Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Зимостойкость и морфогенетические особенности аборигенной популяции Apis mellifera mellifera L. в особо охраняемых природных территориях Республики Башкортостан

ВАК РФ 03.02.14, Биологические ресурсы

Автореферат диссертации по теме "Зимостойкость и морфогенетические особенности аборигенной популяции Apis mellifera mellifera L. в особо охраняемых природных территориях Республики Башкортостан"

рукописи

Сафаргалин

Азамат Бахтиярович

ЗИМОСТОЙКОСТЬ И МОРФОГЕНЕТИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ АБОРИГЕННОЙ ПОПУЛЯЦИИ APIS MELLIFERA MELLIFERA L. В ОСОБО ОХРАНЯЕМЫХ ПРИРОДНЫХ ТЕРРИТОРИЯХ РЕСПУБЛИКИ БАШКОРТОСТАН

Специальность 03.02.14 -биологические ресурсы

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук

1 3 ЛЕК 2012

Москва 2012

005057133

005057133

Диссертационная работа выполнена на кафедре общей биологии и химии Зауральского филиала ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет»

Научный руководитель: кандидат биологических наук,

доцент Юмагужин Фитрат Гилмитдинович

Официальные оппоненты:

Маннапов Альфир Габдуллович

доктор биологических наук, профессор заведующий кафедрой пчеловодства и рыбоводства РГАУ - МСХА имени К.А.Тимирязева, Антимиров Святослав Владимирович кандидат сельскохозяйственных наук, редактор журнала «Пчеловодство»

Ведущая организация

НИИ пчеловодства Россельхозакадемии

Защита диссертации состоится « 25 » декабря 2012 г. в 15.00 часов на заседании диссертационного совета Д.220.043.12 при Российском государственном аграрном университете - МСХА им. К.А. Тимирязева по адресу: 127550, Москва, ул. Тимирязевская,49

С диссертацией можно ознакомиться в Центральной научной библиотеке Российского государственного аграрного университета -МСХА им. К.А. Тимирязева

Автореферат разослан «23» ноября 2012 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы исследований. Сохранение аборигенных пород пчел Apis mellifera, наряду с другими глобальными экологическими проблемами мирового сообщества, является неотъемлемой частью стратегических программ, основанных на национально-культурных традициях и наследиях человечества (Ишемгулов, 2001; Кривцов, 2003; Яблоков, Юсуфов, 2004).

Масштабные негативные процессы в пчеловодстве в последние десятилетия вызваны не только экономическими проблемами (Гранкин, 1997; Сокольский и др., 2001; Ульяничев, 2001), но и критическим состоянием генофонда пчелы медоносной (Николенко и др., 2000).

Прогрессирующее ухудшение состояния среды обитания пчел, бессистемная стихийная метизация и отсутствие целенаправленной программы разведения привели к значительному сокращению численности пчелиных семей, снижению объема производимой продукции и деградации локальных популяций темной лесной пчелы Apis mellifera mellifera L. (Билаш, 1991; Гиниятуллин и др., 1999; Кривцов, 1995,2000; Косарев, 2000; Шафиков, 2003).

В условиях Южного Урала негативные процессы затронули обитающую в естественных условиях уникальную бурзянскую бортевую пчелу (Косарев, 2007). Они привели к снижению ее адаптационного потенциала, иммунитета, выдающихся хозяйственно-полезных качеств - выносливости, высокой работоспособности, возможности сбора в короткие сроки максимального количества меда, зимостойкости, устойчивости к инфекционным и инвазионным болезням (Кожевников, 1929; Петров, 1980; Юмагужин, 2006; Кривцов, 2008). Приоритетным критерием сохранности природных популяций в условиях Южного Урала является высокая зимостойкость пчелы (Жеребкин, 1979).

Поэтому особо актуальной на современном этапе является проблема выявления породных особенностей медоносных пчел с применением современных методов идентификации. Наряду с этим важнейшими задачами становятся оценка природных популяций пчел, выработка комплексных мер по сохранению, разведению и распространению аборигенных популяций, обладающих ценными хозяйственно-полезными признаками.

Цель исследования: оценить зимостойкость, провести сравнительный анализ морфогенетических особенностей аборигенной популяции медоносной пчелы, определить степень гибридизации бурзянской бортевой пчелы.

Задачи исследований:

1. Выявить зимостойкость бурзянской бортевой пчелы путем определения активности каталазы ректальных желез;

2. Изучить динамику морфологической изменчивости бурзянской бортевой пчелы с применением кластерного анализа;

3. С использованием изоферментных генетических маркеров провести сравнительный анализ генетической изменчивости и степени гибридизации бурзянской бортевой пчелы;

4. Разработать меры по предотвращению дальнейшей метизации бурзянской бортевой пчелы.

Научная новизна исследований. С помощью кластерного анализа морфометрических признаков и с использованием электрофоретических исследований изоферментов изучен генофонд бурзянской бортевой пчелы, обитающей преимущественно в государственном природном заповеднике «Шульган-Таш» и заказнике «Алтын Солок» на территории Республики Башкортостан. Прослежена значительная разнородность аборигенных медоносных пчел, выявлена различная степень их метизации и высокий уровень зимостойкости. При выявлении зимостойкости медоносных пчел использован модифицированный метод определения каталазной активности ректальных желез (газометрический метод заменен перманганатометрическим).

Теоретическая и практическая значимость работы. Показана целесообразность применения кластерного анализа морфологических признаков и электрофоретически выявленных изоферментов для мониторинга генофонда бурзянской бортевой пчелы и ее сохранения. Использование метода определения зимостойкости медоносных пчел по каталазной активности может служить надежным инструментом для ведения племенной и селекционной работы с медоносными пчелами.

Полученные результаты могут быть использованы природоохранными учреждениями для охраны аборигенных популяций медоносных пчел в естественных условиях и при проведении селекционно-племенных работ. Материалы диссертационной работы используются в ФГБОУ ВПО «Башкирский государственный аграрный университет» при проведении занятий по курсам «Основы пчеловодства», «Биология пчелиной семьи» и «Физиология животных». Теоретические и практические результаты диссертационной работы могут быть рекомендованы для повышения уровня подготовки бакалавров по направлению «Зоотехния» и специальности «Ветеринария», а также магистров и научно-педагогических кадров высшей квалификации.

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

1. В последнее десятилетие становится актуальным исследование генофонда природных популяций пчелы с целью предотвращения деградации генофонда.

2. Каталаза ректальных желез является ферментом регулирования физиологических процессов зимостойкости медоносных пчел и для определения ее активности применялась модифицированная методика.

3. Выявлены морфогенетические особенности бурзянской бортевой пчелы и уровень ее метизации в заповеднике «Шульган-Таш» и заказнике «Алтын Солок».

4. Выявленные закономерности популяционной структуры и приспособленности к длительной зимовке бурзянской бортевой пчелы (Apis mellifera mellifera L.) позволяют разработать меры по предотвращению ее гибридизации и сохранению в чистоте.

Апробация работы. Материалы диссертации были представлены в региональной конференции «Неделя науки Сибайского института БашГУ» (Сибай, 2007); в региональных научно-практических конференциях «Экологические и технологические аспекты сохранения башкирской пчелы в Зауралье Республики Башкортостан» (Сибай, 2008); «Уральский регион Республики Башкортостан: человек, природа, общество» (Сибай, 2009); «Уральский регион Республики Башкортостан: человек, природа, общество» (Сибай, 2011); во второй международной молодежной научной конференции молодых ученых России и Германии в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» (Уфа, 2012); во всероссийской молодежной конференции «Актуальные проблемы генетики и молекулярной биологии» (Уфа, 2012); во всероссийской молодежной конференции в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы» (Уфа, 2012).

Публикации результатов исследований. Основные положения диссертации изложены в 13 научных работах, опубликованных в материалах научно-практических конференций, в том числе три - в изданиях, рекомендованных ВАК РФ.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов исследований, результатов собственных исследований и обсуждения, выводов, практических предложений, библиографического списка из 228 наименований (в том числе 50 иностранных). В работе 151 страниц машинописного текста, 14 таблиц, 44 рисунка.

1. МЕДОНОСНАЯ ПЧЕЛА (APIS MELLIFERA MELLIFERA L.)

В СИСТЕМАТИКЕ ЖИВОТНЫХ. ПРОБЛЕМЫ ЗИМОСТОЙКОСТИ, ИДЕНТИФИКАЦИИ И СОХРАНЕНИЯ ЛОКАЛЬНЫХ ПОПУЛЯЦИЙ

Проведен анализ научной литературы о медоносной пчеле, ее положение в систематике животных, охарактеризованы породы и популяции пчел, дан краткий обзор истории возникновения бортничества на Урале (Петров, 1970; Кривцов, Вахитов, 1992; Лебедев, 1995). Проанализирована литература о проблеме зимостойкости, о ее значении в жизни медоносных пчел. Рассмотрен вопрос о роли активности каталазы ректальных желез в зимостойкости медоносных пчел (Жеребкин, 1979). Осуществлен анализ литературных данных по морфологии темной лесной пчелы, характеристике ее популяций. Особое внимание уделяется идентификации медоносных пчел с использованием морфологических признаков и генетических маркеров (Янбаев и др., 2000; Николенко,2003).

2. РЕГИОН, ОБЪЕКТ, МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Дана характеристика климата заповедника «Шульган-Таш» и заказника «Алтын солок» (Ляхницкий, Чуйко, 1999) их геологическое строение, рельеф и ландшафт (Физико-географическое..., 1964), водные ресурсы, (Ляхницкий, Чуйко, 1999) почвообразующие породы и почвы (Мукатанов, 2002). Охарактеризована флора ( Мартыненко и др., 2005) и фауна (Баянов, 1995) данных особо охраняемых природных территорий. Приведено заключение, что суровый климат Южного Урала сформировал популяцию бурзянской бортевой пчелы с характерными морфологическими, этологическими и хозяйственно-полезными признаками (Косарев 2007).

Объектом исследования является бурзянская бортевая пчела (Apis mellifera mellifera L., обитающая в особо охраняемых территориях Республики Башкортостан.

Определение активности каталазы ректальных желез медоносных пчел осуществляли методом титрования. Метод основан на реакции разложения перекиси водорода, которая образуется в процессе гниения каловых масс в прямой кишке, каталазой. Для определения брали препарированную прямую кишку медоносной пчелы по 20 штук на семью пчел. В качестве титранта использовали 1- молярный раствор КМп04. Реакция идет по уравнению:

2KMn04 + 5Н202 + 4H2S04 = 2KHS04 + 2MnS04 + 502 +8Н20

Активность каталазы вычисляли по разности количества раствора перманганата калия в контрольной и опытной пробах способом титрования.

Изучение морфометрических особенностей у медоносных пчел проводили в соответствии с общепризнанной методикой В.В. Алпатова (1948) и усовершенствованной Г.Д. Билаш, Н.И. Кривцовым (1991). После отбора пчел их умерщвляли крутым кипятком. Отдельные выборки фиксировали в семидесяти процентном этиловом спирте. Для измерения экстерьерных признаков использовали бинокулярный микроскоп МБС-10 с линейкой микрометром на окуляре. Морфологические признаки изучали на временных глицериновых препаратах.

Для изучения популяционной структуры медоносных пчел использовали кластерный анализ. При этом экстерьерные признаки подразделяли по информативности. Кластеризацию проводили по программе SYN-TAX IV, по результатам которой строили дендрограмму между выборками по методу «дальнего соседа». В качестве меры различия выборок использовали Евклидово расстояние.

Для электрофоретических анализов использовались по 13 особей медоносных пчел в каждой пробе. При экстракции ферментов применяли экстрагирующий буфер: 0.1 М трис-HCl, рН 8.0, содержащий 17 % сахарозы, 0.1 % 2-меркаптаэтанола, 0.05 % диэтилдитиокарбомата натрия. Особи пчел растирали в фарфоровой ступке с добавлением 1 мл охлажденного экстрагирующего буфера. Для связывания полифенолов перед гомогенизацией добавляли 200 мг нерастворимого поливинилпирролидона Polyclar АТ. После чего гомогенат центрифугировали в течение 20 минут при 15-17 тыс. об/мин. Разделение изоферментов проводили методом диск-электрофореза в

вертикальных пластинах 7.5 %-ного полиакриламидного разделяющего геля с pH 8.9 (Ornstein, 1964; Davis, 1964). Гистохимическое выявление зон ферментативной активности после электрофореза проводили по стандартным методикам (Shaw, Prasad, 1970), модифицированных применительно к медоносной пчеле (Янбаев и др., 2000). При изучении структуры аборигенных популяций медоносных пчел в качестве маркеров использовали изоферменты Mdh-1, кодирующие ферментную систему малатдегидрогеназы (MDH, 1.1.1.37). Название и номер фермента дается в сокращенном виде и прописными буквами в соответствии с рекомендациями номенклатурного комитета Международного союза биохимиков (Manchenko, 1994).

При характеристике состояния популяций медоносных пчел использовались стандартные параметры: частота аллелей и генотипов, ожидаемая (НЕ) и наблюдаемая (Но) гетерозиготность, индекс фиксации Райта Fst (коэффициент инбридинга), число генотипов, среднее число аллелей на локус А и доля полиморфных локусов Р. Различия наблюдаемых распределений генотипов и их ожидаемых частот при равновесии Харди-Вайнберга проверяли по стандартному хг~ критерию (Животовский, 1991).

В целях определения пространственных закономерностей размещения гибридных генотипов в ареале аборигенных популяций пчел использована программа Spatial Genetic Software SGS, основанная на GIS-технологиях (Degen et al., 2001). Для выявления степени генетической дифференциации особей в пределах ареала применяли генетическое расстояние Грегориуса dü (Gregorius, 1978).

Стандартные анализы различных вариационных рядов выполнены с использованием программы "STATISTICA 5.0" (StatSoft), а также MS EXCEL. Определялись средние значения различных параметров, их арифметические ошибки, пределы изменений, коэффициент вариации, формы распределения значений признаков, статистическая достоверность различий средних показателей.

3. РОЛЬ КАТАЛАЗНОЙ АКТИВНОСТИ РЕКТАЛЬНЫХ ЖЕЛЕЗ В ЗИМОСТОЙКОСТИ МЕДОНОСНЫХ ПЧЕЛ

Активность каталазы ректальных желез сильно зависят от сезона года и неодинаковы у различных выборок пчел. Зависимость активности каталазы ректальных желез у медоносных пчел от сезона года приведена в таблице 1.

Если у выборок пчел с бортей активность каталазы ректальных желез весной 2009 года составила 34,50±3,31 мкмоль/мин/мг, в 2010 - 42,50±2,10 мкмоль/мин/мг, в 2011 - 40,30±1,43 мкмоль/мин/мг, то осенью - 210,48±6,16 мкмоль/мин/мг; 295,00±6,20 мкмоль/мин/мг и 250,54±6,46 мкмоль/мин/мг, соответственно. Показатель активности каталазы у бортевых пчелиных семей в осеннее время превышает весенний показатель в 5-7 раз.

Таблица 1. Зависимость активности каталазы (мкмоль/мин/мг) ректальных желез медоносных пчел от сезона года (п=20)

лборки пчел годы 2009 2010 2011

и сезон весна осень весна осень весна осень

и 5 « М±ш 34,50 ±3,31 210,48 ±6,16 42,50 ±2,10 295,00 ±6,20 40,30 ±1,43 250,54 ±6,46

1 s б л Я о В. ю R и м Lim 21,9050,40 185,45231,21 33,60 -51,40 288,23296,32 35,00 -44,80 213,35 -286,58

Cv,% 1,23 5,36 0,39 3,52 0,14 3,84

и § И M±m 48,14 ±5,60 235,18 ±9,99 47,60 ±6,31 394,14 ±4,05 49,50 ±3,75 306,30 ±8,88

и и « £ Я § & ü W Lim 26,7088,40 189,00259,68 25,60 -85,32 365,45423,00 36,90 -58,65 268,00338,00

Cv,% 5,14 7,29 5,65 4,05 1,58 7,69

Помесные M±m 49,43 ±6,43 205,73 ±26,50 50,29 ±4,91 133,83 ±6,85 52,90 ±2,85 328,80 ±9,17

Lim 26,4979,68 158,98236,64 30,4867,23 109,21176,40 39,5059,58 279,73354,88

Cv,% 3,80 16,42 1,63 11,04 0,73 8,34

У бурзянских пчел с рамочных ульев данный показатель как весной, так и осенью был несколько выше, чем у пчел с бортей. При этом осенний показатель каталазной активности превысил весенний в 5-7 раз.

В выборках медоносных пчел со степной зоны показатель активности ректальных желез по годам значительно варьировал, если весной от 49,43±6,43 мкмоль/мин/мг в 2009 году до 133,83±6,85 мкмоль/мин/мг в 2011 году, то осенью - от 52,90±2,85 мкмоль/мин/мг в 2010 году до 328,80±9,17 мкмоль/мин/мг в 2011 году. Повышение показателей осенью составило в 2-4 раза.

Синтез каталазы является необходимым условием интенсивности протекания физиологических процессов в ректальных железах медоносных

пчел. Содержание каталазы в пробах осенью, то есть в период подготовки пчел к длительной зимовке в несколько раз выше, чем весной. Известно, что каталаза косвенно тормозит гнилостные процессы в прямой кишке пчел. Она разлагает перекись водорода, которая является источником свободных радикалов. Поэтому активность каталазы ректальных желез является важным показателем адаптационного механизма зимостойкости медоносных пчел.

Зависимость активности каталазы ректальных желез от веса и длины прямой кишки в весенний период представлена на рисунках 1 и 2.

В/Ь|В/Р8| Р 2009

В/Ь|В/|»| Р 2010

В/Ь|В/[в| Р 2011

60,00 50,00 40,00 30,00 20,00 10,00 0,00

- вес----активность каталазы

/ '

\

/ \ \ / А.

V

въ|вф®| Р ВЪ^! Р в/ь\в/р\ Р

2009 2010 2011

60,00 50,00 ■40,00 30,00 20,00 10,00 0,00

-длина кишки ----активность каталазы

Рисунок 1. Соотношение активности каталазы ректальных желез и веса прямой кишки пчел весной. (Примечания: В/Ь -бурзянские-бортевые, В/Ре - бурзянские с пасек, Р - помесные).

Рисунок 2. Соотношение активности каталазы ректальных желез и длины прямой кишки пчел весной. (Примечания: В/Ь - бурзянские-бортевые, В/Ре - бурзянские с пасек, Р -помесные).

Вес и длина прямой кишки напрямую зависят от наполненности каловыми массами. У бурзянских пчел с бортей в 2009 году вес прямой кишки составил 0,86±0,09 мг, а активность каталазы - 34,50+3,31 мкмоль\мин\мг, в 2010 году - 0,39±0,04 мг и 42,50±2,10 мкмоль\мин\мг, а в 2011 году - 0,63±0,09 мг и 40,30±1,43 мкмоль\мин\мг, соответственно. У бурзянских пчел с пасек соответствующие показатели имели следующие значения: в 2009 году -0,29±0,04 мг и 48,14±5,60 мкмоль\мин\мг, в 2010 году - 0,44±0,01 мг и 47,60±б,31 мкмоль\мин\мг, в 2011 году - 0,31±0,04 мг и 49,50±3,75 мкмоль\мин\мг. У помесных пчелиных семей данные показатели составили: в 2009 году - 0,37±0,03 мг и 49,43±6,43 мкмоль\мин\мг, в 2010 году - 0,91±0,13 мг и 50,29±4,91 мкмоль\мин\мг, в 2011 году - 0,91±0,15 мг и 52,90±2,85 мкмоль\мин\мг. При этом у бурзянских пчел, как с бортей, так и с пасек даже при достаточно большом весе каловых масс не наблюдается резких скачков изменения активности каталазы. А у помесных пчел в 2010 году с увеличением веса прямой кишки резко снижается активность каталазы. В 2011 году большому весу прямой кишки соответствует высокая активность каталазы.

У помесных пчелиных семей соотношение между активностью каталазы ректальных желез и весом прямой кишки сильно варьирует в зависимости от

года, то есть от условий зимовки. А у бурзянских пчел с бортей и пасек вне зависимости от условий зимовки уровень активности каталазы и вес прямой кишки существенно не меняются. Зависимость уровня активности каталазы от длины прямой кишки не наблюдается.

У помесных пчелиных семей как осенью, так и весной, соотношение между активностью каталазы ректальных желез и весом прямой кишки сильно варьирует.

кубитальный индекс----активность каталазы

Рисунок 3. Зависимость активности каталазы ректальных желез от кубитального индекса осенней выборки пчел: В/b - бурзянские-бортевые, B/Ps -бурзянские с пасек, Р - помесйые.

Чем больше длина и вес прямой кишки, тем меньше каталазная активность ректальных желез и наоборот. А у бурзянских пчел с бортей и пасек большому весу и длине прямой кишки соответствует низкая активность каталазы ректальных желез.

Лишь в 2010 году у бурзянских пчел с пасек данная зависимость обратная. Это можно связывать с подкормкой пчелиных семей осенью, что способствовало более плодотворной работе матки и появлению молодых особей ко времени отбора проб. Для выборок пчел осенью высоким значениям кубитального индекса соответствовали высокие значения активности каталазы ректальных желез (рисунок 3). Поэтому по значениям кубитального индекса можно судить о зимостойкости медоносных пчел.

5. МОРФОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ БУРЗЯНСКОЙ БОРТЕВОЙ ПЧЕЛЫ В ЗАПОВЕДНИКЕ «ШУЛЬГАН-ТАШ» И ЗАКАЗНИКЕ «АЛТЫН СОЛОК»

Бурзянская бортевая пчела - это природная популяция темной лесной пчелы {Apis mellifera mellifera L). В силу природно-климатических условий

горно-лесной части Республики Башкортостан она тысячелетиями занимала определенный ареал обитания, в основном в пределах Бурзянского административного района и поэтому имеет своеобразные биологические особенности (Петров, 1980). Для бурзянской бортевой пчелы характерна темная или темно-серая окраска тела, отсутствие желтизны на брюшных кольцах -тергитах. Она имеет самые крупные размеры по сравнению с особями любых других пород пчел (Шафиков, 2009).

Для того, чтобы проследить динамику изменчивости морфологических признаков за относительно длительный период времени, мы использовали данные Юмагужина Ф.Г. за 2001 год. При этом пробы были отобраны из одних и тех же бортевых пчелиных семей.

Как видно из таблицы 2, средние значения длины жилки а в 2001 году составили 21,93±1,86 мм, а в 2008 - 20,82±0,50 мм. Аналогичные данные длины жилки б соответственно были равны в 2001 году 37,08±1,72 мм, а 2008 -35,19±0,77 мм.

Таблица 2. Показатели кубитального и тарзального индексов бортевых пчел заповедника «Шульган-Таш» и заказника «Алтын солок».

Признаки Годы М+ш Cv,% Lim

Длина жилки (а) 2001 21,93+1,86 3,45 17,00-24,50

2008 20,82+0,50 9,24 10,88-23,20

Длина жилки (б) 2001 37,08+1,72 2,99 32,89-40,00

2008 35,19+0,77 8,43 19,45-38,20

Кубитальный индекс 2001 59,27+5,04 5,48 43,58-69,70

2008 59,32+0,69 4,52 49,86 - 66,05

Длина первого членика задней лапки 2001 4,32+0,06 0,003 4,20-4,47

2008 4,31+0,02 1,51 4,11-4,52

Ширина первого членика задней лапки 2001 2,33+0,04 0,002 2,24-2,41

2008 2,35+0,01 1,73 2,24-2,55

Тарзальный индекс 2001 54,05+1,00 1,00 51,74-56,32

2008 54,53+0,24 1,74 52,75 - 56,67

Наблюдается снижение средней длины жилки а в 2008 году по сравнению с 2001 годом на 1,11 мм, а средняя длина жилки б, уменьшается на 1,89 мм. Значение коэффициента вариации данных параметров в 2008 году намного выше (9,24 и 8,43 %%) по сравнению с 2001 годом (3,45 и 2,99 %%). Что свидетельствует о неоднородности выборок пчел 2008 года.

Кубитальный индекс за рассматриваемый период резко не менялся и составил в 2001 году - 59,27 %, а в 2008 году - 59,32 %. Минимальные значения

11

данного показателя в выборках пчел в 2001 году составили 43,58 %, в 2008 году - 49,86 %, а максимальные значения, соответственно, в 2001 году - 69,70 % и в 2008 году - 66,05 %.

Если в 2001 году ширина первого членика задней лапки составила 2,33+0,002 мм, то в 2008 году - 2,35+0,01 мм, а длина первого членика задней лапки, соответственно, 4,32+0,003 мм и 4,31±0,02 мм. При этом тарзальный индекс в 2001 году составил 54,05+1,00 %, а в 2008 году - 54,53±0,24 %.

По другим экстерьерным признакам у бурзянских бортевых пчел заповедника «Шульган-Таш» и заказника «Алтын солок» существенные изменения не выявлены.

Для полной характеристики состояния и динамики популяции бурзянских бортевых пчел заповедника «Шульган-Таш» и заказника «Алтын солок» нами проведен кластерный анализ по наиболее информативным морфологическим показателям.

На дендрогамме, показывающий различие бортевых пчел заповедника «Шульган-Таш» и заказника «Алтын солок» по кубитальному и тарзальному индексам за 2001 год, выделяются 2 группы кластеров, которые разветвляются на евклидовом расстоянии 6,1 (рисунок 4).

2,0 2,5 3,0 3.5 4,0 4,5 5,0 5,5 6,0

Рисунок 4. Дендрограмма, показывающая различие бортевых пчел по более информативным экстерьерным признакам (2001г.)

В пределах первого кластера подгруппы не выделяются. Но в пределах второго кластера можно выделить три подгруппы с евклидовым расстоянием 2,6 и 2,7. В группе I объединенные средние данные кубитального индекса равняются 54,37 %, а тарзального индекса - 54,16 %. То есть для этой группы характерно очень низкое значение кубитального индекса и высокое значение тарзального. В подгруппе II А кубитальный индекс составляет 60,25 %, а тарзальный индекс - 53,92 %, в подгруппе II В, соответственно, 62,81 % и 54,24 %, а в подгруппе II С - 65,43 % и 53,30 %. Для всех выборок пчел II группы

12

характерны значения кубитального индекса выше 60 %, в основном присущих только для темных лесных пчел и низкие значения тарзального индекса (рисунок 4).

А у I группы при кубитальном индексе 54,37 %, тарзальный индекс составил - 54,16 %, а эти значения характерны, преимущественно для южных пород пчел. Из этого следует, что уже в 2001 году в ареале бортевой пчелы присутствовали пчелы инородного происхождения.

На дендрограмме (рисунок 5) видно, что в выборках пчел 2008 года заповедника «Шульган-Таш» и заказника «Алтын солок» выделяются 3 группы кластеров по кубитальному и тарзальному индексам по сравнению с 2001 годом. Группы кластеров разветвляются на евклидовом расстоянии 3,7 - 4,0. В пределах I группы выделяются пять подгрупп с евклидовым расстоянием 1,8, в группах II и III подгруппы не выделяются.

0,5 1.0 1,5 5,0 5,5 3,0 3,5 4,0

Рисунок 5. Дендрограмма, показывающая различие бортевых пчел по более информативным экстерьерным признакам (2008 г.)

В подгруппе I А" средние данные экстерьерных признаков следующие: кубитальный индекс равняется 59,68 %, а тарзальный индекс - 53,84 %. В подгруппе I Ау кубитальный индекс составляет 59,02 %, тарзальный индекс -53,90 %. В подгруппе I В средние данные кубитального индекса - 60,74 %, а тарзального индекса - 54,77 %. Выборки пчел в подгруппах I А", I Ау, I В по экстерьерным признакам соответствуют характерным для бурзянской бортевой пчелы стандартам. Следовательно, данные подгруппы образуют субпопуляции бортевой пчелы заповедника «Шульган-Таш» и заказника «Алтын солок».

Подгруппы I С* и I Су отделяются от других подгрупп на евклидовом расстоянии 1,4 (рисунок 5). Им характерны отличные от предыдущих подгрупп морфологические значения. В подгруппе I С* кубитальный индекс составляет

13

57,43 %, а тарзальный индекс - 55,97 %. Соответственно, у подгруппы I С кубитальный индекс - 55,82 %, а тарзальный индекс - 56,25 %.

Так как на дендрограмме (рисунок 5) подгруппы I А", I А\ I В, I Схи I Су находятся в одной группе кластера, то можно предположить, что подгруппы I С* и I Су составляют гибридную линию бортевых пчел заповедника «Шульган-Таш» и заказника «Алтын солок».

В группе II и III подгруппы не выделяются. Выборки медоносных пчел, отнесенных к группе II, имеют следующие морфологические признаки: кубитальный индекс - 63,38 % и тарзальный индекс - 54,48 %. Из рисунка 5 видно, что эта группа выборок пчел находится в дальнем родстве от бортевых пчел, хотя по экстерьерным признакам они соответствуют темной лесной пчеле. Распространение данного кластера в ареале бортевой пчелы имеет точечный характер.

В группе III кубитальный индекс составляет 49,86 %, а тарзальный индекс - 56,45 %. Низкое значение кубитального индекса и высокое - тарзального индекса свидетельствует о том, что в ареал бортевых пчел завезены кавказские пчелы.

Таким образом, кластерный анализ по наиболее информативным морфологическим признакам показывает, что в ареале бурзянской бортевой пчелы с течением времени появились гибридные пчелы в результате завоза южных пород.

ГЛАВА 5. ИЗОФЕРМЕНТНЫЕ ГЕНЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ КАК ИНСТРУМЕНТ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ МЕТИЗАЦИИ БУРЗЯНСКОЙ БОРТЕВОЙ ПЧЕЛЫ

При оценке степени метизации бурзянской бортевой пчелы использован локус М<1Ь-1. Ранее группой исследователей медоносной пчелы был выявлен практически полный мономорфизм этого локуса (Янбаев и др., 2000). Следовательно, возрастание в нем полиморфизма будет свидетельствовать о внесении в популяцию бурзянской бортевой пчелы чужеродных аллелей, которые имеются в других породах и подвидах медоносных пчел.

Доля генотипов 2/2 в исследованных выборках (13 особей рабочих пчел в пробе) в среднем составила 10,08 ±2,84 (77,54 %), с пределами изменений от 2 до 12, при коэффициенте вариации 8,07 %. Данные для гетерозиготного генотипа 1/2 составили: 2,60±2,12 (20,00 %), изменения в пределах от 1 до 8, а коэффициент вариации составил 4,50 % (рисунок 6). Доля генотипов 1/1 в среднем на выборку составляет 0,32 ±0,98 (2,46 %), с изменениями от 0 до 4, с коэффициентом вариации 0,97 % (рисунок 7). Генотипы 1/1 не характерны для бурзянской бортевой пчелы. Их наличие означает, что в некоторых семьях сами матки несут аллель 1 в гомо - или гетерозиготной форме. В целом аллель 1 существенно не нарушил генофонд популяции бурзянской бортевой пчелы, а этот процесс затронул лишь отдельные семьи.

Число гетерозигот 1/2

1,0 1.5 2,0 :,5 3,0 3.5

Число гомозигот 1/1

Рисунок 6. Распределение выборок Рисунок 7. Распределение выборок по по доле генотипов доле генотипов

Среднепопуляционное значение наблюдаемой гетерозиготности (Я 0 ) составляет 0,20+0,16 (рисунок 8), с изменениями в пределах от 0,077 до 0,615, коэффициент вариации 0,026 %, а ожидаемой гетерозиготности (#£) - 0,187 ±0,144, с изменениями от 0,077 до 0,520 и при коэффициенте вариации 0,021 %. Следовательно, изученные выборки бортевых пчел характеризуются близкими по значению уровнями генетического полиморфизма. Средние значения ожидаемой гетерозиготности ниже по сравнению со средними значениями наблюдаемой гетерозиготности. Это свидетельствует о том, что в выборках медоносных пчел с бортей дефицита гетерозигот не наблюдается. Преобладают семьи с нулевой гетерозиготностью, но уровень гетерозиготности полиморфных семей также достаточно высок, который приводит к появлению относительно высокой пространственной внутрипопуляционной подразделенности. Данный процесс вызван в большей степени гибридизацией с чужеродными аллелями (рисунок 8).

0,1 С,: 0,3 0,4 0,5 0,4 Наблюдаемая гетерозиготность

Рисунок 8. Распределение наблюдаемой гетерозиготности локуса МсШ-1 в семьях бурзянских бортевых пчел

■0,4 -о,..... о 0,1 о,:

Индекс фиксации Райта

Рисунок 9. Распределение эксцесса гетерозигот в семьях бурзянских бортевых пчел

Об этом свидетельствует и индекс фиксации Райта (рисунок 9), который имеет в основном отрицательные значения, т.е. коэффициент инбридинга очень низок.

При кластеризации бурзянских бортевых пчелиных семей по генетическому расстоянию (рисунок 10) наблюдается высокая межсемейная генетическая дифференциация. Гибридные особи на территории заповедника «Шульган-Таш» и заказника «Алтын солок» распределены относительно равномерно. Следует также отметить, что расположенные вблизи населенных пунктов бортевые пчелиные семьи более повержены метизации. Данное обстоятельство подтверждает мнение генетической экспансии пчелиных семей иной породы или пчел неопределенного происхождения за счет завоза к населенным пунктам, расположенным непосредственно у границ или на территории ООПТ.

Таким образом, электрофоретические исследования изоферментов показывают увеличение гетерозиготности локуса МсШ-1. В целях предотвращения нежелательных процессов метизации необходимо осуществить надежную охрану популяции бурзянской бортевой пчелы в зоне ее ареала путем расширения территории заповедника «Шульган-Таш» и повышения статуса заказника «Алтын солок».

У

■с!

Б9

Б21

Б42

Б50

БЯ

Б61

Б70

Б71

Б20

Б26

Б23

Б57

Б58

Б67

Б34

Б46

Б69

Б72

Б74

БЗ

Б47

Б55

Б28

Б48

Б59

0.20

0.17 0.13 0.10 0,07 Генетическое расстояние

0,03

Рисунок 10. Кластеризация бурзянских бортевых пчелиных семей по генетическому расстоянию

Кроме этого необходимо вести среди местных пчеловодов и бортевиков просветительскую работу о необходимости чистопородного разведения бурзянских пчел, развернуть на базе стационарных пасек ООПТ племенную работу, больше осваивать бортевые угодья и широко рекламировать продукцию бортевого пчеловодства.

ВЫВОДЫ

1. Титриметрический способ определения каталазной активности ректальных желез медоносных пчел является более приемлемой методикой выявления зимостойкости медоносных пчел.

2. Содержание каталазы в пробах медоносных пчел осенью, в период подготовки пчел к длительной зимовке, в несколько раз выше, чем весной. У помесных пчелиных семей соотношение между активностью каталазы ректальных желез и весом прямой кишки сильно варьирует в зависимости от года, то есть от условий зимовки.

3. У бурзянских пчел взятых с бортей и пасек вне зависимости от условий зимовки уровень активности каталазы и вес прямой кишки существенно не изменяются. Зависимости уровня активности каталазы от длины прямой кишки не наблюдается. Активность каталазы ректальных желез является важным показателем адаптационного механизма зимостойкости медоносных пчел.

4. Медоносные пчелы заповедника «Шульган-Таш» и заказника «Алтын солок» (бурзянская бортевая пчела) по морфологическим признакам отличаются от степных пчел. Многомерный кластерный анализ по кубитальному и тарзальному индексам показал, что в ареале бурзянской бортевой пчелы с течением времени появились гибридные пчелы, и процесс метизации с другими породами пчел еще сильнее усиливается.

5. Электрофоретические исследования изоферментов показывают увеличение гетерозиготности локуса МсШ-1у популяции бурзянской бортевой пчелы. Преобладают семьи с нулевой гетерозиготностью, но уровень гетерозиготности полиморфных семей достаточно высок, что приводит к появлению относительно высокой пространственной внутрипопуляционной подразделенности. Данный процесс вызван в большей степени гибридизацией с чужеродными аллелями.

6. В целях предотвращения нежелательных процессов метизации необходимо осуществить надежную охрану популяции бурзянской бортевой пчелы в зоне ее ареала путем расширения территории заповедника «Шульган-Таш» и повышения статуса заказника «Алтын солок». Кроме этого необходимо вести среди местных пчеловодов и бортевиков просветительскую работу о необходимости чистопородного разведения бурзянских пчел, развернуть на базе стационарных пасек ООПТ племенную работу, больше осваивать бортевые угодья и широко рекламировать продукцию бортевого пчеловодства.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Для надежной охраны ядра популяции бурзянской бортевой пчелы и предотвращения гибридизации ее с другими породами пчел необходимо выполнить следующие первоочередные мероприятия:

- расширить территорию заповедника «Шульган-Таш» в северо-западном направлении на 36,6 тыс. га, где имеются большое количество старо возрастных сосновых деревьев для изготовления бортей;

- изменить статус заказника «Алтын солок», путем переподчинения его с ведения Бурзянского лесхоза Министерства лесного хозяйства РБ в ведение государственного природного заповедника «Шульган-Таш» или созданием отдельной администрации заказника при Министерстве природных ресурсов РФ;

- проводить рекламу продукции бортевого пчеловодства, показать экономическую эффективность данного ремесла местному населению в целях полного освоения бортевых угодий в пределах ареала бурзянской бортевой пчелы;

- придать статус племенной стационарным пасекам заповедника «Шульган-Таш» и пасекам фермерских хозяйств на территории заказника «Алтын солок», где нужно заниматься регулярной селекционной работой и реализацией племенного материала

Статьи, опубликованные в изданиях, рекомендованных ВАК РФ

1. Юмагужин Ф.Г., Талипов А.Н., Янбаев Ю.А., Сафаргалнн A.B. Об использовании морфологических признаков для решения проблем сохранения генофонда бурзянской бортевой пчелы // Вестник Оренбургского государственного университета. - 2009. - № 6. - С.464 - 465.

2. Юмагужин Ф.Г., Сафаргалин А.Б. Активность каталазы ректальных желез у медоносных пчел // Аграрная наука. - 2009. - № 10. - С. 24 - 26.

3. Юмагужин Ф. Г., Сафаргалин А.Б. Кластерный анализ морфологических признаков у бурзянских бортевых пчел // Аграрная наука - 2011. - № 12 - С. 18 -20.

Статьи, опубликованные в других изданиях

4. Назаров А.Г., Юмагужин Ф.Г., Сафаргалин А.Б. Медопродуктивные условия в Башкирском Зауралье и формы организации пчеловодческих хозяйств // Экологические и технологические аспекты сохранения башкирской пчелы в Зауралье Республики Башкортостан. - Уфа, 2008. - С. 26 - 39.

5. Юмагужин Ф.Г., Сафаргалин А.Б. Некоторые моменты селекционной и племенной работы с бурзянскими бортевыми пчелами // Экологические и технологические аспекты сохранения башкирской пчелы в Зауралье Республики Башкортостан. - Уфа, 2008. - С. 125 - 131.

6. Сафаргалин А.Б., Абдуллина Г.Г. Экстерьерные признаки бурзянских бортевых пчел заповедника «Шульган - Таш» и заказника «Алтын Солок» // Экологические и технологические аспекты сохранения башкирской пчелы в Зауралье Республики Башкортостан. - Уфа, 2008. - С. 62 - 69.

7. Юмагужин Ф. Г., Сафаргалин А.Б. Роль каталазной активности ректальных желез у медоносных пчел // Уральский регион Республика Башкортостан: человек, природа, общество. Сибай, 2009. - С. 337 - 340.

8. Сафаргалин А.Б. Кубитальный индекс медоносных пчел Башкирского Зауралья // Уральский регион Республики Башкортостан: человек, природа, общество. - Сибай, 2011. - С. 324 - 329.

9. Сафаргалин А.Б. Прогнозирование зимостойкости пчел по каталазной активности ректальных желез // Уральский регион Республики Башкортостан: человек, природа, общество. - Сибай, 2011. - С. 329 — 333.

10. Сафаргалин А.Б., Юмагужин Ф.Г. Влияние каталазной активности ректальных желез на зимостойкость пчел // Научные исследования в современном мире: проблемы, перспективы, вызовы. (Материалы второй международной молодежной научной конференции молодых ученых России и Германии в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы, Часть I). -Уфа, 2012. С.231-234.

11. Сафаргалин А.Б., Юмагужин Ф.Г. Влияние веса и длины прямой кишки на каталазную активность ректальных желез у медоносных пчел.// Biologickevädy Ekologie Zemepis a geologie Zem5delstvi Praha Publishing House «Education and Science» s.r.o 2012 (Materialy AVIII Mezinarodni Vedecko -Praktickakonfence «Vznikvodeni Vedecke -2012» 27.09.12 - 05.10.12 Dil 15) C. 24 -28.

12 Сафаргалин А.Б., Абдулгазина H.M., Юмагужин Ф.Г. Степень гибридизации бурзянской бортевой пчелы в пределах ареала. //Актуальные проблемы генетики и молекулярной биологии в рамках фестиваля науки. (Материалы всероссийской молодежной конференции в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы).- Уфа, 2012. С. 176 - 180.

13. Абдулгазина Н.М., Сафаргалин А.Б., Юмагужин Ф.Г. Зависимость каталазной активности ректальных желез у медоносных пчел от длины и веса прямой кишки.// Современные основы рационализации технологии воспроизводства сельскохозяйственных животных в условиях индустриальной системы в АПК. (Материалы всероссийской молодежной научной школы в рамках Федеральной целевой программы «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009-2013 годы) - Уфа, 2012. С. 17-21.

Отпечатано с готового оригинал-макета

Формат 60x84'/¡б. Усл. печ. л 1,16. Тираж 100 экз. Заказ 491

Издательство РГАУ - МСХА 127550, Москва, ул. Тимирязевская, 44 Тел.: (499) 977-00-12, 977-26-90, 977-40-64