УДК 638.145
После выхода из диапаузы самки одиночных пчел Osmia cornuta выполняют ряд важных функций, необходимых для успешного размножения и обеспечения потомства. Первым делом самки активно питаются, восполняя запасы энергии. Основным источником пищи служит нектар цветущих растений, обеспечивающий пчел углеводами, необходимыми для полетов и активной деятельности [1, 2].
Одновременно с питанием самки приступают к поиску и подготовке места для гнездования — это одна из ключевых задач после диапаузы. В качестве гнезд O. cornuta используют полости в древесине, трещины в стенах, трубчатые структуры или специально подготовленные ульи. Найдя подходящее место, самки очищают его и приступает к строительству ячеек.
После завершения строительства самки начинают собирать пыльцу с цветущих растений, формируя из нее компактные комки, которые станут пищей для будущих личинок. Нектар используется как источник энергии и для создания более мягкой массы пищи. Подготовив пыльцевой запас, самки откладывают в каждую ячейку яйцо. Затем закрывают ячейку смесью грязи или глины, создавая защитный барьер. Этот процесс повторяется до полного заполнения гнезда [1, 2].
Интересная особенность O. cornuta — способность определять пол будущего потомства. Яйца, из которых появятся самцы, самки откладывают ближе к выходу из гнезда, а яйца с самками — глубже, так как последние требуют больше ресурсов для развития. После завершения гнездовой активности самки постепенно теряют силы и вскоре погибают. Однако потомство, находясь в запечатанных ячейках, проходит следующие стадии развития: личинка → куколка → имаго, — чтобы следующей весной, после диапаузы, продолжить жизненный цикл вида.
У O. cornuta, как и у всех пчел этого рода, диапауза обычно происходит на стадии куколки или взрослой особи и завершается с наступлением благоприятных условий весной. После выхода из диапаузы самки должны быстро активировать свои репродуктивные органы для успешного размножения.
Важную роль в этом процессе играют аминокислоты, так как служат строительными блоками белков и участвуют в метаболизме, в том числе в синтезе белков, гормонов и ферментов, регулирующих овогенез и развитие яиц. Аминокислоты не только необходимы для белкового синтеза, но и координируют физиологические процессы.
Ранее аминокислотный состав гемолимфы был подробно изучен у шмелей и медоносных пчел [3–7]. Нами впервые проанализирован уровень аминокислот в гемолимфе самок O. cornuta в период диапаузы и после нее. Эти данные расширяют теоретические знания о физиологических процессах O. cornuta, помогают лучше понять роль аминокислот в обмене веществ пчел и их адаптацию к окружающей среде.
Практическое значение исследования заключается в том, что данные о концентрации аминокислот могут способствовать разработке сбалансированных подкормок при искусственном разведении пчел как в открытом, так и в защищенном грунте, а также успешно выращивать их лабораторных условиях. O. cornuta — важный опылитель энтомофильных культур, поэтому поддержание популяции имеет большое значение.
Объектом исследования стали самки O. cornuta, искусственно разведенные в 2022 г. на стационарном приусадебном участке в г. Харцызске (ДНР). Для получения материала увеличили численность пчел в ульях Фабра, заполненных одноканальными тростниковыми пучками. В конце сентября заселенные тростниковые трубки вскрыли по методике С.П. Иванова [2]. Извлеченные коконы маркировали и поместили в коробки, которые затем хранили в холодильной камере при 4°C.
Аминокислотный состав гемолимфы O. сornuta анализировали в 2023 г. в два этапа на базе сервисной лаборатории комплексного анализа химических соединений РГАУ–МСХА им. К.А. Тимирязева (г. Москва). На первом этапе (март) отбирали гемолимфу у самок в период диапаузы. Насекомых принудительно извлекали из коконов и собирали образцы гемолимфы до выделения микония. Во время второго этапа (май) отбирали гемолимфу после естественного выхода пчел из диапаузы. Живых самок (n=80) предварительно обездвиживали, помещая на замороженные аккумуляторы холода. Затем под микроскопом МБС-10 (увеличение 2х) фиксировали пчел пальцами за боковые стороны, после чего прокалывали мембрану между 2-м и 3-м сегментами брюшка. Образовавшуюся каплю гемолимфы собирали пипеткой в пробирку типа эппендорф и хранили в холодильнике при 4°C в течение 24 ч. На следующий день образцы подвергали гидролизу в 6-нормальной соляной кислоте (HCl) при 110°C в течение 24 ч. Концентрацию аминокислот в гемолимфе измеряли анализатором Sykam S4300. Метод основан на ионообменной хроматографии с постколоночной дериватизацией и детектированием с помощью нингидрина и является разновидностью высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Количественный анализ проводили с использованием калибровочных кривых. Статистическую обработку данных выполняли в программе MS Excel 2011.
В результате было установлено, что концентрация аминокислот в гемолимфе самок O. cornuta зависит от физиологического состояния насекомых. После диапаузы уровень аминокислот увеличился (табл.), что указывает на активизацию метаболизма и восстановление физиологических функций.
При этом самым низким содержанием в гемолимфе характеризовался тирозин: в период диапаузы его было 2704 мкмоль/л, а после — 4018 мкмоль/л. С приходом пчел в активное состояние кратность тирозина повысилась в 1,49 раза. Если сравнивать с Bombus terrestris, то у них концентрация данной аминокислоты возрастает в 1,17 раза [7].
Наиболее высоким оказалось количество пролина: в период диапаузы — 37000 мкмоль/л, после — 59830 мкмоль/л. В активном состоянии уровень данной аминокислоты повысился в 1,61 раза, в то время как у B. terrestris— в 1,2 раза [7].
Концентрация глутаминовой кислоты в период диапаузы занимала промежуточную позицию по сравнению с другими аминокислотами — 19030 мкмоль/л. Однако после диапаузы ее содержание возросло до 40840 мкмоль/л, увеличившись к первоначальному значению в 2,14 раза. По отношению к пролину этот показатель был меньше лишь на 31,7%.
После диапаузы уровень аланина, лейцина, валина и гистидина возрос в 1,51–1,54 раза, глицина, фенилаланина и серина — в 1,55–1,56 раза, изолейцина, аспарагиновой кислоты и лизина — в 1,65–1,69 раза. Наименее повысилось содержание аргинина — только в 1,41 раза.
Статистический анализ показал, что распределение аминокислот в гемолимфе O. cornuta в период диапаузы было сильно асимметричным — коэффициент асимметрии AsП = 0,7, коэффициент эксцесса Ex = 5,9. После диапаузы также наблюдалась сильная правосторонняя асимметрия — AsП = 0,8, Ex = 3,8 (рис.).
Установление статистической значимости различий между концентрацией аминокислот в период диапаузы и после нее по критерию Манна — Уитни дало следующие результаты: полученное значение U = 58; критическое значение Uкрит = 64; уровень значимости p = 0,05. Поскольку U меньше Uкрит, была принята альтернативная гипотеза H1 о том, что различия в концентрации аминокислот статистически значимы.
Таким образом, по результатам исследований можно сделать следующие выводы. Аминокислоты играют ключевую роль в адаптации самок O. cornuta при переходе от состояния покоя к активной жизни, поддерживая физиологические функции насекомых. В период диапаузы уровень аминокислот в гемолимфе O. cornuta был низким, что связано с замедлением метаболизма и энергосбережением. После выхода из диапаузы концентрация аминокислот значительно возросла, что свидетельствует об активизации обменных процессов. Наиболее значительно увеличилось содержание глутаминовой кислоты — в 2,14 раза.
Н.Н. КУЗИЧЕВА, А.Г. МАННАПОВ, А.В. ЖЕВНЕРОВ
ФГБОУ ВО «РГАУ–МСХА им. К.А. Тимирязева»,
кафедра аквакультуры и пчеловодства,
г. Москва
Авторами установлено, что аминокислоты играют ключевую роль в адаптации самок O. cornuta при переходе от состояния покоя к активному периоду жизни, поддерживая физиологические функции насекомых. Низкий уровень аминокислот в гемолимфе этих пчел во время диапаузы связан с замедлением метаболизма и энергосбережением. Значительное повышение аминокислот в гемолимфе после выхода из диапаузы свидетельствует об активизации обменных процессов. Наиболее значительно увеличилось содержание глутаминовой кислоты — в 2,14 раза.
Ключевые слова: Osmia cornuta, гемолимфа, высокоэффективная жидкостная хроматография, аминокислоты, диапауза.
ЛИТЕРАТУРА
1. Денисова С.И. Физиология насекомых (покровы, питание, выделение, дыхание). — Витебск, 2014.
2. Иванов С.П. Методы изучения биологии и экологии диких пчел в природе и лаборатории. — Симферополь, 2011. — Ч. 1.
3. Маннапов А.Г., Остривная О.Е. Коррекция уровня валина и лизина в организме медоносных пчел в зимний период микроводорослями Chlorella Vulgaris Bin // Естественные и технические науки. — 2021. — №5.
4. Маннапов А.Г., Трухачев В.И., Скачко А.С. Интерьерные показатели и уровень аминокислот в гемолимфе пчел при зимовке на цветочном, хлопковом и сахарном меде / Матер. Междунар. науч.-практ. конф. «Перспективы развития пчеловодства в условиях индустриализации АПК». — Краснодар, 2020.
5. Маннапов А.Г., Трухачев В.И., Скачко А.С. Состояние жирового тела, гемолимфы и уровня незаменимых аминокислот у пчел осенней генерации при подкормках с пребиотиком / Матер. Всерос. науч.-практ. конф. «Современные проблемы пчеловодства». — Краснодар, 2021.
6. Fliszkiewicz M., Wilkaniec Z. Fatty acids and amino acids in the fat body of bumblebee Bombus terrestris (L.) in diapausing and non-diapausing queens // Journal of Apiculture. — 2007. — Vol.51.
7. Sampat G., Kyoung C., Sangwon K., Chuleui J. Body Compositional Changes of Fatty Acid and Amino Acid from the Queen of Bumblebee, Bombus terrestris during Overwintering // Journal of Apiculture. — 2017. — Vol. 32 (1).
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ:
Кузичева Надежда Николаевна, соискатель;
Маннапов Альфир Габдуллович, д-р биол. наук, проф., e-mail:
Жевнеров Алексей Валерьевич, канд. хим. наук, доцент, руководитель УН ЦКП «Сервисная лаборатория комплексного анализа химических соединений».
AMINO ACID EXCHANGE IN THE HEMOLYMPH OF THE BEES OSMIA CORNUTA DURING THE DIAPAUSE PERIOD AND AFTER IT
N.N. Kuzicheva, A.G. Mannapov, A.V. Zhevnerov
The authors established that amino acids play a key role in the adaptation of female bees O. cornuta to the transition from a state of rest to an active period of life, emphasizing the importance of amino acids in maintaining physiological functions of insects. The low level of amino acid in the hemolymph of these bees during diapause is associated with a slowdown in metabolism and energy conservation. Significant increase of amino acids in hemolymph after exiting diapause, indicates the activation of metabolic processes. The most significant increase was noted for glutamic acid (2.14 times).
Keywords: Osmia cornuta, hemolymph, high-performance liquid chromatography, amino acids, diapause.
Адрес редакции журнала "Пчеловодство":
+7 (499) 270-05-59
