외국 양봉은 왜 여왕벌을 2년간 사용하는가?

[꿀벌나라]

앞전 올린 옥살산/글리세린 타올 적용 자료에 2년생 여왕벌 내용이 자주 등장하는데,

이유가 뭘까요?

외국에서는 2년까지 주로 사용하고 있고, 저도 15년전 부터 일부 벌통에 적용하고 있습니다.

아래 논문에는 여왕벌이 수명이 3년, 그 아래 논문에는 최대 5년이라고 합니다.

이 자료 때문에 2년간 사용하는가? 

아닙니다. 다른 이유가 있기 때문입니다.

(참고 논문)

<Vitellogenin, juvenile hormone, insulin signaling, and queen honey bee longevity>

 <Social context, stress, and plasticity of aging> 

여왕벌 : 일령(QD), 주령(QW), 월령(QM) 및 년령(QY)   (QD, QW 는 처녀왕, W는 일벌)

 (A–C) y축은 (A)복부,  (B)흉부 및 (C)머리에서 Vg mRNA 의 상대적 농도를 나타낸다.

여왕벌은 검은색 막대로, 일벌은 흰색 막대로 표시된다

난황형성전구체 (vitellogenin  약어 : Vg)는 지방 세포에서 합성되어 혈강체액으로 방출되는

180kDa 당지질 단백질이며, 여왕벌 및 일벌의 수명을 증진하는 항산화제 및 면역 기능의 역할을

합니다. 여왕벌의 난황 단백질로 가장 잘 알려져 있으며 난모세포가 발달함으로써 흡수됩니다. 

그라프를 보년, 1년 이상된 여왕벌(QY)은 복부와 흉부에서 Vg 메신저 RNA가 1년 이내 여왕벌(QM)

보다 높고, 머리에서만 약간 낮습니다.  머리와 흉부는 전체 Vg 풀의 25%를 차지 하기 때문에,

전체적으로 보면 1년 이상의 여왕벌이 Vg가 더 높습니다.

그러므로, 1년 이상된 여왕벌이 산란력이 떨어진다는 말은 근거가 없습니다.  실지적으로 경험해

봤지만, 그런 느낌은 못 느꼈습니다.

또, 분봉열이 강하다는 말에 논합니다.

유밀기가 되면 식량이 풍부한 시기이고 벌의 개체수도 늘어나므로, 종족 번식의 본능으로 

그 시기에는 분봉이 일어나기 마련입니다.  분봉은 여왕벌의 의사가 아니고, 일벌의 의사에

의해 결정이 되므로, 1년 이상된 여왕벌이 분봉성이 강하다는 말은 맞지가 않습니다.

분봉은 봉군 관리에 문제가 있는 것입니다.

그리고 아주 중요한 이유가 있습니다.  아래 그라프 넘어가면 설명하겠습니다.

여왕벌과 일벌 머리에서 AmILP-1(A), AmInR-1(B), AmInR-2(C)의 발현에 있어서 카스트 별 차이.

(A) 아미노산 인슈린 유사 펩타이드, (B) 아미노산 인슈린 수용체 -1, (C) 아미노산 인슈린 수용체-2

이 자료도 마찬가지로 QY는 QM 보다 적지 않고 높습니다.

<아주 중요한 이유>

1년 이상 여왕벌에게는 "세대간 면역 프라이밍"이 이루어지기 때문입니다 

자연꿀 카페에는 이미 교육용으로 소개한 바 있는데, 너무 생소하니까 반응이 없었습니다.

간단히 요약하면, 여왕벌은 부저병 포자를 식량(로얄제리)을 통해 섭취하고, 병원균은 창자 내부에서 분해,

흡수되어, 체액으로 전달된다.  죽은 박테리아 조각은 체액 및/또는 지방체에 있는 난황형성전구체 단백질과

결합하여 난모세포로 전달되고, 난모세포의 수정란이 파손된 박테리아 조각을 물려 받아 벌의 면역체계를

준비한다. 이것이 세대간 면역 프라이밍입니다. 

1년된 여왕벌이 면역체계를 갖춰 이제 질병에 면역된 수정란을 낳고 있는데, 바로 1년만에 교체를 해

버리므로 그 효과를 보지 못하고 매년 부저병을 겪는 것입니다.

전문 생물학자가 아니다 보니 이해가 가도록 잘 설명이 되었는지 모르겠습니다. 흐름만 이해해도 얻는 것이

많습니다.  관련된 논문 내용이 많지만, 중요한 내용을 아래에 첨부했습니다.

Maternal immune experience acquired during pathogen exposure and passed on to progeny to enhance resistance to

infection is called trans-generational immune priming (TgIP). In eusocial insects like honeybees, TgIP would result in a

significant improvement of health at individual and colony level.

병원체에 노출되는 동안 취득한 모체의 면역 경험이 전염병에 대한 내성을 강화하기 위해 자손에게 물려주는

것을 세대간 면역 프라이밍 (TgIP)이라고 한다.  꿀벌과 같은 진사회적 곤충에서, TgIP는 개체 및 봉군 수준에서

건강을 상당하게 향상시킨다.

주) 프라이밍 뜻 (적당한 우리말이 없어 원어로 표현합니다)

priming : the act of making something ready (무언가 준비하려는 행위, 행동)

Abstract

요약

Insect immune systems can recognize specific pathogens and prime offspring immunity. High specificity of immune priming can

be achieved when insect females transfer immune elicitors into developing oocytes. The molecular mechanism behind this

transfer has been a mystery.

곤충 면역 체계는 특정 병원균를 인식하고 자손에 대한 면역력을 줄 수 있다. 곤충 암컷이 면역 유출자(流出子;

유도체 뜻)를 발달중인 난모세포로 옮길 때 면역 프라이밍의 높은 특이성이 달성될 수 있다. 이 전달에 숨겨진 분자

메커니즘은 수수께끼였다.

Here, we establish that the egg-yolk protein vitellogenin is the carrier of immune elicitors.

여기서, 우리는 난황 단백질인 난황형성전구체가 면역 유출자의 운반체임을 입증한다.

Using the honey bee, Apis mellifera, model system, we demonstrate with microscopy and western blotting that vitellogenin

binds to bacteria, both Paenibacillus larvae – the gram-positive bacterium causing American foulbrood disease – and to

Escherichia coli that represents gram-negative bacteria.

서양종 꿀벌, 모델 시스템을 사용하여, 난황형성전구체가 박테리아인, 패니바실루스 라비 (미국 부저병을 일으키는

그람 양성 박테리아) 및 그람 음성 박테리아를 나타내는 대장균에 결합한다는 것을 현미경 및 특수 단백질

검출 검사로 증명하였다.

Next, we verify that vitellogenin binds to pathogen-associated molecular patterns; lipopolysaccharide, peptidoglycan and

zymosan, using surface plasmon resonance. We document that vitellogenin is required for transport of cell-wall pieces of E. coli

into eggs by imaging tissue sections.

다음으로, 난황형성전구체가 병원균 관련된 분자 패턴에 결합하는지 확인한다 ; 표면 플래즈몬 공명을 사용하여,

지질 다당류(多糖類), 팹티도글리칸 및 자이모샌. 우리는 조직 절편을 영상화하여, 대장균의 세포벽 조각을 난자로

운반하는데 난황형성전구체가 필요하다는 것을 문서화한다.

주) plasmon :플래즈몬 (한 세포 속의 전(全) 세포질 유전자)

주) peptidoglycan : 펩티도글리칸 (다당류에 짧은 펩티드 고리가 결합한 화합물로 세균의 세포벽에서 볼 수 있음)

주) zymosan : 자이모샌 (효모에서 얻어지는 다당(多糖); 항보체(抗補體) 작용을 함)

These experiments identify vitellogenin, which is distributed widely in oviparous species, as the carrier of immune-priming

signals. This work reveals a molecular explanation for trans-generational immunity in insects and a previously

undescribed role for vitellogenin.

이 실험은 난생(卵生)의 종에 널리 분포하는 난황형성전구체를, 면역 프라이밍 신호의 운반자로 확인한다. 이 연구는

곤충의 세대 간 면역에 대한 분자적 설명과 난황형성전구체에 대하여 이전에 설명되지 않았던 역할을 밝힌다.

Author Summary

저자 요약

Insects lack antibodies, the carriers of immunological memory that vertebrate mothers can transfer to their offspring. Yet, it has

been shown that an insect mother facing pathogens can prime her offspring’s immune system. To date, it has remained enigmatic

how insects achieve specific trans-generational immune priming despite the absence of antibody-based immunity.

곤충은 척추 동물 어미가 자손에게 전달할 수 있는 면역학적 기억의 운반체인, 항체가 부족하다. 그러나, 병원균에

직면한 곤충 어미는 자기 자손의 면역 체계를 줄 수 있다는 것이 밝혀졌다. 지금까지, 항체 기반 면역이 없음에도

불구하고, 곤충이 특정 세대간 면역 프라이밍을 어떻게 달성하는지는 수수께끼로 남아 있다.

Here, we show this is made possible via an egg-yolk protein binding to immune elicitors that are then carried to eggs. This yolk

protein, called vitellogenin, is able to bind to different bacteria and pathogenic pattern molecules. We use E. coli

fragments as a bait to show how vitellogenin is necessary for the carrying of immune elicitors to eggs.

여기서, 우리는 이것이 난자로 운반되고 나서 면역 유출자에 결합하는 난황 단백질을 통해 가능하다는 증명한다. 

난황형성전구체라고 불리는 이 난황 단백질은 다른 박테리아와 병원성 패턴 분자에 결합 할 수 있다. 우리는 대장균

단편을 미끼로 사용하여 난황형성전구체가 어떻게 면역 유출자(유도체 뜻)를 알로 전달하는데 필요한지를 증명한다.

These findings help to understand how insects fight pathogens and can be useful for protection of ecologically

and economically important insects, such as the honey bee, that we used as a model species.

이러한 발견은 곤충이 병원균과 싸우는 방법을 이해하는데 도움이 되며, 우리가 모델 종으로 사용한, 꿀벌과 같은,

생태학적으로나 경제적으로 중요한 곤충을 보호하는데 도움이 된다.

어떻게 벌들은 자연적으로 자기의 몸에 백신 접종을 하는가?

1.화분을 수집하는 동안 다양한 세균을 모은다.  2.일벌은 여왕벌과 자기의 봉군을 위하여이 화분을

사용한다.  3. 음식에서 나온 박테리아는 장 내부에서 분해되어 체액으로 전달된다. 4. 죽은 박테리아

조각은 체액 및/ 지방체에 있는 난황형성전구체 단백질과 결합한다. 5. 여왕벌은 수정란의 음식으로

알 속에 난황형성전구체를 넣는다. 6. 자손은 파손된 박테리아 조각을 물려 받고, 벌의 면역체계를

준비한다.

주) 이 글은 플로스 병원균 잡지로 실린 논문으로 단순히 형태적인 면만 표현을 하고 있어, 오해를

줄 여지가 있기에 보충 설명을 해 봅니다.

(1번 보충 설명) 세균은 외역봉이 화분 수집할 때 세균을 모으는 것이 아니고, 자연적으로 들어 옵니다.

(3 - 6번 보충설명) 유충은 음식(화분, 꿀)을 통해 세균을 섭취하여 창자에서 발병하여 부저병, 백묵병

으로 발병하고, 여왕벌은 세균이 들어 있는 로얄제리를 일벌로 부터 제공받아 장에서 분해 흡수되고

세균 조각은 난황형성전구체(Vg)와 결합하여 난소를 통해 알(egg)로 전달이 되어 새로 태어나는 벌은

질병에 대해 면역체계를 준비합니다. 그것을 "세대간 면역 프라이밍"이라 하며, 앞으로 계속 올리는

자료에 그 말이 많이 등장합니다.

(추가 참고 논문)

<Simple protein allows honeybees to inherit "pathogen patterns" akin to antibodies>

<Transfer of Immunity from Mother to Offspring Is Mediated via Egg-Yolk Protein Vitellogenin>

[진훤(振暄)]

좋은글 잘 봤습니다. 감사합니다.

[이공(서울)]

궁금했는데 위글을 읽고 잘 이해 했습니다.
감사드려요.

[은빛여울]

면역체계는 물려받는지는모르지만
2년생 여왕은 산란율이 현저히
떨어집니다
그래서 신왕으로 교체하여
사용합니다
어떤양봉가는 봄에신왕으로
꿀뜨러나갔다가 가을에
다시신왕으로월동나기도 합니다
정보 감사합니다

[미래(경북 의성)]

소중한 정보 감사합니다.

[보림사(장흥)]

꿀벌에 있어 항체 기반의 면역체계는 없지만 여왕벌을 통한 세대간 면역 프라이밍 기작을 통해
자손에게 면역력을 줄 수 있다는 내용이군요, 사실 이런 논문 자료는 중요하다 생각됩니다.

사양관리 기술 역시 이런 생리학적, 해부학적 바탕 속에서 점진 발전하는 것 아니겠습니까 ?
이런 논문자료는 벌들의 생태를 이해하고 양봉 산업을 발전 시킬 수 있는 전환점이 되리라 생각됩니다.

꿀벌나라 님의 노고에 감사드립니다.
응애 방제을 위한 유기산 처리법을 보급하신 공과는 실로 큰 것입니다.

앞으로도 지속적 좋은 글을 기대하겠습니다.

[꿀벌나라]

13년전 장흥농업기술센타에서 친환경 양봉 강의할 때, 정남진 장흥 양봉연구회 회장님이신가요?
반갑습니다. 정남진 장흥 양봉연구회가 유기양봉에 제일 먼저 관심을 갖고, 그때 부족한 저를 불러주신데 감사드립니다.
정남진 장흥 양봉연구회가 유기양봉의 선두 주자임에 확신합니다. 건강하시고 무궁한 발전을 기원합니다.

[우산(부천)]

좋은 글 감사합니다. 벌들이 스스로 교체할 때까지 두면 어떨까 싶습니다. 해 보고 글 올리겠습니다.

[김일숙(양평군)]

우수한 여왕를 2년 이어서 교체하지 않고 생로열젤리를 채취해보는 실험을 연이어 했습니다. 여왕 산란력은 뒤떨어지지 않았으며, 벌들도 건강하게 생존을 이어갔습니다. 의문을 갖고 있었는데
선생님께서 공유해주신 위 자료를 보니 저의 오랜 의문이 좀 풀리는 듯합니다.
고맙습니다 ^^
저도 저의 탐구를 이어갑니다 ^^!

[꿀벌나라]

김일숙님 반갑습니다. 1년이상 2년차 여왕벌의 산란력은 예전부터 보아 왔기 때문에 별문제는 없는데, 로열제리 체취하는 부분에 좀 궁금했습니다. 일반 사람들은 신왕으로 해야 꿀과 로열제리를 많이 채취한다고 하는데, 그런 근거자료는 아직 못 봤습니다. 로열제리는 일벌이 난황형성전구체(Vg)를 합성하여 하인두 분비선을 통해 분비되고, Vg는 단백질에 의해 합성되므로 일반 화분 보다 단백질이 많은 대용화분을 급이한는 것이 로열제리를 많이 생산한다고 생각합니다. 실험 도전 정신으로 2년째 우수여왕을 교체하지 않고 채취 실험하는 김일숙님께 찬사를보냅니다.

[將軍蜂(群山)]

작년에 산란 잘하던 구왕 3마리를 월동시켜 봄벌깨우고 산란 시험 중입니다. 녀석들은 분봉열없이 작년에 1500개의 왕대를 생산한 녀석들이라 교체안하고 월동에 들어갔습니다.
현재 신왕 못지않게 산란 잘하고 있습니다. 위 글을 읽어보니 이해가 됩니다. 올해도 여기에서 여왕벌을 양성해야겠네요.
좋은 자료 항상 감사합니다.

[알아야산다]

여왕의 능력이 떨어지면 일벌들이 자신들의 유전자를 남기기위해 알아서 퇴출시키고 새로운 여왕을 만드는 것이 자연인듯합니다.

[검정고무신]

초차일 때 여왕을 만들수 없으니 계속사용을 했었습니다.
당연히 초짜이니 산란을 많이 하는지 적게 하는지 판단을 못 하지만
계속 산란을 했으니 사용했었습니다.
4년째 될 무렵 사망 하셨습니다.
지금은 그냥 주워들은 데로 1년에 1번은교환을 하고 있습니다^^

[선몽대]

제가 왕대 생산을 하고 있습니다 제가 왕대 생산을해도 저도 2년쓰는왕이 많아요 왕대가 모자라서 항상 왕교체를 다 못합니다
왕은 일년에 한번교체하는이유 분봉열이 적어서 꿀생산이 많어져요 벌을 강하게 하고 꿀들어오면 분봉열이 많아져요 신왕은 분봉열이 거의 없어요 왕이 오래되고 근친교미 시킨왕은 봉판을 보면 압니다 곰보 봉판이 많은걸 알겁니다

[소민]

그냥 막연히 신왕으로 교체해야 모든것이 좋은 줄 알았는데
꼭 그런 것은 아니군요, 좋은자료 감사합니다.