CC BY
0СИДОРОВА Клавдия Александровна
доктор биологических наук, профессор, заведующий кафедрой анатомии и физиологии, ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет Северного Зауралья», г. Тюмень
ПАШАЯН Сусанна Арестовна
доктор биологических наук, профессор
кафедры анатомии и физиологии,
ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет
Северного Зауралья», г. Тюмень
КАЛАШНИКОВА Марина Викторовна
кандидат биологических наук,
доцент кафедры анатомии и физиологии,
ФГБОУ ВО «Государственный аграрный университет
Северного Зауралья», г. Тюмень
111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111111
УДК 638 152-07 статья поступила 22.08.2024
1.5.17. Паразитология
DOI 10.35524/2687-0436_2024_03_52
МЕТОДЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ СТОЙКОСТИ ОРГАНИЗМА ПЧЕЛ ПРОТИВ UHRROH DESTRUCTOR
METHODS FOR DETERMINING THE RESISTANCE BODY OF BEES TO UARROA DESTRUCTOR
Статья посвящена анализу методов исследования варроатоза пчел. Данное заболевание остается одной из наиболее серьезных проблем в пчеловодстве, так как клещ Varroa destructor является основным вредителем медоносных пчел (Apis mellifera). Клещ паразитирует на взрослых пчелах и их личинках, питаясь гемолимфой насекомых, ослабляет организм хозяина, приводя к снижению их продуктивности и, в конечном итоге, к гибели. Борьба с варроатозом осложняется тем, что использование различных акарицидных препаратов лишь частично снижает негативное воздействие паразита на пчел, не приводя к полному выздоровлению пчелосемей. Клещи Varroa destructor проявляют способность адаптироваться к применяемым препаратам, что делает борьбу с ними еще более трудной. В связи с этим становится актуальной задача выявления более устойчивых к варроатозу пчел. Основное содержание статьи составляет анализ современных методов исследования медоносных пчел на варроатоз, проведенный на основании обобщения литературных источников и собственного практического опыта. Авторы приходят к выводу, что для решения поставленной задачи необходимо комплексное изучение устойчивости пчел к варроатозу, включающее генетические, поведенческие, биологические, физиологические и лабораторные методы исследования. Углубленные исследования будут способствовать пониманию механизмов повышения устойчивости организма пчел к варроатозу, учитывая всевозможные факторы окружающей среды. Такой подход позволит глубже понять механизмы сопротивляемости пчел этому опасному паразиту и разработать более эффективные стратегии управления варроатозом. В долгосрочной перспективе это может способствовать улучшению устойчивости пчелиных популяций и сохранению их ключевой роли в экосистеме.
Ключевые слова: пчелы, клещ, варроатоз, Varroa destructor, резистентность пчел, гемолимфа, иммунитет, методы определения, генетические, поведенческие, биологические, физиологические и лабораторные методы
Key words: bees, mite, varroatosis, Varroa destructor, bee resistance, hemolymph, immunity, determination methods, genetic, behavioral, biological, physiological and laboratory methods
Введение. Пчелы являются неотъемлемой частью биосферы и играют ключевую роль в поддержании биологического баланса на Земле. Основная их функция заключается в опылении различных растений как культурных, так и дикорастущих, что является важным звеном в цепочке воспроизводства и поддержания биологического разнообразия. Благодаря их деятельности увеличивается урожайность сельскохозяйственных культур, что напрямую влияет на продовольственную безопасность страны. В дополнение к опылению пчелы производят ценную продукцию, такую как мед, прополис, маточное молочко и воск, которые высоко ценятся в народном хозяйстве и медицине. Эти продукты обладают уникальными биологическими, диетическими и лечебными свойствами и нашли широкое применение в различных сферах от питания до фармацевтики. Тем не менее, за последние десятилетия пчеловодство сталкивается с серьезными проблемами, одной из которых является варроатоз - заболевание, вызванное экзопаразитиче-ским клещом Varroa destructor.
Распространение данного клеща - глобальная проблема для пчеловодства, его расселение привело к значительным потерям пчелиных популяций во всем мире. Проблема варроатоза остается одной из наиболее серьезных в пчеловодстве, поскольку клещ Varroa destructor является основным вредителем пчелы медоносной (Apis mellifera). Клещ, питаясь гемолимфой взрослых пчел и личинок, приводит к ослаблению пчелиных популяций, уменьшению их продуктивности и, в конечном итоге, к гибели пчел. Сложность в борьбе с Varroa destructor заключается в его высокой способности к размножению и эволюции сопротивляемости к химическим препаратам. Поэтому важно определять уровень устойчивости пчел к этому паразитарному заболеванию и затем сосредоточиться на разведении и селекции только устойчивых к варроатозу видов пчел. Для этого требуются всесторонние исследования, охватывающие различные области науки [2, 6].
Исследования в области генетики пчел выявили ряд генов, связанных с устойчивостью к варроатозу. Одним из ключевых генов, на которые обращается внимание, является ген, контролирующий гигиеническое поведение пчел. Пчелы с высоким уровнем гигиенического поведения способны обнаруживать и удалять инфицированных личинок, что значительно снижает уровень инфекции в улье. Методика наблюдения за гигиеническим поведением заключается в отслеживании активности пчел в улье. Этот метод наблюдения за поведением дает возможность оценить уровень стойкости пчел к Varroa destructor [3-5].
Использование методов молекулярной биологии позволяет идентифицировать гены, ответственные за стойкость к варроатозу. Это способствует оценке наличия или отсутствия определенных генетических маркеров стойкости к паразиту [1, 10]. Часть исследований ученых сосредотачивается на генах, связанных с иммунной системой пчел. Выяснилось, что некоторые гены, кодирующие антимикробные пептиды, могут играть важную роль в защите пчел от патогенов, включая клещей Varroa destructor.
Исследование уровня инфекции в улье является важным методом для оценки степени стойкости пчел к варроатозу. Сначала необходимо собрать образцы из улья для последующего анализа: это сбор пчелиного подмора, образцов пчелиной семьи, а также образцов пчелиной пыльцы и воска. После сбора образцов они подвергаются различным методам анализа для определения уровня поражения клещами Varroa destructor, включающим и визуальное исследование под микроскопом, когда клещи наблюдаются прямо на пчелином теле или в подморе, а также молекулярные методы, такие как ПЦР (полимеразная цепная реакция), для более точного определения инвазирования. После проведения анализа определяется уровень пораженности клещами Varroa destructor в улье. Более низкий уровень
инфекции может свидетельствовать о повышенном уровне стойкости пчел к варроатозу, так как пчелы успешно справляются с уменьшением численности клещей [1, 9].
Метод испытания на лабораторных пчелиных колониях включает размещение пчелиных колоний в контролируемых лабораторных условиях и изучение их реакции на заражение клещами Varroa destructor. Данные исследования позволяют более детально оценить уровень стойкости пчел к варроатозу и изучить эффективность различных стратегий борьбы с этим паразитом.
Фенотипы, связанные с устойчивостью к клещу Varroa destructor, играют важную роль в сохранении здоровья пчелиных популяций. Некоторые пчелы обнаруживают и удаляют инфицированных или мертвых личинок, что помогает контролировать распространение клещей в улье. У пчел установлено два основных фенотипа, связанных с поведенческой формой и определяющих устойчивость к клещу: автогруминг и аллогруминг. Автогруминг - процесс, при котором пчела очищает свое тело от загрязнений и паразитов, аллогруминг - процесс очистки тела членов колонии. Данные формы поведения помогают при удалении клещей и других паразитов с тела пчелы. И тот и другой фенотип являются важными механизмами адаптивности, повышающими способность пчел удалять клещей Varroa [1, 8].
Каждый из приведенных методов имеет свои преимущества и ограничения, поэтому только комбинирование методов способствует более точной оценке стойкости пчел к варроатозу. Полученные результаты интерпретируются с учетом различных факторов, учитывающих генетический состав пчелиной популяции, климатические условия, доступность пищи и качество ухода за ульем. Все это позволяет установить стойкость пчел к клещу и вовремя принять соответствующие меры для поддержания и повышения стойкости семей.
Эффективный отбор и размножение резистентных к клещу линий пчел возможны при использовании генетических маркеров, представляющих собой участки ДНК, легко идентифицируемые и изученные в геноме организма [1, 7].
Не менее важными инструментами для идентификации генов, связанных с устойчивостью к варроатозу, являются современные методы генетической маркировки, такие как полиморфизм ограничения длины фрагментов (PCR-RFLP), полиморфизм однонуклеотидных полиморфизмов (SNP) и микроспутники. PCR-RFLP - метод, позволяющий идентифицировать изменения в последовательностях ДНК, которые основаны на различиях и ограничении длины фрагментов ДНК разными эндонуклеазами. Метод позволяет выявлять генетические вариации, связанные со стойкостью пчел к Varroa при сравнении длин фрагментов ДНК между отдельными особями [1].
Методы анализа SNP (полиморфизм однонуклеотидных полиморфизмов) дают возможность провести идентификацию отдельных нуклеотидов и ассоциировать их с устойчивостью к клещам Varroa, что позволяет проводить ассоциативные и генетические исследования, выявляя гены и мутации, связанные с этими вариациями и устойчивостью насекомых.
Использование методов анализа микроспутников (короткие повторяющиеся последовательности ДНК, часто проявляющие полиморфизм в геноме) позволяет идентифицировать вариации в количестве повторов последовательностей, связанные с устойчивостью к варроатозу.
После того как идентифицированы генетические маркеры, необходимо провести селекционные мероприятия с учетом желаемых генетических характеристик, связанных с устойчивостью Varroa destructor. Данная селекция включает отбор пчел с определенными аллелями или генотипами, ассоциированными со стойко-
стью. Выбранные особи используются для разведения новых пчелиных линий. При дальнейшем скрещивании и выборе потомства с желаемыми генетическими характеристиками можно получить популяцию пчел с повышенной стойкостью
к Varroa destructor.
Важную роль в понимании механизмов, определяющих стойкость пчел к вар-роатозу, играет исследование физиологических параметров, таких как показатели иммунной системы, обмена веществ, реакции на стресс.
Исследование иммунной системы пчел позволяет определить их способность сопротивляться патогенам, включая Varroa destructor. Оценка уровня экспрессии генов, связанных с иммунным ответом, анализ содержания антимикробных пептидов и других составляющих иммунитета дает представление о степени устойчивости насекомых.
Оценить способность пчел адаптироваться к различным внешним условиям, которые могут повлиять на степень проявления варроатозной инвазии, поможет исследование реакций имаго на стресс. Для выявления факторов, влияющих на стойкость к варроатозу, служат такие физиологические показатели, как уровень гормонов стресса (например, кортизола у пчел), активность антиоксидатной системы и уровень оксидативного стресса.
Определить энергетический статус и общее физиологическое состояние пчел позволяют биологические аспекты изучения обмена веществ. Анализ уровня метаболитов в гемолимфе пчел, таких как глюкоза, молочная кислота и трегалоза, способствует выявлению пчел с более эффективным обменом веществ и, следовательно, более устойчивых к варроатозу.
Экологические методы исследования включают оценку взаимодействия пчел с окружающей средой с учетом наличия других организмов, микроклимата и доступности ресурсов, а также изучение совокупного влияния биосистемы на стойкость пчел к варроатозу.
Заключение. Определение стойкости пчел к варроатозу является сложной и многоаспектной задачей, требующей использования различных методов и подходов. Генетические, поведенческие, биологические, физиологические, лабораторные аспекты, определяющие выносливость пчел, представляют собой перспективные направления исследований, которые могут помочь пчеловодам в разработке эффективных стратегий управления этим заболеванием и повышении устойчивости пчелосемей.
Гигиеническое поведение. Пчелы с высоким уровнем гигиенического поведения обладают более высокой стойкостью к варроатозу.
Существование двух основных фенотипов пчел, связанных с устойчивостью к клещу, включает автогруминг и аллогруминг и дает возможность проводить желаемый отбор полезных насекомых.
Использование методов генетической маркировки предоставляет инструменты для исследования генетических основ устойчивости и позволяет как идентифицировать гены, связанные с этой устойчивостью, так и разрабатывать специфические маркеры для их выявления. Это открывает новые возможности для селекции и разведения устойчивых к Varroa destructor линий, способных более эффективно противостоять данному заболеванию пчел.
Метод испытания, включающий размещение пчелиных колоний в контролируемых лабораторных условиях и изучение их реакции на инфекцию клещами Varroa destructor, позволяет более детально оценить уровень стойкости пчел к варроатозу и исследовать эффективность различных стратегий борьбы с этим паразитом.
Исследование физиологических и биологических параметров приближает к пониманию механизмов, лежащих в основе стойкости к варроатозу у пчел, и
выявлению факторов, которые могут быть важными при разработке стратегий по улучшению устойчивости пчел к этому паразиту. Такие исследования способствуют лучшему пониманию того, какие механизмы можно использовать для повышения устойчивости пчел к варроатозу, и какие факторы следует учитывать при разработке программ селекции и управления ульями.
Каждый из этих методов имеет свои преимущества и ограничения, и часто только комбинирование нескольких методов позволяет получить более надежную оценку стойкости пчел к варроатозу.
Библиографический список
1. Генетические маркеры устойчивости медоносных пчел к деструктору Варроа / М. Д. Каскинова, Л. Р. Гайфуллина, Е. С. Салтыкова [и др.]. - Текст : электронный // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. - URL: https://www.ncbi. nlm.nih./pmc/artides/PMC8763714/ (дата обращения: 14.04.2024 г.).
2. Ендовицкий, Р. В. Химический токсикоз пчел Исетского района / Р. В. Ендовицкий, С. А. Пашаян. - Текст : непосредственный // Актуальные вопросы развития аграрной науки. Сборник материалов всероссийской (национальной) научно-практической конференции, посвященной 15-летию со дня образования Института биотехнологии и ветеринарной медицины. - 2021. - С. 123-128.
3. Комлацкий, В. И. Активность пчел на посевах фацелии / В. И. Комлацкий, О. В. Стрельбицкая, Г. В. Комлацкий, В. А. Лещенко. - Текст : непосредственный // Актуальные тенденции в пчеловодстве и апитерапии XXI века : коллективная монография ; под редакцией А. З. Брандорф [и др.]. - Рыбное, 2022. - С. 103-106.
4. Пашаян, С. А. Накопление поллютантов в цветках медоносов / С. А. Пашаян. - Текст : непосредственный // Пчеловодство. - 2005. - № 1. - С. 10-12.
5. Пашаян, С. А. Весенняя пыльценосная база юга Тюменской области / С. А. Пашаян, В. Г. Аппельганц. - Текст : непосредственный // Ресурсосберегающие экологически безопасные технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции. Сборник статей по материалам международной научно-практической конференции, посвященной 75-летию Курганской области, с. Лесниково, Кетовский район, Курганская обл., 19 марта 2018 года / под общей редакцией С. Ф. Сухановой. - с. Лесниково, Кетовский район, Курганская обл. - Курган : Курганская государственная сельскохозяйственная академия имени Т. С. Мальцева, 2018. - С. 271-277.
6. Пашаян, С. А. Химические обработки полей наносят ущерб пасекам / С. А. Пашаян, Е. М. Редькина. - Текст : непосредственный // Пчеловодство. - 2021.
- № 5. - С. 14-15.
7. Сидорова, К. А. Экотоксиканты в организме пчел в районах с разной антропогенной нагрузкой / К. А. Сидорова, М. В. Калашникова, С. А. Пашаян, А. А. Матвеева. - Текст : непосредственный // Пчеловодство. - 2014. - № 3. - С. 8-9.
8. Endovicki, R. V. The level of chemical elements in red and white clover / R. V. En-dovicki, K. A. Sidorova, S. A. Pashayan. - Text : unmediated // IOP Conference Series. Earth and Environmental Science // Agritech-III-2020. Agribusiness, Environmental Engineering and Biotechnologies. III International Scientific Conference, Volgograd, Krasnoyarsk, 18-20 June 2020. - Volgograd, Krasnoyarsk : Institute of Physics and IOP Publishing Limited, 2020. - Vol. 548. - P. 52062. - DOI 10.1088/17551315/548/5/052062.
9. Protecting an ecosystem service : Approaches to understanding and mitigating threats to wild insect pollinators / R. J. Gill , K. C. Baldock, M. J. Brown [and etc]. -Text : unmediated // Advances in Ecological Research. - 2016. - Vol. 54. - P. 135-206.
- DOI 10.1016/bs.aecr.2015.10.007.
10. Van der Kooi, C. J. The origins of flowering plants and pollinators / C. J. Van der Kooi, J. Ollerton. - Text : unmediated // Science. - 2020. - Vol. 368. - № 6497. - P. 1306-1308. - DOI 10.1126/science.aay 3662.
References
1. Geneticheskie markery ustojchivosti medonosnyh pchel k destruktoru Varroa / M. D. Kaskinova, L. R. Gajfullina, E. S. Saltykova [i dr.]. - Tekst : elektronnyj // Vavilov Journal of Genetics and Breeding. - URL: https://www.ncbi.nlm.nih./pmc/articles/ PMC8763714/ (data obrashcheniya: 14.04.2024 g.).
2. Endovickij, R. V. Himicheskij toksikoz pchel Isetskogo rajona / R. V. Endovickij, S. A. Pashayan. - Tekst : neposredstvennyj // Aktual'nye voprosy razvitiya agrarnoj nauki. Sbornik materialov vserossijskoj (nacional'noj) nauchno-prakticheskoj konferencii, posvyashchennoj 15-letiyu so dnya obrazovaniya Instituta biotekhnologii i veterinarnoj mediciny. - 2021. - S. 123-128.
3. Komlackij, V. I. Aktivnost' pchel na posevah facelii / V. I. Komlackij, O. V. Strel'bickaya, G. V. Komlackij, V. A. Leshchenko. - Tekst : neposredstvennyj // Aktual'nye tendencii v pchelovodstve i apiterapii HKHI veka : kollektivnaya monografiya ; pod redakciej A. Z. Brandorf [i dr.]. - Rybnoe, 2022. - S. 103-106.
4. Pashayan, S. A. Nakoplenie pollyutantov v cvetkah medonosov / S. A. Pashayan.
- Tekst : neposredstvennyj // Pchelovodstvo. - 2005. - № 1. - S. 10-12.
5. Pashayan, S. A. Vesennyaya pyl'cenosnaya baza yuga Tyumenskoj oblasti / S. A. Pashayan, V. G. Appel'ganc. - Tekst : neposredstvennyj // Resursosberegayushchie ekologicheski bezopasnye tekhnologii hraneniya i pererabotki sel'skohozyajstvennoj produkcii. Sbornik statej po materialam mezhdunarodnoj nauchno-prakticheskoj konferencii, posvyashchennoj 75-letiyu Kurganskoj oblasti, s. Lesnikovo, Ketovskij rajon, Kurganskaya obl., 19 marta 2018 goda / pod obshchej redakciej S. F. Suhanovoj. - s. Lesnikovo, Ketovskij rajon, Kurganskaya obl. - Kurgan : Kurganskaya gosudarstvennaya sel'skohozyajstvennaya akademiya imeni T. S. Mal'ceva, 2018. - S. 271-277.
6. Pashayan, S. A. Himicheskie obrabotki polej nanosyat ushcherb pasekam / S. A. Pashayan, E. M. Red'kina. - Tekst : neposredstvennyj // Pchelovodstvo. - 2021. - № 5. - S. 14-15.
7. Sidorova, K. A. Ekotoksikanty v organizme pchel v rajonah s raznoj antropogennoj nagruzkoj / K. A. Sidorova, M. V. Kalashnikova, S. A. Pashayan, A. A. Matveeva. -Tekst : neposredstvennyj // Pchelovodstvo. - 2014. - № 3. - S. 8-9.
8. Endovicki, R. V. The level of chemical elements in red and white clover / R. V. Endovicki, K. A. Sidorova, S. A. Pashayan. - Text : unmediated // IOP Conference Series. Earth and Environmental Science // Agritech-III-2020. Agribusiness, Environmental Engineering and Biotechnologies. III International Scientific Conference, Volgograd, Krasnoyarsk, 18-20 June 2020. - Volgograd, Krasnoyarsk : Institute of Physics and IOP Publishing Limited, 2020. - Vol. 548. - P. 52062. - DOI 10.1088/17551315/548/5/052062.
9. Protecting an ecosystem service : Approaches to understanding and mitigating threats to wild insect pollinators / R. J. Gill , K. C. Baldock, M. J. Brown [and etc]. -Text : unmediated // Advances in Ecological Research. - 2016. - Vol. 54. - P. 135-206.
- DOI 10.1016/bs.aecr.2015.10.007.
10. Van der Kooi, C. J. The origins of flowering plants and pollinators / C. J. Van der Kooi, J. Ollerton. - Text : unmediated // Science. - 2020. - Vol. 368. - № 6497. - P. 1306-1308. - DOI 10.1126/science.aay 3662.
SIDOROVA Klavdiya Alexandrovna
Professor of the Department of Anatomy and Physiology, Northern Trans-Ural State Agricultural University E-mail: sidorova@gausz.ru
PASHAYAN Susanna Arestovna
Professor of the Department of Anatomy and Physiology, Northern Trans-Ural State Agricultural University E-mail: pashayansa@gausz.ru
KALASHNIKOVA Marina Viktorovna
Associate Professor of the Department of Anatomy and Physiology, Northern Trans-Ural State Agricultural University E-mail: kalashnikova.mv@gausz.ru
