Морфометрия пчел как сделать

Обновлено: 05.07.2024

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.

Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.

На правах рукописи

Саттаров Венер Нуруллович

морфология медоносных пчел Apis mellifera l. и стратегия сохранения их в республике башкортостан

Специальность 06.02.01 – диагностика болезней и терапия животных, патология, онкология и морфология животных

автореферат

диссертации на соискание ученой степени

доктора биологических наук

Уфа – 2011

Научный консультант:

доктор биологических наук, профессор

Туктаров Варис Рафкатович

Официальные оппоненты:

доктор биологических наук, профессор Андреева Альфия Васильевна

доктор биологических наук, профессор

Селезнев Сергей Борисович

доктор биологических наук профессор Абрамова Людмила Леонидовна

Ведущая организация:

Автореферат разослан __ ______ 20__ г.

доктор ветеринарных наук,

общая характеристика работы

Актуальность темы: Аборигенные породы медоносных пчел Apis mellifera являются ценными генетическими ресурсами; они проявляют устойчивость к тем подчас крайне тяжелым экологическим условиям, в которых они формировались, отличаясь при этом высокой устойчивостью к различным болезням. Благодаря этим своим качествам они с успехом могут использоваться в селекционных программах. Сохранение аборигенных пород (рас) пчел является неотъемлемой частью стратегических программ, основанных на национально-культурных традициях и наследиях человечества (А.М. Ишемгулов, 2001, Н.И. Кривцов, 2003). Разработка этих программ требует фундаментальных популяционных исследований состояния исчезающих пород и внедрение экономически допустимых мероприятий (Ю.П. Алтухов, 1995, 2001, 2003; И.Г. Моисеева, С.В. Уханов и др., 2006).

Урал является уникальной природной зоной с богатым видовым разнообразием фауны и флоры. В последние десятилетия прошлого века в связи с усилением антропогенного воздействия и недостаточной изученностью вопросов сохранения башкирской популяции среднерусской породы (расы) пчел Apis mellifera mellifera L., происходит определенная трансформация и метизация этой уникальной популяции (А.В. Бородачев, 1999, 2001; М.Г. Гиниятуллин и др., 1999; Н.И. Кривцов, 1995; 1998; 1999; 2000; В.А. Тюльпанов, 1958; Г.И. Чиглинцев, 1961, И.В. Шафиков, 1992; 1999; 2003;). Прогрессирующее ухудшение состояния среды обитания пчел, отсутствие целенаправленной программы разведения и бессистемная стихийная гибридизация привели к частичной гибели и значительному сокращению численности пчелиных семей, снижению объема производимой продукции и нарушению уникальных многовековых популяционных систем среднерусской расы (Г.Д. Билаш, 1991; А.Н. Бурмистров, Н.И. Кривцов, В.И. Лебедев, 2006; Н.И. Кривцов, 2000; 2003; Ю.А. Черевко и др., 2006;), в т. ч. башкирской популяции Apis.

Согласно, концепции популяционных систем виды живых организмов имеют динамическую субпопуляционную структуру. Однако, усиление антропогенного влияния отрицательно сказывается на данной структуре и является одной из причин необратимых изменений генетического разнообразия популяций. В целях сохранения, размножения и совершенствования генетического разнообразия сельскохозяйственных популяций животных, в том числе пчел разработаны специальные методы селекции (А.М. Ишемгулов, 2001), сочетающие умеренный отбор по признакам продуктивности с одновременным стабилизирующим отбором по адаптивно-значимым признакам. Разработка методов стабилизации генетической структуры сельскохозяйственных популяций и принципов управления наследственным разнообразием природных популяций служит основой для устойчивого существования современных сельскохозяйственных популяций (А.В. Яблоков, 1987; Ю.П. Алтухов, 2003).

В связи с вышеизложенным очевидно, что особую актуальность на современном этапе приобретают исследования перспектив интенсивного развития пчеловодства, что, непосредственно, связано с проведением оценки современного состояния популяционных структур пчел. Основополагающим принципом при проведении данных работ является оценка чистопородности пчел с применением комплекса методов идентификации морфологических породоопределяющих признаков и разработка на этой основе комплексных стратегических мер по сохранению, разведению и распространению локальных популяций.

Цель работы – комплексное изучение морфологии породоопределяющих признаков пчел и анализ антропогенного влияния на генетическую устойчивость башкирской популяции среднерусской расы (породы) медоносной пчелы. Разработка нового научно-методического подхода к оценке морфологических и хозяйственно-полезных признаков медоносных пчел. На основании оценки морфологии породоопределяющих признаков, разработка локальной системы сохранения и разведения башкирской популяции среднерусской породы (расы) медоносной пчелы Apis mellifera mellifera L. и проведение паспортизации породной принадлежности Apis по административным районам Республики Башкортостан (РБ).

Задачи исследований:

Изучить морфологию породоопределяющих признаков рабочих пчел на территории Республики Башкортостан для определения интенсивности антропогенного влияния на породную структуру башкирской популяции среднерусской породы (расы) Apis mellifera mellifera L.;
Изучить морфологию породоопределяющих признаков трутней для определения чистопородности маток в выявленных резерватах Apis mellifera mellifera L.;
Определить популяционно-генетические изменения породной структуры пчел на территории Республики Башкортостан, используя молекулярно-генетический метод;
Разработать новый научно-методический подход к оценке морфологических и хозяйственно-полезных признаков медоносных пчел, позволяющий регулировать и рационально использовать их породные ресурсы;
На основании оцененных морфологических признаков создать паспорта породной принадлежности Apis mellifera по административным районам Республики Башкортостан;
Разработать логико-смысловую модель и стратегию, сохранения генофонда, размножения и разведения среднерусской породы (расы) медоносной пчелы.

Научная новизна. В работе изложены материалы комплексных исследований современного состояния популяционной структуры Apis mellifera на территории Республики Башкортостан, представляющих развитие нового подхода при проведении селекционно-племенных мероприятий в пчеловодстве. Впервые с помощью морфометрического метода идентификации породной принадлежности трутней проведена комплексная оценка чистопородности маток на территории Республики Башкортостан. При реализации данных мероприятий разработан и впервые использован модифицированный метод оценки окраски волос трутней (шкала оценки Гетце переведена в числовую индексацию), унифицирован метод оценки длины волосков на 5-ом сегменте брюшка рабочих пчел. Проведен учет и анализ антропогенного воздействия на породный состав пчел по административным районам Республики Башкортостан. Впервые разработана логико-смысловая модель сохранения башкирской популяции среднерусской породы (расы) пчел; на основании оценки морфологии породных признаков Apis mellifera, разработана методика и проведена паспортизация породной принадлежности пчел по административным районам Республики Башкортостан, для решения проблем с сохранением и распространением пчел башкирской популяции Apis mellifera mellifera L.

Практическая значимость и реализация результатов исследований.

Знание породной ситуации башкирской популяции среднерусской породы (расы) пчел служит теоретической и практической базой для ведения современных и научно обоснованных мероприятий по дальнейшему сохранению, разведению, размножению и распространению пчел данной популяции. Апробированные методы морфометрической идентификации чистопородности трутней и молекулярно-генетическая оценка рабочих пчел позволяют контролировать чистопородность племенного материала при проведении селекционно-племенных мероприятий. Использование традиционного метода идентификации пчел по рабочим особям служит руководством пчеловодам-практикам при проведении экспресс анализа первичного материала. Создание на основе проведенных исследований паспорта административного района по породности пчел обеспечивает переход на качественно новый уровень проведения селекционно-племенных мероприятий. Разработанная логико-смысловая модель и стратегия сохранения башкирской популяции Apis mellifera mellifera L. используются впервые и позволяют изменить традиционные подходы к данной отрасли. В качестве участников реализации стратегии рассматриваются различные слои и направления современного общества, в частности, стратегические мероприятия, должны проводиться не только в рамках агропромышленного комплекса, но и охватывать индивидуумы, начиная с профильных классов общеобразовательных учреждений, с учетом влияния личности учителя, нормативно-правовых актов и т.д.

На основании проведенных исследований разработана методическая рекомендация:

Полученные данные включены в учебные и учебно-методические пособия:

Они также могут быть использованы, в качестве справочного материла, в учебном процессе при чтении лекций, и проведении лабораторно-практических занятий у студентов зооинженерного, ветеринарного и биологического факультетов. Данные методические рекомендации могут быть использованы в научно-исследовательских институтах, лабораториях, селекционно-племенных пасеках, а также в ВУЗ при проведении занятий по пчеловодству, генетике, популяционной биологии и зоологии.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований и обсуждения, выводов, заключения, практических предложений, библиографического списка и приложения. Библиографический список содержит 430 наименований отечественных и зарубежных авторов. Диссертационная работа изложена на 390 страницах машинописного текста, иллюстрирована 80 таблицами и 40 рисунками.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Морфология породоопределяющих признаков рабочих пчел и трутней на территории Республики Башкортостан

2. Цифровая шкала окраски волос трутней;

3. Длина волосков на 5-ом сегменте брюшка рабочих пчел;

4. Модифицированная методика проведения бонитировки пчелиных семей.

5. Паспортизация пасек в административных районах Республики Башкортостан;

6.Логико-смысловая модель и локальная (региональная) система сохранения и разведения башкирской популяции среднерусской породы (расы) Apis mellifera mellifera L.

Материал и методы исследований

Работа выполнялась с 1996 по 2010 гг. Развитие современного пчеловодства в конкретном регионе полностью зависит от эволюционно сложившихся природно-климатических зон. В связи с интенсивным развитием отраслей АПК на современной территории Республики Башкортостан выделяют 6 природно-сельскохозяйственных зон: северная, северо-восточная и южная лесостепные, предуральская и зауральская степные и горно-лесная (Ф.Х. Хазиев и др., 1995; А.М. Ишемгулов, 2005) (рис. 1.).

Рисунок 1. Природно-сельскохозяйственные зоны

Республики Башкортостан (по А.М. Ишемгулову, 2005)

1 - Абзелиловский, 2 - Альшеевский, 3 - Архангельский, 4 - Аскинский, 5 - Аургазинский, 6 - Баймакский, 7 - Бакалинский, 8 - Балтачевский, 9 - Белебеевский, 10 - Белокатайский, 11 - Белорецкий, 12 - Бижбулякский, 13 - Бирский, 14 - Благоварский, 15 - Благовещенский, 16 - Буздякский, 17 - Бураевский, 18 - Бурзянский, 19 - Гафурийский, 20 - Давлекановский, 21 - Дуванский, 22 - Дюртюлинский, 23 - Ермекеевский, 24 - Зианчуринский, 25 - Зилаирский, 26 - Иглинский, 27 - Илишевский, 28 - Ишимбайский, 29 - Калтасинский, 30 - Караидельский, 31 - Кармаскалинский, 32 - Кигинский, 33 - Краснокамский, 34 - Кугарчинский, 35 - Кушнаренковский, 36 - Куюргазинский, 37 - Мелеузовский, 38 - Мечетлинский, 39 - Мишкинский, 40 - Миякинский, 41 - Нуримановский, 42 - Салаватский, 43 - Стерлибашевский, 44 - Стерлитамакский, 45 - Татышлинский, 46 - Туймазинский, 47 - Уфимский, 48 - Учалинский, 49 - Федоровский, 50 - Хайбуллинский, 51 - Чекмагушевский, 52 - Чишминский, 53 - Шаранский, 54 - Янаульский.

В работе использован комплексный подход оценки морфологии породоопределяющих признаков Apis mellifera, сочетающий три метода идентификации породной принадлежности:

общепринятый морфометрический метод оценки рабочих пчел с компьютерным анализом данных в программе Microsoft Office Excel, 2007;
модифицированный метод оценки длин волосков на 5-ом сегменте брюшка рабочих пчел с компьютерным анализом данных в программе Microsoft Office Excel, 2007;
модифицированный европейский морфометрический метод оценки трутней с компьютерным анализом данных (Microsoft Office Excel, 2007);
молекулярно-генетический метод, основанный на полиморфизме локуса COI-COII мтДНК с применением технологии ПЦР.

Статистическая обработка. Для анализа сводных (цифровых) данных использовалась компьютерная программа Statistica версия 6.1., Copyright9 StatSoft, lnc. 1984-2004 и программное обеспечение Microsoft Office Excel, 2007. Сопоставление полученных результатов проводили с общепринятыми европейскими стандартами (Н.И. Кривцов, 1998; Ф. Руттнер, 2006).

Методы сбора проб рабочих пчел и трутней для морфометрического анализа. Проба на отбор насчитывала по 30 рабочих пчел и трутней. (Н.И. Кривцов, 1986). Морфометрические признаки рабочих пчел определяли по стандартной общепринятой методике. Оценку признаков трутней проводили по идентичной методике, но определение окраски волос трутней по шкале Гетце производили до стандартной обработки водой, доведенной до кипения.

Препарирование и измерение хитиновых частей тела пчелы. При проведении измерений использовали окуляр-микрометр стереоскопического микроскопа МБС-10. Линейные промеры, выполненные в делениях окуляр микрометра, переводили в мм, а индексы выражали в процентах (кроме трутней).

Определение длины волосков на 5-ом сегменте брюшка рабочих пчел. Измерение длины волосков на пятом сегменте проводили до стандартной обработки пчел кипятком. Для проведения эффективных и точных измерений длины волосков использовали модифицированный метод измерения с помощью ручной лупы (“CARLZEISS – JENA”) (рис. 2) с десятикратным увеличением, на которой имеются деления 1/10 мм.

Рисунок. 2. Ручная лупа фирмы “Carlzeiss – Jena”

Рисунок 3. Цветовая шкала для определения

окраски волосков у трутней (по Гетце)

Молекулярно-генетический метод. Основан на полиморфизме локуса COI-COII мтДНК с применением технологии ПЦР. По нуклеотидному составу мтДНК A. m. mellifera L. отличается высоким содержанием АТ-пар. Участок, расположенный между генами CO-I и CO-II, за исключением последовательности гена тРНК, сильно отличается по нуклеотидному составу, например, элемент Р-протяженность 54пн, состоит только из АТ-пар, а содержание этих нуклеотидов в Q-элементе (длине 196пн) составляет 93% (Cornuet, et al., 1991) (рис. 4). В качестве праймеров подобраны два олигонуклеотида: CACATTTAGAAATTCCATTA и ATAAATATAAATCATGTGGA, приходящиеся, соответственно, на 31 и 51 концевые последовательности генов CO-I и CO-II.

Размер фрагментов ДНК (пн)

Рисунок 4. Специфический для Apis mellifera вариабельный участок мтДНК (Crozier, Crozier, 1993)

Рисунок 5. ПЦР-анализ со специфичными праймерами (локус COI-COII мтДНК Apis mellifera). М - ДНК фага (маркер), А, Б - среднерусская раса, В - кавказская раса

Ожидаемый размер амплифицируемых праймеров, фрагментов мтДНК составляет 350±10пн в случае комбинации Q и 600±10пн при комбинации PQQ (Ю.М. Никоноров и др., 1998). Результаты амплификации мтДНК отдельных особей медоносной пчелы представлены на рис. 5. Секвенирование нуклеотидной последовательности амплифицированного фрагмента мтДНК бортевой пчелы башкирской популяции A. m. mellifera L. показало, что участок состоит из 600пн и включает следующие последовательности: 31-конец гена-CO-I-ген-тРНКLeu-элемент Р-элемент Q-элемент Q–51-конец гена CO-II. Выявлены определенные замены нуклеотидов в пределах исследуемого участка мтДНК A. m. mellifera L. по сравнению с ранее опубликованной последовательностью (Cornuet et al, 1991) (рис. 6.).

Рисунок 6. Нуклеотидная и аминокислотная последовательности локуса COI-COII мтДНК Apis mellifera mellifera L. 1 - нуклеотидная последовательность определенная нами; 2-нуклеотидная последовательность, определенная Cornuet et al. (1991)

Результаты и обсуждение

1. Морфометрический полиморфизм рабочих особей медоносной пчелы Apis mellifera

Для оценки морфологических особенностей экстерьерных признаков рабочих пчел, были собраны следующие количества проб: северная лесостепная зона восемь из 14 районов (1700 п/с), северо-восточная лесостепная - пять районов (1100 п/с), южная лесостепная – шесть из 11 районов (1200 п/с), предуральская степная – восемь из 17 районов (1750 п/с), зауральская степная – четыре района (900 п/с) и горно-лесная – два из трех районов (400 п/с). Таким образом, нами были проведены исследования рабочих пчел в 33 из 54 административных районов РБ. Общее количество проб составило 7050 п/с. Полученные результаты оценки морфометрических признаков пчел представлены в табл. 1.

По результатам исследований морфометрических признаков рабочих пчел в целом на территории Республики Башкортостан наблюдается неблагоприятное влияние антропогенных факторов на башкирскую популяцию среднерусской породы медоносной пчелы, о чем свидетельствует наличие гибридизированных форм Apis mellifera (60,6%). Более подробная картина выглядит следующим образом (табл. 2): в четырех природно-сельскохозяйственных зонах республики количественный состав гибридизированных пчел представлен в интервале от 56 до 92,7%, и соответственно, пчелы идентифицированы как среднерусские от 44 до 7,3%. Лишь в двух зонах исследования позволили выявить доминантное содержание пчел среднерусской породы: горно-лесная - 84% и северная лесостепная - 62%.

Таблица 1. Результаты морфометрических измерений рабочих пчел в природно-сельскохозяйственных зонах Республики Башкортостан

Название морфометрических параметров

Показатели

Наименование природно-сельскохозяйственных зон и результаты оценки морфометрических признаков

Timeweb - компания, которая размещает проекты клиентов в Интернете, регистрирует адреса сайтов и предоставляет аренду виртуальных и физических серверов. Разместите свой сайт в Сети - расскажите миру о себе!

Виртуальный хостинг

Быстрая загрузка вашего сайта, бесплатное доменное имя, SSL-сертификат и почта. Первоклассная круглосуточная поддержка.

Производительность и масштабируемые ресурсы для вашего проекта. Персональный сервер по цене виртуального хостинга.

Выделенные серверы

Читайте также: