ГЛУТАТІОН-S-ТРАНСФЕРАЗНА АКТИВНІСТЬ БДЖІЛ-ФУРАЖИРІВ APIS MELLIFERA L. ПРИ ЛІТНІЙ ПІДГОДІВЛІ ПЕВНИМИ ВУГЛЕВОДНИМИ ДІЄТАМИ
DOI:
https://doi.org/10.31861/biosystems2018.01.020Ключові слова:
Apis mellifera, глутатіон S-трансфераза, вуглеводні дієти, фуражириАнотація
Недостатність природних джерел їжі для медоносних бджіл, яка часом спостерігається влітку, спричиняє необхідність їх додаткової підгодівлі на пасіках. Наслідки впливу такої підгодівлі на фізіологічні та біохімічні процеси в організмі бджоли остаточно не з’ясовано. Зокрема, слабко вивчено можливі зміни системи антиоксидантного захисту організму комах за даних умов, наприклад глутатіон-S-трансферази (GST) –основного ферменту детоксикації ксенобіотиків, який бере участь у захисті клітин від різних видів стресу. Робота присвячена дослідженню активності глутатіон-S-трансферази (GST) у фуражирів Apis mellifera за умов підгодівлі різними вуглеводними дієтами в літній період зниженого медозбору. Експериментальні колонії
попередньо підгодовували влітку протягом двох місяців 30 %-ним розчином цукру. Надалі протягом чотирьох днів бджолосім’ї були переведені на різні вуглеводні дієти: першу групу підгодовували 30 %-ним розчином глюкози, другу – 30 %-ним розчином фруктози, третя не отримувала додаткової підгодівлі, четверта група (контроль) – отримувала 30 %-ний розчин цукру. Після цього всі дослідні колонії перевели на додаткову підгодівлю 30 %-ним розчином цукру. Активність GST визначали (і) перед початком підгодівлі різними вуглеводними дієтами, (іі) після закінчення утримання на різних вуглеводних дієтах, та (ііі) на 8-й день після повернення колоній до підгодівлі 30 %-ним розчином цукру. Встановлено органоспецифічність активності GST
у бджіл-фуражирів: найвища – в тканинах черевця, найнижча – в тканинах грудей. Виявлено, що припинення підгодівлі цукром супроводжувалося зниженням глутатіонтрансферазної активності в тканинах черевця у всіх дослідних групах. При цьому вид вуглеводної дієти суттєво не вплинув на активність глутатіон-Sтрансферази у тканинах голови та грудей. Протягом тижня після повернення до підгодівлі 30 %-ним розчином цукру, активність GST повернулася на попередній рівень. Отже, найвищі значення активності GST виявлено при застосуванні для підгодівлі бджолосімей 30 %-ного розчину цукру, а найнижчі – без підгодівлі або при додатковому отриманні бджолами 30 %-ного розчину глюкози чи фруктози. Наші дані свідчать про те, що споживання різних вуглеводів і наступні зміни в обміні речовин можуть специфічно впливати на глутатіон-Sтрансферазну активність у різних частинах тіла медоносної бджоли.
Посилання
Alabdeen Makawi SZ, Taha MI, Zakaria BA, Siddig B, Mahmod H, Elhussein ARM, Gad Kariem EA Identification and quantification of 5- hydroxymethylfurfural HMF in some sugarcontaining food products by HPLC. Pak J Nutr. 2009; 8 (9): 1391–1396.
Badiou- Bénéteau A., Carvalho S. M., Brunet J-L., Carvalho G.A., Buleté A., Giroud B., Belzunces L.P. Development of biomarkers of exposure to xenobiotics in the honey bee Apis mellifera: application to the systemic insecticide thiamethoxam. Ecotoxicol. Environ. Saf. 2012; 82: 22–31. doi: 10.1016/j.ecoenv.2012.05.005
Barker R. J Some carbohydrates found in pollen and pollen substitutes are toxic to honeybees. J Nut. 1977; 107: 1859–1862
Blatt J., Roces F. Haemolymph sugar levels in foraging honeybees (Apis mellifera carnica): dependence on metabolic rate and in vivo measurment of maximal rates of trehalose synthesis. J. Exp. Biol. 2001; 204 (15): 2709–2716.
Вradford M. M. A rapid and sensitive method for the quantification of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Analyt. Biochem. 1976; .72: 248–254.
Brodschneider R., Crailsheim K. Nutrition and health in honey bees. Apidologie. 2010; 41: 278–294. doi: http://dx.doi.org/10.1051/apido/2010012
Crailsheim, K., Schneider L. H. W., Hrassnigg N., Bühlmann G., Brosch U., Gmeinbauer R., Schöffmann B. Pollen consumption and utilization in worker honeybees (Apis mellifera carnica): dependence on individual age and function. J. Insect Physiol. 1992; 38 (6): 409–419.
Dainat B., Evans J.D., Chen Y.P., Gauthier L., Neumann P. Predictive markers of honey bee colony collapse. PLoS ONE. 2012; 7 (2): e32151 doi: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0032151
Di Pasquale G., Salignon M., Le Conte Y., Belzunces L.P., Decourtye A., Kretzschmar A., Suchail S., Brunet J.-L., Alaux C. Influence of pollen nutrition on honey bee health: Do pollen quality and diversity matter? PLoS ONE. 2013; 8 (8): e72016. doi: 10.1371/journal.pone.0072016
Du Rand E. E., Smit S., Beukes M., Apostolides Z., Pirk C. W.W., Nicolson S. W. Detoxifiation mechanisms of honey bees (Apis mellifera) resulting in tolerance of dietary nicotine. Scientific reports. 2015; 5:e11779 doi: 10.1038/srep11779
Enayati A. A., Ranson H., Hemingway J. Insect glutathione transferases and insecticides resistance Insect Mol. Biol. 2005; 14 (1): 3–8. doi: 10.1111/j.1365-2583.2004.00529
Engel P., Kwong W.K., McFrederick Q., Anderson KE, Barribeau SM, Chandler JA, Cornman RS, Dainat J, de Miranda JR, Doublet V, Emery O, Evans JD, Farinelli L, Flenniken ML, Granberg F, Grasis JA, Gauthier L, Hayer J, Koch H, Kocher S, Martinson VG, Moran N, Munoz-Torres M, Newton I, Paxton RJ, Powell E, Sadd BM, Schmid-Hempel P, SchmidHempel R, Song SJ, Schwarz RS, vanEngelsdorp D, Dainat B. The bee microbiome: impact on bee health and model for evolution and ecology of host-microbe interactions. mBio. 2016; 7 (2):e02164-15. doi:10.1128/mBio.02164-15
Fedoriak, M.M., Tymochko, L.I., Kulmanov, O.M., Volkov, R.A., Rudenko, S.S. (2017). Winter loses of honey bee (Apis mellifera L.) colonies In Ukraine (monitoring results of 2015-2016). Ukrainian J. of Ecology. 2017; 7(4): 604–613 doi:10.15421/2017_167
Frias B. E. D., Barbosa C. D., Lourenço A. P. Pollen nutrition in honey bees (Apis mellifera): impact on adult health. Apidologie. 2016; 47 (1): 15–25 doi: 10.1007/s13592-015-0373-y
Goulson D, Nicholls E, Botias C, Rotheray E.L Bee declines driven by combined stress from parasites, pesticides, and lack of flowers. Science. 2015;. 347 (6229):e1255957. doi: 10.1126/science.1255957 Біологічні системи. Т. 10. Вип. 1. 2018 27
Jennette M.R. High Fructose Corn Syrup DownRegulates the Glycolysis Pathway in Apis mellifera Bridgewater: Bridgewater State University; 2017. http://vc.bridgew.edu/honors_proj/225
Johnson R M, Mao W, Pollock H.S, Niu G, Schuler M.A, Berenbaum M.R. Ecologically appropriate xenobiotics induce cytochrome P450s in Apis mellifera. PLoS ONE. 2012; 7 (2):e31051. doi: 10.1371/journal.pone.0031051
Krainer S., Brodschneider R., Vollmann J., Crailsheim K., Riessberger-Galle U. Effect of hydroxymethylfurfural (HMF) on mortality of artificially reared honey bee larvae (Apis mellifera carnica). Ecotoxicology. 2016; 25: 320–328 doi 10.1007/s10646-015-1590-x
LeBlanc B.W, Eggleston G, Sammataro D, Cornett C, Dufault R, et al. Formation of hydroxymethylfurfural in domestic high-fructose corn syrup and its toxicity to the honey bee (Apis mellifera). J Agric Food Chem. 2009; 57: 7369–7376. doi: 10.1021/jf9014526
Margott J. Understanding how honey bee flght and senescence are connected through oxidative stress. Las Vegas: University of Nevada; 2014. http://digitalscholarship.unlv.edu/thesesdissertations/2 119
Hroncova Z., Havlik J., Killer J., Doskocil I., Tyl J. Variation in honey bee gut microbial diversity affected by ontogenetic stage, age and geographic location. PLoS ONE. 2015; 10 (3):1–17 doi: http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0118707
Paoli Р.Р., Donley D., Stabler D., Saseendranath A., Nicolson S.W., Simpson S.J., Wright G.A. Nutritional balance of essential amino acids and carbohydrates of the adult worker honeybee depends on age.Amino Acids. 2014; 46: 1449–1458 doi 10.1007/s00726-014- 1706-2
Papandopoulos A.I., Polemitou I., Laifi P., Yiango A., Tananaki C. Glutatione S-transferase in the insect Apis mellifera macedonica Kinetic characteristic and effect of stress on the expression of GST isoenzymes in the adult worker bee. Comp Biochem Physiol. & Toxicol Pharmacol. 2004; 139.(1-3): 93–97. doi: 10.1016/S1532-0456(04)00180-2
Ruiz-Matute A., Weiss M., Sammataro D., Finely J., Sanz M. Carbohydrate composition of high-fructose corn syrups (HFCS) used for bee feeding: effect on honey composition. J. Agric. Food Chem. 2010; 58 (12): 7317–7322. doi: 10.1021/jf100758x
Rovenko B.M. Features of the metabolism of carbohydrates with their limitation and excess in the nutrient medium for Drosophila melanogaster [Osoblyvosti obminu vuhlevodiv u Drosophila melanogaster pry yikh obmezhenni ta nadlyshku v zhyvylnomu seredovyshchi]: abstract. Ph.D. thesis on Biology: 03.00.04: Chernivtsi, 2016. – 21 p. (in Ukrainian)
Smart M, Pettis J, Rice N, Browning Z, Spivak M. Linking measures of colony and individual honey bee health to survival among apiaries exposed to varying agricultural land use. PLoS ONE. 2016; 11(3): e0152685. doi:10.1371/journal.pone.0152685
Thorbek P., Campbell P. J., Sweeney P. J., Thompson H. M. Using BEEHAVE to explore pesticide protection goals for European honeybee (Apis melifera L.) worker losses at different forage qualities. Environ Toxicol Chem. 2017; 36 (1): 254–264, doi: 10.1002/etc.3504.
Trapp J., Mafee A., Foster L. J. Genomics, transcriptomics and proteomics: enabling in sights into social evolution and disease challenges for managed and wild bees. Molecular Ecology. 2017; 26: 718– 739. doi: 10.1111/mec.13986
Weirich G., Collins A., Williams V. Antioxidant enzymes in the honey bee, Apis mellifera. Apidologie. 2002; 33 (1): 3 –14. doi : 10.1051/apido:2001001
Wheeler M., Robinson G. Diet-dependent gene expression in honey bees: honey vs. sucrose or high fructose corn syrup. Sci. Rep. 2014; 4: 1–5 doi: 10.1038/srep05726
Yan H., Meng F., Jia H., Guo X., Xu B. The identification and oxidative stress response of a zeta class glutathione S-transferase (GSTZ1) gene from Apis cerana cerana. Journal of Insect Physiology. 2012;58:782–791. doi:10.1016/j.jinsphys.2012.02.003
Yazlovitska L .S., Kosovan M. D., Cherevatov V. F., Volkov R. A. The catalase activity of Apis mellifera L. upon summer feeding with varying carbohydrate diet [Aktyvnist katalazy Apis mellifera L. pid chas litnoi pidhodivli riznoiu vuhlevodnoiu diietoiu]. Sci. Herald Chern. Uni. Biol. (Biol. Sys.). 2016; 8 (2): 182-188. (in Ukrainian)
