Помощь студентам в учебе
СРАВНИТЕЛЬНАЯ МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СРЕДНЕРУССКИХ ПЧЕЛТОМСКОЙ И ЕНИСЕЙСКОЙ ПОПУЛЯЦИЙ
|
ВВЕДЕНИЕ 2
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ (Apis mellifera) .. 4
1.1. Породы медоносной пчелы Apis mellifera 5
1.2. Пчеловодство Томской области 10
1.3. Методы исследования медоносной пчелы 14
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 19
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 24
3.1. Характеристика породной принадлежности пчелиных семей 24
с пасек Сибирского региона 24
3.2. Генетическое разнообразие медоносных пчел томской и красноярской
выборок по комплексу микросателлитных локусов 27
ВЫВОДЫ 35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 36
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ (Apis mellifera) .. 4
1.1. Породы медоносной пчелы Apis mellifera 5
1.2. Пчеловодство Томской области 10
1.3. Методы исследования медоносной пчелы 14
2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 19
3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ 24
3.1. Характеристика породной принадлежности пчелиных семей 24
с пасек Сибирского региона 24
3.2. Генетическое разнообразие медоносных пчел томской и красноярской
выборок по комплексу микросателлитных локусов 27
ВЫВОДЫ 35
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ: 36
Исследование медоносной пчелы (Apis mellifera L.) как экологически и экономически значимого вида является актуальной и необходимой задачей как в России, так и в мире. Медоносная пчела является одним из основных видов насекомых-опылителей, которые опыляют около 85 % всей цветковой флоры (Радченко и др., 1993). В связи с этим медоносная пчела как ресурсный вид представляет огромный научный и практический интерес. В то же время, в последние годы, как в России, так и во всем мире наблюдаются негативные процессы в развитии популяций медоносной пчелы, среди которых наиболее опасными, имеющими катастрофические последствия, рассматриваются следующие: массовая гибель пчелиных семей и бесконтрольная гибридизация пчел (Кривцов, 2008; Ильясов и др., 2015). В результате этих процессов снижается уровень приспособленности пчелиных семей к факторам окружающей среды и потеря чистопородности пчел. Так, Европейским обществом пчеловодов темная лесная пчела Apis mellifera mellifera L. признана исчезающим видом (Munoz et al., 2015). В связи с этим, вопрос сохранения популяций и генофонда медоносной пчелы A. m. mellifera приобретает биосферное значение.
Россия пока обладает уникальными возможностями для сохранения аборигенных популяций медоносной пчелы, в том числе A. m. mellifera (Кривцов, 2008). Так, на территории России известны две крупные популяции среднерусской пчелы (бурзянская популяция в заповеднике «Шульган- Таш», (Башкортостан) и Енисейская популяция в Красноярском крае), которые могут быть использованы для восстановления генофонда среднерусской пчелы. Однако если бурзянская популяция среднерусской пчелы активно изучается в разных направлениях (биологическом, генетическом, экологическом и др.) (Никоноров и др., 1998; Николенко, Поскряков, 2002; Саттаров, 2009; Ильясов и др., 2010), то данные по енисейской популяции единичны. На территории Томской области популяции среднерусской породы медоносной пчелы пока неизвестны. Но существуют пасеки, где разводится среднерусская пчела, постоянно проводятся мероприятия по сохранению и контролю чистопородности (Островерхова и др., 2013). Такие пасеки, также как и поиск новых, где культивируется среднерусская порода заслуживают постоянного внимания, а пчелиные семьи требуют комплексного исследования, включающего анализ биологических и генетических характеристик, оценки хозяйственно значимых показателей и др.
Целью настоящего исследования является сравнительная молекулярногенетическая характеристика среднерусских пчел томской и енисейской популяций.
Для выполнения цели работы были поставлены следующие задачи:
1. Изучить вариабельность локуса COI-COII мтДНК у пчел двух выборок (с пасек с. Тегульдет Томской области и с. Озерное Красноярского края) для определения происхождения семей по материнской линии.
2. Определить соответствие среднерусской породе медоносных пчёл двух выборок на основании анализа мтДНК и морфометрических данных.
3. Изучить и сравнить генетическое разнообразие по комплексу микросателлитных локусов у пчел двух выборок.
Работа проводилась на кафедре зоологии беспозвоночных в лаборатории молекулярно-генетических исследований. В ходе выполнения исследования проведена оценка породности медоносных пчел, полученных с двух пасек Сибири (различная географическая локализация) - пасек с. Тегульдет Томской области и с. Озерное Красноярского края. Определена возможность использования пчелиных семей в качестве исходного материала для селекционно-племенной работы в пчелопитомнике.
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ (Apis mellifera)
Пчелы живут большими семьями, которые состоят из одной пчелиной матки, около 40 тысяч рабочих пчел (женские особи), а в летнее время и из трутней (мужские особи) (Лаврёхин, Панкова, 1969; Самматаро, Эвитейбл, 2008). Отдельно существовать или самостоятельно образовать новую семью не могут ни матка, ни рабочие пчелы, ни трутнби. В изолированном состоянии каждая из этих особей может прожить всего несколько дней.
Пчелиная матка представляет собой самку с хорошо развитыми половыми органами, основная ее функция - репродуктивная (Нуждин, Виноградов, 1982). После шести дней от рождения матка начинает брачный полет, во время которого ее феромоны привлекают трутней из мест их скопления. В течение нескольких дней она может спариваться более с чем 10 трутнями. Когда ее семяприемник наполнится спермой, она возвращается в улей, который потом не покидает, за исключением времени роения (Самматаро, Эви- тейбл, 2008). Матка живет около 4-5 (иногда 6-8) лет, но больше всего яиц откладывает в первый год жизни (Затолокин, 2003). Матка может откладывать до 150-200 тысяч яиц за весенне-летний период (Нуждин, Виноградов, 1982). Матка имеет самое длинное тело в семье, брюшко без цветных поясков, напоминает по форме брюшко осы. Как и рабочие пчелы имеет жало, но использует только при борьбе с другими матками.
Рабочие пчелы составляют основную часть семьи, это женские особи с недоразвитыми половыми органами. Их функции в улье не менее важны: они собирают пыльцу и нектар, строят соты (Нуждин, Виноградов, 1982). Также рабочие особи вентилируют, обогревают и охраняют гнездо, поддерживают чистоту в улье (Нуждин, 1991). Продолжительность жизни рабочей пчелы зависит от нагрузки на организм насекомого. В летний период во время летнего взятка продолжительность их жизни не превышает 5-6 недель. Осенью ввиду снижения активности и деятельности она возрастает до 7-8 недель (За- толокин, 2003).
Трутни развиваются из неоплодотворенных яиц и представляют собой копию матки. Их главная функция в семье - осеменение маток. Для обнаружения в воздухе маток у трутней хорошо развито зрение (Нуждин, 1991). У трутней нет жала, поэтому они не могут защищаться. В период медосбора семьи принимают даже чужих трутней, но с прекращением медосбора и роения их изгоняют (Нуждин, Виноградов, 1982).
Семья пчел - это биологическая и функциональна единица. Каждая пчелиная семья имеет свои индивидуальные качества и присущие ей неповторимые особенности и отличается от другой в той или иной мере по интенсивности наращивания пчел к медосбору, темпом отстройки новых сотов и накопления в улье меда, по склонности к роению, по миролюбию, приспособленности к условиям зимовки, восприимчивости к болезням (Нуждин, Виноградов, 1982).
Основными признаками пчелиной семьи являются зимостойкость, мёдо- продуктивность и плодовитость маток. В качестве дополнительных признаков пчелиной семьи могут рассматриваться сила (или слабость) семьи, размер ячеек сотов, а также особенности печатного расплода (Козин и др., 2005; Херольд, Вайс, 2009). Важными экологическими особенностями пчелиной семьи являются лётная активность, пищевые предпочтения, флоромиграция, ройливость и агрессивность пчёл (Еськов, 1981, 1990).
Россия пока обладает уникальными возможностями для сохранения аборигенных популяций медоносной пчелы, в том числе A. m. mellifera (Кривцов, 2008). Так, на территории России известны две крупные популяции среднерусской пчелы (бурзянская популяция в заповеднике «Шульган- Таш», (Башкортостан) и Енисейская популяция в Красноярском крае), которые могут быть использованы для восстановления генофонда среднерусской пчелы. Однако если бурзянская популяция среднерусской пчелы активно изучается в разных направлениях (биологическом, генетическом, экологическом и др.) (Никоноров и др., 1998; Николенко, Поскряков, 2002; Саттаров, 2009; Ильясов и др., 2010), то данные по енисейской популяции единичны. На территории Томской области популяции среднерусской породы медоносной пчелы пока неизвестны. Но существуют пасеки, где разводится среднерусская пчела, постоянно проводятся мероприятия по сохранению и контролю чистопородности (Островерхова и др., 2013). Такие пасеки, также как и поиск новых, где культивируется среднерусская порода заслуживают постоянного внимания, а пчелиные семьи требуют комплексного исследования, включающего анализ биологических и генетических характеристик, оценки хозяйственно значимых показателей и др.
Целью настоящего исследования является сравнительная молекулярногенетическая характеристика среднерусских пчел томской и енисейской популяций.
Для выполнения цели работы были поставлены следующие задачи:
1. Изучить вариабельность локуса COI-COII мтДНК у пчел двух выборок (с пасек с. Тегульдет Томской области и с. Озерное Красноярского края) для определения происхождения семей по материнской линии.
2. Определить соответствие среднерусской породе медоносных пчёл двух выборок на основании анализа мтДНК и морфометрических данных.
3. Изучить и сравнить генетическое разнообразие по комплексу микросателлитных локусов у пчел двух выборок.
Работа проводилась на кафедре зоологии беспозвоночных в лаборатории молекулярно-генетических исследований. В ходе выполнения исследования проведена оценка породности медоносных пчел, полученных с двух пасек Сибири (различная географическая локализация) - пасек с. Тегульдет Томской области и с. Озерное Красноярского края. Определена возможность использования пчелиных семей в качестве исходного материала для селекционно-племенной работы в пчелопитомнике.
1. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕДОНОСНОЙ ПЧЕЛЫ (Apis mellifera)
Пчелы живут большими семьями, которые состоят из одной пчелиной матки, около 40 тысяч рабочих пчел (женские особи), а в летнее время и из трутней (мужские особи) (Лаврёхин, Панкова, 1969; Самматаро, Эвитейбл, 2008). Отдельно существовать или самостоятельно образовать новую семью не могут ни матка, ни рабочие пчелы, ни трутнби. В изолированном состоянии каждая из этих особей может прожить всего несколько дней.
Пчелиная матка представляет собой самку с хорошо развитыми половыми органами, основная ее функция - репродуктивная (Нуждин, Виноградов, 1982). После шести дней от рождения матка начинает брачный полет, во время которого ее феромоны привлекают трутней из мест их скопления. В течение нескольких дней она может спариваться более с чем 10 трутнями. Когда ее семяприемник наполнится спермой, она возвращается в улей, который потом не покидает, за исключением времени роения (Самматаро, Эви- тейбл, 2008). Матка живет около 4-5 (иногда 6-8) лет, но больше всего яиц откладывает в первый год жизни (Затолокин, 2003). Матка может откладывать до 150-200 тысяч яиц за весенне-летний период (Нуждин, Виноградов, 1982). Матка имеет самое длинное тело в семье, брюшко без цветных поясков, напоминает по форме брюшко осы. Как и рабочие пчелы имеет жало, но использует только при борьбе с другими матками.
Рабочие пчелы составляют основную часть семьи, это женские особи с недоразвитыми половыми органами. Их функции в улье не менее важны: они собирают пыльцу и нектар, строят соты (Нуждин, Виноградов, 1982). Также рабочие особи вентилируют, обогревают и охраняют гнездо, поддерживают чистоту в улье (Нуждин, 1991). Продолжительность жизни рабочей пчелы зависит от нагрузки на организм насекомого. В летний период во время летнего взятка продолжительность их жизни не превышает 5-6 недель. Осенью ввиду снижения активности и деятельности она возрастает до 7-8 недель (За- толокин, 2003).
Трутни развиваются из неоплодотворенных яиц и представляют собой копию матки. Их главная функция в семье - осеменение маток. Для обнаружения в воздухе маток у трутней хорошо развито зрение (Нуждин, 1991). У трутней нет жала, поэтому они не могут защищаться. В период медосбора семьи принимают даже чужих трутней, но с прекращением медосбора и роения их изгоняют (Нуждин, Виноградов, 1982).
Семья пчел - это биологическая и функциональна единица. Каждая пчелиная семья имеет свои индивидуальные качества и присущие ей неповторимые особенности и отличается от другой в той или иной мере по интенсивности наращивания пчел к медосбору, темпом отстройки новых сотов и накопления в улье меда, по склонности к роению, по миролюбию, приспособленности к условиям зимовки, восприимчивости к болезням (Нуждин, Виноградов, 1982).
Основными признаками пчелиной семьи являются зимостойкость, мёдо- продуктивность и плодовитость маток. В качестве дополнительных признаков пчелиной семьи могут рассматриваться сила (или слабость) семьи, размер ячеек сотов, а также особенности печатного расплода (Козин и др., 2005; Херольд, Вайс, 2009). Важными экологическими особенностями пчелиной семьи являются лётная активность, пищевые предпочтения, флоромиграция, ройливость и агрессивность пчёл (Еськов, 1981, 1990).
1. Все исследованные пчелосемьи с пасек с. Тегульдет (Томская область) и с. Озерное (Красноярский край) имеют происхождение от среднерусской породы по материнской линии: выявлен вариант PQQQ локуса COI-COII мтДНК у пчел томской выборки и вариант PQQ - у пчел енисейской выборки.
2. Согласно данным морфометрического и мтДНК анализа все исследованные семьи соответствуют стандарту среднерусской породы медоносной пчелы.
3. Согласно данным микросателлитного анализа показано полное соответствие ядерных геномов среднерусских пчел томской и красноярской выборок; следов гибридизации с южными породами медоносной пчелы не обнаружено.
4. Исследованные семьи среднерусской породы могут быть использованы в качестве первичного материала для селекционной работы в пчелопитомнике.
2. Согласно данным морфометрического и мтДНК анализа все исследованные семьи соответствуют стандарту среднерусской породы медоносной пчелы.
3. Согласно данным микросателлитного анализа показано полное соответствие ядерных геномов среднерусских пчел томской и красноярской выборок; следов гибридизации с южными породами медоносной пчелы не обнаружено.
4. Исследованные семьи среднерусской породы могут быть использованы в качестве первичного материала для селекционной работы в пчелопитомнике.
