Выращивание пчелиных маток в лаборатории

Выращивание пчелиных маток в лаборатории

Разработка методики выращивания пчелиных маток в лаборатории

Впервые выращивать взрослых пчел из личинок вне пчелиной семьи, в термостате, пытался РЕЙН (1933). Он использовал для этого двух-четырехдневных личинок рабочих пчел и кормил их всех четыре часа свежим молочком, взятым из пчелиной семьи из ячеек с личинками соответствующего возраста. Поддерживая температуру 35°С и влажность воздуха 80—100%, он стремился, по возможности, приблизить условия опыта к естественным условиям пчелиной семьи (ГИМ-МЕР, 1927). Относительно высокая влажность воздуха требовалась для того, чтобы не допустить высыхания маточного молочка. При естественном выращивании маточные личинки примерно 1600 раз получают от пчел-кормилиц только свежее молочко (ЮНГ-ГОФМАН, 1966); такая частота кормления, конечно, невозможна при искусственном выращивании. В термостате из-за высокой влажности дыхание личинок затруднялось, на что указывало появление на поверхности их тела капелек воды. Обычно в семье пчелы энергично машут крыльями, обеспечивая хорошую вентиляцию. В качестве их заменителя РЕЙН использовал небольшой вентилятор, который включался довольно часто и быстро выравнивал температуру и влажность воздуха каждый раз, когда термостат открывали для кормления личинок. Вследствие хорошей вентиляции термостата личинки хорошо развивались на марле в стеклянных мисочках и их удавалось довести до стадии окукливания. РЕЙН обнаружил, что ни форма, ни местоположение ячейки не оказывали решающего влияния на развитие личинки. Это подтвердили в дальнейшем и другие авторы (УИВЕР, 1974; СМИТ, 1959; ДЖЕЙ, 1965). Хотя РЕЙНУ и не удалось вырастить из личинок взрослых рабочих пчел на предназначенном для них молочке, все же нередко до 60% его подопытных особей, получавших в корм маточное молочко, достигали стадии куколки. Так как эти куколки постоянно покрывались плесенью, он был вынужден умертвить их в возрасте от четырех до пяти дней после окукливания, то есть в начале хитинообразования, для определения их кастовой принадлежности, чтобы избежать больших потерь. Они благополучно развились в очень крупных рабочих с увеличенными яичниками и семеприемником. Настоящих маток с характерными признаками развития челюстей и отсутствия на задних ножках аппарата для сбора пыльцы он не получил.

Для выяснения вопроса о влиянии возраста личинки и специфичности кормления на кастообразование УИВЕР (1955, 1957) провел опыт их выращивания внутри пчелиной семьи в условиях, приближенных к естественным. Рабочие личинки в возрасте полутора дней были привиты в маточники на маточное молочко, предназначенное для маточных личинок того же возраста. Чтобы предотвратить контакт личинок с пчелами-кормилицами во время опыта маточники были заткнуты ватой. Для обеспечения необходимого питания исследователь через каждые два часа перемещал личинок в другие маточники на свежее маточное молочко, где до этого находились маточные личинки соответствующего возраста. Таким образом УИВЕР смог в семье-воспитательнице, исключив пчел-кормилиц, вырастить матку из 11/2-дневной личинки.

После такого успеха УИВЕР (1955, 1958) попытался выращивать личинок рабочих пчел вне пчелиной семьи, в термостате. Температура в нем поддерживалась на уровне 34+1°С, влажность не ниже 75%. Личинки содержались в стеклянных сосудиках. Каждые два часа их кормили свежим маточным молочком, которое УИВЕР брал пипеткой из маточника с личинкой соответствующего возраста, находящегося в семье-воспитательнице. В результате, отдельные личинки рабочих пчел развились в полноценных маток. Но если маточное молочко хранилось дольше, ему уже не удавалось выращивать настоящих маток, он получал в этом случае переходные формы с признаками обеих каст. Уже тогда УИВЕР (1955) высказал предположение, что в маточном молочке содержится одно или несколько очень лабильных веществ, которые могут стимулировать и контролировать дифференциацию женских личинок в маток.

Примерно в это же время ЮНГ-ГОФМАН (1956) смогла выращивать пчелиных личинок на их естественном корме в термостате, используя свежее молочко, которое она отбирала из пчелиных ячеек с личинками соответствующего возраста. Примененный ею способ выращивания и условия содержания в термостате почти полностью соответствовали методике РЕЙНА (1933). Из 1973 привитых личинок, которые имели начальный вес 2,5 мг, до стадии куколки развилось только 22,6%; в дальнейшем опыте из 45 личинок стадии куколки достиг 71%. По тем же причинам, что и РЕЙН, она исследовала подопытных особей через четыре дня после окукливания и нашла у них по сравнению с нормальными рабочими пчелами большую изменчивость в размерах яичников. Кроме того, она обнаружила, что выживаемость личинок в ее опытах не зависела от сезона.

Описанные выше опыты по создаваемым условиям температуры и влажности воздуха основывались на результатах исследований А. ХИММЕРА (1927) и А. БЮДЕЛЯ (1948). СМИТ (1959) путем собственных измерений нашел, что в пчелиной семье поддерживается в среднем температура 34,7°С и влажность воздуха 64,3%; однако малейшее вмешательство, как, например, воздействие дыма, уже вызывает изменение влажности. В маточниках непосредственно над маточным молочком и личинкой, по его определению, влажность составляет 92—95%, после окукливания личинки она снижается до обычной для пчелиной семьи средней величины.

СМИТ, в противоположность РЕЙНУ (1933) и УИВЕРУ (1955, 1958), провел обширный опыт вывода маток в лаборатории. Каждые 10 только что вылупившихся из яйца пчелиных личинок были пересажены в маленькие фарфоровые мисочки (диаметром 17 мм, глубиной 3 мм) на 300 мг маточного молочка. Мисочки он поставил в эксикаторе в термостат с температурой 34,7°С, дно эксикатора было покрыто серной кислотой определенной концентрации, благодаря чему воздух в нем имел нужную влажность. Для личинок была установлена влажность 63,4%. Все 24 часа он держал личинок на свежем маточном молочке. Для освобождения от экскрементов весивших примерно 200 мг личинок обмыли дистиллированной водой, обсушили фильтровальной бумагой и разложили по отдельным мисочкам. Для окукливания их переместили в эксикатор с влажностью воздуха 80%, и затем до завершения развития до стадии имаго содержали при 60%-ной влажности воздуха. Решающего улучшения результатов выращивания СМИТ добился путем разбавления маточного молочка дистиллированной водой в соотношении 1:2 для достижения содержания сухого вещества в нем, равного 30%. Хотя из-за разбавления маточного молочка было установлено соответствующее повышение содержания воды в гемолимфе личинок старшего возраста, они росли гораздо лучше, чем те, которые получали неразбавленный корм. Из общего числа 1038 однодневных личинок он получил 65,4% личинок старшего возраста, 32,3% куколки и 25,4% имаго, из которых 8,3% составляли маткоподобные пчелы, 7,6% переходные формы и 9,5% рабочие пчелы. Однако, СМИТ, также как и РЕЙН, не добился успеха при выращивании на их естественном корме личинок, взятых из семьи до трехдневного возраста. Все такие личинки приобретали желтую и коричневую окраску и погибали до окукливания. Если же пчелиных личинок после трехдневного кормления предназначенным для них молочком переводили на собственно маточное молочко, то они развивались дальше и среди достигших взрослого состояния особей обнаруживались также и матки. Если же личинкам начинали давать маточный корм только с пятого дня, то хотя они и нормально окукливались, но уподоблялись только рабочим пчелам. СМИТ пришел к выводу, как раньше РЕЙН (1951), что корм молодых личинок рабочих пчел содержит затормаживающее метаморфоз вещество действие которого у личинок старшего возраста можно усилить путем дальнейшего кормления их маточным молочком.

Вопреки этому АСЕНКОТ и ЛЕНСКИЙ (1976) путем добавления 4% глюкозы и 4% фруктозы к корму рабочих личинок смог выращивать их в термостате. Повышение на 20% сахарной добавки привело к развитию из них не только рабочих пчел, но также маток и переходных форм.

Стандартную методику выращивания пчелиных личинок в термостате коротко описал УИВЕР (1974). Температура и влажность воздуха должны быть соответственно 34—34,5°С и 70—75%. Содержание сухого вещества в маточном молочке, как и в опыте СМИТА (1959), разбавлением водой доводится до 30—35%. Наиболее пригодны для этого, что установила также и ЮНГ-ГОФМАН (1956), двухдневные личинки из нормальной пчелиной семьи. В термостате пчелиные личинки растут медленнее, чем в естественных условиях в пчелиной семье. Это обнаружили также Г. КИНОШИТА и С. У. ШУЛ (1975). Все манипуляции (извлечение личинок из ячеек, очистка их и взвешивание) — замедляли скорость их роста. Большинство выращиваемых УИВЕРОМ пчелиных личинок развивались в его опытах в рабочих пчел или в переходные (между матками и рабочими пчелами) формы.

ДИТЦ и ГАЙДАК (1971) сообщают, что только благодаря разбавлению маточного молочка они добились не только более высокой степени выживаемости, но одновременно и увеличения числа маток в опытах по выращиванию личинок в термостате. Так как в этих опытах они использовали маточное молочко, хранившееся полтора-два с половиною года, то сделали вывод, что детерминацию личинок в маток обеспечивает только эффект разбавления корма.

Упомянутые до сих пор исследования относились к искусственному выращиванию личинок путем скармливания им естественного корма (молочка) для пчелиных и, соответственно, для маточных личинок. МИХАЭЛЮ и М. АБРАМОВИЧУ (1955) удалось другим очень простым способом выращивать в термостате при температуре 34°С личинок с трех-пятидневного возраста на водном растворе, содержащем 25% меда и 10% сухих дрожжей. После окончания кормовой личиночной стадии, их переместили в чашки Петри, дно каждой из которых было покрыто слоем воска. Личинки свили там коконы, превратились в куколок и примерно через 15 дней из них вышли взрослые рабочие пчелы. Этот простой по составу питательный раствор пригоден только для выращивания личинок рабочих пчел в прогрессирующей стадии развития, в которой они также и в пчелиной семье получают смешанный корм. Эта смесь состоит из секрета желез пчел-кормилиц, меда и цветочной пыльцы.

МИХАЭЛЬ и М. АБРАМОВИЧ разработали эту методику кормления личинок для изучения инфекционных болезней пчел. Но ее можно применять также и для разрешения биохимических вопросов. При добавлении отдельных химических соединений или радиоактивно маркированных веществ к питательному раствору, который дается личинкам рабочих пчел с трех-четырехдневного возраста, можно исследовать потребление и участие в обмене веществ этих субстанций у личинок старшего возраста и куколок (РЕМБОЛЬД и ХАН-ЗЕР, 1960; ХАНЗЕР и РЕМБОЛЬД, 1968).

Неоднократно предпринимались также попытки выращивания пчел с самого начала личиночной стадии полностью на искусственной пище, однако они до сих пор не увенчались успехом (см. ДИТЦ, 1972, 1973).

ДЖЕЙ (1965) смог доказать, что временное охлаждение старшего расплода (личинок старшего возраста, предкуколок и куколок) до 21°С при отборе его из семьи и переносе в термостат (с температурой 35°С и влажностью воздуха 80% не вредит ни будущим рабочим пчелам, ни будущим маткам. Подопытные особи развивались одинаково хорошо в термостате в своих сотовых ячейках при испытуемых уровнях влажности — 80%, 60%, 40% и 20% — по-видимому, благодаря незначительной потере влаги. Напротив, после перенесения личинок старшего возраста из ячеек на бумагу при меньшей чем 60— 80% влажности нередко появлялись уроды. Личинки старшего возраста или 0—1-дневные куколки развивались лучше на вертикальном плоском ложе из бинта, ваты^ или целлюлозы, чем на ложе из воска или стекла. При этом ДЖЕЙ наблюдал следующие аномалии : личинки не обнаруживали нормальной подвижности, не пряли коконов, и не завершали предкуколочную линьку, и предкуколкам и куколкам требовалось больше времени для линьки. Пчелы, хотя и рождались быстрее, чем в ячейках сота, но чаще повреждались и из-за этого ногибали.

В другой серии опытов ДЖЕЙ (1965) испытал пригодность различных искусственных ячеек, как например, желатиновых капсул для дальнейшего выращивания взрослых личинок и нашел при этом, что величина ячейки не играет никакой роли. Для опоры при линьке матка использует стенки ячейки, а рабочая пчела — ее дно. В качестве крышки ячейки особенно пригодны рыхлая бумага - она оказалась лучше желатиновых и восковых крышечек. Если предкуколок или куколок располагали в ином направлении, чем они находятся нормально в семье, то это не влияло на их дальнейшее развитие.

Собственные опыты выращивания

Описанные в этом разделе методы выращивания пчелиных личинок в термостате основываются на выводах, сделанных из более чем 1 500 проверочных опытов, в каждом из которых использовалось в среднем по 60 пчелиных личинок. Эти проведенные мною в течение 15 лет опыты и анализы послужили основой для химического изучения и синтеза детерминаторов, о чем сообщали РЕМБОЛЬД, ЛАК-НЕР и ГЕЙСТБЕК (1974).

Использованные в опытах пчелиные семьи содержались летом на открытом балконе, а зимой - в облетнике (о методике содержания пчел в облетнике см. Ф. РУТТНЕР и Н. КЕНИГЕР, 1976). Выращивание расплода производилось в термостате при температуре 35°С и влажности 80—90%.

В качестве сосудиков для выращивания личинок после серии испытаний наилучшими были признаны пластмассовые наперстки. По форме и размеру они очень подходят для этой цели - вследствие дешевизны и легкости приобретения их выбрасывали после однократного использования.

Сосудики для вывода размещались в двух небольших подставках, изготовленных из двух пластмассовых пластин, отстоящих одна от другой на расстоянии 15 мм, в которые вставляли сосудики так, чтобы они стояли на нижней пластине. Во избежание быстрого загустения маточного молочка в термостате подставку накрывали пленкой. Пленку накладывали сверху и закрепляли резинкой так, чтобы под нее проникал воздух. После окукливания личинок каждый наперсток с куколкой переносили в индивидуальное отделение ящичка. Для предотвращения контакта первой вышедшей из маточника матки с другими подопытными особями. В крышке ящичка были проделаны маленькие отверстия для циркуляции воздуха. Для перемещения маленьких пчелиных личинок из пчелиного сота в искусственные мисочки использовали очень узкий, шириною лишь в 2 мм прививочный шпатель, изогнутый на конце.

Кормление при искусственном выводе

Раствор из 25 г цветочного меда, 10 г сухих дрожжей (штамм торула) и 0,3 г нипагина (метил-4-гидрокси-бензоат, фирма Шухардт, Мюнхен) в бидистиллированной воде доводили до кипения и после охлаждения до комнатной температуры в течение 10 минут центрифугировали при 3 000 оборотах в минуту. Полученную жидкость использовали как питательный раствор для разбавления маточного молочка. При хранении при 4°С его можно было использовать в течение недели. Добавление нипагина предохраняло от развития случайно занесенных в раствор плесневых грибков. Но вообще удивительно, как мало поражается бактериями или грибками маточное молочко во влажной атмосфере пчелиной семьи или термостата. Это, несомненно обусловливается высоким содержанием в естественном молочке 10-гидрокси-деценовой кислоты-2 (А. БУТЕНАНДТ и РЕМБОЛЬД, 1957), бактерицидное действие которой хорошо известно. Поэтому добавление к личиночному корму каких бы то ни было антибиотиков излишне. Так как маточное молочко после отбора из маточника очень быстро изменяется и загустевает даже при хранении в холодильнике, при выращивании молодых личинок его разбавляли в соотношении две части маточного молочка к одной части питательного раствора, а для более старших личинок — в соотношении 1:1. Нативное маточное молочко очень быстро изменяет свою консистенцию уже при 4°С ; оно становится более вязким и содержит большее количество нерастворимых веществ. Для опытов по кормлению лучше использовать маточное молочко, высушенное замораживанием как можно скорее после его получения. Такое лиофилизированное молочко относительно легко растворяется и после растворения обычно становится менее вязким, чем нативное маточное молочко.

УИВЕР (1974) в своих опытах выращивания личинок пришел к заключению, что свежее маточное молочко содержит нерастворимых веществ 1,14—1,19%, хранившееся некоторое время в холодильнике — 2,95—2,74%, а лиофилизированное — только 0,67—0,63%.

В маточном молочке по сравнению с молочком для пчелиных личинок несколько выше концентрация некоторых витаминов (см. РЕМБОЛЬД и Кр. ЧОППЕЛЬТ). После длительного хранения — в холодильнике, или в лиофилизированном состоянии — содержание витаминов в маточном молочке снижается до очень низкого уровня. Поэтому к хранившемуся, лиофилизированному маточному молочку рекомендуется добавлять витамины и некоторые незаменимые аминокислоты, чтобы довести их содержание до концентрации, свойственной свежему маточному молочку. Такое добавление особенно важно при испытании маточного молочка, предварительно химически разделенного на различные фракции, которые затем снова соединяют.

В 100 мл бидистиллированной воды растворяют следующее количество перечисленных ниже витаминов:

4,0 г - сапантотената 0,18 г - тиамина-НС1 0,36 г - рибофлавина 0,10 г - пиридоксина-НС1 0,05 г - фолиевой кислоты 0,05 г - биотина 0,0004 г - витамина В12 3,6 г - инозита 3,6 г - никотиновой кислоты 10.0 г - холина-НС 1 6.0 г - Ь-лизина 6.0 г - Ь-аргинина

К 100 г маточного молочка добавляется 0,4 мл этого витаминного раствора.

Для опыта по выращиванию 60 личинок требуется 25 г маточного молочка, разбавленного 12,5 мл питательного раствора. Если маточное молочко имеется в недостаточном количестве, личинкам в последний день кормления можно давать его в разбавлении 1:1. Нативное маточное молочко с самого начала дается в разбавлении 1:1; это относится также к лиофилизированному маточному молочку, которое и после разбавления остается довольно густым.

Выращивание личинок пчел

1 день. Пчелиные личинки берутся из семьи в возрасте 1—2 дней. Чтобы получить возможно больше личинок одного возраста, матку за 12—24 часа до начала опыта изолируют в семье на соте, не содержащем расплода. Обладая некоторым опытом, можно, однако, с достаточной точностью определять возраст личинок по их размеру и весу. Лучше всего выживают личинки, весящие 1—2 мг. Из-за большой разницы в величине одновозрастных личинок сомнительно определять их возраст путем взвешивания. Пчелиные личинки, весящие менее 0,5 мг гораздо более уязвимы в условиях лабораторного выращивания и растут медленнее. Из таких маленьких, так называемых, «яичных личинок» в процентном отношении развивается не больше маток, чем из двухмиллиграмовых личинок. Маленьких пчелиных личинок легко доставать из ячеек сота с помощью очень узкого шпателя, не повреждая при этом сота. Если вместе с личинкой захватывается немного молочка, на котором лежит личинка, снижается опасность повредить это нежное существо. Личинку переносят в мисочку, в которую предварительно кладут пипеткой 0,25 мл маточного молочка (в разбавлении 2:1 или 1:1). При этом следует обращать внимание на то, чтобы сторона личинки, обращенная в ячейке сота вверх была также обращена вверх в растворе маточного молочка и не была бы запачкана и заклеена кормом; в противном случае будет затруднено дыхание личинки, и она погибнет. Если молочка не хватает, можно в первый день выращивания поместить 4—5 маленьких личинок рядом друг с другом в один сосудик на 0,25 мл раствора молочка.

Подопытные личинки в своих искусственных маточниках, которые размещаются в описанных выше подставках и покрываются пленкой, содержатся затем в термостате при температуре 35°С и влажности 85—90%. Опыт лучше начинать с утра, чтобы к вечеру можно было в каждый маточник добавить 0,1 мл раствора маточного молочка, т.е. приблизительно две капли, при помощи мерной или пастеровской пипетки. При вертикальном расположении маточника молочко стекает по его стенкам под плавающую на поверхности личинку, благодаря чему последняя не может захлебнуться добавляемым кормом.

2 день. Утром и вечером каждая личинка получает, как описано выше, 0,1 мл маточного молочка. Если в первый день несколько личинок были помещены в один маточник, то утром их необходимо рассадить в отдельные маточники, содержащие по 0,25 мл разбавленного маточного молочка; вечером они получают еще по 0,1 мл этого корма.

3 день. Кормление личинок, как и во второй день.

4 день. Только по необходимости, т.е. если маточное молочко очень загустело и поэтому личинки не могут больше его принимать, утром им добавляют по капле раствора маточного молочка.

После полудня все не израсходованное личинками маточное молочко тщательно отсасывается из маточников. Для этого используют, например, пастеровскую пипетку с резиновой грушей. При большом числе подопытных личинок удобнее снабдить пипетку водяным насосиком и очень осторожно при слабом втягивании отсасывать маточное молочко. При определенном навыке по форме личинок можно узнавать, которая из них собирается освободиться от экскрементов или начать плести кокон. Тем личинкам, которые продолжают принимать пищу, необходимо добавить немного маточного молочка.

5 день. Утром из маточников отсасывают последние остатки корма, чтобы пчелиные личинки начали прясть кокон в сухих маточниках. Большинство личинок, у которых в предыдущий день маточное молочко было полностью отобрано, начисто вылизывают свои маточники и начинают освобождаться от экскрементов. Некоторые подопытные особи в это время находятся уже в преддверии плетения кокона.

Теперь удаляют фольгу, которой были накрыты маточники для защиты от испарения, чтобы обеспечить лучший приток воздуха и предотвратить переувлажнение.

6 день. Всех особей по возможности оставляют в покое в термостате.

7 день. Некоторые привитые личинки превращаются в куколок. Это означает, что все окуклившиеся в этот день подопытные особи начали развиваться в маток. Таким образом уже на седьмой день после начала опыта можно подсчитать число маток в тесте. Ориентация куколок в маточниках различна и очевидно не оказывает влияния на их последующее развитие.

8—9 дни. Куколки, которые детерминируются в маток или в переходные формы с преобладанием признаков матки, отличаются от куколок рабочих пчел более сильной пигментацией и более ранней окраской хитина.

10 день. Куколок с признаками маток или переходные формы (см. выше) необходимо изолировать друг от друга, потому что они, при случае, могут убить друг друга. Для этого их помещают либо в своих искусственных мисочках в описанные выше разделенные на несколько частей ящички, либо кладут в маточниках по отдельности в закрытые чашечки.

Привитые личинки, еще не окуклившиеся на десятый день после начала опыта или, что случается чаще, окуклившиеся лишь наполовину, считаются погибшими и исключаются из опыта.

11—12 день. Выходят первые имаго; здесь речь идет о настоящих пчелиных матках, которые по сравнению с матками, выращенными в семье в естественных условиях, обнаруживают такое же время развития (16 дней, включая развитие в стадии яйца и личинки в семье до начала опыта.

13 день. Еще могут выйти настоящие матки, если для опыта использовались очень молодые личинки, весившие не более 0,5 мг.

Кроме того, появляются переходные формы, преимущественно сходные с матками.

14—15 день. Появляются главным образом переходные формы, которые обнаруживают признаки как маток, так и рабочих пчел, и часто больше похожи на рабочих. В течение пятнадцатого дня выводятся уже настоящие рабочие пчелы.

16—17 день. В оба эти дня оставшиеся подопытные особи развиваются в рабочих пчел; все без исключения они являются рабочими пчелами.

Оценка подопытных особей

Выращенные в лаборатории матки и рабочие пчелы оцениваются по их кастовоспецифическим признакам. Прежде всего их взвешивают и определяют число яйцевых трубочек, размер сперматеки, форму головы и челюстей, образование метагарзуса и жала. Часто обнаруживаемые «переходные формы» имеют промежуточные признаки между типичной маткой и рабочей пчелой по величине, числу яйцевых трубочек, форме челюстей, образованию метатарзуса и т.д. Так как различные признаки в своем кастовоспецифеском развитии широко коррелируют один с другим, для некоторых исследований достаточно использовать только отдельные легко обнаруживаемые признаки, такие как форма челюстей или метатарзуса.

Яичники у выращенных в термостате пчел часто так проникают в жировое тело, что без достаточного навыка бывает невозможно их распознать особенно у переходных форм. Такие же наблюдения сделали УИВЕР (1957) и СМИТ (1959). По этой причине РЕМБОЛЬД с сотрудниками (1974) в опыте по выявлению вещества, окончательно детерминирующего матку, не использовали развитие яичников для определения кастовой принадлежности. СМИТ (1959) также принимал во внимание только внешние признаки после того, как установил, что если челюсти и задние ножки у исследуемых особей имеют такое же строение, как и у матки, то и по другим признакам они идентичны маткам.

Результаты опытов лабораторного выращивания

Мы обобщили результаты свыше 1 500 опытов по выращиванию, причем отдельные опыты включали по 60 пчелиных личинок. Сравнение результатов показывает, что при выращивании личинок на нативном или лиофилизированном (высушенном замораживанием) маточном молочке средняя степень выживаемости различается несущественно (около 5%). Процент взрослых особей с признаками матки в обоих случаях также примерно одинаков. Для некоторых опытов применялось лиофилизированное маточное молочко, хранившееся более года на холоде при —20°С и, несмотря на это, не утратившее свое маткодетерминирующее действие. Когда маточное молочко содержало вредные для личинок вещества, то в большинстве случаев это было заметно уже в первые два дня по появлению коричневатой окраски и замедлению роста личинок. Подобные явления наблюдались также при скармливании маточного молочка, в котором отсутствовали необходимые для жизни вещества.

Во всех опытах обнаруживались большие потери при переходе выпрямившейся личинки в стадию куколки, причем в куколок превращалось только 60—75% личинок. Из-за неполного образования кокона куколкой часто возникали полукуколки, которые не были способны к дальнейшему развитию и погибали. Такая неспособность к нормальному окукливанию особенно отчетливо проявилась в одном опыте, в котором личинки получали в корм лиофилизированное маточное молочко, хранившееся более трех лет при —20°С. Только 30% выпрямившихся личинок достигли стадии куколки, а в отдельных сериях опыта процентное соотношение куколок было еще ниже. Кроме того пчелиные личинки, которых кормили долго хранившимся маточным молочком, развивались почти исключительно в рабочих пчел. Это доказывает, что это маточное молочко потеряло детерминирующие свойства.

Выращивать пчелиных личинок удавалось также и на маточном молочке, из которого химическим способом удаляли необходимые для развития маток составные части. Среднее число выращенных на нем предкуколок, куколок и взрослых пчел было не меньше, чем при кормлении пчелиных личинок необработанным маточным молочком. Во всяком случае, в этом опыте, как уже упоминалось в разделе о питании личинок при искусственном выводе, приходилось добавлять в маточное молочко некоторые витамины и аминокислоты, которых оно лишалось при химической обработке. Число подопытных особей с признаками матки в опытах по выращиванию на таком «основном корме» было очень незначительным и, очевидно, обусловливалось неполной экстракцией детерминантов при химической обработке.

Пчелиные личинки, которых выращивали путем кормления их свойственным личинкам рабочих пчел молочком, добытым из ячеек с двух- и трехдневными пчелиными личинками, развивались при хорошей степени выживаемости (43%) в настоящих рабочих пчел (РЕМБОЛЬД и ХАНЗЕР, 1964). Таким образом, было получено убедительное доказательство, что корм рабочих и маточных личинок качественно различен. Молодые женские личинки развиваются в маток не благодаря повышенному потреблению питательных веществ, а благодаря присутствию в маточном молочке специфической субстанции.

В течение последних лет все чаще возникал вопрос, являются ли выращенные в лаборатории матки биологически функционально полноценными. Поэтому полученных в лаборатории маток неоднократно подсаживали в небольшие семейки и давали им возможность спариться с трутнями. Эти матки начинали откладывать оплодотворенные яйца. Правда, ни над одной из них не велось наблюдений более одного года. О подобном наблюдении сообщает также СМИТ (1959).

Общие выводы из опытов выращивания личинок в лаборатории

Анализ результатов этих опытов показывает, что среди особей, выращенных в лаборатории на маточном молочке, наряду с матками обнаруживаются также переходные формы и даже типичные рабочие пчелы. УИВЕР (1955, 1958, 1975) и СМИТ (1959) также сообщали, что им не удалось вырастить в лабораторных опытах одних маток.

При развитии личинки в матку, очевидно, играют роль многие факторы. Решающее влияние при этом оказывает не только качество корма и его количество, но также фаза развития, в которую пчелиная личинка получает специфическое питание и реагирует на него.

На успех искусственного выращивания пчелиной матки решающее влияние оказывают три фактора:

1. Соответствующее разбавление маточного молочка. Разбавление маточного молочка создает существенные предпосылки для выживания пчелиных личинок в термостате. Долгое время этому факту не придавали должного значения и поэтому все опыты по выращиванию маток в лаборатории были в большей или меньшей степени обречены на неудачу. Маточное молочко при естественном его скармливании в пчелиной семье непрерывно подается личинкам свежим сразу после его выделения пчелами-кормилицами, и благодаря этому имеет всегда жидкую консистенцию. Только при длительном хранении в ячейке сота в пчелиной семье и в еще большей степени в холодильнике маточное молочко загустевает. Маленькие личинки не в состоянии всасывать достаточное количество такого вязкого молочка; это означает, что они хуже питаются и вместе с тем получают слишком мало детерминирующей субстанции (УИВЕР, 1966, 1974 б ; РЕМБОЛЬД, ЛАКНЕР, ГЕИСТБЕК, 1974), а также сопутствующих веществ, так необходимых для осуществления детерминации, например различных витаминов, особенно биоптерина. Чтобы снабдить личинок этими веществами в достаточном количестве, приходится неизбежно несколько разбавлять маточное молочко.

2. Возраст пчелиной личинки к началу опыта. Важной предпосылкой для успеха опыта служит возраст, в котором молодая личинка берется из улья и переносится уже в лаборатории на маточное молочко. Предположение, что лучше всего прививать как можно более молодых личинок, чтобы они по возможности раньше получали в свое распоряжение питательные вещества, необходимые для развития в маток, не подтвердилось. Хотя СМИТ (1959) и ДИТЦ (1964) с успехом выращивали в лаборатории пчелиных личинок, только что покинувших яичную оболочку, однако наши собственные опыты, а также данные других авторов (ЮНГ-ГОФМАН, 1956; УИВЕР, 1974) показали, что второй день личиночной стадии наиболее благоприятный срок для прививки пчелиной личинки на маточное молочко. Перемена корма связана с некоторым охлаждением молодой личинки и означает для нее одновременно с изменением питания также постороннее вмешательство и перерыв в развитии.

Из исследований УИВЕРА (1974) вытекает, что линьки роста у пчелиной личинки следуют очень быстро одна за другой, то есть в возрасте 3/4—1 дня, 1 (3/4)—2 дней, 2(1/2)-2(3/4) дня и 3(1/4)—3(1/2) дня после вылупления из яйца. То, что насекомые во время линьки особенно чувствительны ко всем влияниям внешней среды и их можно легко повредить, известно. Нетрудно предположить, что пчелиную личинку также можно повредить в процессе ее развития, если случайно во время линьки взять из пчелиной семьи и перенести в лаборатории на маточное молочко.

Кроме того, очевидно, что на результаты лабораторного опыта влияет также питание, которое пчелиная личинка получает первые два дня своего развития в семье. Вопреки выводам ЮНГ-ГОФМАН (1956), нередко наблюдалась зависимость успеха опытов лабораторного выращивания маток от времени года. В молочке рабочих пчел обнаружены зависящие от времени года колебания в содержании биоптерина, пантотеновой кислоты и витамина В6 (МАНЗЕР и РЕМБОЛЬД, 1960; ХАНЗЕР, 1971). Эти вещества весной, когда пчелиная семья находится в фазе интенсивного роста и имеет на своем попечении очень много расплода, содержатся в молочке пчел-кормилиц лишь в очень небольших количествах. В летние месяцы в июле и августе, когда количество расплода в пчелиных семьях сокращается и выращиваются зимние пчелы с большей продолжительностью жизни, напротив, указанные вещества присутствуют в молочке в заметно повышенных концентрациях.

Это было особенно заметно в лабораторных опытах, когда пчелиные личинки взятые из семей поздним летом лучше выживали в термостате на маточном молочке и чаще развивались в маток или переходные формы, чем пчелиные личинки первых весенних недель, которые обнаруживали гораздо меньшую детерминационную реакцию в тестах на активность маточного молочка.

По сравнению с молочком для личинок рабочих пчел маточное молочко содержит биоптерин, пантотеновую кислоту (ХАНЗЕР и РЕМБОЛЬД, 1964) и витамин В6 (ХАНЗЕР, 1971) в значительно больших концентрациях, так что мы можем обозначить оба эти вещества как «направляющие субстанции» маточного молочка, хотя они не оказывают прямого воздействия на детерминацию маточных личинок (РЕМБОЛЬД и ХАНЗЕР, 1964).

3. Правильный срок отбора корма в конце лабораторного выращивания. Дальнейшее очень важное условие при искусственном выращивании маток в лаборатории — это отделение выросших пчелиных личинок от молочка, прежде чем они начнут прясть кокон и готовиться к превращению в куколок. К этому сроку в нормальных условиях пчелиной семьи личинки рабочих пчел прекращают прием пищи. Маточные личинки напротив продолжают еще некоторое время есть и только на следующий день, после освобождения от кала, уже больше не берут корм. (УИВЕР, 1974).

По моим данным уже и на этой стадии на основании определенных различий во внешнем облике можно предсказать направление развития: маточные личинки имеют несколько более стройную цилиндрическую фигуру, округлую в поперечнике, тогда как у рабочих личинок с обоих боков обнаруживаются желвакообразные утолщения, которые делают их скорее угловатыми в поперечнике. УИВЕР (1974) также сообщал о различной форме личинок, что, по его мнению, не дает, однако, никаких указаний на кастовую принадлежность.

Личинку необходимо в нужный срок, то есть незадолго перед окукливанием, отделить от корма, чтобы прядение кокона происходило без помех в сухой ячейке. В противоположность другим опытам, в которых личинок вынимали из маточников с кормом, мы удаляли маточное молочко из маточников путем отсасывания. Причем на стенках маточников всегда оставалось небольшое количество корма, так что при необходимости пчелиная личинка могла найти еще немного пищи. Опасность слишком рано лишить личинку корма, таким образом, уменьшалась. Прядение кокона личинкой совершалось с меньшими помехами и окукливание, линьки куколки и позднее имагинальная линька проходили нормально.

При лабораторном выращивании личинок случаи отхода подопытных особей происходили в большинстве случаев при переходе выпрямившейся личинки в стадию куколки. Причем очень часто возникали «полуокуклившиеся» особи, которые проделывали неполную линьку только передней части тела. РЕЙН (1933) предполагал, в этих полукуколках переходные формы, которые по причине их уродства и нарушенного развития не способны к нормальной куколочной линьке. Наши опыты по выращиванию маток не подтвердили, однако, этого вывода. Данные свидетельствуют скорее о других причинах, например, об ослаблении личинки вследствие недостатка питания или о повреждении ее при прядении кокона, то есть в период очень чувствительной стадии предкуколки; именно предкуколки часто погибали еще до стадии начинающегося окукливания. "Неправильная" ориентировка особей в маточнике, очевидно, не может быть причиной недостаточной кукол очной линьки, так как в наших опытах куколки принимали самое различное положение в своих маточниках.

Ни в одном из опытов по выводу маток из одно-двухдневных пчелиных личинок пока не удалось получить исключительно маток путем кормления этих личинок свежим маточным молочком. Постоянно появлялись, как уже подчеркивалось, переходные формы, а иногда рабочие пчелы.

Вследствие сложного взаимодействия детерминирующей субстанции корма и воспринимающей реакции животных в определенной чувствительной фазе развития, трудно добиться лучших результатов опыта по выращиванию маток. В тех случаях когда маточное молочко имеется в изобилии, оно, возможно, будет оказывать лучшее воздействие, если вместо ежедневной подачи его в маточник, каждый день пересаживать пчелиную личинку на свежее маточное молочко. С другой стороны, частая замена корма может повредить развитию пчелиной личинки и затормозить его.

То, что обильное снабжение детерминирующим веществом с пищей оказывает решающее воздействие на общее развитие личинок, доказали результаты опытов РЕМБОЛЬДА, ЧОППЕЛЬТА и РАО (1974). Когда к личиночному корму добавляли детерминирующую фракцию в три раза большей концентрации, чем она присутствует обычно в маточном молочке, то из личинок развилось 98% маток, только 2% переходных форм и ни одной рабочей пчелы. Таким Образам можно считать достигнутой цель — искусственно выращивать из женских пчелиных личинок одних только маток.

Этот метод выращивания маток, разрабатывающийся в течение нескольких лет должен в ближайшее время и как можно скорее стать инструментом расшифровки содержащихся в маточном молочке детерминаторов. Кроме того, благодаря ему мы имеем в руках также модель, позволяющую нам глубже заглянуть в механизм дифференциации, который в этом случае зависит от внешних, поступающих с кормом факторов. Отклонения, вызываемые детерминатором и свойственные кастовоспецифической дифференциации, проявляются у биопотентных женских личинок сравнительно поздно в процессе их развития. Так, путем специфического кормления мы можем направленно добиться дифференциации личинки в матку или рабочую пчелу. Причем, мы имеем возможность в контролируемых условиях в зависимости от времени и стадии развития, а также различного обмена веществ наблюдать и направлять этот процесс. Таким образом, мы на этой модели можем заглянуть в самые ранние фазы процессов дифференциации организма. Становится доступной общая проблема физиологии развития — дифференциация, которая имеет основополагающее значение для биологии и биохимии.

Похожие статьи:
Поведение трутней при спаривании с маткой
Без контролируемого спаривания племенная работа невозможна. Мы совершенно точно знаем, что организованные для этой цели станции осеменения пчелиных маток ни в коем случае не гарантируют успех. Чтобы рекомендовать действенные меры для улучшения результатов, получаемых на станциях осеменения, необходимо тщательно изучить поведение маток и трутней во ...
11:28
09:47
5
RSS
Нет комментариев. Ваш будет первым!