Биологическая оценка и хозяйственно-полезные признаки пчел при использовании белка трансгенной кукурузы и традиционных подкормок (стр. 1 )

На правах рукописи

БИОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА И ХОЗЯЙСТВЕННО-ПОЛЕЗНЫЕ

ПРИЗНАКИ ПЧЕЛ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ БЕЛКА ТРАНСГЕННОЙ

КУКУРУЗЫ И ТРАДИЦИОННЫХ ПОДКОРМОК

06.02.10 – частная зоотехния,

технология производства продуктов

животноводства

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

МОСКВА – 2012

Работа выполнена на кафедре пчеловодства и рыбоводства ФГБОУ ВПО Российский государственный аграрный университет –

МСХА имени

Научный руководитель: доктор биологических наук, профессор

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук,

профессор кафедры биологии, охотоведения

и пчеловодства Башкирского ГАУ

кандидат сельскохозяйственных наук,

редактор журнала «Пчеловодство»

Ведущая организация: ФГБОУ ВПО «Московская государственная академия ветеринарной медицины и биотехнологии имени К. И. Скрябина»

Защита состоится «04» июня 2012 г. в 1600 часов, на заседании диссертационного совета Д.220.043.07 при Российском государственном аграрном университете – МСХА имени Москва, , тел./

С диссертацией можно ознакомиться в ЦНБ РГАУ – МСХА имени .

Автореферат разослан «03» мая 2012 г.

Учёный секретарь

диссертационного совета

1. Общая характеристика работы

Актуальность темы. Важной составляющей интенсивного развития пчелиных семей в весенний период является обязательное присутствие в гнезде белкового корма. Наилучшим источником белка для пчел является пыльца растений, переработанная в пергу. Если нет возможности использовать пергу, необходимо давать пчелам стимулирующие подкормки с добавлением натуральной пыльцы, которые способны восполнять потери белков, жиров и углеводов, как в организме развивающихся особей в постэмбриональном периоде, так и взрослых пчел.

(2008г.) указывает, что в активный период в семье сменяется четыре-пять поколений рабочих пчел. И если существует недостаток пыльцы, в которой содержится много белка, при выкормке хотя бы одного из них, это отражается на всех последующих поколениях и в конечном итоге на качестве зимовки и способности семьи активно развиваться в следующем сезоне.

Для укрепления организма пчел в весенний период и перед зимовкой, исследователи рекомендуют использовать различные биостимуляторы, представляющие собой комплексные препараты и пробиотики. (, 1993; , с соавт. ,2001; , 2008; , 2010; с соавт., 2011). Современное пчеловодство не может обойтись без стимулирующих подкормок пчел сахарным сиропом с добавлением белковых компонентов и биостимуляторов, которые оказывают положительный эффект на интенсивность размножения пчелосемей.

Одним из богатейших источников пыльцы среди растений является кукуруза. Пыльца кукурузы обладает высокой биологической ценностью для пчел и содержит 14,2 % белка, 2,3 % жира и очень большое количество витамина С (4,1%) (, 1990). В настоящее время в мире активно культивируется трансгенная кукуруза, эффективно защищенная белком Cry1Ab от всех вредителей отряда чешуекрылых. За рубежом проводились исследования в области воздействия генетически модифицированных растений и их белков на здоровье медоносных пчел (Malone and Pham-Delègue, 2001; 2002; Pham-Delègue et al., 2008). В результате было выявлено, что такие растения могут иметь прямое и косвенное воздействие на пчел. Специалисты Американского национального исследовательского комитета отмечают, что вопреки тому, что в отдельных случаях и фиксировались негативные последствия от Bt-трансгенов, в случае с пчелами таких следствий не было. Данные, полученные другими исследователями, противоречивы, поскольку некоторые ученые склоняются к наличию отрицательного воздействия трансгенных белков на пчел (Ramirez-Romero R., Chaufaux J., Pham-Delegue M.Y., 2005), другая же часть исследователей указывает на то, что согласно современным данным, возделывание Bt-растений не может быть причиной гибели пчелиных популяций, так называемого Colony Collapse Dissoder (Pilcher C.D., Rice M.E., Obrycki J.J., 2005).

В настоящее время на территории Российской Федерации запрещено возделывать генетически модифицированные культуры, в том числе и кукурузу. Производство трансгенных растений может быть санкционировано лишь тогда, когда будет доказана экологическая безопасность и безвредность ее посевов. Хотя на территории РФ запрещено выращивать генетически модифицированные культуры, их разрешено ввозить. В России разрешены 14 видов продуктов растительного происхождения, которые получены с применением трансгенных технологий. Это: 3 сорта сои, 6 сортов кукурузы, 3 сорта картофеля и по одному сорту сахарной свеклы и риса, а также 5 видов генетически модифицированных микроорганизмов (, 2003; с соавт., 2007).

В Российской Федерации исследования по изучению влияния белка трансгенной Bt-кукурузы на медоносных пчел карпатской породы до настоящего времени не проводились. Следовательно, применение стимулирующей подкормки с добавлением белка трансгенной Bt-кукурузы, как в лабораторных, так и в полевых опытах, позволит оценить воздействие данного компонента на организм пчелы и на показатели развития пчелиных семей карпатской породы в целом.

Цель работы – биологическая оценка и изучение хозяйственно-полезных

признаков пчел карпатской породы при традиционных подкормках и с белком

трансгенной Bt-кукурузы сорта Mon810.

В соответствии с целью работы, перед нами были поставлены следующие задачи исследования:

1. Изучить влияние подкормок с белком трансгенной Bt-кукурузы и традиционных подкормок с добавлением перги, пыльцы нетрансгенной кукурузы, а также пробиотика Апиник на продолжительность жизни пчел в условиях лабораторных опытов (в садках).

2. Оценить влияние стимулирующих подкормок с добавлением белка трансгенной Bt-кукурузы, а также традиционных подкормок на развитие экстерьерных показателей пчел и их соответствие стандарту карпатской породы.

3. Исследовать влияние белка трансгенной Bt-кукурузы в составе стимулирующей подкормки, а также традиционных подкормок на хозяйственно-полезные признаки пчелиных семей: нагрузку медового зобика, летную активность пчел-фуражиров, медовую и восковую продуктивность пчелиных семей.

4. Установить воздействие белка трансгенной Bt-кукурузы, пыльцы нетрансгенной кукурузы, перги и пробиотика Апиник на репродуктивные показатели пчелиных маток и морфофункциональные параметры пчел, от которых зависит рост и развитие пчелосемей.

5. Определить воздействие стимулирующих подкормок с традиционными компонентами и с белком Bt-кукурузы на динамику содержания азота, жира и гликогена в организме пчел в постнатальном онтогенезе.

6. Установить динамику активности сукцинатдегидрогеназы (СДГ), аденозинтрифосфатазы митохондрий (АТФ-азы) и аденозинтрифосфатазы миозина в мышечной ткани рабочих пчел, обеспечивающих их летную активность при стимулирующей подкормке с белком трансгенной Bt-кукурузы и традиционных подкормках.

7. Рассчитать экономическую эффективность производства продуктов пчеловодства (меда, воска, пыльцы и прополиса) пчелиных семей, получавших стимулирующие подкормки с белком трансгенной Bt-кукурузы, пробиотиком Апиник и традиционными белковыми компонентами (пыльцой и пергой).

Научная новизна. Впервые определены хозяйственно-полезные, морфофункциональные, биохимические критерии качественных и количественных показателей организма пчел при использовании стимулирующих подкормок сахарным сиропом с традиционными компонентами, в том числе с пробиотиком Апиник, и с добавлением белка трансгенной Bt-кукурузы.

Впервые изучены показатели динамики печатного расплода, репродуктивных качеств пчелиных маток, состояния глоточных желез рабочих пчел, содержания личиночного корма в ячейках трехдневных личинок, массы рабочих пчел карпатской породы в постнатальном онтогенезе при влиянии подкормки с белком трансгенной Bt-кукурузы. Установлены гистохимические характеристики летательной мышцы по содержанию СДГ, митохондриальной АТФ-азы, АТФ-азы миозина. Оценено влияние стимулирующей подкормки с добавлением белка трансгенной Bt-кукурузы на степень нагрузки медового зобика и показатели летной активности пчел-фуражиров, а также на медовую и восковую продуктивность пчелиных семей.

Теоретическая и практическая значимость работы. Изученные морфофункциональные показатели организма пчел дополняют имеющиеся сведения о возрастной физиологии медоносной пчелы карпатской породы, расширяют представления о хозяйственно-полезных признаках, биохимическом гомеостазе в постнатальном онтогенезе, белковом, углеводном и липидном обмене в процессе роста и развития организма, о структурно-метаболических аспектах организации локомоторного аппарата под влиянием традиционных подкормок и с трансгенным белком Bt-кукурузы.

В практическом отношении доказано отсутствие отрицательного воздействия белка трансгенной Bt-кукурузы на морфофункциональные, биохимические и хозяйственно-полезные признаки пчел карпатской породы. Экспериментальные данные дают рекомендации по дозам использования белка трансгенной Bt-кукурузы в составе стимулирующей подкормки с целью оптимизации процессов весеннего роста, развития и восстановления потенциальной медособирательной и опылительной деятельности пчел. Подтверждена эффективность применения пробиотического препарата Апиник и перги в составе стимулирующей подкормки, позволяющей повысить жизнеспособность и продуктивные качества пчелиных семей. Рассчитана экономическая эффективность применения стимулирующих подкормок с белком трансгенной Bt-кукурузы и традиционными белковыми компонентами (перга, пыльца), а также с пробиотиком Апиник.

Основные положения диссертационной работы, выносимые на защиту:

1. Хозяйственно-полезные признаки пчелиных семей при использовании традиционных стимулирующих подкормок и с добавлением белка трансгенной Bt-кукурузы.

2. Продолжительность жизни пчел карпатской породы в лабораторных условиях при подкормках с добавлением белковых компонентов – белка трансгенной Bt-кукурузы, пыльцы нетрансгенной кукурузы, перги, а также пробиотика Апиник.

3. Экстерьерные параметры и их соответствие стандарту карпатской породы пчел под влиянием стимулирующих подкормок.

4. Воспроизводительные показатели и функциональная активность пчел различных генераций при использовании стимулирующих подкормок.

5. Возрастные показатели белкового, углеводного и липидного обменов в организме рабочих пчел при подкормке сахарным сиропом с добавлением белка трансгенной Bt-кукурузы, традиционных белковых компонентов и пробиотика Апиник.

6. Активность ферментов сукцинатдегидрогеназы (СДГ), аденозинтрифосфатазы митохондриальной и миозина (АТФ-аза митохондриальная и миозина) в составе летательной мускулатуры медоносных пчел в постнатальном онтогенезе и под влиянием стимулирующих подкормок с добавлением белка Bt-кукурузы, пыльцы нетрансгенной кукурузы, перги, а также пробиотика Апиник.

Апробация результатов работы. Основные положения работы доложены и обсуждены на Всероссийской научно-практической конференции с международным участием «Безопасность жизнедеятельности: проблемы и пути их решения в АПК» (2010, г. Уфа), Всероссийском инновационном форуме аграрной молодежи (2010, г. Орел), Юбилейной конференции, посвященной 75-летию образования Новосибирской ЗПЯОС им. (2010, г. Новосибирск), Международной научно-практической конференции «Кадровое и научное обеспечение инновационного развития отрасли животноводства» (2010, г. Казань), Научно-практической конференции молодых ученых и аспирантов РГАУ-МСХА им. (2011, г. Москва), Научно-практической конференции IV Международного съезда «Пчеловод. Инфо» (2011, г. Москва).

Публикация результатов исследований. По результатам исследования опубликовано 12 работ, в том числе 4 работы в изданиях, рецензируемых ВАК.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований, обсуждения, выводов и практических предложений. Работа изложена 165 страницах, иллюстрирована 32 таблицами, 25 рисунками.

Список используемой литературы включает 231 источник, в том числе 95 на иностранном языке.

2. МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

В соответствии с целью исследования проводились опыты на базе учебно-опытной пасеки и лаборатории кафедры пчеловодства и рыбоводства РГАУ-МСХА им. . Объектом исследования были медоносные пчелы карпатской породы. Предметом исследования явилось влияние трансгенного Cry1Ab белка, выделенного из Bt-кукурузы сорта Mon810, на биологические и хозяйственно-полезные признаки медоносных пчел карпатской породы.

Схема научных исследований представлена на рисунке 1. Было сформировано 5 групп по 3 пчелиной семьи в каждой, подобранных по принципу пар-аналогов. Пчелиные семьи 1 контрольной группы подкармливались сахарным сиропом (1:1) по 400 мл через 3 дня, семикратно, используя потолочные кормушки. 2-я группа получала стимулирующую подкормку сахарным сиропом с

Рисунок 1 Общая схема научных исследований

пыльцой нетрансгенной кукурузы из расчета 8 мг пыльцы на 1 литр сиропа. В 3-й опытной группе в качестве подкормки использовали сахарный сироп, с добавлением белка трансгенной из расчета 10 мл на 1 литр сахарного сиропа. 4-я группа получала стимулирующую подкормку в соотношении 10 г измельченной перги на 1 литр сахарного сиропа. В 5-й группе, пчелиные семьи получали стимулирующую подкормку в виде сахарного сиропа с добавлением пробиотика Апиник в соотношении 10 мг препарата на 1литр сиропа.

Исследование влияния стимулирующих подкормок на продолжительность жизни пчел проводили в лабораторных опытах (в садках).

Определение количества пчёл, расплода и яйценоскости матки в семьях при помощи метода фотографирования. Яйценоскость маток определяли через каждые 12 дней, учитывая количество печатного расплода с помощью рамки-сетки 5x5 см. Лётную активность пчелиных семей учитывали с помощью видеокамеры по числу пчел, возвращавшихся в улей в 9, 11 и 15 ч, в течение трех минут.

Силу пчелиной семьи определяли в улочках и переводили в массу, исходя из того, что пчелы, покрывающие с обеих сторон сот стандартной рамки (435х300 мм) весят 300 г. Массу однодневных рабочих пчёл, нагрузку медового зобика и массу обножки цветочной пыльцы определяли взвешиванием на торсионных весах ВТ-500. Состояние глоточных желез оценивали под микроскопом МБС-10 на глицериновых препаратах, с предварительным окрашиванием изучаемого органа гематоксилин-эозином, 4 баллами по методике Гесса.

Для определения массы, общего азота, жира, гликогена однодневных пчел получали путем помещения зрелого расплода в изолятор рамочный. После выхода из ячеек однодневных рабочих пчел по 100 штук отбирали из изолятора. Каждую пробу пчел делили на 3 части для получения экстракта, определения общего азота и жира и приготовления анатомических препаратов. Количество общего азота в теле пчел определяли по методу Къельдаля, жира – по Сокслету, гликогена – по Бертрану. Активность АТФ-азы определяли по методу Падикула и Герман при рН 9,4. Активность сукцинатдегидрогеназы определяли тетразолиевым методом по Нахласу.