пыльцы, доступной для них в таких сельскохозяйственных ландшафтах, является недостаточным (Naug 2009). Следовательно, очень важно понимать физиологию питания и влияние этого важного стерола на медоносных пчел.
В этом исследовании мы изучили влияние 24MC на физиологию медоносных пчел, измерив несколько важных физиологических параметров. Концентрации стеринов в рационе различаются у разных видов насекомых, но оптимальная концентрация стеринов, по-видимому, составляет около 0.1% (Clayton 1964, Jing et al. 2013) для улучшения физической формы. Для видов, потребности которых в стеринах неизвестны, в некоторых исследованиях, связанных с холестерином, были выбраны значительно более высокие концентрации, чем 0,1%, а диеты с более высокими концентрациями холестерина, такими как 1%, 3% или даже 10%, усиливали рост насекомых и показали никаких вредных эффектов (Clayton 1964). Кроме того, пыльца растений содержит различные концентрации 24MC (Standifer et al. 1968, Villette et al. 2015, Chakrabarti et al. 2019). В предыдущем плодотворном исследовании медоносных пчел Herbert et al.(1980) использовали 0,1% 24MC для изучения влияния этого стерола на выращивание расплода. Это исследование не предоставило обоснования для выбора этой конкретной концентрации 24MC. Мы предполагаем, что эти исследователи выбрали эту концентрацию, основываясь на имеющейся в литературе информации о потребностях в стеринах других насекомых. Кроме того, в этом исследовании измерялось только влияние 24MC на выращивание расплода и продолжительность жизни пчел, но не изучалось влияние на какие-либо физиологические параметры. Нашей целью в настоящем исследовании было оценить влияние 24MC на физиологию и продолжительность жизни медоносных пчел.В нашем исследовании были составлены искусственные корма с различными концентрациями 24MC (от 0 до 1,0%), которые скармливались медоносным пчелам в лабораторных клеточных экспериментах. Мы выбрали концентрации 24MC, чтобы включить концентрации, использованные в Herbert et al. (1980), и концентрации, признанные оптимальными с точки зрения долголетия, физической формы и роста, на основании исследований с другими насекомыми (Clayton 1964, Jing et al. 2013). Для каждой экспериментальной группы мы измерили потребление корма и выживаемость пчел.Кроме того, мы измерили содержание жира в брюшной полости и содержания белка в голове, поскольку брюшной жир является важным показателем фитнес-характеристик у насекомых, включая пчел (Amdam et al. 2003, Toth et al. 2005, Arrese and Soulages 2010), а также в головных капсулах. основные железы, производящие пищу для расплода пчел (Kucharski and Maleszka 1998). Эти два физиологических параметра являются относительно точными индикаторами и напрямую связаны с широкими и общими параметрами (то есть долголетием и выращиванием расплода), которые были измерены Гербертом и др.(1980). Наши результаты позволяют по-новому взглянуть на физиологию питания стеролов у медоносных пчел.
Материалы и методы
Сбор образцов и экспериментальный план
Исследование было проведено в июне 2017 года. Три рамки, содержащие взрослых медоносных пчел, готовых к всходу ( Apis mellifera L.) (Hymenoptera: Apidae), были собраны из каждой из 6 семей сестринских маток (обеспечивающих генетическое сходство). для этого исследования на пасеках Университета штата Орегон, расположенных в Корваллисе, штат Орегон.Эти 18 рамок были доставлены в лабораторию и помещены в инкубатор на ночь при 33 ° C и относительной влажности 55% (Percival Intellus I-36VL, Percival Scientific Inc.). Все недавно появившиеся пчелы из всех рамок были тщательно перемешаны, а затем 170 из этих недавно появившихся пчел были случайным образом распределены по каждой из трех экспериментальных повторяющихся клеток для каждой экспериментальной группы. Смешивание было сделано, чтобы свести на нет какие-либо отклонения в составе популяции, особенно потому, что недавно появившимся пчелам, очевидно, давали некоторые натуральные стерины через корм для расплода, когда они были личинками.Группы лечения описаны в следующем разделе. Общая продолжительность исследования составила 3 недели. Каждая цилиндрическая клетка была изготовлена по индивидуальному заказу из аппаратной ткани толщиной ¼ дюйма и содержала искусственно приготовленную диету, помещенную на дно клетки, а воду и 40% сахарный сироп (мас. / Об.) Подавали из перевернутых пузырьков выше (рис. 1). Три клетки для контроля испарения — пустые клетки только с сахарным сиропом, водой и контрольными рационами — также были включены в это исследование для учета потери веса кормов из-за испарения влаги и потери объема воды и сахарных сиропов из-за испарения.Повторюсь, в каждой клетке было 170 пчел, и для каждой контрольной и экспериментальной группы было назначено три повторяющихся клетки.
Рис. 1.
Линейная диаграмма экспериментальной установки клетки, показывающая, как искусственный корм, сахарный сироп и вода вводились медоносным пчелам в лаборатории.
Рис. 1.
Линейная диаграмма экспериментальной установки клетки, показывающая, как искусственный корм, сахарный сироп и вода вводились медоносным пчелам в лаборатории.
Составы искусственных диет
Искусственные диеты с различными концентрациями 24MC (от 0,1 до 1%) были составлены на основе диет, использованных в нескольких предыдущих исследованиях — основополагающем исследовании Herbert et al. (1980) и другое исследование Клейтона (1964), в котором задокументированы оптимальные концентрации стеролов для насекомых, чтобы улучшить приспособленность насекомых. Чтобы включить 24MC (Expert Synthesis Solutions, Лондон, ОН, Канада) в лечебные диеты, его сначала растворяли в ацетоне, обычном растворителе (Gregorc et al.2012 г., Чжу и др. 2014). Исходный раствор 24MC-ацетон дополнительно разбавляли в соответствии с требуемыми концентрациями стерола в группах лечения. Затем к сухим диетическим смесям добавляли равный объем раствора ацетона (таблица 1) для создания лечебных диет со следующими концентрациями 24MC (в процентах от веса сухого корма): 0,1% (группа обработки S1), 0,25% (группа обработки S2. ), 0,5% (группа обработки S3), 0,75% (группа обработки S4) и 1,0% (группа обработки S5).
Таблица 1.объемов ацетона добавлено в контрольную группу и группу лечения
| Группа лечения . | Объем ацетона (мкл) . | Использованный объем (мкл) . | Конечный объем (мкл) . | Объем на 2 г использованной лепешки (мкл) . | Конечная концентрация стерола (% от веса сухой диеты) . | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S5 (в наличии) | 1,500 | НЕТ | 1,500 | 500 | 1 | ||||||
| S4 | 125 | 375 | 9120375 | 912075 | |||||||
| S3 | 250 | 250 | 500 | 500 | 0,50 | ||||||
| S2 | 375 | 125 | 500 | 50020 9129 | 500 | 50020 912 912 | 50020 912 912 9129 | 50 | 500 | 500 | 0,1 |
| C1 (контроль ацетона) | 500 | 0 | 500 | 500 | 0 | ||||||
| C20 контроль 0 912 9110 9110 9110 912 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Группа лечения . | Объем ацетона (мкл) . | Использованный объем (мкл) . | Конечный объем (мкл) . | Объем на 2 г использованной лепешки (мкл) . | Конечная концентрация стерола (% от веса сухой диеты) . | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S5 (в наличии) | 1,500 | НЕТ | 1,500 | 500 | 1 | ||||||
| S4 | 125 | 375 | 9120375 | 912075 | |||||||
| S3 | 250 | 250 | 500 | 500 | 0,50 | ||||||
| S2 | 375 | 125 | 500 | 50020 9129 | 500 | 50020 912 912 | 50020 912 912 9129 | 50 | 500 | 500 | 0,1 |
| C1 (контроль ацетона) | 500 | 0 | 500 | 500 | 0 | ||||||
| C20 контроль 0 912 9110 9110 9110 912 | 0 | 0 | 0 | 0 |
объемов ацетона добавлено в контрольную группу и группу лечения
| Группа лечения . | Объем ацетона (мкл) . | Использованный объем (мкл) . | Конечный объем (мкл) . | Объем на 2 г использованной лепешки (мкл) . | Конечная концентрация стерола (% от веса сухой диеты) . | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S5 (в наличии) | 1,500 | НЕТ | 1,500 | 500 | 1 | ||||||
| S4 | 125 | 375 | 9120375 | 912075 | |||||||
| S3 | 250 | 250 | 500 | 500 | 0,50 | ||||||
| S2 | 375 | 125 | 500 | 50020 9129 | 500 | 50020 912 912 | 50020 912 912 9129 | 50 | 500 | 500 | 0,1 |
| C1 (контроль ацетона) | 500 | 0 | 500 | 500 | 0 | ||||||
| C20 контроль 0 912 9110 9110 9110 912 | 0 | 0 | 0 | 0 |
| Группа лечения . | Объем ацетона (мкл) . | Использованный объем (мкл) . | Конечный объем (мкл) . | Объем на 2 г использованной лепешки (мкл) . | Конечная концентрация стерола (% от веса сухой диеты) . | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| S5 (в наличии) | 1,500 | НЕТ | 1,500 | 500 | 1 | ||||||
| S4 | 125 | 375 | 9120375 | 912075 | |||||||
| S3 | 250 | 250 | 500 | 500 | 0,50 | ||||||
| S2 | 375 | 125 | 500 | 50020 9129 | 500 | 50020 912 912 | 50020 912 912 9129 | 50 | 500 | 500 | 0,1 |
| C1 (контроль ацетона) | 500 | 0 | 500 | 500 | 0 | ||||||
| C20 контроль 0 912 9110 9110 9110 912 | 0 | 0 | 0 | 0 |
Пчелам в каждой клетке давали котлету весом 2 г (сухой вес), и все котлеты заменяли еженедельно.Каждые 2 г сухого рациона содержали 810 мг полного аминокислотного порошка, содержащего все 20 аминокислот (Nutricia, Zoetermeer, Нидерланды), 1,171 г сахарозы (сахар C&H, Crockett, CA), 17 мг соли Вессона (MP Biochemicals, Irvine, CA) и 2 мг глюконата цинка (Millipore Sigma, Burlington, MA). Эти сухие ингредиенты тщательно перемешивали вручную с помощью стерильной стеклянной палочки. Равные объемы раствора стерол-ацетон тщательно смешивали с сухими ингредиентами, а затем ацетон выпаривали из рациона под вытяжным шкафом в течение 24 часов.Затем к рациону добавляли четыре микролитра смеси витаминов B (Durvet). Наконец, 450 мкл 40% сиропа сахарозы добавляли в каждую диету, чтобы сформировать пирожок.
Чтобы проверить возможные эффекты добавления ацетона в рацион, мы включили дополнительную контрольную группу, которая получала ацетон. Следовательно, в целом у нас было две контрольные группы, C0 (без ацетона и без 24MC) и C1 (без ацетона и без 24MC) вместе с пятью группами 24MC. Все клетки во всех экспериментальных группах получали 2 г свежеприготовленной диеты в начале каждой недели.Мертвых пчел удаляли при замене диетических котлет каждую неделю.
Выживание
Смертность пчел в каждой клетке регистрировали с 2-дневными интервалами, а общую смертность рассчитывали в конце каждой недели для каждой повторной клетки во всех экспериментальных и контрольных группах. Анализ выживаемости по Каплану-Мейеру проводился на основе предыдущих исследований (Klein and Moeschberger 2003, Chakrabarti et al. 2015) с использованием программного обеспечения MedCalc Version 18.2.1. Кривые выживаемости были рассчитаны на период до 21 дня исследования.
Рацион питания
Потребление корма в каждой экспериментальной клетке регистрировалось каждую неделю и рассчитывалось как изменение веса пирожка с начала каждой недели, когда оно было помещено в клетку, до конца недели, когда оно было извлечено из клетки (семь дней спустя ). Клетки, которые содержали искусственные корма, сахарный сироп и воду, но не содержали пчел, также были помещены в инкубатор и обработаны так же, как клетки с пчелами. Изменение веса корма в этих пустых клетках отражает эффект испарения.Перед расчетом потребления рациона среднюю еженедельную потерю веса котлет в этих клетках с «контролем испарения» вычитали из потери веса котлет в каждой экспериментальной клетке.
Среднее потребление корма на пчелу в неделю было рассчитано следующим образом:
Еженедельное потребление на пчелу на клетку (мг) = (Ix − Fx) −x′Ny
, где I x = исходный вес (мг) диеты, помещенной в клетку « y » в начале недели « x »; F x = конечный вес (мг) рациона в клетке « y » в конце недели « x »; x ‘= среднее изменение веса котлет в рационе в клетках для контроля испарения в течение недели « x »; и N y = среднее количество живых медоносных пчел в клетке « y » в течение недели « x ».
Содержание белка в голове
В конце эксперимента собраноживых медоносных пчел. Содержание белка в голове было проанализировано с использованием ранее опубликованных методов (Jack et al., 2016). Для каждой экспериментальной повторной клетки головы 10 пчел были объединены вместе и гомогенизированы в 600 мкл фосфатно-солевого буфера (Sigma – Aldrich, Сент-Луис, Миссури; 10 мМ фосфата, 2,7 мМ хлорида калия и 137 мМ хлорида натрия. pH 7,4) с помощью одного шарика из карбида вольфрама диаметром 3 мм (Qiagen, Hilden, Германия) в Tissue Lyser II (Qiagen; два круга по 1.5 мин при 30 колебаниях / с). Затем гомогенизированные образцы центрифугировали при 4 ° C в течение 6 минут при 20 000 × g (Eppendorf model 5430R, Eppendorf, Гамбург, Германия) и собирали супернатант. Соблюдали протокол микропланшетного анализа стандартного анализа BCA (Pierce Biotech BCA Assay Kit, Thermo Scientific, Waltham, MA), и оптическую плотность при 562 нм измеряли на планшет-ридере BioTek Synergy 2 (BioTek Instruments, Winooski, VT).
Содержание липидов в брюшной полости
В конце 3 недель из каждой экспериментальной повторности собирали живых медоносных пчел, а брюшки 10 медоносных пчел объединяли и проверяли на содержание жира в брюшной полости в соответствии с протоколом промывки эфиром, адаптированным из предыдущих исследований (Wilson-Rich et al.2008 г.). Каждый образец из 10 брюшной полости сушили при 45 ° C в течение 72 часов в сушильном шкафу (VWR, Radnor, PA) для достижения постоянной сухой массы, а затем взвешивали (Ohaus Pioneer Analytical, Парсиппани, Нью-Джерси). Кишки с живота не удаляли. Затем липиды брюшной полости солюбилизировали осторожным встряхиванием каждого набора из 10 брюшных тканей в 3 мл безводного этилового эфира (Avantor Performance Materials Inc., Radnor Township, PA) в течение 24 часов на шейкере для микропланшетов (VWR). Затем брюшко сушили под вытяжным шкафом в течение 72 часов. Разницу между исходной сухой массой и конечной сухой массой использовали для количественного определения содержания липидов в брюшной полости, выраженного в процентах от исходной сухой массы.
Статистический анализ
Анализ выживаемости по Каплану-Мейеру выполняли с использованием программного обеспечения MedCalc Version 18.2.1 и GraphPad Prism Version 7.03. Данные проверяли на нормальность с помощью критерия Шапиро – Уилка. Статистическая значимость была проверена с использованием двусторонних тестов t для двух групп и одностороннего дисперсионного анализа (ANOVA) между несколькими группами. Апостериорный тест Тьюки также проводился для множественных сравнений между группами. Логарифмическое преобразование было выполнено для данных, которые не были нормально распределены.Односторонний дисперсионный анализ и тесты t были выполнены с использованием программного обеспечения GraphPad Prism Version 7.03 и R версии 3.3.3. Результаты представлены как средние значения ± стандартная ошибка среднего. Данные были объединены для повторов для каждой контрольной и экспериментальной группы при сравнении средних значений.
Результаты
Выживание в экспериментальных группах
Анализ выживаемости Каплана-Мейера показал, что значительная разница между кривыми выживаемости для контрольных (C1 и C0) и 24MC дополнительных групп лечения (χ 2 = 230.5, df = 6, P <0,01; Рис.2). Наивысшая выживаемость наблюдалась в группе S3 (получавшей 0,5% сухой диеты с массой 24MC), за ней следовали группы S5, S4, S2, S1, C1 и C0 (со снижающейся концентрацией 24MC в рационе). Доля пчел, выживших в конце 3 недель для S3, S5, S4, S2, S1, C0 и C1, составила 0,383 ± 0,02, 0,363 ± 0,02, 0,307 ± 0,03, 0,275 ± 0,015, 0,197 ± 0,013, 0,106 ± 0,009. , и 0,117 ± 0,01 соответственно.
Рис. 2.
Кривые выживаемости Каплана – Мейера для экспериментальных групп S1 – S5 по сравнению с контрольными C0 и C1.Продолжительность эксперимента составляла 3 недели (21 день). C0 и C1: контрольные группы без ацетона и с ацетоном соответственно; S1, S2, S3, S4 и S5: 0,1, 0,25, 0,5, 0,75 и 1,0% сухого веса 24-метиленхолестерина в рационе при искусственном питании.
Рис. 2.
Кривые выживаемости Каплана – Мейера для экспериментальных групп S1 – S5 при сравнении с контрольными C0 и C1. Продолжительность эксперимента составляла 3 недели (21 день). C0 и C1: контрольные группы без ацетона и с ацетоном соответственно; S1, S2, S3, S4 и S5: 0.1, 0,25, 0,5, 0,75 и 1,0% массы 24-метиленхолестерина в сухой диете в искусственных диетах.
Рацион питания
Данные о потреблении из всех трех повторностей данной экспериментальной группы (диетическое лечение) были объединены для каждой недели. Результаты всех апостериорных тестов Тьюки за каждую неделю представлены в дополнительной таблице 1 (только онлайн). Не было значительных различий в потреблении рациона между двумя контрольными группами C0 (неделя 1: 7,66 ± 0,87 мг на пчелу; неделя 2: 5.84 ± 0,46 мг на пчелу; неделя 3: 9,07 ± 0,86 мг на пчелу) и C1 (неделя 1: 8,20 ± 0,58 мг на пчелу; неделя 2: 5,67 ± 0,47 мг на пчелу; неделя 3: 9,05 ± 1,63 мг на пчелу) в течение недели 1 ( t = −0,519, df = 4, P = 0,32), 2-я неделя ( t = 0,274, df = 4, P = 0,60) и 3-я неделя ( t = 0,0065, df = 4, P = 0,502).
На 1-й неделе значительная разница в потреблении наблюдалась между группами лечения (односторонний дисперсионный анализ, F 6,14 = 19.52, P <0,001). Апостериорный тест Тьюки не выявил значительных различий между группами C0, C1 и S1, а также между группами S2, S3, S4 и S5 (рис. 3; дополнительная таблица 1 [только онлайн]). На 1-й неделе среднее потребление стеролов составило 8,47 ± 1,01, 12,81 ± 0,44, 12,61 ± 0,25, 13,00 ± 0,44 и 14,10 ± 0,31 мг на пчелу для экспериментальных групп S1, S2, S3, S4 и S5, соответственно. (Рис. 3). Значительные различия в потреблении также наблюдались между группами лечения на 2 неделе (односторонний дисперсионный анализ, F 6,14 = 3.854, P <0,05; Рис. 3; Supp Table 1 [только онлайн]). Среднее потребление рациона составило 7,02 ± 1,08, 7,18 ± 0,93, 7,95 ± 0,49, 8,97 ± 0,69 и 9,63 ± 0,93 мг на пчелу для групп S1, S2, S3, S4 и S5 соответственно (рис. 3). Аналогичным образом, на 3-й неделе наблюдались значительные различия в потреблении диеты (однофакторный дисперсионный анализ, F 6,14 = 3,757, P <0,05; рис. 3; дополнительная таблица 1 [только онлайн]). Среднее потребление корма на пчелу в течение 3 недели составило 9.18 ± 0,30, 10,71 ± 0,80, 11,49 ± 0,052, 11,94 ± 0,44 и 13,87 ± 1,35 мг соответственно в группах S1, S2, S3, S4 и S5 (рис. 3).
Рис. 3.
Среднее потребление искусственных диет (мг на медоносную пчелу) в различных экспериментальных группах в течение 3 недель. Планки погрешностей указывают на SEM. Для каждой недели разные буквы указывают на статистически значимые различия между экспериментальными группами. C0 и C1: контрольные группы без ацетона и с ацетоном соответственно; S1, S2, S3, S4 и S5: 0.1, 0,25, 0,5, 0,75 и 1,0% массы 24-метиленхолестерина в сухой диете в искусственных диетах.
Рис. 3.
Среднее потребление искусственных диет (мг на медоносную пчелу) в различных экспериментальных группах в течение 3 недель. Планки погрешностей указывают на SEM. Для каждой недели разные буквы указывают на статистически значимые различия между экспериментальными группами. C0 и C1: контрольные группы без ацетона и с ацетоном соответственно; S1, S2, S3, S4 и S5: 0,1, 0,25, 0,5, 0,75 и 1,0% сухого веса 24-метиленхолестерина в рационе при искусственном питании.
Общее содержание белка в голове
Общее содержание белка в головке значительно различается между контрольными группами и пятью группами обработки (однофакторный дисперсионный анализ, F 6,14 = 30,64, P <0,001). Апостериорный тест Тьюки показал, что S5 был значительно выше, чем в других группах, а группы S2, S3, S4 и S5 имели значительно большее содержание головного белка, чем C0, C1 и S1 (рис. 4). Среднее содержание белка в голове к концу 3-недельного исследования составило 276.468 ± 12,75, 267,88 ± 24,25, 308,87 ± 1,587, 352,34 ± 6,24, 359,23 ± 13,08, 416,58 ± 31,68 и 539,26 ± 8,32 мкг на медоносную пчелу соответственно для групп C0, C1, S1, S2, S3, S4 и S5. Результаты апостериорных тестов Тьюки представлены в дополнительной таблице 2 (только онлайн).
Рис. 4.
Среднее содержание белка в голове у пчел, которые получали рационы с добавлением 24-метиленхолестерина или контрольные рационы C0 (без ацетона) и C1 (с ацетоном). Диеты для групп лечения S1, S2, S3, S4 и S5 содержали 0.1, 0,25, 0,5, 0,75 и 1,0% 24-метиленхолестерина соответственно. Планки погрешностей указывают на SEM. Разные буквы указывают на значительные различия между группами.
Рис. 4.
Среднее содержание белка в голове у пчел, которые получали рационы с добавлением 24-метиленхолестерина или контрольные рационы C0 (без ацетона) и C1 (с ацетоном). Рационы для групп лечения S1, S2, S3, S4 и S5 содержали 0,1, 0,25, 0,5, 0,75 и 1,0% 24-метиленхолестерина соответственно. Планки погрешностей указывают на SEM. Разные буквы указывают на значительные различия между группами.
Содержание липидов в брюшной полости
Экспериментальные группы S2, S3, S4 и S5 имели значительно более высокое содержание липидов в брюшной полости, чем группы C0, C1 и S1 (односторонний дисперсионный анализ и апостериорный тест Тьюки, F 6,14 = 27,77, P <0,001, рис.5). После 3 недель экспериментального рациона среднее содержание липидов (в процентах от сухого веса живота) пчел в группах C0, C1, S1, S2, S3, S4 и S5 составило 5,25 ± 0,27, 5,74 ± 0,39, 5,90 ± 0,33, 9,91. ± 0.38, 10,27 ± 0,60, 10,41 ± 0,85 и 10,48 ± 0,45 соответственно. Результаты апостериорных тестов Тьюки представлены в дополнительной таблице 3 (только онлайн).
Рис. 5.
Среднее содержание липидов в брюшной полости (%) пчел, получавших рацион с добавлением 24-метиленхолестерина или контрольные рационы C0 (без ацетона) и C1 (с ацетоном). Рационы для групп лечения S1, S2, S3, S4 и S5 содержали 0,1, 0,25, 0,5, 0,75 и 1,0% сухого рациона 24-метиленхолестерина соответственно.Планки погрешностей указывают на SEM. Разные буквы указывают на значительные различия между группами.
Рис. 5.
Среднее содержание липидов в брюшной полости (%) пчел, получавших рацион с добавлением 24-метиленхолестерина или контрольный рацион C0 (без ацетона) и C1 (с ацетоном). Рационы для групп лечения S1, S2, S3, S4 и S5 содержали 0,1, 0,25, 0,5, 0,75 и 1,0% сухого рациона 24-метиленхолестерина соответственно. Планки погрешностей указывают на SEM. Разные буквы указывают на значительные различия между группами.
Обсуждение
Насколько нам известно, это первое комплексное исследование, посвященное изучению воздействия 24MC (важнейшего микронутриента) на физиологию и выживаемость медоносных пчел. Мы обнаружили, что пчелы потребляли большее количество искусственных кормов при добавлении 24MC, предполагая, что пчелы ощущают присутствие стерола в своем рационе, что, в свою очередь, может стимулировать их потреблять большее количество корма. Некоторые другие насекомые-фитофаги проявляют подобное поведение.Например, личинки тутового шелкопряда преимущественно потребляли пищевые блоки, покрытые их наиболее физиологически важными стеролами, чем те, которые были покрыты другими стеринами (Nagata et al. 2006). Однако концентрации стеролов могут не быть преобладающим фактором в предпочтении диеты, когда медоносные пчелы могут выбирать между несколькими диетами, различающимися по нескольким компонентам питания (Corby-Harris et al.2018), при этом разнообразие пыльцы, соотношение белков и липидов или большее количество некоторых аминокислот или жирных кислот могут служить в качестве доминирующего фагостимулятора.
В нашем исследовании выживаемость медоносных пчел, содержание белка в голове и содержание липидов в брюшной полости были значительно выше у пчел, которых кормили рационами с более высокими концентрациями стеринов (даже несмотря на то, что пропорции углеводов и белков были одинаковыми во всех диетах). Подобное влияние диетических стеролов на приспособленность было продемонстрировано у других насекомых. Взрослые самки жуков-амброзии демонстрировали снижение продолжительности жизни, передвижения и размножения при кормлении диетой с дефицитом стерола (Norris and Moore, 1980).Точно так же нимфы кузнечика широкого профиля, Schistocerca americana , дожили до взрослой жизни в значительно большей пропорции за меньшее время при выращивании на диетах с концентрацией ситостерина 0,05% или выше, чем при кормлении диетами с 0,025% ситостерина (Behmer and Elias 1999).
Хотя потребление диет с искусственным белком существенно не различалось между группами S2, S3, S4 и S5 в течение любой недели нашего эксперимента, в конце 3 недель содержание белка в голове было значительно выше в группе S5, чем в группе другие.Содержание белка в медоносной пчеле во всем теле или в конкретной ткани имеет решающее значение для понимания физиологии пчел и всех взаимосвязанных биологических процессов (Hartfelder et al. 2013). В более раннем исследовании (Svoboda et al. 1986) 24MC был обнаружен в больших количествах в гипофарингеальных железах (расположенных в головной капсуле) медоносных пчел, которые потребляли искусственную диету с добавлением 24MC. Кроме того, недавно сообщалось, что структура из 16 молекул олигомера основного белка маточного молочка (MRJP1) способна удерживать восемь молекул 24MC (Tian et al.2018). Эти находки дополнительно подтверждаются исследованиями, которые сообщают, что гипофарингеальные железы являются местами продукции MRJP1 (Kucharski and Maleszka 1998). MRJP1 является важным компонентом белковых железистых секреций гипофарингеальных и нижнечелюстных желез медоносной пчелы (оба расположены в голове медоносной пчелы) и играет роль в возрастном полиэтизме у медоносных пчел (Buttstedt et al. 2014). Доказательства накопления 24MC в этих железах в сочетании с нашими выводами о значительно более высоком содержании белка в голове у пчел, получавших более высокие концентрации 24MC, предполагают потенциальную роль этого стерола (24MC) в синтезе белка в железах, производящих питание расплода (в частности, гипофарингеальные железы).Таким образом, в нашем исследовании белки головы могут быть хорошим индикатором состояния кормовых желез расплода в опытных группах.
Абдоминальный жир является важным показателем приспособленности и продуктивности пчел и регулирует различные аспекты физиологии насекомых, включая синтез и использование энергетических резервов (Arrese and Soulages, 2010), накопление липидов (Olofsson et al. 2009), детоксикацию (Arrese и Soulages 2010), синтез вителлогенина (Amdam et al. 2003, Arrese and Soulages 2010) и инициирование задач по поиску пищи у рабочих пчел (Schulz et al.1998, Toth et al. 2005). Ранее сообщалось, что диета влияет на экспрессию генов в тканях брюшного жира пчел (Ament et al. 2011). В нашем исследовании содержание липидов в брюшке было выше у пчел из богатых стеринами групп, чем у пчел из контрольной группы. Наши липидные анализы только количественно определяют липиды в целом, а не проводят различие между жирными кислотами, триглицеридами, стеролами и т. Д. Следовательно, мы не можем предсказать, какая доля каждого основного класса липидов способствовала общему содержанию липидов, которое мы наблюдали в брюшной полости.Однако мы предполагаем, что стерины объясняют разницу в запасах липидов у медоносных пчел из групп с высоким содержанием стерола и контрольных групп.
Количество липидов у насекомых может варьироваться в зависимости от стадий жизненного цикла, возраста и потребностей в питании (Beenakkers et al. 1985). Это особенно верно в отношении медоносных пчел, у которых недавно появившиеся взрослые рабочие (пчелы-кормилицы) с возрастом превращаются в собирателей (Crailsheim et al. 1992, Johnson 2010). Пчелы, имеющие доступ к большему количеству пищевых стеринов, вероятно, были лучше способны заменять эндогенные стерины, которые они использовали с течением времени, и / или накапливать излишки стеринов в липидах абдоминальных жировых тел.Сообщалось, что пчелы-кормилицы могут выборочно переносить значительные количества этого особого стерола из своих эндогенных пулов в развивающийся расплод через корм для расплода (Свобода и др., 1980), точно так же, как они поступают с аминокислотами и белками при выращивании расплода во время нехватки пыльцы. (Хайдак 1970). Можно предположить, что, поскольку обильное жировое тело улучшает приспособленность перезимовавших пчел, достаточное потребление стеринов может потенциально привести к более здоровой перезимовавшей колонии в поле с адекватными запасами липидов в брюшной полости.
У медоносных пчел запасы белков и липидов снижаются по мере их созревания в собирателей (Chan et al. 2011). Мы измерили влияние диетических стеринов на пчел, питательные вещества которых регулировались только в наших экспериментальных клетках, во взрослом возрасте; физиологические параметры исследовали только в конце эксперимента. Прежде чем эти пчелы вышли из своих клеток и стали частью нашего исследования, они выращивались как выводок в естественных колониях кормления. Таким образом, в качестве личинок их кормили пчелы-кормилицы, имевшие доступ к пыльце.Хотя нам неизвестно конкретное содержание стеролов в этой пыльце, мы определенно можем предположить, что пыльца содержала некоторые фитостерины, как и все пыльцы растений (Villette et al. 2015). Таким образом, в нашем эксперименте, как только что появившиеся пчелы, предположительно были снабжены некоторым количеством эндогенных стеринов. Чтобы свести на нет влияние эндогенных стеринов как фактора в нашем исследовании, мы тщательно перемешали всех недавно появившихся пчел той же возрастной группы и случайным образом распределили их по экспериментальным клеткам. Это обеспечило беспристрастную однородную смесь медоносных пчел.
В нашем исследовании медоносные пчелы, которых кормили рационами с концентрацией стерола 0,5%, выживали дольше всех, и их уровень белка в голове и уровень липидов в брюшной полости также были одними из самых высоких. Наши результаты дают дополнительную информацию о роли этого важного стерола (24MC) в физиологии питания медоносных пчел и предполагают, что 0,5% концентрация 24MC может быть идеальной концентрацией для составления дополнительных белковых диет для медоносных пчел. Исследования в будущем должны проводиться в реальных полевых условиях, чтобы проверить результаты нашего исследования лабораторных клеток.Кроме того, в будущих исследованиях следует изучить возможность предоставления экспериментальным пчелам заранее определенного, определенного количества рациона вместо ad libitum для более детального понимания эффектов стеролов, даже если этот подход, по-видимому, имеет значительные ограничения. Более того, подавляющее большинство видов пчел полагаются на пыльцу для удовлетворения своих потребностей в белке. Результаты этого исследования могут быть использованы для понимания воздействия стеринов пыльцы на физиологию других видов пчел.Поскольку многофакторные стрессоры способствуют сокращению количества опылителей, фундаментальные знания обо всех пищевых потребностях пчел имеют решающее значение для улучшения и поддержания здоровья опылителей. Выводы, полученные в результате этого исследования, могут помочь составить более полноценный рацион для медоносных пчел в будущем и помочь осажденной пчеловодческой отрасли.
Благодарности
Ассоциация пчеловодов штата Орегон и инициатива Glory Bee «Спасите пчел» предоставили финансовую поддержку.ПК. и R.R.S. задумал это исследование и разработал эксперименты; ПК. проведенные эксперименты и анализ; и P.C., R.R.S. и H.M.L. написал рукопись и участвовал во всех ее редакциях. Все авторы прочитали и одобрили окончательную рукопись. Авторы объявили, что нет никаких конфликтов интересов.
Доступность данных
Все данные, полученные или проанализированные в ходе этого исследования, включены в эту опубликованную статью. Любая другая информация доступна у соответствующего автора по разумному запросу.
Цитированные источники
Alaux
,C.
,F.
Ducloz
,D.
Crauser
иY.
Le Conte
.2010
.Влияние диеты на иммунокомпетентность пчел
.Biol. Lett
.6
:562
—565
.Alaux
,C.
,C.
Dantec
,H.
Parrinello
иY.
Le Conte.
2011
.Нутригеномика у медоносных пчел: цифровой анализ экспрессии генов питательного воздействия пыльцы на здоровых пчел и пчел, зараженных варроа
.BMC Genomics
12
:496
.Amdam
,G. V.
,K.
Norberg
,A.
Hagen
иS. W.
Omholt
.2003
.Социальная эксплуатация вителлогенина
.Proc. Natl. Акад. Sci. США
100
:1799
—1802
.Ament
,SA
,QW
Chan
,MM
Wheeler
,SE
Nixon
,SP
Johnson
,SL
SL
SL
Foster
иGE
Robinson
.2011
.Механизмы стабильной потери липидов у социальных насекомых
.J. Exp. Биол
.214
:3808
—3821
.Arrese
,E. L.
иJ. L.
Soulages
.2010
.Жировое тело насекомых: энергия, обмен веществ и регуляция
.Ann. Ред. Энтомол
.55
:207
—225
.Beenakkers
,A. M. T.
,D. J.
Van der Horst
иW. J. A.
Van Marrewijk
.1985
.Липиды и липопротеины насекомых и их роль в физиологических процессах
.Прог. Липид Res
.24
:19
—67
.Behmer
,S. T.
иD. O.
Elias
.1999
.Пищевая ценность ограничений метаболизма стеролов у кузнечика широкого профиля Schistocerca americana
.J. Физиология насекомых
.45
:339
—348
.Behmer
,S. T.
иW. D.
Nes
.2003
.Питание и физиология насекомых стеролов: глобальный обзор
.Adv. Физика насекомых
.31
:1
—72
.Bonoan
,R. E.
,L. D.
O’Connor
иP. T.
Starks
.2018
.Сезонность медоносной пчелы ( Apis mellifera ), добавление питательных микроэлементов и экологические ограничения
.J. Физиология насекомых
.107
:23
—28
.Brodschneider
,R.
иK.
Crailsheim
.2010
.Питание и здоровье медоносных пчел
.Apidologie
41
:278
—294
.Buttstedt
,A.
,R. F. A.
Moritz
иS.
Erler
.2014
.Происхождение и функция основных белков маточного молочка медоносной пчелы ( Apis mellifera ) как членов семейства генов yellow
.Biol. Ред.
.89
:255
—269
.Carvalho
,M.
,D.
Schwudke
,JL
Sampaio
,W.
Palm
,I.
Riezman
,G. GD
Gupta
,S.
Мэр
,Х.
Ризман
,А.
Шевченко
,Т.В.
Курцчалия
, иС.
Итон
.2010
.Стратегии выживания стеринового ауксотрофа
.Девелопмент
137
:3675
—3685
.Чакрабарти
,П.
,С.
Рана
,С.
Саркар
,Б.
Smith
иP.
Basu
.2015
.Окислительный стресс, вызванный пестицидами, в лабораторных и полевых популяциях местных медоносных пчел вдоль интенсивных сельскохозяйственных ландшафтов в двух штатах Восточной Индии
.Apidologie
46
:107
—129
.Chakrabarti
,P.
,J. T.
Morré
,H. M.
Lucas
,C. S.
Maier
иR.Р.
Сагили
.2019
.Подход омики к ландшафту питания пчел
.Метаболомика
15
:127
.Chan
,Q. W. T.
,N. S.
Mutti
,L. J.
Foster
,S. D.
Kocher
иG. V.
Amdam
.2011
.Протеом жирового тела рабочей пчелы подвергся обширной реконструкции, предшествовавшей важному изменению жизненного цикла
.PLoS One
6
:e24794
.Clayton
,R. B
.1964
.Использование стеринов насекомыми
.J. Lipid Res
.5
:3
—19
.Corby-Harris
,V.
,L.
Snyder
,C.
Meador
иT.
Ayotte
.2018
.Медсестры не употребляют пыльцу из-за ее пищевой ценности
.PLoS One
13
:e01
Crailsheim
,K.
,LHW
Schneider
,N.
Hrassnigg
,G.
Bühlmann
,U.
Б.
Шёффманн
.1992
.Потребление и утилизация пыльцы рабочими медоносными пчелами ( Apis mellifera carnica ) в зависимости от возраста и функций человека
.J. Физиология насекомых
.38
:409
—419
.Di Pasquale
,G.
,M.
Salignon
,Y.
Le Conte
,LP
Belzunces
,A.
Decourtye
0005,Decourtye
0005,,
S.
Suchail
,JL
Brunet
иC.
Alaux
.2013
.Влияние питания пыльцы на здоровье медоносных пчел: имеют ли значение качество и разнообразие пыльцы?
PLoS One
8
:e72016
.Feldlaufer
,M. F
.1986
.Биосинтез макистерона А и 20-гидроксиэкдизона из меченых стеринов медоносной пчелой
.Arch. Насекомое Biochem. Physiol
.3
:415
—421
.Gregorc
,A.
,J.D.
Evans
,M.
Scharf
иJ. D.
Ellis
.2012
.Экспрессия гена в личинках медоносной пчелы ( Apis mellifera ), подвергшихся воздействию пестицидов и клещей Варроа ( Varroa destructor )
.J. Физиология насекомых
.58
:1042
—1049
.Hartfelder
,K.
,M. M. G.
Bitondi
,C. S.
Brent
,K.R.
Guidugli-Lazzarini
,Z. L. P.
Simões
,A.
Stabentheiner
,E. D.
Tanaka
иY.
Wang
.2013
.Стандартные методы физиологических и биохимических исследований Apis mellifera
.J. Apic. Res
.52
:1
—48
.Хайдак
,м. H
.1970
.Медовое питание пчел
.Ann. Ред. Энтомол
.15
:146
—156
.Herbert
,E. W. J. A.
Svoboda
Jr.,M. J.
Thompson
иH.
Shimanuki
.1980
.Использование стеролов у медоносных пчел, получающих синтетический корм: влияние на выращивание расплода
.J. Физиология насекомых
.26
:287
—289
.Jack
,C. J.
,S. S.
Uppala
,H. M.
Lucas
иR. R.
Sagili
.2016
.Влияние разведения пыльцы на инфекцию Nosema ceranae у медоносных пчел
.J. Физиология насекомых
.87
:12
—19
.Jing
,X.
,R. J.
Grebenok
иS. T.
Behmer
.2013
.Метаболизм и абсорбция стеролов / стероидов у гусеницы широкого и специализированного профиля: влияние диетической структуры стерол / стероид, смеси и соотношения
.Insect Biochem. Мол. Биол
.43
:580
—587
.Джонсон
,Б. R
.2010
.Разделение труда у медоносных пчел: форма, функции и ближайший механизм
.Behav. Ecol. Социобиол
.64
:305
—316
.Klein
,J. P.
иM. L.
Moeschberger
.2003
.Анализ выживаемости: методы обработки цензурированных и усеченных данных
.Springer Publishers
,Нью-Йорк
.Knecht
,D.
иH. H.
Kaatz
.1990
.Особенности производства пищи личинками гипофарингеальными железами у взрослых рабочих медоносных пчел
.Apidologie
21
:457
—468
.Кремен
,К.
,Н. М.
Вильямс
иР. З.
Торп
.2002
.Опыление сельскохозяйственных культур местными пчелами, подверженными риску интенсификации сельского хозяйства
.Proc. Natl. Акад. Sci. США
99
:16812
—16816
.Kucharski
,R.
иR.
Maleszka
.1998
.Белок маточного молочка экспрессируется в подмножестве клеток Кеньона в грибовидных телах мозга медоносной пчелы
.Naturwissenschaften
85
:343
—346
.Mao
,W.
,M.A.
Schuler
иM. R.
Berenbaum
.2013
.Компоненты меда активируют гены детоксикации и иммунитета у западной медоносной пчелы Apis mellifera
.Proc. Natl. Акад. Sci. США
110
:8842
—8846
.Маттила
,H.R.
иG. W.
Otis
.2006
.Влияние наличия пыльцы во время личиночного развития на поведение и физиологию выращиваемых весной рабочих медоносных пчел
.Apidologie
37
:533
—546
.McMenamin
,A. J.
,L. M.
Brutscher
,W.
Glenny
иM. L.
Flenniken
.2016
.Абиотические и биотические факторы, влияющие на репликацию и патогенность вирусов пчел
.Curr. Opin. Наука о насекомых
.16
:14
—21
.McMenamin
,A. J.
,K. F.
Daughenbaugh
,F.
Parekh
,M. C.
Pizzorno
иM. L.
Flenniken.
2018
.Противовирусная защита пчел и шмелей
.Вирусы
10
:395
.Nagata
,S.
,Y.
Omori
иH.
Nagasara
.2006
.Предпочтение диетических стеролов у шелкопряда, Bombyx mori
.Biosci. Biotechnol. Биохим
.70
:3094
—3098
.Науг
,Д
.2009
.Питательный стресс из-за потери среды обитания может объяснить недавний коллапс пчелиной семьи
.Biol. Консерв
.142
:2369
—2372
.Niño
,E. L.
иC.
Jasper
.2015
.Улучшение будущего программ разведения медоносных пчел за счет использования последних научных достижений
.Curr. Opin. Наука о насекомых
.10
:163
—169
.Норрис
,Д. М. Дж.
иК. М.
Мур
.1980
.Отсутствие в рационе стерола дельта-7 заметно сокращает периоды двигательной активности, воспроизводства и долголетия взрослой самки Xyleborus ferrugineus (Coleoptera: Scolytidae)
.Exp. Геронтол
.15
:359
—364
.Olofsson
,S. O.
,P.
Boström
,L.
Andersson
,M.
Rutberg
,J.
Perman
иJ.
Borén
.2009
.Липидные капли как динамические органеллы, связывающие накопление и отток липидов
.Биохим. Биофиз. Acta
1791
:448
—458
.Otto
,C. R. V.
,C. L.
Roth
,B. L.
Carlson
иM. D.
Smart
.2016
.Изменение землепользования снижает пригодность среды обитания для содержания управляемых семей медоносных пчел в Северных Великих равнинах
.Proc. Natl. Акад. Sci. США
113
:10430
—10435
.Schmehl
,D. R.
,P. E. A.
Teal
,J. L.
Frazier
иC. M.
Grozinger
.2014
.Геномный анализ взаимодействия между воздействием пестицидов и питанием медоносных пчел ( Apis mellifera )
.J. Физиология насекомых
.71
:177
—190
.Schulz
,D. J.
,Z. Y.
Huang
иG. E.
Robinson
.1998
.Влияние нехватки корма в колонии на развитие поведения медоносных пчел
.Behav. Ecol. Социобиол
.42
:295
—303
.Скофилд
,H. N.
иH. R.
Mattila
.2015
.Медоносные пчелы, чьи личинки подвергаются стрессу на пыльцу, становятся бедными собирателями и танцуют во взрослом возрасте
.PLoS One
10
:e0121731
.Smart
,M.
,J.
Pettis
,N.
Rice
,Z.
Browning
иM.
Spivak
.2016
.Связь показателей здоровья колоний и отдельных медоносных пчел с выживаемостью среди пасек, подверженных различным видам сельскохозяйственного землепользования
.PLoS One
11
:e0152685
.Сомервилль
,D
.2005
.Жирные пчелы тощие пчелы: пособие по питанию медоносных пчел для пчеловодов
.Rural Industries Research and Development Corporation, NSW Dept. Primary Industries
,Australia
.Standifer
,L. N.
,M.
Devys
иM.
Barbier
.1968
.Стерины пыльцы — масс-спектрографическое исследование
.Фитохимия
7
:1361
—1365
.Svoboda
,J. A.
,M. J.
Thompson
,E. W.
Herbert
, Jr, иH.
Shimanuki
.1980
.Использование стеринов у медоносных пчел на синтетической диете: анализ стеринов в предкуколке
.J. Физиология насекомых
.26
:291
—294
.Свобода
,Дж.
,E. W.
Herbert
, Jr.,M. J.
Thompson
иM. F.
Feldlaufer
.1986
.Селективный перенос стеролов медоносной пчелой: его значение и связь с другими перепончатокрылыми
.Липиды
21
:97
—101
.Tian
,W.
,M.
Li
,H.
Guo
,W.
Peng
,X.
Xue
,Y.
Hu
,Y.
Liu
,Y.
Zhao
,X.
Fang
,K.
et al.
,2018
.Архитектура нативного мажорного олигомера белка 1 маточного молочка
.Nat. Связь
.9
:3373
.Toth
,A. L.
,S.
Kantarovich
,A. F.
Meisel
иG.Е.
Робинсон
.2005
.Пищевой статус влияет на социально регулируемый онтогенез кормления медоносных пчел
.J. Exp. Биол
.208
:4641
—4649
.Vanbergen
,A. J.
;Инициатива насекомых-опылителей.
2013
.Угрозы экосистемной услуге: давление на опылителей
.Фронт. Ecol. Окружающая среда
.11
:251
—259
.Villette
,C.
,A.
Berna
,V.
Compagnon
иH.
Schaller
.2015
.Разнообразие растительных стеролов в пыльце покрытосеменных
.Липиды
50
:749
—760
.Wilson-Rich
,N.
,S. T.
Dres
иP. T.
Starks
.2008
.Онтогенез иммунитета: развитие силы врожденного иммунитета у медоносной пчелы ( Apis mellifera )
.J. Физиология насекомых
.54
:1392
—1399
.Zhu
,W.
,D. R.
Schmehl
,C.A.
Mullin
иJ. L.
Frazier
.2014
.Четыре распространенных пестицида, их смеси и растворитель рецептур в среде улья обладают высокой пероральной токсичностью для личинок медоносных пчел
.PLoS One
9
:77547
.© Автор (ы) 2019. Опубликовано Oxford University Press от имени Энтомологического общества Америки.
Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями некоммерческой лицензии Creative Commons Attribution (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/), которая разрешает некоммерческое повторное использование, распространение, и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинала.По вопросам коммерческого повторного использования обращайтесь по адресу [email protected].Nosema ceranae, фипронил и их комбинация ставят под угрозу воспроизводство медоносных пчел из-за изменений в физиологии самцов
Pellati, D. et al. . Инфекции половых путей и бесплодие. евро. J. Obstet. Гинеколь. Репродукция. Биол. 140 , 3–11 (2008).
Артикул PubMed Google ученый
Moretti, E., Federico, M. G., Giannerini, V. & Collodel, G. Ультраструктура сперматозоидов и мейотическая сегрегация в группе пациентов с хроническим гепатитом B и C. Andrologia 40 , 173–178 (2008).
CAS Статья PubMed Google ученый
Феки, Н. К. и др. . Снижение качества спермы у мужчин в бесплодных отношениях: опыт более 12 лет на юге Туниса. Дж. Андрол. 30 , 541–547 (2009).
Артикул PubMed Google ученый
Mnif, W. et al. . Действие пестицидов-разрушителей эндокринной системы: обзор. Внутр. J. Environ. Res. Общественное здравоохранение 8 , 2265–2303 (2011).
CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый
Multigner, L. & Oliva, A. Окружающая среда как фактор риска мужского бесплодия. Sci. Мир J. 1 , 576–578 (2001).
CAS Статья Google ученый
Левин Х. и Свон С. Х. Связано ли воздействие пищевых пестицидов с качеством спермы? Положительные свидетельства от мужчин, посещающих клинику репродуктивной медицины. Hum. Репродукция. 30 , 1287–1289 (2015).
Артикул PubMed Google ученый
Тайлер, К. Р., Джоблинг, С. и Самптер, Дж. П. Нарушение эндокринной системы в дикой природе: критический обзор доказательств. Crit. Rev. Toxicol. 28 , 319–361 (1998).
CAS Статья PubMed Google ученый
Хатчинсон, Т. Х. Репродуктивные и развивающие эффекты эндокринных деструкторов у беспозвоночных: подходы in vitro, и in vivo, . Toxicol. Lett. 131 , 75–81 (2002).
CAS Статья PubMed Google ученый
Колер, Х. Р. и Трибскорн, Р. Экотоксикология пестицидов в дикой природе: можем ли мы отследить воздействие на популяционный уровень и за его пределами? Наука 341 , 759–765 (2013).
Артикул PubMed ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Бауэр, Л. С. и Нордин, Г. Л. Влияние нозематозно-фумиферных (микроспорид) на плодовитость, плодовитость и производительность потомства хористонейры-фумифераны (чешуекрылые, извилистые). Environ. Энтомол. 18, , 261–265 (1989).
Артикул Google ученый
Дель Качо, Э., Марти, Дж. И., Джоса, А., Квилез, Дж. И Санчес Аседо, С. Влияние паразитирования Varroa jacobsoni на экспрессию гликопротеина на сперматозоидах Apis mellifera. Apidologie 27, , 87–92 (1996).
CAS Статья Google ученый
Duay, P. Связь между уровнем преимагинального заражения маточным клещом Varroa destructor и продолжительностью взрослой жизни трутневых медоносных пчел (Hymenoptera: Apidae: Apis mellifera). Энтомол. Поколение 26 , 213–218 (2002).
Артикул Google ученый
Сет, Р. К., Каур, Дж. Дж., Рао, Д. К. и Рейнольдс, С. Е. Влияние воздействия на личинок сублетальных концентраций агонистов экдистероидов RH-5849 и тебуфенозида (RH-5992) на физиологию репродуктивной системы самцов Spodoptera litura. J. Insect Physiol. 50 , 505–517 (2004).
CAS Статья PubMed Google ученый
Готье Л. и др. . Вирусы, связанные с дегенерацией яичников Apis mellifera L.королевы. PLoS Один 6 , e16217 (2011).
CAS Статья PubMed PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Бреннан, Л. Дж., Хаукедал, Дж. А., Эрл, Дж. К., Кедди, Б. и Харрис, Х. Л. Нарушение окислительно-восстановительного гомеостаза приводит к окислительному повреждению ДНК в сперматоцитах инфицированных Wolbachia Drosophila simulans. Насекомое. Мол. Биол. 21 , 510–520 (2012).
CAS Статья PubMed Google ученый
Коллинз А. М. и Петтис Дж. С. Корреляция размера матки и содержания сперматозоидов и эффектов воздействия митицидов во время развития. Apidologie 44 , 351–356 (2013).
CAS Статья Google ученый
Мисра, С. и др. .Идентификация конечных точек на основе дрозофилы для оценки и понимания ксенобиотиков-опосредованных неблагоприятных факторов репродуктивной функции у мужчин. Toxicol. Sci. 141 , 278–291 (2014).
CAS Статья PubMed PubMed Central Google ученый
Пенг, Ю., Баер-Имхуф, Б., Миллар, А. Х. и Баер, Б. Последствия инфекции Nosema apis для самцов медоносных пчел и их плодовитость. Sci. Реп. 5 , 10565 (2015).
Артикул PubMed PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Уильямс, Г. Р. и др. . Неоникотиноидные пестициды серьезно влияют на маток медоносных пчел. Sci. Реп. 5 , 14621 (2015).
CAS Статья PubMed PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Каиро, Г. и др. . Воздействие системного инсектицида фипронила на дроны косвенно снижает репродуктивный потенциал матки. Sci. Реп. 6 , 31904 (2016).
CAS Статья PubMed PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Chaimanee, V., Evans, JD, Chen, YP, Jackson, C. & Pettis, JS Жизнеспособность сперматозоидов и экспрессия генов у королев медоносных пчел (Apis mellifera) после воздействия неоникотиноидного инсектицида имидаклоприда и органофосфата акарицид кумафос. J. Insect Physiol. 89 , 1–8 (2016).
CAS Статья PubMed Google ученый
McCallum, M. L. et al. . Эндокринное нарушение полового отбора эстрогенным гербицидом у мучного жука (Tenebrio molitor). Экотоксикология 22 , 1461–1466 (2013).
CAS Статья PubMed Google ученый
Найт, А. Л. и Флекснер, Л. Нарушение спаривания у рыбной бабочки (Lepidoptera: Tortricidae) хлорантранилиполом, антраниловым диамидным инсектицидом. Pest Manag. Sci. 63 , 180–189 (2007).
CAS Статья PubMed Google ученый
Laycock, I., Lenthall, K. M., Barratt, A. T. & Cresswell, J. E. Влияние имидаклоприда, неоникотиноидного пестицида, на размножение рабочих шмелей (Bombus terrestris). Экотоксикология 21 , 1937–1945 (2012).
CAS Статья PubMed Google ученый
Tassou, K. & Schulz, R. Низкие релевантные для поля концентрации тебуфенозида влияют на репродуктивную функцию Chironomus riparius (Diptera: Chironomidae) в тесте на долгосрочную токсичность. Environ. Sci. Загрязнение. Res. Int. 20 , 3735–3742 (2013).
CAS Статья PubMed Google ученый
Sandrock, C. et al. . Воздействие сублетальных неоникотиноидных инсектицидов снижает репродуктивный успех одиночных пчел. Agric. Для. Энтомол. 16 , 119–128 (2014).
Артикул Google ученый
Коста М.А. и др. . Сублетальные и трансгенерационные эффекты инсектицидов на развитие Trichogramma galloi (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Экотоксикология 23 , 1399–1408 (2014).
CAS Статья PubMed Google ученый
Сяо, Д., Ян, Т., Десне, Н., Хан, П. и Гао, X. Оценка сублетального и трансгенерационного воздействия пиримикарба на пшеничную тлю Rhopalosiphum padi и Sitobion avenae. PLoS Один 10 , e0128936 (2015).
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Пижо Р., Везилиер Дж., Никот А., Гандон С. и Риверо А. Трансгенерационный эффект инфекции у комаров, инфицированных плазмодиями. Biol. Lett. 11 , 20141025 (2015).
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Сурес, Б. Экологическая паразитология: значение паразитов в мониторинге загрязнения окружающей среды. Trends Parasitol. 20 , 170–177 (2004).
CAS Статья PubMed Google ученый
Vidau, C. et al. . Фипронил является мощным средством разобщения окислительного фосфорилирования, которое запускает апоптоз в линии нейрональных клеток человека SHSY5Y. Нейротоксикология 32 , 935–943 (2011).
CAS Статья PubMed Google ученый
Поттс, С. Г. и др. . Уменьшение количества глобальных опылителей: тенденции, воздействия и движущие факторы. Тенденции. Ecol. Evol. 25 , 345–353 (2010).
Артикул PubMed Google ученый
Ванберген А. Дж., Инициатива насекомых-опылителей. A-Угрозы экосистемной услуге: давление на опылителей. Фронт. Ecol. Environ. 11 , 251–259 (2013).
Артикул Google ученый
Holmstrup, M. et al. . Взаимодействие между воздействием химических веществ в окружающей среде и естественными стрессорами: обзор. Sci. Total Environ. 408 , 3746–3762 (2010).
CAS Статья PubMed Google ученый
Relyea, R. & Hoverman, J. Оценка экологии в экотоксикологии: обзор и синтез в пресноводных системах. Ecol. Lett. 9 , 1157–1171 (2006).
Артикул PubMed Google ученый
Alaux, C. et al. . Взаимодействие между микроспорами носа и неоникотиноидом ослабляет медоносных пчел (Apis mellifera). Environ. Microbiol. 12 , 774–782 (2010).
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Видау, К. и др. . Воздействие сублетальных доз фипронила и тиаклоприда значительно увеличивает смертность медоносных пчел, ранее инфицированных Nosema ceranae. PLoS Один 6 , e21550 (2011).
CAS Статья PubMed PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Aufauvre, J. et al. . Взаимодействие паразитов и инсектицидов: тематическое исследование синергии Nosema ceranae и фипронила на пчелах. Sci. Реп. 2 , 326 (2012).
Артикул PubMed PubMed Central Google ученый
Retschnig, G., Neumann, P. & Williams, G. R. Взаимодействие Thiacloprid – Nosema ceranae у медоносных пчел: выживаемость хозяина, но не размножение паразита, зависит от дозы пестицидов. J. Invert. Патол. 118 , 18–19 (2014).
Артикул Google ученый
Aufauvre, J. et al. . Транскриптомный анализ реакции пчел на Nosema ceranae и инсектициды. PLoS Один 9 , e (2014).
Артикул PubMed PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Санчес-Байо, Ф. и др. . Связаны ли болезни пчел с пестицидами? — Краткий обзор. Environ. Int. 89-90 , 7–11 (2016).
CAS Статья PubMed Google ученый
Dussaubat, C. et al. . Комбинированный неоникотиноидный пестицид и паразитарный стресс изменяют физиологию и выживаемость пчелиных маток. Sci. Реп. 6 , 31430 (2016).
CAS Статья PubMed PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Ренци, М. Т. и др. . Хроническая токсичность и физиологические изменения, вызванные у медоносной пчелы воздействием фипронила и спор Bacillus thuringiensis по отдельности или вместе. Ecotoxicol. Environ. Saf. 127 , 205–213 (2016).
CAS Статья PubMed Google ученый
Goulson, D., Nicholls, E., Botias, C. & Rotheray, E. L. Пчелиный упадок снижается из-за комбинированного стресса от паразитов, пестицидов и отсутствия цветов. Наука 347 , 1255957 (2015).
Артикул PubMed Google ученый
Нойманн, П. и Каррек, Н. Потери пчелиных семей. J. Apic. Res. 49 , 1–6 (2010).
Артикул Google ученый
ван Энгельсдорп, Д. и Мейкснер, М. Д. Исторический обзор управляемых популяций медоносных пчел в Европе и США и факторов, которые могут на них повлиять. J. Invertebr. Патол. 103 , S80 – S95 (2010).
Артикул Google ученый
Уинстон М. Л. Биология медоносной пчелы (издательство Гарвардского университета, 1987).
Баер Б. Половой отбор пчел Apis. Apidologie 36 , 187–200 (2005).
Артикул Google ученый
Tarpy, D. R. Генетическое разнообразие пчелиных семей предотвращает тяжелые инфекции и способствует росту колоний. Proc. R. Soc. B Biol. Sci. 270 , 99–103 (2003).
Артикул Google ученый
Маттила, Х. Р. и Сили, Т. Д. Генетическое разнообразие в семьях медоносных пчел увеличивает продуктивность и приспособленность. Наука 317 , 362–364 (2007).
CAS Статья PubMed ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Олдройд, Б. П. и Фьюэлл, Дж. Х. Многомужество у медоносной пчелы Apis mellifera дает большие преимущества для фитнеса. Тенденции. Ecol. Evol. 23 , 59–60 (2008).
Артикул PubMed Google ученый
Риндерер, Т. Э., Де Гусман, Л. И., Ланкастер, В.А., Делатте, Г. Т. и Стельцер, Дж. А. Варроа во дворе спаривания: I. Воздействие Варроа якобсони и Апистана (R) на трутневых медоносных пчел. Am. Би Дж. 139 , 134–139 (1999).
Google ученый
Сильвестр, Х. А., Уоттс, Р. П., Де Гусман, Л. И., Стельцер, Дж. А. и Риндерер, Т. Е. Варроа в брачном дворе: II. Влияние варроа и флувалината на конкурентоспособность дронов в спаривании. Am. Би Дж. 139 , 225–227 (1999).
Google ученый
Коллинз А. М. и Петтис Дж. С. Влияние заражения варроа на качество спермы. Am. Би Дж. 141 , 590–593 (2001).
Google ученый
Берли, Л. М., Фелл, Р. Д. и Сааке, Р. Г. Выживание сперматозоидов медоносных пчел (Hymenoptera: Apidae), инкубированных при комнатной температуре от дронов, подвергшихся действию митицидов. J. Econ. Энтомол. 101 , 1081–1087 (2008).
Артикул PubMed Google ученый
Straub, L. et al. . Неоникотиноидные инсектициды могут служить противозачаточными средствами от случайных насекомых. Proc. R. Soc. Лондон. B Biol. Sci. 283 , 20160506 (2016).
Артикул Google ученый
Хигес, М., Мартин-Эрнандес, Р. и Меана, А. Nosema ceranae в Европе: эмерджентный ноземоз типа C. Apidologie 41 , 375–392 (2010).
Артикул Google ученый
Kairo, G. et al. . Оценка токсичности пестицидов на бесплодие медоносных пчел с использованием лабораторных и полуполевых подходов: тематическое исследование фипронила. Environ. Toxicol.Chem . DOI: 10.1002 / etc.3773 (2017).
Бонматин Дж. М. и др. . Экологическая судьба и воздействие; неоникотиноиды и фипронил. Environ. Sci. Загрязнение. Res. Int 22 , 35–67 (2015).
CAS Статья PubMed Google ученый
Badiou-Beneteau, A. et al. . Биомаркеры пчел как многообещающие инструменты для мониторинга качества окружающей среды. Environ. Int. 60 , 31–41 (2013).
CAS Статья PubMed Google ученый
Карвалью, С. М., Белзунсес, Л. П., Карвалью, Г. А., Брюне, Дж. Л. и Бадью-Бенето, А. Ферментные биомаркеры как инструменты для оценки качества окружающей среды: тематическое исследование воздействия инсектицидов на медоносную пчелу Apis mellifera. Environ. Toxicol. Chem. 32 , 2117–2124 (2013).
CAS Статья PubMed Google ученый
Wegener, J. et al. . Вторичные биомаркеры стресса семей медоносных пчел, вызванного инсектицидами, и их значение для силы перезимовки. Ecotoxicol. Environ. Saf. 132 , 379–389 (2016).
CAS Статья PubMed Google ученый
Ди Паскуале, Г. и др. . Влияние питания пыльцы на здоровье медоносных пчел: имеет ли значение качество и разнообразие пыльцы? PLoS Один 8 , e72016 (2013).
Артикул PubMed PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
vanEngelsdorp, D., Hayes, J., Underwood, R.M. & Pettis, J. Обзор потерь колоний медоносных пчел в США с осени 2007 г. по весну 2008 г. PLoS Один 3 , e4071 (2008).
Артикул PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Brodschneider, R., Moosbeckhofer, R. & Crailsheim, K. Обследования как инструмент для регистрации зимних потерь семей медоносных пчел: двухлетнее тематическое исследование в Австрии и Южном Тироле. J. Apic. Res. 49 , 23–30 (2010).
Артикул Google ученый
Genersch, E. и др. . Немецкий проект мониторинга пчел: долгосрочное исследование для понимания периодически высоких потерь семей медоносных пчел зимой. Apidologie 41 , 332–352 (2010).
CAS Статья Google ученый
Уильямс, Б.А. Уникальная физиология взаимодействий паразит-хозяин при инфекциях микроспоридиями. Ячейка. Microbiol. 11 , 1551–1560 (2009).
CAS Статья PubMed Google ученый
Dussaubat, C. et al. . Патология кишечника и реакция на микроспоридиум Nosema ceranae у медоносной пчелы Apis mellifera. PLoS Один 7 , e37017 (2012).
CAS Статья PubMed PubMed Central ОБЪЯВЛЕНИЯ Google ученый
Хуанг, К., Крайгер, П., Ле Конте, Ю. и Мориц, Р. Ф. Выживание и иммунный ответ трутней устойчивой к ноземозу линии медоносных пчел на инфекции N. ceranae. J. Invert. Патол. 109 , 297–302 (2012).
Артикул Google ученый
Никодемо Д. и др. . Фипронил и имидаклоприд снижают митохондриальную активность пчел. Environ. Toxicol.Chem. 33 , 2070–2075 (2014).
CAS Статья PubMed Google ученый
Роут, Т. К. и др. . Влияние сублетальной дозы фипронила на метаболическую активность нейронов африканизированных пчел. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 64 , 456–466 (2013).
CAS Статья PubMed Google ученый
Роат, Т.С. и др. . Модификация протеома мозга африканизированных пчел (Apis mellifera), подвергшихся воздействию сублетальных доз инсектицида фипронила. Экотоксикология 23 , 1659–1670 (2014).
CAS Статья PubMed Google ученый
Wang, X. et al. . Токсикология инсектицида фипронила: окислительный стресс и метаболизм. Crit.Rev. Toxicol. 46 , 876–899 (2016).
CAS Статья PubMed Google ученый
Гиббонс, Д., Моррисси, К. и Мино, П. Обзор прямого и косвенного воздействия неоникотиноидов и фипронила на позвоночных животных. Environ. Sci. Загрязнение. Res. Int. 22 , 103–118 (2015).
CAS Статья PubMed Google ученый
Саймон-Делсо, Н. и др. . Системные инсектициды (неоникотиноиды и фипронил): тенденции, применение, механизм действия и метаболиты. Environ. Sci. Загрязнение. Res. Int. 22 , 5–34 (2015).
CAS Статья PubMed Google ученый
Decourtye, A. et al. . Сравнительная сублетальная токсичность девяти пестицидов на способность медоносной пчелы Apis mellifera к обонятельному обучению. Arch. Environ. Contam. Toxicol. 48 , 242–250 (2005).
CAS Статья PubMed Google ученый
Эль-Хассани, А. К., Дахер, М., Готье, М. и Арменго, К. Влияние сублетальных доз фипронила на поведение медоносной пчелы (Apis mellifera). Pharmacol. Biochem. Behav. 82 , 30–39 (2005).
CAS Статья PubMed Google ученый
Aliouane, Y. et al. . Субхроническое воздействие сублетальных доз пестицидов на медоносных пчел: влияние на поведение. Environ. Toxicol. Chem. 28 , 113–122 (2009).
CAS Статья PubMed Google ученый
Бернаду, А., Демарес, Ф., Курэ-Фовель, Т., Сандос, Дж. К. и Готье, М. Влияние фипронила на специфическое тактильное обучение антенн у медоносных пчел. J. Insect Physiol. 55 , 1099–1106 (2009).
CAS Статья PubMed Google ученый
Decourtye, A. et al. . Сублетальные эффекты фипронила на способность пчел (Apis mellifera L.) ориентироваться в сложном лабиринте. Юлиус-Кюн-Архив. 423 , 75–83 (2010).
Google ученый
Camazine, S. и др. . Насколько здоровы американские королевы медоносных пчел промышленного производства? Am. Би Дж. 138 , 677–680 (1998).
Google ученый
Родс, Дж. И Сомервилль, Д. Введение и ранняя продуктивность пчелиных маток: некоторые факторы, влияющие на успех: отчет Корпорации исследований и развития сельских отраслей (Rural Industries Research and Development Corporation, 2003).
Рутнер Ф. Инструментальное осеменение пчелиной матки (Апимондия, 1976).
Бен Абделькадер, Ф. и др. . Качество спермы трутней медоносной пчелы поддерживается от всходов до половой зрелости в лабораторных, полуполевых и полевых условиях. Apidologie 45 , 215–223 (2014).
Артикул Google ученый
Меана, А., Мартин-Эрнандес, Р. и Хигес, М. Надежность подсчета спор для диагностики инфекций Nosema ceranae у медоносных пчел. J. Apic. Res. 49 , 212–214 (2010).
Артикул Google ученый
Хигес, М., Мартин, Р. и Меана, А. Nosema ceranae, новый паразит микроспоридий у медоносных пчел в Европе. J. Invert. Патол. 92 , 93–95 (2006).
CAS Статья Google ученый
Cobey, S. W. Сравнительные исследования маток медоносных пчел, осемененных инструментами и спариваемых естественным путем, и факторов, влияющих на их продуктивность. Apidologie 38 , 390–410 (2007).
Артикул Google ученый
Belzunces, L. P., Lenoir-Rousseaux, J.-J. И Буниас, М.Свойства ацетилхолинэстеразы из голов Apis mellifera. Insect Biochem. 18, , 811–819 (1988).
CAS Статья Google ученый
Вейрих, Г. Ф., Коллинз, А. М. и Уильямс, В. П. Антиоксидантные ферменты медоносной пчелы, Apis mellifera. Apidologie 33 , 3–14 (2002).
CAS Статья Google ученый
Эллман, Г. Л., Кортни, К. Д., Андрес, В. и Фезерстоун, Р. М. Новое и быстрое колориметрическое определение активности ацетилхолинэстеразы. Biochem. Pharmacol. 7 , 88–95 (1961).
CAS Статья PubMed Google ученый
Буниас М., Крук И., Некту М. и Попескович Д. Токсикология солей меди на медоносных пчелах. V. Действие глюконата и сульфата на щелочные и кислые фосфатазы кишечника. Ecotoxicol. Environ. Saf. 35 , 67–76 (1996).
CAS Статья PubMed Google ученый
Гомори Г. Человеческие эстеразы. J. Lab. Clin. Med. 42 , 445–453 (1953).
CAS PubMed Google ученый
Кри, И. А. и Андреотти, П.E. Измерение цитотоксичности с помощью анализа люминесценции на основе АТФ в первичных клеточных культурах и клеточных линиях. Toxicol. In vitro 11 , 553–556 (1997).
CAS Статья PubMed Google ученый
Аль-Лавати, Х., Камп, Г. и Бинефельд, К. Характеристики сперматекального содержимого старых и молодых маток медоносных пчел. J. Insect Physiol. 55 , 116–121 (2009).
CAS Статья PubMed Google ученый
Habig, W. H., Pabst, M. J. & Jakoby, W. B. S-трансферазы глутатиона являются первой ферментативной стадией образования меркаптуровой кислоты. J. Biol. Chem. 249 , 7130–7139 (1974).
CAS PubMed Google ученый
Beers, R. F. Jr. & Sizer, I.W. Спектрофотометрический метод измерения разложения пероксида водорода каталазой. J. Biol. Chem. 195 , 133–140 (1952).
CAS PubMed Google ученый
Бейтс, Д., Мехлер, М., Болкер, Б. и Уокер, С. Подгонка линейных моделей смешанных эффектов с использованием lme4. J. Stat. Софтв. 67 , 1–48 (2015).
Артикул Google ученый
Dray, S. & Dufour, A.-B. Пакет ade4: реализация диаграммы двойственности для экологов. J. Stat. Софтв. 22 , 1–20 (2007).
Артикул Google ученый
Caraux, G. & Pinloche, S. PermutMatrix: графическая среда для организации профилей экспрессии генов в оптимальном линейном порядке. Биоинформатика 21 , 1280–1281 (2005).
CAS Статья PubMed Google ученый
Бар-Джозеф, З., Гиффорд, Д. К. и Яаккола, Т. С. Быстрое оптимальное упорядочение листов для иерархической кластеризации. Биоинформатика 17 , S22 – S29 (2001).
Артикул PubMed Google ученый
Влияние транспортировки на большие расстояния на физиологию медоносных пчел
Несмотря на требование перевозки на большие расстояния медоносных пчел, используемых для опыления, мы мало понимаем, как транспортировка влияет на медоносных пчел.Было проведено три испытания в трех разных штатах (CA, GA и MI) для изучения влияния транспортировки на большие расстояния на физиологию медоносных пчел. Вновь появившиеся пчелы из одной колонии были разделены на две группы и помещены в транспортируемую (T) колонию или стационарную (S) колонию в каждом испытании. Объем ацинусов гипофарингеальной железы в Т-колониях был значительно меньше, чем в S-колониях во всех трех испытаниях. Не было значительных различий между S- и T-колониями в титрах ювенильных гормонов.Содержание белка в голове не показало значительных различий между S и T ни у 7-дневных, ни у 17-дневных пчел в испытании MI, но испытание GA показало значительное снижение у пчел, перенесших транспортировку. Содержание белка в грудной клетке измерялось только в исследовании GA и существенно не различалось между двумя группами. Содержание липидов в брюшной полости существенно не различалось между колониями S и T во всех трех испытаниях. Это исследование предполагает, что у пчел при транспортировке возникают проблемы с полноценным развитием пищевых желез, и это может повлиять на их способность кормить ребенка следующим поколением рабочих.
1. Введение
Медоносные пчелы ( Apis mellifera ), возможно, являются наиболее важными насекомыми для человека, поскольку они оказывают услуги опыления сельскому хозяйству [1]. Медоносные пчелы испытывают множество различных стрессов. На них воздействуют паразитические клещи, такие как Varroa destructor и Acarapis woodi [2], патогены микроспоридий, такие как Nosema apis и Nosema ceranae [3], сотни пестицидов, применяемых в сельскохозяйственных культурах и возвращаемых фуражирами [ 4], а также пестициды, применяемые пчеловодами внутри семей [5].Помимо этих стрессов, возможно, самым сильным стрессом, который испытывают медоносные пчелы, является транспортировка на большие расстояния. Например, весной пчелы перевозятся из Флориды в Калифорнию через четыре часовых пояса для опыления миндаля. Около 50% пчелиных семей в Мичигане также мигрируют на юг (например, в Джорджию и Флориду) на зимовку, а затем возвращаются для опыления яблонь и вишен. Тем не менее, мы мало понимаем влияние перевозки на большие расстояния на пчел, потому что никогда не проводились исследования для определения физиологических или поведенческих изменений, вызванных таким стрессом.
У медоносных пчел существует возрастное разделение труда, при котором молодые рабочие остаются внутри, ухаживая за расплодом (медсестры), а старые пчелы добывают себе пищу (нектар и пыльца) и другие ресурсы (вода и прополис). Такое развитие поведенческих изменений связано с ювенильным гормоном (ЮГ): у медсестер низкий уровень ЮГ, а у фуражиров — высокий [6–8]. Хотя JH не считается гормоном стресса [9], титры JH в крови могут сказать нам, переходят ли рабочие на фуражиров или нет.Было показано, что JH антагонистичен вителлогенину (Vg) [10], в результате чего пчелы с низким JH всегда имеют высокий Vg, а высокий JH подавляет Vg. Было показано, что Vg связан с более медленным старением, потому что он защищает рабочих от окислительного стресса [11, 12] и выше у маток [13], которые живут дольше, чем рабочие. Рабочие, готовые к кормлению, характеризуются высоким JH, низким Vg, низким содержанием жира в брюшной полости и белком нижней части тела, что, по сути, становится «одноразовым» с точки зрения колонии. Таким образом, JH является надежным индикатором физиологического возраста рабочих.Гипофарингеальные железы (HPG) медоносных пчел играют решающую роль в социальной сплоченности, потому что они обеспечивают секрецию, богатую белком, которую скармливают личинкам всех трех каст, а также взрослой матке, трутням [14, 15] и собирателям. [16]. Размеры HPG отражают, насколько хорошее белковое питание пчелы получали до того, как стали медсестрами, и могут повлиять на их способность к кормлению [17, 18] или могут отражать действие патогенов, таких как Nosema apis [19]. Количество жира на животе является еще одним индикатором того, когда рабочие становятся собирателями, когда у медсестер высокий уровень, а у собирателей — низкий [20].Уровни протеина у рабочих покажут нам, могут ли рабочие во время транспортировки по-прежнему получать адекватное белковое питание или нет. Например, могут ли они найти / съесть такое же количество пыльцы, находясь «в движении» в грузовике? Влияет ли транспортировка на их пищеварение?
В этом исследовании мы впервые определили, имеют ли пчелы, переносящие перевозки на большие расстояния, более высокие уровни JH (преждевременное старение) и меньше или меньше размер их гипофарингеальных желез, общее содержание белка в голове или грудной клетке и содержание липидов в брюшной полости. из-за транспортировки.Наша гипотеза заключалась в том, что либо из-за более высокой смертности старых пчел во время транспортировки или их потери из-за дрейфа после транспортировки, либо из-за недостаточного потребления пыльцы молодыми пчелами мы должны увидеть более высокие титры JH, меньшие HPG, более низкое содержание белка в головах и грудная клетка и более низкое содержание липидов в брюшной полости у пчел при транспортировке.
2. Материалы и методы
2.1. Общие методы
Группа «перевезенных» (T) семей медоносных пчел была перемещена в другое место (испытание CA) или совершила поездку туда и обратно и возвращена в исходное место (испытания GA, MI).Группа «стационарных» (S) колоний не перемещалась и служила контролем. Примерно за 8–16 дней до транспортировки пчел недавно появившиеся пчелы из сильных семей были получены путем инкубации запечатанного расплода в временных «инкубаторах» (34 ± 2 ° C, 50% RH, CA и GA испытание) или лабораторный инкубатор (34 ± 1 ° C, испытание MI). Инкубационная зона находилась в ванной комнате с 1-2 обогревателями и регулируемым термостатом удлинителем, который питал обогреватель (и). Рабочие были взяты из исходной колонии (300–704 на колонию), окрашены цветной краской Testor и разделены поровну на две подгруппы.Одна подгруппа была введена в Т-колонию, а другая подгруппа была введена в S-колонию. Каждую из S- и T-колоний, получавших одну и ту же группу рабочих, называли «парой колоний». Это контролировало любые возможные генетические различия между рабочими [21]. Любые различия в измеренных параметрах могут быть связаны с режимом обработки (транспортировка или нет), поскольку различия в колониях (количество корма и выводка) контролировались за счет того, что каждая пара колоний была как можно более похожей в каждом испытании. В каждом испытании для каждого общего количества пар колоний ( N = от 6 до 12) мы получали расплод из N + 3 семей, чтобы гарантировать, что для каждой пары колоний было достаточно вновь появившихся пчел, и пчел не использовалось. из трех колоний с наименьшей урожайностью.Таким образом, каждая пара колоний получила пчел из единой исходной колонии.
Bee Bleeding
Гемолимфа была взята для измерения титра JH. У выбранных рабочих была взята кровь в соответствии с установленными процедурами [22]. Вкратце, небольшое отверстие протыкали изогнутой булавкой от насекомого между 4-м и 5-м сегментом брюшка пчел, отобранных для пробы. Гемолимфу собирали в капиллярную трубку (Drummond Wiretrol от 1 до 5 μ L, Drummond Scientific company, США), а затем измеряли с точностью до нуля.5 мм с помощью линейки и смешанный с 500 мкл л ацетонитрила (EM Science) в культуральной пробирке 12 × 125 мм с тефлоновой крышкой. Затем длину гемолимфы переводили в объем, зная, что калиброванная метка (5 мкм L) составляет 27 мм.
Определение титра ювенильного гормона
Ювенильный гормон (JH) был выделен из гемолимфы и проанализирован в соответствии с установленными процедурами [9]. Вкратце, JH III в образце гемолимфы экстрагировали 1 мл гексана (дважды), затем объединенный гексан выпаривали с использованием вакуумной центрифуги (Speed Vac Plus SC110; Savant Instrument Inc., Холбрук, штат Нью-Йорк), соединенный с конденсатором (Savant SS21), который улавливал растворитель при -98 ° C. Высушенный JH в пробирке с образцом растворяли в 100 мкл л метанола, и аликвоту 20 мкл л (в двух экземплярах) отбирали, сушили и смешивали с 200 мкл л гель-фосфатного буфера. -салин-тритон (pH 7,3), содержащий антисыворотку против JH (разведение 1:14 000, щедрый подарок от Дэвида Борста) и около 10 000 DPM [10-3H (N)] -JH (Perkin Elmer, 647,5 Гбк / ммоль). Смесь инкубировали при комнатной температуре 2 ч, а затем 0.В каждую пробирку для образца добавляли 5 мл суспензии древесного угля, покрытого декстраном (Sigma), для поглощения несвязанного JH. Эту смесь инкубировали в смеси лед-вода в течение 2,5 мин, а затем центрифугировали (2000 g в течение 3 мин). Супернатант, содержащий связанный JH, декантировали в стеклянный сцинтилляционный флакон. Жидкостный сцинтилляционный счет выполнялся с использованием Packard 2100TR. Стандартная кривая с различными количествами (0, 3, 10, 30, 100, 300, 1000, 3000 и 10000 пг) стандартного JH (Sigma) запускалась каждый день. KaleidaGraph (Synergy Software, PA, USA) использовали для построения стандартной кривой.Пять параметров для стандартной кривой были получены с использованием DPM-границы в качестве зависимой переменной, количества JH (после логарифмического преобразования) в качестве независимой переменной с использованием нелинейной регрессии. Пятипараметрическая формула описана в [22]. Excel (Microsoft, США) использовался для расчета количества JH в каждом образце путем обращения пятипараметрической формулы (решение для JH с известным DPM и пятью подобранными параметрами).
Измерение размера гипофарингеальной железы
Гипофарингеальные железы иссечены в 0.9% физиологический раствор под рассекающим микроскопом (Olympus SZ12, x32), а затем сфотографировали цифровой камерой (QImaging Go-3). Затем мы использовали Image-Pro express 6.0 (Nikon, США) для измерения ширины и длины пяти ацинусов каждой пчелы. Объем каждой ацинуса был рассчитан как 1/6 × 3,14 × длина × ширина [23].
Измерение содержания белка в голове и грудной клетке
Содержание белка в голове и грудной клетке измеряли аналогично белку гемолимфы [24, 25]. Вкратце, голову или грудную клетку (исключая крылья и ноги) удаляли с помощью пары микроножниц у отдельных пчел и измельчали в 500 мкл л 1 н. NaOH, используя пластиковый пестик, и инкубировали в течение ночи.Затем раствор встряхивали и центрифугировали 5 мин при 2000 g. Затем раствор разбавляли в 25 раз и загружали 10 мкл мкл (в двух экземплярах) в клетку в 96-клеточном планшете, затем добавляли в каждую клетку 200 мкл мкл красителя Bio-Rad Protein (Bio-Rad, США. ) после 4-кратного разведения. Оптическую плотность образца измеряли при 595 нм с помощью микропланшетного спектрофотометра Molecular Devices Softmax Pro5. Количество белка в каждом образце рассчитывали путем сравнения со стандартной кривой каждый день с использованием известных количеств бычьего сывороточного альбумина (Sigma-Aldrich, США).
Измерение содержания липидов в брюшной полости
Содержание липидов в брюшной полости измеряли аналогично Тоту и Робинсону [20], используя колориметрический анализ. Вкратце, у отдельных пчел вырезали брюшко и удаляли внутренние органы (пищеварительный тракт и укус), оставляя кутикулу с приставшей жировой тканью. Затем каждый образец гомогенизировали в механическом гомогенизаторе (Polytron PT 2100, установка 12) в 2 мл 2: 1 хлороформ: метанол [26] и позволяли экстрагировать в течение ночи.Затем экстракт смешивали с 0,5 мл воды и центрифугировали при 5000 g в течение 10 мин. Верхнюю фазу (воду) удалили и выбросили. Органическую фазу фильтровали через стекловату и доводили до общего объема 2 мл. Подвыборка каждого липидного экстракта размером 100 мкл л была полностью высушена, добавлено 0,2 мл концентрированной серной кислоты и образцы были нагреты в кипящей воде в течение 10 мин. Затем к каждому образцу добавляли 2,0 мл ванилинового реагента (0,6% в 85% фосфорной кислоте), который встряхивали и инкубировали в темноте в течение 15 минут для образования розового цвета.Поглощение при 525 нм измеряли для каждого образца с использованием многолуночного спектрофотометра Molecular Devices Spectra Max 190 (Саннивилл, Калифорния, США). Для расчета количества липидов использовали стандартную кривую с использованием известных количеств чистого холестерина. Каждый образец липидов измеряли в двух экземплярах, и средние значения использовали для последующего анализа.
2.2. Подробности трех испытаний
Калифорния (Калифорния) Испытание
Было использовано двенадцать пар колоний; группы S и T в Бейкерсфилде, Калифорния.
Вновь появившиеся пчелы из исходных семей были получены и окрашены 12-13 марта 2008 г., после чего поровну разделены на две группы. Одну группу вводили в Т-колонию, а другую половину — в S-колонию. За два дня было окрашено и введено более 6000 пчел (от 150 до 344 пчел на семью, 24 семьи). Группа S осталась в Бейкерсфилде, Калифорния, в то время как группа T была перемещена во Флориду в течение 4 дней (14-17 марта) с общим расстоянием в 4000 км. 18 марта у 6-7-дневных отмеченных рабочих с помощью мягких пинцетов два человека (один в Флориде, другой в Калифорнии) взяли пробы и поместили их на сухой лед, хранили при -80 ° C, а затем отправили в штат Мичиган. Университет (Ист-Лансинг, Мичиган) для анализа.
Десять пчел разморозили на льду и удалили кровь для определения JH для каждой колонии из 11 пар колоний (10 × 11 × 2 = 220 пчел), потому что одна колония была потеряна из-за ограбления. Предыдущее исследование показало, что кровь, полученная таким образом, показала более низкие титры JH по сравнению с титрами свежих пчел, но различия между медсестрами и сборщиками сохранились (Z. Y. Huang и K. Ahn, неопубликованные данные). Десять пчел были вскрыты для каждой колонии из 9 пар колоний для измерения размера HPG (10 × 9 × 2 = 180 пчел).Десять пчел были измерены в каждой колонии из 4 пар колоний на содержание липидов в анализе брюшной полости (10 × 4 × 2 = 80 образцов).
Джорджия (Джорджия) испытание
Двенадцать пар колоний были использованы для второго испытания в Бостоне, Джорджия. Около 6000 пчел (от 200 до 352 пчел на семью) были окрашены и помещены в 24 семьи 18 и 19 апреля 2008 г. (но для отбора образцов использовалась только первая когорта пчел, помеченная другим цветом). Колонии T были перемещены в Санфилд, штат Мичиган (с 07:00 20 апреля до 15:00 21 апреля), отдыхали в течение одного дня (22 апреля), а затем вернули в Бостон, Джорджия (с 12:00 23 апреля до 16:30 апреля. 24-е), расстояние туда и обратно составляет 3250 км.Пчелы имели возможность летать и собирать корм 22 апреля 2008 года, находясь в Мичигане.
25 апреля у десяти пчел (8-дневного возраста) были взяты пробы с помощью мягких пинцетов, помещены на сухой лед для гипотермической анестезии и немедленно (в течение 30 мин) произведено кровотечение в каждой колонии из 12 пар колоний для определения JH (10 × 12 × 2 = 240 пчел). Затем отобранных пчел индивидуально пометили и заморозили на сухом льду, доставили в Мичиган, а затем хранили при -80 ° C в морозильной камере до анализа. Так как некоторые головы использовались для измерения белка, мы проанализировали пчел только из 4 пар колоний (10 × 4 × 2 = 80 образцов) на HPG.Десять пчел были проанализированы в каждой колонии из 8 пар колоний на содержание белка в голове и грудной клетке (10 × 8 × 2 = 160 голов и 160 грудей). Десять пчел были проанализированы в каждой колонии из 4 пар колоний на содержание липидов в брюшной полости (10 × 4 × 2 = 80 образцов).
Мичиган (Мичиган) Испытание
Шесть пар колоний использовали для групп S и T в Ист-Лансинге, Мичиган. Вновь появившиеся рабочие (от 192 до 336 пчел на семью) были введены в семьи после окраски 19 мая 2008 г. (1430 пчел) и 29 мая 2008 г. (2400 пчел).Эти две группы должны были быть отобраны как 17- и 7-дневные пчелы, соответственно, в день отбора (4 июня). Транспортировка осуществлялась путем проезда Т-колоний около 900 км в день (примерно с 08:00 до 17:00), всего 2 750 км туда и обратно (с 1 по 3 июня).
4 июня отмеченных краской 7- и 17-дневных пчел собирали с помощью мягких пинцетов, отбирали кровь и хранили при -80 ° C, титры JH, размер HPG, белок и анализ липидов.
Десять 7- и 17-дневных пчел были отобраны в каждой колонии из 6 пар колоний для определения JH (10 × 6 × 2 = 240 пчел каждого возраста).Десять пчел были вскрыты для измерения размера HPG из каждой колонии из 6 пар колоний (5 × 10 × 6 × 2 = 120 образцов). У 10 пчел из каждой колонии из 5 пар колоний брали пробы на содержание белка в анализе головы (10 × 5 × 2 = 100 голов). Десять пчел были измерены в каждой колонии из 6 пар колоний на содержание липидов в брюшной полости (10 × 6 × 2 = 120 брюшков).
2.3. Статистический анализ
Титры ювенильных гормонов трансформировали (логарифмически (JH + 1)) для соответствия требованиям параметрического анализа.Различия в титрах JH, размере HPG, общем содержании белка в голове или грудной клетке и липиде живота пчел в группах S и T анализировали с помощью ANOVA State View (Институт SAS, Северная Каролина, США). Каждую пару колоний анализировали отдельно как независимое сравнение, но все колонии в каждом испытании также анализировали вместе, чтобы сравнить общий эффект транспортировки.
3. Результаты
3.1. Титры JH в гемолимфе
CA Испытание
Не было значительных различий между группами S и T, когда все 11 пар колоний были проанализированы вместе с помощью ANOVA (для значений F и P см. Таблицу 1), хотя пары колоний 2 и 10 показали различия в титрах JH при анализе как две отдельные пары одиночных колоний (рис. 1 (а)).
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
GA испытание
Не было значительных различий между группами S и T при анализе всех 12 пар колоний (Таблица 1), хотя S показал значительно более высокие титры JH, чем T-колония в паре колоний 8 (Рисунок 1 (b)).
MI Испытание
Не было значительных различий между группами S и T у 7-дневных пчел, когда все 6 пар колоний были проанализированы вместе (Таблица 1), хотя пары колоний 3, 4 и 6 показали существенные различия между двумя группами (рис. 1 (c)).
У 17-дневных пчел не было обнаружено значительных различий между группами S и T, когда все 6 пар колоний были проанализированы вместе с помощью ANOVA (Таблица 1), хотя T имел значительно более высокие титры JH, чем колония S в паре колоний. 1 (Рисунок 1 (г)).
3.2. Объем HPG Acini
CA Trial
В общем анализе наблюдались значительные различия в объеме ацинусов HPG между группами S и T (Таблица 1). Если это было проанализировано в каждой паре колоний, шесть пар (кроме пар колоний 3, 5 и 7) показали значительные различия между колониями S и T в объеме ацинусов HPG (рис. 2 (а)).
GA испытание
Результаты либо общего анализа (таблица 1), либо каждой пары колоний (рисунок 2 (b)) показали, что объемы ацинусов HPG в группе S были больше, чем в группе T.
MI Испытание
Когда все пары колоний были проанализированы вместе с помощью ANOVA, результаты показали, что объемы ацинусов HPG значительно различались между группами S и T (таблица 1) у 7-дневных пчел. Хотя в паре колоний 5 разница была обратной (рис. 2 (c)).
У 17-дневных пчел объем ацинусов HPG в группах S был значительно больше, чем у T (Таблица 1), хотя не было значительных различий в парах колоний 4, 5 и 6 (Рисунок 2 (d)) .
3.3. Содержание белка в головке
GA Испытание
Когда все 8 пар колоний были проанализированы вместе, ANOVA обнаружил значительное снижение количества белка в головке в группе T (таблица 1), хотя только три пары колоний (1, 3 , и 8) показали, что группы S имели значительно более высокое содержание белка в головах при анализе как одиночные пары колоний (рис. 3 (а)).
MI Trial
Для 7-дневных пчел при совместном анализе (Таблица 1) или в виде отдельных пар колоний (Рисунок 3 (b)) не было значительных различий между группами S и T. у 7-дневных пчел.
Для 17-дневных пчел не было значительных различий при совместном анализе (Таблица 1), хотя пара колоний 3 показала значимые различия между S и T (Рисунок 3 (c)).
3.4. Содержание белка в грудной клетке
GA Испытание
Не было значительных различий между группами S и T в содержании белка грудной клетки при совместном анализе (таблица 1), хотя количество колоний S было значительно выше, чем колоний T в парах колоний 2 и 4. (Рисунок 3 (г)).
3.5. Содержание липидов в брюшной полости
CA Trial
Не было значительных различий между группами S и T (Таблица 1), хотя пара колоний 3 показала значительную разницу между двумя группами (Рисунок 4 (a)).
GA Испытание
Не было обнаружено значительных различий между группами S и T, когда все 4 пары колоний были проанализированы вместе (Таблица 1), хотя S имел более высокое содержание липидов в брюшной полости, чем T в паре колоний 1 ( Рисунок 4 (б)).
MI Trial
Для 7-дневных пчел не было значительных различий между группами S и T в содержании липидов в брюшной полости (Таблица 1), отдельные пары также не показали никаких различий (Рисунок 4 (c)) .
Для 17-дневных пчел не было значительных различий между группами S и T, когда все 6 пар колоний были проанализированы вместе (Таблица 1), хотя S имел более высокое содержание липидов в брюшной полости, чем T (Рисунок 4 (d)). .
4. Обсуждение
Главный вывод этого исследования заключался в том, что на размеры HPG постоянно и негативно влияла транспортировка.Результаты показали, что объем ацинусов HPG был значительно меньше у пчел из перемещенных семей, чем из стационарных (рис. 2). Это было верно для всех трех испытаний, проведенных в разных местах, а также для молодых (7-дневных) и старых (17-дневных) пчел в испытании в Мичигане. Предыдущие исследования показали, что уровень потребления белковой пищи имеет положительную корреляцию с развитием HPG [27, 28]. В этом исследовании рабочие пчелы в группе Т показали постоянно меньшие размеры HPG, возможно, из-за их неспособности нормально находить или потреблять пыльцу.Также возможно, что трофаллаксис был нарушен, так что начальный поток студня к очень молодым пчелам (1–4 дня) от медсестер происходил с меньшей частотой, так что нормальное развитие HPG было нарушено [16]. Еще одна возможность состоит в том, что матка перестала откладывать яйца во время транспортировки, и общий уровень феромона расплода был ниже в транспортируемых колониях, что могло отрицательно повлиять на их развитие HPG. Немного удивительно, что 17-дневные пчелы также пострадали от размера железы, потому что этим пчелам было 13 дней, когда транспортировка происходила в испытании MI.Рабочие должны были достичь максимального размера железы примерно в возрасте 12–14 дней [29], однако транспортировка в течение этого периода все еще значительно негативно повлияла на размер их железы. Возможно, эти 17-дневные пчелы активно выкармливали выводок во время транспортировки, но они не могли сбалансировать поступление белка с правильным кормлением пыльцой. Это говорит о том, что транспортировка влияет на всех рабочих в ульях (рабочих, выполняющих подготовительные работы). Вызывает недоумение то, что, хотя размеры ацинусов HPG демонстрировали стойкие различия во всех испытаниях, содержание белка в голове или в грудной клетке не показывало такой же закономерности.Белок головы включает HPG и мозг, а также головные слюнные железы и мышцы нижней челюсти. Наши данные показывают, что размер HPG более устойчиво реагировал на стресс при транспортировке. Содержание белка в грудной клетке в основном отражает массу летных мышц, по некоторым причинам также не проявляет стойкого эффекта. Возможно, что HPG реагируют быстрее, но изменения содержания белка в голове или грудной клетке более изменчивы и не проявляют такой же чувствительности к событиям, связанным со стрессом. Недавнее исследование также не обнаружило каких-либо отличий у пчел от здоровых и семей, демонстрирующих расстройство коллапса колонии (CCD), по весу или содержанию белка в голове, грудной клетке, брюшной полости [30].
JH хорошо изучен, потому что он играет много ролей у медоносных пчел. Известно, что он участвует в дифференциации касты царицы-рабочие на стадии личинки [31, 32], в регулировании возрастного разделения труда у взрослых рабочих [33] и в определении уровней агрессии у рабочих [34]. . Титры JH регулируются изменениями скорости биосинтеза JH и другими процессами, такими как деградация и поглощение тканью [35]. Предыдущее исследование показало, что уровни JH у собирателей также демонстрируют суточные изменения.Титры JH были на самом низком уровне незадолго до полудня, немного увеличились к вечеру и достигли пика незадолго до полуночи [36]. Lin et al. предоставили первое свидетельство того, что титры JH быстро меняются, когда рабочих удаляют из их нормальной социальной среды и манипулируют экспериментально [9]. Следовательно, на титры JH в гемолимфе медоносных пчел влияли многие факторы.
В этом исследовании не было различий в титрах JH между группами S и T, когда все пары колоний анализировались вместе с помощью ANOVA.Это противоречит нашей первоначальной гипотезе о том, что переносимые пчелы должны иметь более высокие титры JH, чем стационарные пчелы. Возможно, что наши пчелы были слишком молоды ( < 8 дней во всех испытаниях, кроме 17-дневных пчел MI), чтобы наблюдать влияние на JH. Однако даже у 17-дневных пчел (рис. 1 (d)) только пара колоний 1 показывала значительно более высокие титры JH в группе T, тогда как пара колоний 2 показывала тенденцию, но она существенно не отличалась. Возможно, на JH влияет слишком много факторов, и это не лучший показатель стресса, связанного с транспортировкой.С другой стороны, у переносимых пчел не наблюдалось более быстрого поведенческого развития, как мы первоначально предполагали.
Тот и Робинсон обнаружили, что запасы липидов в брюшной полости у медоносных пчел уменьшаются до начала кормодобывания [20]. Перед этим исследованием мы предположили, что содержание липидов в брюшной полости у перевозимых пчел должно быть ниже либо из-за более быстрого развития поведения, либо из-за меньшего потребления пыльцы при транспортировке на большие расстояния. Однако представленные здесь данные показали, что не было значительных различий между стационарными и перевозимыми группами по содержанию жира.Это согласуется с данными JH, предполагающими, что у транспортированных пчел не наблюдалось более быстрого поведенческого развития.
Наше исследование было сосредоточено на молодых пчелах в колонии, предполагая, что они будут более чувствительны к нарушениям, вызванным транспортировкой. Однако может оказаться, что более старые пчелы более чувствительны к этому процессу. Например, собиратели могут иметь более высокую смертность из-за их более высокого метаболизма, а также из-за недостатка желе, скармливаемого им во время транспортировки, как предполагает это исследование.Мы предположили, что физиологические реакции были максимальными сразу после перевозки. Однако возможно, что для проявления эффекта может потребоваться 3-4 дня, и поэтому мы могли пропустить эффекты ускоренного развития. Мы также не знали, как долго продолжалось негативное воздействие на перевозимых пчел и восстановятся ли их железы через неделю. Лабораторный прокси для транспортировки на большие расстояния необходим для дальнейшего анализа подробных механизмов стрессов, вызванных транспортировкой.
Выражение признательности
Этот проект финансировался за счет грантов Североамериканской кампании по защите опылителей (NAPPC), Национального совета по меду (NHB), «Проведение исследований и расширений для удовлетворения экономических и экологических потребностей» (GREEEN) Университета штата Мичиган, USDA NIFA AFRI «Сельскохозяйственный проект, координируемый управляемыми опылителями» (2009-85118-05718) (для З.Й. Хуанга), и программа USDA-ARS Areawide по улучшению здоровья пчел (для Дж. Петтиса). Авторы благодарят Натана Райса, Фрэнка Эйшена, Денни Бест и Орена Беста за их помощь в ходе этого проекта и анонимных рецензентов за предложения по этой статье.
Влияние наличия пыльцы во время развития личинок на поведение и физиологию выращиваемых весной пчелоносцев
Apidologie 37 (2006) 533-546DOI: 10.1051 / apido: 2006037
Влияние доступности пыльцы во время личиночного развития на Поведение и физиология разводимых весной пчелоносцев
Хизер Р. Маттила a, b и Гард В. Отис a a Департамент экологической биологии, Университет Гвельфа, Гвельф, Онтарио, Канада, N1G 2W1
b Нынешний адрес: Отделение нейробиологии и поведения, Корнелл.
University, Ithaca, NY, 14853, USA
(получено 18 сентября 2005 г. — отредактировано 16 декабря 2005 г. — принято 20 декабря 2005 г. —
опубликовано в Интернете
12 сентября 2006 г.)
Abstract — В течение двух лет мы исследовали эффекты изменение наличия пыльцы в колониях весной на физиология, долголетие и разделение труда весенних рабочих.В в первый год рабочие, выращенные в колониях с добавлением пыльцы, были долгоживущие, но более легкие и менее богатые белком при появлении всходов, чем рабочие выращивается в колониях с ограниченными запасами пыльцы. На второй год, были разные модели, и рабочие выращивались в колониях с пыльцой. добавки были самыми недолговечными, но физиологически подобными рабочим из колонии с меньшим количеством пыльцы. Став взрослыми, эти работники также тратили больше времени ухаживают за выводком, меньше времени патрулируют или бездельничают на гребне и были менее склонны участвовать в поиске пищи, чем рабочие, выращенные в условиях ограниченного пыльцы колонии.Наличие пыльцы во время личиночного развития повлияло на рабочие черты, но изменчивость реакции по годам также может быть объяснена к другим факторам окружающей среды, которые не контролировались в этих исследованиях.
Ключевые слова: Apis mellifera / пыльца / уход / отделение труд / качество работника
Автор, ответственный за переписку: [email protected]
© INRA, DIB-AGIB, EDP Sciences 2006
Влияние носа на поведение и физиологию медоносных пчел — Здоровье пчел
Обновления координированной сельскохозяйственной программы по управляемым опылителям (CAP)Национальная инициатива по исследованию и расширению деятельности по обращению вспять сокращения числа опылителей
Это часть постоянной серии обновлений программы Managed Pollinator CAP.Дополнительные платежи можно найти по адресу:
CAP Обновления Оглавление
Более подробную информацию о CAP можно найти по адресу:
http://www.beeccdcap.uga.edu
Обновления CAP: 19
Захари Хуанг, факультет энтомологии, Мичиганский государственный университет, E. Lansing, MI 48824
Опубликовано совместно в American Bee Journal и в Bee Culture, сентябрь 2011 г.
В настоящее время существует два вида Nosema , заражающих западных медоносных пчел: Apis mellfiera . Nosema apis — первый вид, описанный Зандером в 1909 году. В 1995 году Ингмар Фрис описал новый вид Nosema азиатской медоносной пчелы, Apis cerana , поэтому он был назван Nosema ceranae . Считалось, что N. ceranae в основном инфицировали A. cerana , хотя упоминалось, что A. mellifera может заразиться N. ceranae в лабораторных условиях. В 2005 году естественное заражение N.ceranae был обнаружен в колониях A. mellifera из Тайваня (Huang et al., 2005). Вскоре после этого в Европе, США, Китае и во всем мире было зарегистрировано заражение N. ceranae — A. mellifera . В этой статье я рассмотрю старые исследования, проведенные на N. apis , и недавние исследования на N. ceranae с поведенческой и физиологической точки зрения. Основные сведения о биологии, диагностике и контроле за N. ceranae см. В статье Тома Вебстера по адресу http: // www.extension.org/pages/27064/ Nosema -ceranae-the-inside-story.
1. Различия между двумя видами
Различия между двумя видами Nosema перечислены в таблице 1, но здесь я буду обсуждать только различия в морфологии и симптомах, другие различия рассматриваются более подробно в следующих разделах. Споры N. ceranae немного меньше, менее симметричны, а два конца более острые, по сравнению со спорами N. apis (рис.1). Поперечные срезы спор N. ceranae показывают меньшее количество витков полярной нити по сравнению со спорами N. apis . N. ceranae более устойчив к высоким температурам. Феной и др. (2009) утверждают, что при 60 ° C в течение 1 месяца более 90% из спор N. ceranae оставались жизнеспособными. Споры N. cenarae потеряли ~ 90% инфекционности при температуре замораживания в течение одной недели, в то время как споры N. apis сохранили 100% своей активности. Типичные симптомы для N.apis также отсутствуют у инфицированных N. ceranae пчел: например, дефекация возле входа в улей или внутри него зимой (рис. 2) и молочный цвет средней кишки у сильно инфицированных пчел (рис. 3). Испанские исследования утверждают, что уровень заражения N. ceranae не показывает типичных изменений в зависимости от сезона, в то время как предыдущие исследования N. apis показывают, что уровень заражения снижается летом, но остается высоким весной.
Рис. 1. Споры Nosema ceranae (слева) и Nosema apis (справа) и при одинаковом увеличении (400x) с использованием составного микроскопа. N. ceranae примерно на 20% меньше и больше миндалевидной формы.
В широко цитируемом исследовании, проведенном в Испании (Higes et al. 2007), пчелы, инфицированные N. ceranae в лабораторных клетках, показали 94,1% и 100% смертность через семь и восемь дней после инокуляции, соответственно. Хотя N. apis не сравнивали в одном эксперименте, сравнивая исследования клеток с использованием N.apis , проведенного ранее, было высказано предположение, что N. ceranae намного более вирулентен, чем N. apis . Более поздние исследования других лабораторий не обнаружили этой разницы. Форсген и Фрис (2010) сравнили смертность пчел, инфицированных обоими видами, и не обнаружили разницы между ними. Лаборатория медоносных пчел МГУ также не смогла увидеть разницу в смертности пчел, инфицированных любым из видов Nosema (Z.Y. Huang, неопубликованные данные).Неясно, является ли испанский штамм Nosema более вирулентным или испанские медоносные пчелы ( Apis mellifera iberica ) более восприимчивы к N. ceranae .
Таблица 1. Различия между
N. apis и N. ceranae .N. apis | N. ceranae | Раздел | |
Размер спор | 6 x 3 мкм | 4.4 x 2,2 мкм | 1 |
Морфология спор | Концы закругленные, симметричные | Концы острее, менее симметричный | |
Катушки полярной нити | > 30 | 18-21 | 1 |
Устойчивость к высоким температурам | Низкая | Высокая | 1 |
Устойчивость к замерзанию | Высокая | Низкая | 1 |
Сезонные колебания | Летом могут быть инфекции | Отсутствие сезонности | 1 |
Дефекация около или внутри улья | Есть | № | 1 |
Молочный цвет средней кишки | Есть | № | 1 |
Вирулентность | Низкая | Высшее | 2 |
Ранее собирал корм | Есть | неизвестно | 3 |
Увеличенное производство JH | Есть | неизвестно | 3 |
Способность самонаведения | Вероятно снижено | Пониженный | 4 |
Стоимость энергии | Низкая | Высокая | 4 |
Иммуносупрессия | № | Есть | 4 |
3.1. Воздействие на рабочих и маток
В 1990-е годы Т. Лю из Канады провел множество исследований, большинство из которых на ультраструктурном уровне, по воздействию N. apis на медоносных пчел. Его исследования показали, что рабочие, инфицированные N. apis , демонстрируют ультраструктурные изменения в клетках эпителия средней кишки, гипофарингеальных желез и всех тел (источников ювенильного гормона).Ооциты маток, инфицированных N. apis всего за 7 дней, уже дегенерировали. Оболочка яичника сморщилась. В ооплазме гранулы желтка распадались на маленькие сферы и гранулированные вещества, а ооциты подвергались обширному автолизу. Неясно, является ли дегенерация ооцитов у инфицированных маток следствием патологического процесса, недостатка белкового питания или увеличения выработки ювенильных гормонов в результате инфекции Nosema (см. Ниже).
Фиг.2. Дефекация на телах улья пчелами при дизентерии. Это происходит на Среднем Западе США с марта по май. Дизентерия может быть вызвана множеством факторов, одним из которых является инфекция N. apis . N. ceranae , кажется, иногда вызывает этот симптом, но неясно, вызвано ли это смешанной инфекцией N. apis.
Рабочие пчелы, инфицированные N. apis , имеют меньшие гипофарингеальные железы и показывают более раннее уменьшение размера желез, чем незараженные пчелы.Кроме того, инфицированные пчелы Nosema демонстрируют более быстрое поведенческое созревание, чем незараженные пчелы (Wang and Moeller, 1970). Зараженные пчелы также охранялись чаще и раньше, чем незараженные пчелы, выполняли следующие действия: ориентировочный полет, следование танцам и добывание пищи. Зараженные пчелы также меньше склонны кормить матку. Согласно теоретической модели, которая гласит, что работники должны идти на больший риск, когда они паразитированы или «не так достойны общества», как другие, Войцеховски и Козловски (1998) продемонстрировали, что N. apis инфицированных рабочих при неблагоприятных погодных условиях была обнаружена более высокая активность кормления, чем у здоровых собирателей.
Изменения у пчел, инфицированных N. apis , очень похожи на изменения, вызванные искусственным применением ювенильного гормона (JH), которого мало у медсестер, но много у собирателей. Хуанг и др. (2001) изучали, было ли раннее кормление инфицированных пчел следствием раннего роста JH. Они обнаружили, что инфицированные рабочие собирали корм в более раннем возрасте и показали более высокие титры гемолимфы ювенильного гормона (JH), чем контрольные пчелы у кормящих пчел.Это говорит о том, что инфекция N. apis побуждает рабочих раньше кормиться за счет более высоких титров JH. Более высокие титры JH могут быть достигнуты несколькими альтернативными механизмами: усиление продукции JH телами хозяина allata (CA), снижение деградации JH или продукция JH непосредственно Nosema . В том же исследовании было обнаружено, что показатели биосинтеза in vivo JH, а также деградации JH были выше у пчел, инфицированных Nosema , чем у контрольных пчел. У рабочих, у которых был удален источник JH (CA), но получавших Nosema , не было обнаруживаемых уровней ювенильного гормона в гемолимфе, и эти пчелы рано начали кормиться.Эти результаты предполагают, что рабочие, инфицированные Nosema , получают корм в более раннем возрасте, чем контрольные пчелы, из-за более высоких титров JH, которые возникают из-за увеличения продукции JH, и несмотря на повышенную деградацию JH у инфицированных пчел . Данные также предполагают, что Nosema apis не производит непосредственно JH .
Скорее всего, более мелкие гипофаринеальные железы и более раннее кормление у инфицированных N. apis рабочих связаны с тем, что Nosema заражает эпителиальные клетки средней кишки, что значительно снижает способность хозяина переваривать пыльцу, которая необходима для развитие желез.Нарушение белкового обмена обусловлено более низкой протеолитической активностью средней кишки, меньшим количеством аминокислот в гемолимфе, более низкими уровнями белков в жировых телах (обзор Kralj and Fuchs, 2010) и более низкими уровнями белка в гемолимфе у инфицированных пчел ( З.Ю. Хуанг и Т. Чжоу, неопубликованные данные). Неадекватное питание может не способствовать увеличению вителлогенина, который обычно подавляет выработку ЮГ. Следовательно, JH преждевременно увеличивается у этих пчел с плохим белковым питанием.
Неясно, действительно ли Н.ceranae вызывает те же изменения у рабочих, что и N. apis , или нет: например, более ранний поиск пищи и более высокая продукция JH. Однако, исходя из того факта, что оба вида влияют на эпителиальные клетки средней кишки, N. ceranae , скорее всего, вызовет такой же ранний поиск пищи и усиление продукции JH у рабочих. Сейчас это изучается в лаборатории Марлы Спивак.
Рис. 3. Ткань средней кишки (желудочков) пчелы, инфицированной N. apis (вверху) и здоровой пчелы (внизу).Здоровая средняя кишка пчелы имеет соломенный цвет, прозрачную и кольцевидную структуру, тогда как инфицированная средняя кишка имеет молочный цвет, а структура не такая четкая. Было сказано, что инфекция N. ceranae не проявляет этого симптома, который типичен для N. apis .
Когда Kralj и Fuchs (2010) изучали поведение пчел, зараженных в основном N.ceranae , некоторые пчелы были коинфицированы N. apis . Они обнаружили, что зараженным пчелам, выпущенным в 6 и 10 м от колонии, требовалось больше времени, чтобы вернуться. Процент пчел, которые не вернулись домой, был выше у инфицированных пчел по сравнению со здоровыми пчелами, выпущенными на расстоянии 30 м от колонии. Они также обнаружили более низкий уровень инфицированных пчел среди вернувшихся фуражиров по сравнению с уходящими фуражирами, что позволяет предположить, что некоторые инфицированные пчелы не вернулись домой успешно. Непонятно, почему зараженные пчелы тоже не вернулись домой.В исследовании использовались пчелы известного возраста, поэтому дело не в том, что инфицированные пчелы развивались рано. Альтернативой является то, что инфицированные пчелы не получали надлежащего белкового питания, что сказывалось на развитии их мозга и способности к обучению. Неясно, вызывает ли N. apis такой же эффект при обучении и поведении медоносных пчел. Мы попытались определить, дрейфовали ли зараженные пчелы N. apis больше в окружающие семьи, но не смогли выяснить, так ли это (Z.Ю. Хуанг и Х. Линь, неопубликованные данные).
4.2. N. ceranae вызывает более высокие затраты на электроэнергиюMayack и Naug (2010) сравнили влияние энергетического стресса на здоровых и инфицированных N. ceranae пчел и обнаружили, что инфекция N. ceranae вызвала энергетический стресс у пчел по нескольким линиям доказательств. Во-первых, пчелы, инфицированные N. ceranae , были более чувствительны к раствору сахарозы (не так привередливы, как здоровые пчелы) и удлиняли свой хоботок при более низкой концентрации сахара.Во-вторых, инфицированные пчелы потребляли около 87 мкл 30% раствора сахарозы за 24 часа, в то время как здоровые пчелы потребляли только 60 мкл. Следовательно, похоже, что N. ceranae сделал пчел более «голодными» и заставил их пить больше сиропа. В-третьих, контрольные пчелы, которых кормили 5, 10, 20 или 30 мкл сиропа, выживали лучше, чем инфицированные пчелы, которых кормили тем же количеством в течение 24-часового периода. Однако, если пчел кормили ad libitum или совсем не кормили, две группы не показали никакой разницы в их выживаемости.Таким образом, авторы пришли к выводу, что N. ceranae вызывает энергетический стресс у инфицированных пчел, и предположили, что это может быть основной причиной сокращения выживаемости инфицированных пчел внутри колоний.
Мартин-Эрнандес и др. (2011) сравнили стоимость энергии обоих видов Nosema . Используя пчел в клетках, они показали, что как смертность, так и потребление сахарного сиропа являются самыми высокими у инфицированных N. ceranae пчел, промежуточными у инфицированных N. apis пчел и самыми низкими у неинфицированных контрольных пчел.Это исследование также демонстрирует, что N. ceranae оказывает несколько иное воздействие на медоносных пчел по сравнению с N. apis .
4.3. N. ceranae вызывает подавление иммунитетаAntúnez et al. (2009) изучали иммунный ответ медоносных пчел после заражения N. apis или N. ceranae . Они измерили экспрессию генов нескольких антибиотических пептидов, абаецина, дефенсина и гиментоптецина, вырабатываемых внутри медоносных пчел после бактериальной инфекции.Во всех трех генах инфекция N. apis вызвала повышение экспрессии генов через 4 или 7 дней после заражения, но N. ceranae не обнаружил каких-либо различий в экспрессии генов по сравнению с контролем (неинфицированные пчелы) или даже значительно снизил его (абаецин через 7 дней). Эти данные предполагают, что N. ceranae активно подавляет иммунный ответ у инфицированных медоносных пчел, а N. apis — нет.
Alaux et al. (2010) изучали, будут ли неоникотиноид (имидаклоприд) и Nosema (смесь обоих видов) проявлять синергетическое взаимодействие при воздействии на медоносных пчел.Они обнаружили, что комбинация обоих агентов вызвала самую высокую смертность и потребление пищи. Они также обнаружили, что активность глюкозооксидазы, фермента, используемого пчелами для стерилизации корма для колоний и расплода, была значительно снижена только за счет комбинации обоих факторов по сравнению с контролем, Nosema или группами, содержащими только имидаклоприд, что свидетельствует о синергетическом взаимодействии между ними. агенты. Поскольку объединенная группа показала количество спор Nosema , аналогичное количеству спор инфицированных Nosema пчел, похоже, что синергетический эффект обусловлен иммуносупрессией N.ceranae , из-за чего пчелы становятся более чувствительными к пестициду, а не к пестициду, снижая сопротивляемость пчел, что приводит к более серьезным повреждениям со стороны Nosema .
В более позднем исследовании Vidau et al. (2011) обнаружили аналогичный синергетический эффект между пестицидами и N. ceranae . После воздействия сублетальных доз фипронила или тиаклоприда у пчел, инфицированных N. ceranae , была более высокая смертность, чем у неинфицированных. Синергетический эффект Н.ceranae и инсектицид на смертность пчел не были сильно связаны со снижением активности ферментов детоксикации насекомых. Это связано с тем, что инфекция N. ceranae вызвала повышение активности глутатион-S-трансферазы в средней кишке и жировом теле, но не активности 7-этоксикумарин-O-деэтилазы. Неясно, насколько тесно связаны система детоксикации насекомых и иммунная система — они вполне могут быть не тесно связаны, поскольку одна из них вызывается пестицидами, а другая — паразитами.
4.4. N. ceranae влияет на здоровье королевыAlaux et al. (2011) изучали влияние инфекции N. ceranae на 8-дневных маток медоносных пчел. Они обнаружили, что N. ceranae не повлияло на содержание жира в теле, которое является индикатором запасов энергии, но изменило титр вителлогенина, который является индикатором фертильности и долголетия, общей антиоксидантной способности и феромонов нижней челюсти царицы. Странно то, что эти изменения противоречили предсказанному направлению, согласно которому все они были увеличены у инфицированных Nosema маток.Возможно, они наблюдаются только у 8-дневных маток, возможно, из-за ускоренного развития, наблюдаемого у N. apis инфицированных рабочих пчел. Неясно, сохранятся ли эти изменения у более старых кошек или обратятся.
5. ВыводыИсследования N. apis в основном проводились в 1970–1990-х годах, но с 2007 года наблюдается огромный интерес к N. ceranae , особенно после того, как в этой стране появилось расстройство коллапса колонии (CCD). N. ceranae Инфекция сама по себе, кажется, не объясняет потерю колоний в США, но в Испании предполагалось, что она является основной причиной CCD. Существуют явные различия в том, как два вида Nosema влияют на наших пчел (Таблица 1). Тем не менее, несмотря на многочисленные исследования, в биологии, эпидемиологии и патологии N. ceranae остается много нерешенных вопросов. Мы даже не уверены в том, сколько старых исследований, приписываемых N. apis , могло быть на самом деле из N.ceranae , и сколько времени N. ceranae находится в США. До сих пор у нас не было ни одного образца, показывающего, что до определенного времени у нас было только N. apis и N. ceranae после этого. точка. Представление о том, что N. ceranae заменяет N. apis , также основано на косвенных доказательствах, однако постоянный мониторинг того, медленно ли исчезает N. apis , и как это может помочь прояснить это.
БлагодарностьЯ благодарю Рэнди Оливера, Сянбин Се, Джули Адамс, Майка Джессапа и Алису Цзян за рецензирование этой рукописи.Исследования лаборатории автора N. apis были поддержаны грантом USDA NRI (97-35302-5304), а N. ceranae — Managed Pollinator CAP USDA NIFA 20098511805718.
Основные позиции- Alaux, C., J.L.Brunet, C. Dussaubat, F. Mondet, S. Tchamitchan S, et al. 2010. Взаимодействие между микроспорами Nosema и неоникотиноидом ослабляет медоносных пчел ( Apis mellifera ). Environ Microbiol 12: 774–782.
- Чен, Ю., Хуанг, З.Ы.2010. Nosema ceranae , недавно выявленный патоген Apis mellifera в США и Азии. Apidologie 41: 364-374.
- Хигес, М., П. Гарсия-Паленсия, Р. Мартин-Эрнандес, А. Меана. 2007. Экспериментальное заражение пчел Apis mellifera Nosema ceranae (Microsporidia), J.