Apidologie 38 (2007) 390-410
Доступно онлайн: c INRA/DIB-AGIB/ EDP Sciences, 2007www.api dologie.org DOI: 10.1051/apido:2007029
3. ИЗВЕСТНЫЕ ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ КОРОЛЕВЫ
Королева претерпевает физиологические изменения в процессе подготовки к откладке яиц. На скорость этих изменений влияют многие факторы: от только что появившихся, до короткого рецептивного возраста спаривания, до осеменения и откладки яиц. Обращение с матками на этих этапах, до и после осеменения, может повлиять на их производительность. Практика пчеловодства, направленная на повышение производительности и снижение трудозатрат, не всегда обеспечивает оптимальные условия и может снизить производительность маток. Рассматриваются факторы, влияющие на производительность маток.
3.1. Условия выращивания
Выращивание качественных девственных маток и трутней является первым шагом в процессе производства IIQ. Оптимальные условия необходимы для обеспечения качества и достаточного количества ма- териальных трутней. Королевы могут быть подвержены стрессу во время процедуры и требуют дополнительного обращения. Королевы, предназначенные для использования в качестве маточного поголовья, должны возглавлять продуктивные колонии и выдерживать жесткие условия оценки. Качество маток коррелирует с возрастом личинок, выбранных для выращивания маток, и рационом, которым кормят пчелкормилиц. Исследования Войке (1966, 1971) показали, что увеличение возраста личинок от 1 до 4 дней приводит к снижению массы тела, уменьшению числа овариол и количества сперматозоидов, хранящихся в сперматеках маток. Вес королевы является рекомендуемым критерием для оценки качества королевы (Kaftanoglu and Peng, 1980; Nelson, 1989). Однако Skowronek et al. (2002) обнаружили, что королевы с большим весом при появлении на свет обычно начинают яйцекладку позже, чем королевы с меньшим весом. Войке (Woyke, 1962) повторно установил, что НМК с крупными яйцами в овариолах имеют тенденцию к меньшему объему спермы после спаривания. Развитие яиц также является фактором агригации девственных королев. Задержка спаривания после оптимального рецептивного возраста может быть вызвана семью факторами: плохими погодными условиями или недостаточным количеством трутней. Банкирование девственных маток для удобного планирования процедур осеменения также имеет этот эффект. Основным фактором успеха инструментального осеменения является обильное снабжение здоровыми, зрелыми отборными трутнями. Условия, в которых выращиваются и содержатся трутни до достижения зрелости, влияют на их качество и выживаемость. Производство трутней носит сезонный характер, зависит от наличия ресурсов, здоровья колонии и численности населения и подвержено высокому уровню отсева (Currie, 1987). Стресс от вредителей, болезней и неблагоприятных погодных условий также влияет на популяции трутней. Присутствие или остатки обработок митицидами в колониях для выращивания снижают плодовитость и продолжительность жизни трутней и маток (Rinderer et al., 1998; Haarman et al., 2002). Чтобы вырастить обильное количество зрелых трутней, необходимо уделять внимание этим факторам. Таким образом, условия выращивания должны иметь такое же значение, как и генетическая структура поголовья.
3.2. Брачный возраст королев
Девственные королевы имеют короткий, оптимальный приемный период для спаривания. Oertel (1940) и Jhajj et al. (1992) сообщили, что возраст, в котором королевы обычно совершают брачные полеты, составляет от 4 до 13 дней после появления на свет. Девственные королевы могут быть осеменены инструментально, когда им от нескольких дней до нескольких месяцев (Tarpy and Fletcher, 1998; Collins, 2000a). Однако возраст, в котором спариваются королевы, влияет на их производительность. Маккенсен и Робертс (1948) заметили, что осемененные инструментально королевы "после десятого дня будут задираться и плохо обращаться с рабочими пчелами, и процент и качество откладывания маток будет снижаться". Известно, что феромоны королевы играют важную роль, о чем говорилось в разделе 3.7. Другим фактором восприимчивости может быть изменение рН в сперматекальной жидкости, который составляет 7,3 у трехдневных маток и увеличивается до 8,6 у спаривающихся маток (Koeniger, 1986). Войке (1960) заметил, что девственные королевы старше 14 дней, как правило, спариваются с меньшим количеством особей. трутней и хранят меньше сперматозоидов. Zamar- liki и Morse (1962) сообщили, что королевы, лишенные возможности спариваться в течение одного месяца, не спаривались вообще или хранили меньше сперматозоидов. Для обеспечения качества маток коммерческие производители регулярно выбраковывают маток, которые не начали откладывать яйца в течение трех недель из-за плохих погодных условий. Чтобы определить оптимальный возраст маток для инструментального осеменения, Woyke и Jasin- ski (1976) осеменили 237 маток в возрасте от 1 до 47 дней 8 мкл спермы. Королевы, осемененные в возрасте от 5 до 10 дней, имели сходное количество сперматозоидов, хранящихся в сперматеке, и сходные показатели выживаемости по сравнению с NMQ. Королевы, осемененные в более молодом и более старшем возрасте, сохранили значительно меньше сперматозоидов. Молодые королевы, осемененные в возрасте от 1 до 3 дней, имели высокую смертность. Ясноусек (1987) сообщил, что королевы, осемененные в возрасте от 7 до 9 дней, начали откладывать яйца раньше всех. Сезонные эффекты влияют на время естественного спаривания и яйцекладки. Королевы, выращенные весной, как правило, спариваются более добросовестно и начинают яйцекладку раньше, чем королевы, выращенные осенью. Moritz и Kühnert (1984) сообщают, что начало яйцекладки, как для NMQ, так и для IIQ, задерживается в конце сезона. Они наблюдали 3440 IIQ, произведенных с 1972 по 1983 год в Германии, и обнаружили, что весенние королевы начинали откладывать яйца через 5,7 дней после осеменения, а королевы, осемененные в конце сезона, начинали откладывать яйца в более поздние сроки. 14,3 дня. Jhajj et al. (1992) подтвердили эти данные, заявив, что в начале сезона королевы спариваются на 5 дней раньше, а в конце сезона откладывают яйца дольше, до 11 дней. Я также заметил, что как IIQ, так и NMQ, выращенные в осенний сезон, могут начать откладывать яйца через 3-4 недели. Сезонные эффекты способствуют задержке яйцекладки и не только из-за отсутствия доступных трутней. Генетические различия также играют свою роль, хотя Гулер и Алпай (2005) сообщили, что условия окружающей среды оказывают большее влияние, чем генотип.
3.3. Эффекты банковских королев
Банковское дело, практика заключения королев в отдельные клетки и содержания их вместе в колонии-питомнике без маток, обеспечивает удобство. Большое количество маток можно держать до подходящего возраста для осеменения и после процедуры держать до тех пор, пока новые колонии не будут подготовлены для их интродукции. Это позволяет гибко планировать работу и является трудоемким, хотя и не обеспечивает оптимальных условий для маток. В серии исследований Войке (1988, 1989a) заметил, что девственные королевы, помещенные в клетки в колониях-питомниках и осемененные после достижения ими восприимчивого возраста спаривания, накапливают меньше спермы, отстают в начале яйцекладки и подвержены травмам со стороны агрессивных рабочих пчел. Практика банкинга маток также отрицательно сказывается на весе и привлекательности маток. Сабо и Таунсенд (1974) заметили, что более тяжелые королевы более привлекательны. Находясь в клетках, королевы могут не получать достаточного питания. Богатый белком рацион необходим для развития яиц, и недостаточное кормление белком может способствовать задержке начала яйцекладки. Королевы, помещенные в клетки после осеменения и позднее введенные в отдельные колонии, медленнее начинают откладывать яйца и накапливают меньше сперматозоидов (Wilde, 1994b). Это также может замедлить выработку феромонов у королев. Уайлд (1994a, b) также наблюдал эффект различных условий содержания маток до и после осеменения: свободных в нуклеусах и в клетках, с пчелами или без них, и сравнивал их с НМК в нуклеусах. IIQ, содержавшиеся с рабочими пчелами, откладывали сперму раньше и сохраняли больше сперматозоидов, чем те, которые содержались в клетках без пчел. Во второй сезон королевы, содержавшиеся в ящиках с 200 рабочими пчелами, произвели больше расплода, хотя различия не были значительными. Новобрачные королевы очень активны, бегают по гребню, часто сгибают свои абдомены, что способствует миграции сперматозоидов. Перемещение сперматозоидов из яйцеводов в сперматеку представляет собой сложный процесс, включающий мускульные действия королевы и подвижность сперматозоидов (Ruttner and Koeniger, 1971). Активное, свободное движение королевы и присутствие рабочих сразу после осеменения помогает очистить яйцеводы от спермы и повышает эффективность спермы. Во время брачных полетов королевы получают большое количество спермы от многочисленных трутней. Только около 10% сперматозоидов, собранных в латеральных овидуктах, мигрируют в сперматеку и сохраняются (Koeniger, 1986). Удержание маток после осеменения снижает миграцию сперматозоидов в сперматеку. Два набора данных о том, что IIQ, которым давали 8 мкл и помещали в клетку, сохранили 2,9 и 2,5 млн. сперматозоидов по сравнению с 4,2 и 4,4 млн. сперматозоидов, сохраненных IIQ, которым позволяли свободно перемещаться среди пчел и держали в инкубаторе (Woyke and Jasinski, 1973, 1976). Woyke (1979) повторно показал, что из 96 IIQ, осемененных 8 мкл, матки, которым было разрешено свободное перемещение и доступ к рабочим пчелам, сохранили 5,3 млн. сперматозоидов, в то время как матки, отсеянные без пчел, сохранили 3 млн. сперматозоидов. Войке (1989b) также сообщил, что IIQ, ограниченные небольшими клетками, сделанными из материала, исключающего доступ пчел, сохранили 1,8 млн. сперматозоидов, по сравнению с 5,2 миллиона сперматозоидов, хранящихся в IIQ, свободно перемещались и были выпущены непосредственно после осеменения Автор утверждает, что качество ухода за матерями во время критической стадии миграции сперматозоидов может дать лучшие результаты, чем второе осеменение. Королевы, помещенные в клетку после осеменения, обычно сохраняют сперму в боковых яйцеводах, что может быть вредным, а иногда и смертельным (Vesely, 1970). Woyke и Jasinski (1978) наблюдали сперму в яйцеводах королев после того, как они отложили яйца, при определенных условиях. Королевы, как правило, сохраняют сперму в яйцеводах, если они созданы в небольших популяциях, неспособных поддерживать температуру в гнездах; осеменены сохраненной спермой или спермой, полученной от старых трутней, и если осеменение происходит в конце сезона (Vesely, 1970; Woyke and Jasinski, 1978, 1980, 1985; Woyke, 1979, 1983, 1989a). Интересно, что Родс и Сомервиль (2003) сообщили, что у 11,5% НМК, производимых в Австралии, наблюдавшихся до 31-дневного возраста, в яйцеводах были остатки спермы. Они также сообщили, что это может быть связано с малой численностью колоний нуклеусов и низким качеством трутней. В ходе исследования количество сперматозоидов было низким как в трутнях, так и в сперматеках маток. Королевы в клетках и банках часто страдают от травм, наносимых агрессивными рабочими пчелами. Рабочие пчелы кусают аролиум (подушечки пальцев), тарси, ноги, а иногда антенны и крылья маток (Jasinski, 1987; Woyke, 1988). Из 354 королев, хранившихся в течение одной недели в колониях с меньшим количеством королев, 60% были травмированы. Королевы с поврежденным или отсутствующим аролиумом не откладывают феромоны, которые препятствуют строительству маточных ячеек и могут способствовать вытеснению (Lensky and Slabezky, 1981). Более того, королевы с поврежденными лапками или ногами обычно падают с расплодного гребня при осмотре колоний. Исследование, проведенное Гериншем и Бьенковской (2002) на 225 IIQ и NMQ, показало, что 55% маток в обеих группах получили травмы во время обычного обращения. Уровень травм и частота самоизлечения были выше среди IIQ, хотя травмы не оказали существенного влияния на уровень откладки яиц. Уровень суперинсультности увеличивался в зависимости от степени травм; поврежденная аролия по сравнению с парализованной или отсутствующей ногой. Авторы подчеркивают, что различные методы обращения с матками, например, количество раз, когда матки вступают в контакт с незнакомыми пчелами, определяют уровень травм. Войке (1989b) показал, что сокращение времени содержания девственных маток в клетке перед осеменением с 10 до 4 дней снизило уровень травматизма с 54% до 0%. Практика банкирования маток является ценным инструментом управления, хотя продолжительность периода банкирования должна быть сведена к минимуму. Обеспечение и поддержание надлежащих условий в колонии-питомнике также является важным фактором в предотвращении травм маток, которые могут снизить производительность маток. и увеличить количество замен.
3.4. Факторы, влияющие на количество количество сперматозоидов, хранящихся в сперматеках королев
Королева должна хранить достаточное количество сперматозоидов для поддержания численности колонии на протяжении всей жизни. Количество сперматозоидов, хранящихся в сперматеке, является основным фактором, определяющим продолжительность жизни королевы. Недостаточное количество сперматозоидов количество, менее 4 миллионов сперматозоидов, приводит к преждевременной супоросности (Harizanis and Gary, 1984; Woyke, 1989c). Хотя Уайлд (1994b) утверждает, что королевы, хранившие от 3 до 5 миллионов сперматозоидов, не влияли на продуктивность колонии. Считается, что IIQ имеют тенденцию хранить меньше сперматозоидов по сравнению с NMQ, хотя их количество варьируется в широких пределах в обеих группах. Как правило, IIQ хранят от 3 до 6 миллионов сперматозоидов, а NMQ - от 4 до 7 миллионов (Mackensen and Roberts, 1948; Woyke, 1962; Harbo, 1986b). Маккенсен (1964) сообщил, что в НМК хранится в среднем 5,73 миллиона сперматозоидов при диапазоне от 3,34 до 7,36 миллиона. Woyke (1962) сообщил об аналогичных результатах, количество сперматозоидов в среднем составило 5,34 млн. при более широком диапазоне от 0,69 до 7,92 млн. сперматозоидов. Уайлд (1994b) сообщил о диапазоне 4,1-5,9 млн. сперматозоидов, хранящихся у НМК, и от 2,1 до 4,8 млн. сперматозоидов, хранящихся у IIQ. Однако, как сообщается, королевы, выращенные и спаренные естественным путем в США и Новой Зеландии, хранили в среднем от 4 до 5 миллионов сперматозоидов (Harizanis and Gary, 1984; Van Eaton, 1986; Severson and Erickson, 1989). Эффективность миграции сперматозоидов зависит от дозы. Однако лечение маток является основным фактором, влияющим на эффективность миграции сперматозоидов в сперматеку. Большинство сперматозоидов попадает в сперматеку в первые несколько часов после осеменения, что является критическим периодом для королевы. Условия, которым подвергаются королевы в этот период, влияют на миграцию сперматозоидов. IIQ регулярно вводятся в небольшие колонии нуклеусов с целью повышения эффективности и приживаемости. Активность, температура и условия в улье могут усиливать или подавлять миграцию сперматозоидов. В серии экспериментов Войке и Ясински (1973) наблюдали за влиянием численности рабочих на эффективность миграции сперматозоидов во IIQ. Они показали, что королевы, содержавшиеся при температуре в гнезде 34 ◦ С, сохраняли больше сперматозоидов, чем те, которые содержались при 24 ◦ С. Увеличение популяции повышало температуру в гнезде и эффективность миграции сперматозоидов. Небольшие популяции пчел-кормилиц и, как следствие, низкая температура в гнездах расплода также снижает уровень успеха и задерживает начало яйцекладки IIQ (Woyke and Jasinski, 1980, 1982, 1985, 1990). В исследовании 160 IIQ, осемененных 8 мкл се- менов и введенных в нуклеусные колонии с разным числом сопровождающих пчел, Войке и Ясински (1980) обнаружили, что у маток с более чем 100 рабочими пчелами через два дня после осеменения яйцеводы были чистыми, а у большинства маток, содержавшихся с менее чем 100 рабочими, через два дня в яйцеводах все еще были се- мены. Для получения маток, хранящих достаточное количество сперматозоидов, Войке и Ясински (1982) рекомендуют, чтобы в популяции было не менее 350 рабочих пчел, необходимых для открытых ядер. Королевы, введенные в более крупные пчелиные кластеры, содержатся при более высоких и постоянных температурах и раньше начинают откладывать яйца. Войке и Ясински (1990) наблюдали 70 маток, осемененных 8 мкл спермы, в возрасте 7-8 дней, которые были созданы с разным количеством рабочих пчел. Королевы были созданы с 150, 350 и 750 рабочими пчелами-воспитательницами. начали откладывать яйца через 15, 13,5 и 11,5 дней соответственно, с диапазоном от 8 до 24 дней. Удвоение числа пчел, обслуживающих маток, стимулировало яйцекладку почти на день раньше. При наличии 9500 рабочих пчел матки начинали откладывать яйца намного раньше, через 5-9 дней, в среднем через 7 дней. Увеличение численности рабочих повысило температуру в кластере, что способствовало более быстрому началу откладки яиц. Яйцекладка ускорялась на 1-2 дня при повышении температуры на 1 ◦ C. Размер колонии, в которую вводятся новые IIQ, не только влияет на количество хранящихся сперматозоидов, но и на скорость принятия и успех. Оттен и др. (1998) также сообщили о степени успеха создания королев в популяциях разного размера и показали, что результаты были наилучшими, когда королев вводили в большие колонии с ядрами. Авторы сообщили, что королевы, введенные в слабые колонии из 200 рабочих пчел, имели повторный уровень успеха: 70% и 12% потери маток. В колониях с 1200 рабочими почти 95% IIQ начали яйцекладку при потере менее 1%. Гонтарз и др. (2005) наблюдали различия в тепловом режиме маток, содержащихся в клетках с сопровождающими пчелами или без них и влияние на эффективность хранения спермы. Королевы, повторно помещенные в клетки, установленные с сопровождающими пчелами после осеменения, имели повышенную температуру, иногда выше 35◦ C в течение первых двух часов. Температура была ниже, если рабочие особи были недавно выведены, или если королевы были девственницами. Авторы предполагают, что пчелы, содержавшиеся в клетке с королевой до осеменения, приняли королеву и приспособились к содержанию в клетке. Королевы, содержавшиеся при более высоких температурах, сохранили больше сперматозоидов. Обработка девственных маток перед осеменением, по-видимому, играет незначительную роль в производительности по сравнению с обработкой после осеменения, при условии, что матки осеменяются в оптимальный период восприимчивости. Wilde (1987) изучал производительность IIQ, в которых девственные королевы были подвергнуты различным условиям перед осеменением, и не обнаружил значительных различий в уровнях производительности по сравнению с NMQ. Наблюдали три группы IIQ: девственные королевы, созданные в нуклеусных колониях с исключенными входами; девственные королевы в клетках с 200 рабочими пчелами; и девственные королевы в индивидуальных клетках в колониях без маток. В возрасте 5-6 дней IIQ подвергали шестиминутной обработке СО 2и осеменяли 8 мкл спермы в возрасте 7-10 дней.
3.5. Дозировка спермы и качество спермы
Частота спаривания НМК и количество сперматозоидов, хранящихся в их сперматеке, сильно варьируется. Среди трутней, в том числе из одной колонии, количество и жизнеспособность сперматозоидов также сильно различаются (Lodesani et al., 2004). Как уже говорилось, условия окружающей среды, а также обработка маток до и после осеменения могут подавлять или увеличивать количество сохраняемых сперматозоидов. Дозировка, качество и обработка спермы также являются факторами, вносящими свой вклад. Для получения результатов, аналогичных естественному спариванию, стандартная доза спермы для инструментального осеменения составляет 8-12 мкл (Mackensen, 1964; Woyke, 1989c; Vesely, неопубликованные данные). Небольшое увеличение может быть получено при многократном осеменении малыми дозами. Меньшие дозы спермы оплодотворяются быстрее (Bolten and Harbo, 1982). По этой причине Маккенсен (1964) рекомендовал проводить две осеменения 3 мкл, а Харбо (1986a) рекомендовал 2-3 осеменения 2-4 мкл спермы с разницей в один день. Однако Войке (1989c) заявил, что разница между однократным и многократным осеменением, до 8 мкл, статистически не различается. Многократное осеменение требует дополнительного труда и обращения с матерями, а также может увеличить риск травм и инфекций. В настоящее время стандартной практикой является введение каждой королеве одной большой дозы спермы. Скорость миграции сперматозоидов зависит от дозы. Большие дозы спермы, от 4 до 8 мкл, обычно мигрируют в сперматеку в течение 40 часов. Малые дозы спермы мигрируют быстрее, от 1 до 2 мкл за 4-8 часов, и меньше зависят от условий (Woyke, 1983; Woyke and Jasinski, 1985). Хотя Харбо (1986a) сообщил о вариабельности количества сперматозоидов, сохраненных IIQ, осемененных в одинаковых условиях, и о том, что однородность снижается при увеличении дозы спермы и многократных осеменениях. Условия, вызывающие задержку спермы в яйцеводах, могут повлиять на производительность маток. Весели (1970) обнаружил, что королевы, осемененные 6 мкл спермы и помещенные в клетку после процедуры, часто сохраняют сперму в яйцеводах. Результаты значительно улучшались, когда королевам позволяли свободно передвигаться по колонии, за ними хорошо ухаживали рабочие пчелы и поддерживали температуру в расплодном гнезде, как обсуждалось выше. Возраст трутней также является фактором удержания спермы. Woyke и Jasinski (1978) сообщили, что королевы, осемененные спермой старых трутней, склонны задерживать сперму в своих яйцеводах, что может привести к гибели королев. У королев, осемененных 8 мкл спермы трутней старше четырех недель, остатки спермы в яйцеводах встречались чаще, чем у королев, осемененных трутнями двух-трехнедельного возраста. Сперма трутней с возрастом изменяет свою вязкость и цвет. У молодых трутней, возраст которых менее 2 недель, сперма жидкая и светлого цвета. Сперма трутней старше 2 недель темнее и более вязкая. Другим фактором, влияющим на удержание спермы в яйцеводах и количество сперматозоидов, хранящихся в сперматеке, является размер наконечника для осеменения. Беньковска и Панасюк (2006) наблюдали 246 IIQ, в которых 72,3% осеменялись меньшими наконечниками, 0,16 мм в диаметр, имели очищенные яйцеводы через 48 часов после осеменения. У 50,4% королев, осемененных более крупными наконечниками диаметром 0,19 мм, яйцеводы очистились. Королевы, осемененные наконечниками меньшего диаметра, сохранили больше сперматозоидов, в среднем 3,3 млн, по сравнению с королевами, осемененными более крупными наконечниками, в среднем 2,6 млн. Использование меньших наконечников в процессе сбора более чувствительно к качеству спермы трутней (Bienkowska and Panasiuk, 2006). Вязкая сперма старых трутней может быть липкой и более сложной для сбора. Более жидкая сперма молодых трутней легко смешивается со слизью, что может привести к образованию пробок в мелких наконечниках. Способ содержания трутней до наступления зрелости также может повлиять на сбор спермы. Дроны склонны перемещаться между колониями, поэтому для обеспечения идентификации поголовья трутней часто содержат внутри колоний до наступления зрелости. Такая практика приводит к накоплению фекалий в трутнях, что увеличивает риск загрязнения и может вызвать раздражение кожи.