doi: 10.15389/agrobiology.2024.6.1160rus
УДК 638.1:591.1:577.171.7
Исследования выполнены в рамках государственного задания для Пермского НИИСХ — филиала ПФИЦ УрО РАН по теме «Поиск, изучение генетических источников и доноров хозяйственно ценных признаков многолетних кормовых трав, разработка научных основ технологий возделывания и использования культур, обладающих биологической активностью» (№ 122030400198-6).
О ДОЗАЗАВИСИМОМ ВЛИЯНИИ ЭКЗОГЕННОГО 20-ГИДРОКСИЭКДИЗОНА НА ГЛОТОЧНУЮ ЖЕЛЕЗУ И ПОВЕДЕНИЕ ВЗРОСЛЫХ ПЧЕЛ Apis mellifera L.
Н.В. АВДЕЕВ ✉
20-Гидроксиэкдизон (20Е) — биологически активное вещество, оказывающее множественной действие как на позвоночных, так и на беспозвоночных. У членистоногих стероидный гормон 20Е в первую очередь известен как гормон линьки доимагинальных стадий, относительно недавние исследования свидетельствуют об активности 20Е у взрослых насекомых. Однако результаты исследований его эффектов противоречивы, а попытка коммерческого использования препаратов 20Е в пчеловодстве не имела успеха, вероятно, из-за толерантности Apis melliferaL. к экзогенному 20Е вследствие усиления его метаболизма или активации гематоэнцефалического барьера. В настоящей работе в модельном опыте мы показали, что биологическое действие 20Е на молодых пчел проявляется в дозозависимом влиянии на запасание корма в ячейках сот, на развитие глоточной железы и накопление в меде секретируемого ею пролина. Целью исследования было выявление дозы экзогенного 20Е, активирующей компенсаторную реакцию на его поступление в организм, и особенностей этой реакции. В лабораторном эксперименте по 50 недавно вылупившихся рабочих особей помещали в клетки размером 120× 105× 40 мм с пустым сотом в трех-четырехкратной повторности на вариант корма. Кормом служил 50 % сахарный сироп с добавками 20Е в концентрации от 4×10-10 до 1×10-5 моль/л (суточная доза от 0,01 до 250 пмоль на пчелу), в контроле в сироп 20Е не добавляли. В течение 7 сут клетки находились в гигротермостате при температуре 35,0±0,5 °С и относительной влажности воздуха 50±5 %. Наименьшая исследованная суточная доза 20Е (0,01 пмоль на пчелу) не оказала достоверного влияния на размеры фолликулов глоточной железы. Максимальное уменьшение диаметра фолликулов глоточной железы (на 1/4, p < 0,001) происходило как при максимальной (250 пмоль на пчелу в сутки), так и при низкой (0,05 пмоль на пчелу в сутки) дозе 20Е. Минимальная длина фолликулов (уменьшение на 1/5, p < 0,001) была характерна только для низкой дозы 20Е (0,05 пмоль на пчелу в сутки), в максимальной исследованной дозе (250 пмоль на пчелу в сутки) фолликулы вытягивались, почти достигая значений контроля (p < 0,05). Размеры фолликулов при промежуточной суточной дозе (0,5 пмоль на пчелу) имели промежуточные значения между величинами, характерными для дозы 0,05 пмоль на пчелу в сутки и контролем, достоверно отличаясь от них (p < 0,001). Также выявлено скачкообразное снижение (в 2 раза, p < 0,05) секреции пролина и активности пчел по запасанию корма при повышении концентрации 20Е в корме с 4× 10-10 до 2× 10-9 моль/л (или дозы с 0,01 до 0,05 пмоль на пчелу в сутки). Таким образом, в зависимости от дозы 20Е его биологическое действие меняется вплоть до смены эффекта на противоположный. Сделано предположение, что при поступлении с кормом 20Е в суточной дозе 0,05 пмоль на пчелу происходит активация ферментного окисления 20Е, обусловливающая защитный эффект за счет снижения концентрации 20Е в гемолимфе.
Ключевые слова: Apis mellifera L., медоносная пчела, 20-гидроксиэкдизон, гормон линьки, доза-эффект, глоточная железа, пролин, запасание нектара.
N.V. Avdeev✉
20-Hydroxyecdysone (20E) is a biologically active substance that has multiple effects on both vertebrates and invertebrates. In arthropods, the steroid hormone 20E is primarily known as the molting hormone in imaginal phases; relatively recent studies indicate the activity of 20E on imago. However, the results of studies of its effects are contradictory, and an attempt to commercially use 20E preparations in beekeeping was unsuccessful, probably due to the tolerance of Apis mellifera L. to exogenous 20E due to increased metabolism or activation of the blood-brain barrier. In the present work, in a model experiment, we have shown that the biological effect of 20E on young bees is manifested in a dose-dependent effect on food storage in honeycomb cells, on the development of the pharyngeal gland, and the accumulation of proline secreted by it in honey. The aim of the study was to identify the dose of exogenous 20E that activates the compensatory reaction to its intake into the body, and peculiarities of this reaction. In a laboratory experiment, 50 newly emerged workers each were supplied with 50 % sugar syrup, an empty comb and kept in 120×105×40 mm cages in a hygrothermostat at 35.0±0.2 °С and relative air humidity 50±5 % for 7 days. The sugar syrup in the experiment contained the additive 20E at a concentration of 4×10-10 to 1×10-5 mol/l with daily dose from 0.01 to 250 pmol per bee. The lowest studied daily dose of 20E (0.01 pmol per bee) does not have a significant effect on the size of the hypopharyngeal gland acini. The maximum reduction (by 1/4, p < 0.001) in the diameter of the hypopharyngeal gland acini was noted both at the maximum studied dose (250 pmol/bee per day) and at the low dose of 20E (0.05 pmol/bee per day). The minimum length of the follicles (by 1/5, p < 0.001) is characteristic only for a low dose of 20E (0.05 pmol/bee per day), at the maximum studied dose (250 pmol/bee per day), the acini were elongated, almost reaching the values control (p < 0.05). The size of acini at an intermediate daily dose (0.5 pmol/bee) had intermediate values between the values typical for a dose of 0.05 pmol/bee per day and the control, significantly differing from them (p < 0.001). An abrupt 2-fold decrease (p < 0.05) in proline secretion and activity of bees in terms of food storage was also revealed with an increase in the 20E concentration from 4× 10-10 to 2× 10-9 mol/l (from 0.01 to 0.05 pmol/bee per day). We suggest that 20E fed at a daily dose of 0.05 pmol per bee activates oxidation of 20E, causing a decrease in the 20E accumulation in the hemolymph and a sharp change in the influence, including change to the opposite biological effects.
Keywords: Apis mellifera L., honey bee, 20-hydroxyecdysone, molting hormone, dose-response, hypopharyngeal gland, proline, nectar storage.
Пермский НИИ сельского хозяйства — |
Поступила в редакцию |
