Convergența țintelor de aport părtinitoare la carbohidrați la albinele lucrătoare în cușcă hrănite cu proteine ​​diferite

Jurnalul de biologie experimentală

  • Găsiți acest autor pe Google Scholar
  • Găsiți acest autor pe PubMed
  • Căutați acest autor pe acest site
  • Pentru corespondență: [email protected]

REZUMAT

INTRODUCERE

Conținutul de proteine ​​din polen este în general acceptat ca măsură a valorii sale nutritive pentru albine, deși polenul conține și lipide, carbohidrați, vitamine și minerale (Haydak, 1970). Albinele adulte (Apis mellifera) consumă polen pentru propriile cerințe, dar mai important pentru hrănirea larvelor. Polenul este colectat și transportat de furajeri, apoi consumat și digerat de albinele mai tinere, permițându-le să producă jeleu pentru hrănirea larvelor, tinerilor muncitori și reginelor (Crailsheim, 1992). Albinele asistente joacă astfel un rol cheie în digestia polenului și distribuirea componentei proteice ca secreții din glandele lor hipofaringiene (HPG). Atunci când calitatea și cantitatea de polen disponibilă albinelor este limitată, nutriția atât la nivel individual, cât și la nivelul coloniilor poate fi grav afectată (Brodschneider și Crailsheim, 2010). Calitatea polenului, care poate fi de așteptat să depindă de compoziția aminoacizilor (Cook și colab., 2003; de Groot, 1953), este deosebit de importantă atunci când albinele sunt utilizate în polenizarea monocultivă și se limitează la un singur tip de polen. Albinele sunt hrănite frecvent cu suplimente de polen bogate în proteine ​​sau înlocuitori (de obicei pe bază de făină de soia) atunci când polenul este rar sau de calitate slabă sau când puterea coloniei trebuie crescută pentru a profita de un flux major de nectar în timpul polenizării comerciale.

aport

Cu toate acestea, beneficiul nutrițional al nivelurilor ridicate de proteine ​​din polen justifică o investigație mai atentă. Deși concentrațiile de proteine ​​variază de la 12 la 61% din masa uscată în polenul albinelor, nu există dovezi că albinele preferă să colecteze polenii cu un conținut mai ridicat de proteine ​​(Pernal și Currie, 2001; Roulston și colab., 2000). S-a demonstrat că excesul de proteine ​​scurtează durata de viață a albinelor (Standifer și colab., 1960) și reduce creșterea puilor (Herbert și colab., 1977). Am constatat anterior supraviețuire redusă și activare ovariană la muncitorii în cuști din Apis mellifera scutellata hrăniți cu polenul bogat în proteine ​​de Aloe greatheadii var. davyana, comparativ cu cei hrăniți cu polen de floarea-soarelui (Human et al., 2007). Cohortele de muncitori adulți în cuști cărora li s-au administrat diete fără alegere, care variază în proporție de proteine ​​la carbohidrați (P: C), au fost supuse unei mortalități mai mari, deoarece nivelul de proteine ​​din dietă a crescut, indiferent dacă sursa de proteină a fost cazeină, polen de aloe sau lăptișor de matcă ( Pirk și colab., 2010).

Echilibrul optim al nutrienților necesari albinelor poate fi investigat folosind o abordare de modelare a nutriției numită Cadrul Geometric (Raubenheimer și Simpson, 1993; Simpson și Raubenheimer, 1993; Simpson și colab., 2004). Acest lucru permite calcularea unei „ținte de aport”, optimul nutrițional al unui animal atunci când este confruntat cu variabile de mediu specifice într-un anumit stadiu al istoriei sale de viață. Acest optim este adesea dedus experimental din punctele de administrare reglementate atunci când se prezintă animalelor alegeri între alimente complementare, dar dezechilibrate. Alimentele sunt reprezentate ca linii sau „șine nutriționale” care radiază de la origine, cu o pantă echivalentă cu raportul celor doi nutrienți examinați (de exemplu, raportul P: C, dar ar putea include orice dimensiune a nutrienților). Atunci când animalelor li se oferă o singură dietă dezechilibrată și nu au de ales, acestea pot supra-ingera unele substanțe nutritive pentru a obține suficient de multe altele, chiar dacă supra-și sub-ingestia de substanțe nutritive poate avea consecințe substanțiale de fitness (Raubenheimer și Simpson, 1999 ). Diferite provocări nutriționale la insecte au fost examinate folosind Cadrul Geometric, folosind în principal erbivore solitare de insecte precum lăcuste și omizi ca organisme model, proteina și carbohidrații fiind cei doi macronutrienți cei mai studiați (Behmer, 2009).

Majoritatea animalelor trebuie să mănânce o varietate de alimente pentru a obține o nutriție optimă, iar deciziile lor cu privire la cantitatea și echilibrul nutrienților care trebuie colectați se bazează pe starea lor nutrițională actuală. Reglarea nutrienților devine mai complexă la insectele sociale, deoarece alimentarea este limitată la un subgrup de indivizi, ale căror cerințe sunt susceptibile să difere de alți membri ai coloniei, cum ar fi larvele în creștere. Astfel, furajerii reacționează la hrana pe care o întâlnesc atât în ​​funcție de nevoile individuale, cât și de cerințele interne de nutrienți din cuib, iar hrana pe care o colectează este readusă în colonie pentru depozitare (Dussutour și Simpson, 2009). La nivelul coloniilor albinele modulează intensitatea hrănirii pentru nectar (Seeley, 1986) și polen (Camazine și colab., 1998; Dreller și colab., 1999; Pernal și Currie, 2001) în funcție de starea nutrițională a întregii colonii. Cu toate acestea, nu se cunoaște modul în care albinele lucrătoare își îndeplinesc cerințele nutriționale individuale ca răspuns la compoziția alimentelor.

MATERIALE ȘI METODE

Animale și cuști

Cinci colonii Lepeletier Apis mellifera scutellata de la situl de stupină al Universității din Pretoria au fost folosite pentru a colecta rame de puiet muncitor cu capac, care au fost incubate la 34 ° C pentru a obține albine lucrătoare adulte de aceeași vârstă. Grupuri de 100 de muncitori nou-născuți din fiecare colonie au fost îngrădite în cuști standard (11 cm × 8,5 cm × 7 cm) închise atât în ​​față, cât și în spate cu diapozitive de sticlă mobile și în partea de jos cu plasă de sârmă pentru a permite ventilația. Sub lamela de sticlă din fața fiecărei colivii, un cadru din plastic cu ferestre rotunde permitea introducerea a trei tuburi de alimentare cu dop (tuburi din plastic cu deschideri de 2 cm × 1 cm tăiate în ele). Două tuburi de alimentare conțineau dietele dezechilibrate complementare, iar al treilea conținea apă. Hrana și apa au fost furnizate ad libitum. Toate cuștile au fost plasate în condiții standard într-un incubator la 34 ° C și 55-65% umiditate relativă (HR) timp de 14 zile și ținute în întuneric pentru a simula condițiile din colonie.