단백질량이 이른 봄에 꿀벌 일벌의 개체 수 증가, 성능 및 생리에 미치는 영향

[우성(旴成) 평택]

초봄에 꿀벌 일꾼의 개체수 증가, 활동 및 생리에 대한 식이 단백질 수준의 영향

Benle Zheng , 1 Zaifu Wu , 1 및 Baohua Xu 1, 2


초록
이 연구는 식이 단백질 수준이 꿀벌 군집에 미치는 영향, 특히 이른 봄 동안 꿀벌 일꾼의 개체수 증가, 생리 및 수명에 미치는 영향을 조사하기 위해 수행되었습니다. 4가지 다른 수준의 조단백질(25.0, 29.5, 34.0 또는 38.5%)과 순수 꽃가루(대조군)를 함유한 식단을 평가했습니다. 자매 여왕벌이 있는 25개의 꿀벌 군집이 연구에 사용되었습니다. 우리는 인구 증가, 응급 작업자 체중, 중장 단백질 분해 효소 활성, 하인두선 발달 및 생존을 측정하여 다양한 꿀벌 식단의 효과를 비교했습니다. 48일 이후, 식민지에서 생산된 누적 일꾼 수는 22,420~29,519명으로, 식단에 조단백질이 31.7% 포함되어 있을 때 최대 인구 증가를 예측하는 2차 방정식에 상당한 적합성을 제공했습니다. 다른 조단백질 수준과 비교하여 34.0% 조단백질을 함유한 식단을 먹인 군체에서 응급 작업자의 체중, 중장 단백질 분해 효소 활성, 하인두샘 아시니 및 생존율이 현저히 더 높은 것으로 관찰되었습니다. 대조군 식이를 공급한 군체에서 더 높은 응급 작업자 체중과 생존율이 관찰되었지만, 대조군 군체와 34.0% 조단백질을 공급한 군체 간에는 유의한 차이가 없었습니다. 이러한 결과를 바탕으로 우리는 이른 봄에 꿀벌 군집의 번식률을 최대화하기 위해 29.5~34.0%의 식이 조단백질 함량이 권장된다는 결론을 내렸습니다.

키워드: Apis mellifera , 식이단백질, 인구 증가, 근로자의 질, 생존

매년 이른 봄 북부 지역의 꿀벌 군집에는 새끼가 없으며 장수 일벌 개체군이 있습니다( Fukuda and Sekiguchi 1966 , Mattila et al. 2001 ). 육추 활동은 수렵 시즌이 시작되기 전에 시작됩니다( Winston 1987 , Mattila 및 Otis 2006 ). 식민지의 주요 초점은 노령화된 겨울 인구를 재건하기 위해 생존에서 성장으로 이동합니다( Johnson 2010 ). 단백질은 인구 회복에 가장 중요한 영양소입니다. 단백질은 유충의 빠른 성장과 일벌의 만족스러운 발달에 필수적입니다( Crailsheim et al. 1992 , Pernal and Currie 2000 , Zerbo et al. 2001 , Hoover et al. 2006 ).

꿀벌은 유일한 천연 단백질 공급원으로 꽃가루에 의존합니다( Grogan and Hunt 1979 , Loper et al. 1980 ). 그러나 모든 꽃가루가 군집 발달을 위한 적절한 영양분을 함유하고 있는 것은 아닙니다( Pernal and Currie 2000 ). 또한, 꿀벌은 이른 봄의 악천후로 인해 채집 기회가 제한되어 자원을 수집할 기회가 적습니다( Farrar 1934 ). 따라서, 군집이 새끼를 사육하고, 개체수를 늘리고, 겨울을 나고, 꿀을 생산하는 데 필요한 영양분을 제공하기 위해 꽃가루나 꽃가루 대체물을 포함한 보충 식단이 때때로 필요합니다( Herbert 1992 , Goodwin et al. 1994 ).

일반적으로 가장 빠른 인구 증가는 꿀과 꽃가루 자원이 자연 환경에서 이용 가능할 때 식민지가 풍부한 생산물을 얻을 확률을 증가시킵니다. 인구 증가의 메커니즘은 새끼 사육의 증가입니다( Sagili 및 Pankiw 2007 ). 일반적으로 간호벌은 둥지 내의 어린 유충을 돌봅니다. 단백질의 소화 및 흡수는 주로 벌의 중장에서 일어나는 것으로 확인되었으며( Crailsheim 1990 ), 이곳에서 단백질 분해 효소에 의해 단백질이 가수분해됩니다. 이어서, 영양분은 하인두선(HPG; Hrassnigg 및 Crailsheim 1998b )이라고 불리는 한 쌍의 음식샘에 의해 일꾼 젤리로 전환됩니다. 단백질이 풍부한 젤리는 어린 유충과 여왕개미에게 먹입니다. 따라서 군집의 영양 보유량이 낮은 기간에는 무리 사육이 감소합니다( Keller et al. 2005 , Mattila 및 Otis 2007 ).

새로 등장한 일개미의 영양 보유량은 유충 단계의 영양 투자에 대한 정확한 지표를 구성합니다( Mattila 및 Otis 2006 ). 출현 시, 장수 겨울벌은 다른 계절에 사육된 단명 일벌보다 체중과 단백질 함량이 더 높습니다( Kunert and Crailsheim 1988 ). 따라서 새로 등장한 근로자의 영양 상태는 성인 근로자의 성과에 비해 상대적으로 안정적입니다( Matila 및 Otis 2006 ). 또한 새로 출현한 꿀벌은 조직 분화를 지원하기 위해 많은 양의 단백질을 소비합니다.

많은 연구가 꿀벌을 위한 건강하고 필수 영양소가 풍부하며 쉽게 섭취할 수 있는 이상적인 단백질 보충 식단을 만드는 데 집중되었습니다. 이러한 단백질이 풍부한 식단이 군집 발달, 수명 및 꿀벌 생리학에 미치는 영향은 이전에 연구되었습니다( Doull 1980 , Herbert 1992 , Cremonez et al. 1998 , Mattila 및 Otis 2006 , Dastouri 및 Maheri-Sis 2007 ). 중요한 것은 Herbert et al. (1977)은 우리에 갇힌 성충 꿀벌이 새끼를 키우기 위해 최적 수준인 23~30%의 단백질이 필요하다는 사실을 발견했습니다. 그러나 본 연구는 자연환경에서 수행된 것이 아니고, 무리 사육 조건 하에서 수행되었다. 따라서 자연 조건에서 식이 단백질 함량이 꿀벌의 번식력에 미치는 영향을 조사하기 위해서는 추가 연구가 필요합니다. 이 연구는 이른 봄에 군집 개체군을 재건하기 위한 겨울 꿀벌의 최적 식이 단백질 수준을 결정하기 위해 수행되었습니다. 여기에서는 다양한 식이 단백질 수준이 인구 증가와 근로자의 질에 미치는 영향에 대한 결과를 보고합니다.

재료 및 방법
연구는 2011년 2월부터 4월까지 중국 산둥성 타이안 산동농업대학교(36° 15′N, 117° 01′E, 해발 310m)의 양봉장에서 수행되었습니다. 이 연구는 꿀벌이 꽃 피는 식물을 이용할 수 있게 되었고 보충 먹이가 더 이상 필요하지 않게 되었을 때 종료되었습니다. 이전 가을에 균등화된 꿀벌( Apis mellifera ligustica Spinola ) 군집 세트를 선택했습니다. 모든 식민지는 동일한 조건에서 겨울을 보냈습니다. 이른 봄 동안, 콜로니는 다양한 단백질 수준의 처리에 무작위로 할당되었습니다. 실험 전, 각 군체는 실험실에서 자연적으로 사육되고 교배된 6개월 된 여왕벌과 동량의 겨울을 나는 꿀벌(벌 15,000~15,500마리)로 구성되었습니다. 실험 전에 기존 빗 프레임을 동일한 표준의 새 빗 프레임으로 교체했습니다. 각 알실에는 빈 빗틀 3개를 사용하였고, 빗틀 2개에는 꿀이 가득 차 있었습니다. 겨울벌의 개체수는 Burgett and Burikam(1985) 에 따라 추정되었습니다 .

실험적인 다이어트

우리는 서로 다른 수준의 조단백질(CP)과 일반적으로 중국에서 꿀벌에게 먹이는 꿀벌 채집 유채 꽃가루를 함유한 네 가지 식단의 효과를 동시에 테스트했습니다. 4가지 등칼로리 테스트 다이어트(다이어트 1~다이어트 4)와 유채 꽃가루(대조 다이어트)의 식이 공식과 대략적인 구성은 다음과 같습니다. 1 번 테이블 . 사료의 CP는 Kjeldahl 질소 방법을 사용하여 추정되었습니다. 실험은 25개 콜로니(5개 사료 x 5개 콜로니)를 테스트하는 것으로 구성되었습니다. 식단의 탈지 대두박(중국 산둥성)과 옥수수 가루(중국 산둥성) 성분을 #120 메쉬를 통해 체질했습니다. 2:3 중량비로 액체 자당과 혼합된 건조 사료 또는 꽃가루로 구성된 각각 400g의 준비된 사료 패티를 콜로니에 제공하여 사료를 보충했습니다. 패티를 일반 왁스 종이로 싸서 무리 무리 위의 프레임 위에 놓았습니다. 또한, 3~4일 간격으로 꿀과 패티를 점검하여 부족한 경우에는 새로운 꿀과 패티를 공급해 주었습니다.

꿀벌 코딩 및 샘플링

정의된 연령의 꿀벌을 얻기 위해, 출현하는 벌집을 소스 콜로니에서 수집하고 34°C 및 60% RH에서 배양했습니다. 12시간 이내에 군집당 200마리의 새로 출현한 성체 일벌을 수집하고, 이들의 흉부에 셸락 페인트로 표시했습니다( von Frisch 1965 ). 새로 등장한 모든 꿀벌은 식민지의 연령 구조에 영향을 미치지 않도록 모 식민지에 도입되었습니다. 군체를 최소한으로 교란시키기 위해, 연기를 사용하지 않고 샘플링을 수행했는데, 이는 일개미가 꿀을 먹도록 유도하고( Free 1968 , Hrassnigg 및 Crailsheim 1998a , b ) 일개미의 영양막 행동에 영향을 미칩니다( Farina 및 Nunez 1991 ).

식민지에서 번식 활동 모니터링

모자를 씌운 무리의 수는 각 식민지에서 사육되는 일개미의 수를 결정하기 위해 추정되었습니다. 평가는 12일 간격으로 치료 전 1회, 치료 후 4회 이루어졌습니다. 번데기가 되는 일개미는 12일 동안 밀봉된 세포에 머물렀고( Winston 1987 ), 밀봉된 무리의 사망률은 매우 낮았습니다(밀봉된 무리의 일개미 사망률은 일반적으로 <3%입니다; Fukuda 및 Sakagami 1968 ). 따라서 각 평가에서 새로운 번데기 일꾼 세트가 계산되었습니다. 뚜껑이 있는 새끼의 수는 수정된 사각형 격자 시스템을 사용하여 모니터링되었습니다( Matila 및 Otis 2007 ). 그리드는 24개의 정사각형으로 구성되었으며 각 정사각형의 면적은 35cm 2 입니다 . 격자를 무리 틀 위에 놓고, 뚜껑을 덮은 무리가 차지하는 빗살 면적을 측정했습니다. 각 군집에서 사육되는 벌의 총 수는 평방 센티미터당 4.29개의 일벌 세포를 사용하여 추정되었습니다( Seeley and Visscher 1985 ).

새로 등장한 근로자

연구 종료 시, 출현 후 2시간 이내에 군집당 20마리의 벌의 습윤 중량을 얻었습니다. 20개의 벌 그룹에서 세 마리의 벌을 무작위로 선택하여 단백질 농도를 분석했습니다. 작업자 3명의 머리와 흉부를 제거하고 75mM 인산염 완충액(pH 7.4)이 들어 있는 1.5ml Eppendorf 마이크로원심분리 튜브에서 개별적으로 균질화했습니다. 샘플을 원심분리하고 PA102 Bradford 단백질 분석 키트(Tiangen Biotech Co. Ltd, Beijing, China)를 사용하여 단백질 농도를 분석했습니다. 단백질 농도를 추정하기 위한 표준 곡선은 소 혈청 알부민을 사용하여 작성되었습니다. 단백질 흡광도는 Shimadzu 분광광도계(모델 #UV-2450, Shimadzu Corporation, 교토, 일본)를 사용하여 블랭크 시약에 대해 595 nm에서 측정되었습니다.

간호사 꿀벌

혈림프 단백질 농도 6일 된 벌을 빗 표면에서 직접 포획하여 원심분리 튜브 안에 넣고 원심분리 튜브를 얼음에 묻어 마취시켰습니다. 5분 후, 복부 5번과 6번 사이의 분절간막에 작은 등쪽 절개를 하고 모세관을 눌러 각 벌로부터 혈림프를 수집했습니다( Wegener et al. 2009a ). 혈림프의 총 단백질 함량은 Wegener et al. (2009b) .
중장 단백질 분해 효소 활동 6일령 벌의 중장을 조심스럽게 잘라내어 각각 100μl의 Tris-HCl(pH 7.9)이 들어 있는 Eppendorf 튜브에 넣은 후 추가 처리를 위해 -80°C에 보관했습니다. 총 중장 프로테아제 활성은 Sagili et al. (2005) . 간단히 말하면, 냉동 내장을 유리 막자를 사용하여 분쇄하고 Tris-HCl 완충액(pH 7.9)에서 균질화한 후 4°C에서 5분간 10,000rpm으로 원심분리했습니다. 상청액을 사용하여 전체 중장 단백질 분해 효소 활성을 측정했습니다( Michaud et al. 1995 ).
분석 완충액(0.1M Tris-HCl, pH 7.9) 20 마이크로리터와 분석 완충액에 희석된 2%(w/v) 아조카세인 60μl를 상층액 5μl에 첨가했습니다. 37°C에서 6시간 동안 배양한 후, 각 혼합물에 300μl의 10%(w/v) 트리클로로아세트산을 첨가하여 반응을 중단했습니다. 튜브를 10,000 rpm에서 5분 동안 원심분리하고, 상층액 350 μl를 물에 용해된 50% 에탄올 200 μl에 첨가했습니다. 이 혼합물의 흡광도는 Shimadzu 분광 광도계(모델 #UV-2450, Shimadzu Corporation)를 사용하여 440 nm에서 측정되었습니다. 총 중장 단백질 분해 활성은 OD 440 으로 표현되었습니다 .

하인두샘 측정HPG 발달을 평가하기 위해 각 식민지에서 5명의 꿀벌 일꾼을 6일과 12일에 선택했습니다. HPG를 제거하고 각각 얼음처럼 차가운 염화나트륨 용액(0.85%, 혈림프와 등장성) 방울이 들어 있는 왁스 함몰부가 있는 페트리 접시에 두었습니다. HPG의 현미경 사진은 카메라가 장착된 현미경을 사용하여 촬영되었습니다. 교정을 위해 동일한 배율로 1mm 스케일 바의 이미지를 얻었습니다. HPG 아시니의 분석은 Photoshop(Adobe) 픽셀 계산 루틴을 사용하여 각 벌에 대해 무작위로 선택된 5개의 아시니 세포의 면적을 측정하여 수행되었습니다. 따라서, 처리당 총 125개의 아시니 세포에 대해 각 콜로니에 대해 25개의 아시니 세포를 검사했습니다.
봄에 양육된 근로자의 수명 추정

인큐베이터(33°C 및 50% RH)에 밤새 새끼 틀을 놓고 나무 우리(처리당 200마리의 꿀벌)에 무작위로 할당하여 각 식민지에서 새로 출현한 성체 일벌(12시간 미만) 40마리를 얻었습니다. 각 실험 케이지 상단에는 이동식 플라스틱 슬라이드가 있고 단일 사료와 물, 50% 자당 용액 및 밀랍 파운데이션 조각이 포함되어 있습니다. 꿀벌에게 동일한 사료를 공급하고 매일 신선한 혼합물로 교체하고 33°C, 45-50% RH에서 30일 동안 배양했습니다. 죽은 벌을 각 케이지에서 꺼내어 매일 계수했습니다. 실험 시작 이후 작업자의 수명과 생존 기간은 각 처리 그룹에 대해 결정되었습니다.

통계 분석

모든 통계 분석에는 SAS 버전 9.1이 사용되었습니다( SAS Institute 2004 ). 네 가지 실험 식단의 효과를 확인하기 위해 일원 분산 분석을 사용하여 데이터를 분석했습니다. 모든 테스트의 유의 수준은 α = 0.05로 설정되었으며 Duncan의 새로운 다중 범위 테스트를 사용하여 그룹 순위를 매겼습니다. 모든 데이터는 평균 ± SEM으로 표시됩니다.

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결과
초봄의 인구 증가

실험 중 봉인된 무리에 사는 일개미의 인구는 다음과 같습니다. 그림 1 . 이른 봄 동안 실험 군집에 다양한 CP 수준의 사료를 제공하는 것은 계절이 진행됨에 따라 새끼 사육 활동이 증가하는 시기에 중요한 영향을 미쳤습니다( P  < 0.05). 식민지에서 생산된 평균 노동자 수는 이른 봄에 빠르게 증가했습니다. 실험 초기에는 모든 군집에 새끼가 없었습니다. 꽃가루 보충제를 사용한 경우, 34% CP 군집은 각 군집 인구조사에서 봉인된 무리에 가장 많은 수의 일개미를 갖는 경향이 있었고, 무리 사육 활동은 대조 군집에서 관찰된 것과 크게 다르지 않았습니다( P  > 0.05). 전체 실험 동안 식민지당 평균 28,583 ± 936명의 일꾼이 대조 식민지에서 사육되었습니다. 이 숫자는 같은 기간 동안 25% CP 식민지(군락당 평균 22,885 ± 961명의 작업자) 또는 38.5% CP 식민지(군락당 평균 22,420 ± 828명의 작업자)에서 사육된 작업자보다 25~27% 더 많은 작업자를 나타냅니다.

그림 1. 이른 봄 동안 유채 꽃가루와 다양한 단백질 수준(25.0, 29.5, 34.0, 38.5%)의 사료를 먹인 군체에서 사육된 평균 일꾼 수(±SE)( N  = 처리당 5개 군체). 다른 문자는 P  < 0.05 에서 유의미한 차이를 나타냅니다 .

등장한 근로자 - 신흥 근로자의 체중과 단백질 농도

응급근로자의 평균 체중과 머리 및 흉부 피막의 단백질 농도는 식이 단백질 수준에 의해 유의미한 영향을 받았습니다( P  < 0.05; 표 2 ). 가장 큰 응급 일꾼 체중은 대조 식이를 먹인 꿀벌에게서 얻어졌으나, 34% CP 식이를 먹인 꿀벌과 대조 식이를 먹인 꿀벌의 체중 사이에는 유의한 차이가 없었습니다. 38.5% CP 식단을 사용하여 머리와 흉부 피막에서 가장 높은 농도의 단백질을 얻었습니다( P  > 0.05). 머리와 흉곽의 단백질 농도는 식이 단백질 수준이 증가함에 따라 유의하게 증가했습니다( P  < 0.05).

간호사 꿀벌 - 중장 단백질 분해 효소 활동, 혈액 림프 단백질 농도 및 HPG 개발

그림 2 a는 평균 혈림프 단백질 농도가 단백질 수준이 증가함에 따라 증가했음을 보여줍니다. 그러나 29.5% CP에서 38.5% CP 범위의 사료를 먹인 꿀벌에서는 유의미한 차이가 관찰되지 않았습니다( P  > 0.05). 25% CP 콜로니에서만 혈림프 단백질 농도가 대조군 콜로니의 농도보다 현저히 낮았습니다( P  < 0.05).

그림 2. 유채 꽃가루와 다양한 단백질 수준(25.0, 29.5, 34.0, 38.5%)을 함유한 사료를 먹인 6일령 꿀벌의 평균 혈림프 단백질 농도(A, ±SE) 및 평균 중장 단백질 분해 효소 활성(B, ±SE), N  = 처리당 콜로니 5개). 다른 문자는 P  < 0.05 에서 유의미한 차이를 나타냅니다 .

결과는 식이 단백질 수준이 중장 단백질 분해 효소 활성에 유의한 영향을 미치는 것으로 나타났습니다( P  < 0.05; 그림 2 비). 작업자의 중장 단백질 분해 효소 활성은 34% CP 식이에서 가장 높았습니다. 그러나 대조군 콜로니와 34% CP 식이 콜로니의 혈림프 단백질 농도 사이에는 유의한 차이가 없었습니다. 25.0% CP와 29.5% CP를 함유한 사료를 먹인 꿀벌은 다른 처리구보다 중장 프로테아제 활성이 현저히 낮았습니다( P  < 0.05).

간호벌에서 가장 큰 HPG 아시니는 34.0% CP( 그림 3 ; 6~12일). 꽃가루 보충제를 먹은 6세 꿀벌과 순수 꽃가루를 먹은 꿀벌의 HPG 발달에는 유의미한 차이가 없었습니다( P  > 0.05). 그러나 HPG 아시니의 평균 면적은 38.5% CP 식단을 먹인 꿀벌에 비해 34.0% CP 식단을 먹인 꿀벌에서 훨씬 더 컸습니다. 34.0% CP 식이를 먹인 12세 꿀벌은 대조군 식이를 먹인 꿀벌보다 HPG 아시니가 훨씬 더 컸습니다. 그림 3 ; P  <0.05). 그러나 단백질 보충제를 섭취한 다른 그룹과 천연 꽃가루를 섭취한 그룹 간에는 유의미한 차이가 없었습니다

그림 3. 꿀벌 작업자의 간호 기간 동안 하인두샘의 발달(6일 및 12일, N  = 치료당 5개 콜로니). 대조 식이는 유채 꽃가루이고, 식이 중 식이 단백질 수준은 다음과 같습니다: 식이 1, 25.0% CP; 다이어트 2, 29.5% CP; 다이어트 3, 34.0% CP; 및 다이어트 4, 38.5% CP. 다른 문자는 P  < 0.05 에서 유의미한 차이를 나타냅니다 .

활착

꿀벌의 생존을 위한 식이단백질의 중요성은 다음과 같습니다. 그림 4 . 연구에 참여한 여러 그룹의 꿀벌의 전체 생존율은 30일 동안 먹이를 준 후 평균 70.0%였습니다. 생존 곡선은 38.5% CP가 포함된 사료를 먹인 꿀벌의 생존율이 가장 낮았고, 25.0, 29.5, 34.0% CP 사료를 먹인 그룹이 그 뒤를 이었습니다. 38.5% CP 식단을 먹인 꿀벌 중 40%가 실험 24일까지 죽었고 30일 실험에서 48% 미만이 살아남았습니다. 대조적으로, 다른 치료법을 사용한 벌 중 최소 66%가 전체 시험에서 살아남았습니다. 이는 38.5% CP 식단을 먹인 벌보다 훨씬 높은 생존율입니다. 대조군 식이요법으로 가장 높은 생존율을 얻었습니다.

그림 4.  유채 꽃가루와 다양한 식이 단백질 수준(25.0, 29.5, 34.0, 38.5%)을 공급했을 때 시간이 지남에 따라 생존한 작업자( N = 치료당 5개 콜로니) 의 평균 비율(±SE) .

논의
이 연구의 결과는 식이 단백질 수준이 봄에 사육되는 일벌의 개체수 증가, 성능 및 생리적 상태에 큰 영향을 미친다는 것을 보여줍니다. Mattila와 Otis(2006)는 봄철에 사육되는 일개미의 품질이 일개미를 양육할 때 군체의 영양 상태에 의해 제어된다는 사실을 발견했습니다. 단백질은 조직의 구조적, 기능적 구성 요소이므로 벌의 양육과 성충의 만족스러운 발달에 중요한 역할을 합니다( Crailsheim 1990 , Pernal 및 Currie 2000 , Zerbo 외. 2001 , Hoover 외. 2006 ). 이 연구는 꿀벌( Apis mellifera L.) 군집이 최대 개체수 증가와 최대 작업자 품질을 위해 29.5~34.0%의 식이 CP(자당 및 물과 혼합 전)가 필요함을 나타냅니다.

이 연구에서 가장 높은 식이 단백질 수준은 생존율을 낮추고 인구 증가를 감소시켰습니다. 꿀벌이 섭취한 과도한 단백질은 소화되지 않은 물질이 장에 축적되는 원인이 됩니다( DeGroot 1953 ). Herbertet al. (1977) 은 50%의 단백질을 함유한 꽃가루 대체물이 새끼 양육을 억제한다고 보고했습니다. 38.5% CP 식단은 단백질이 풍부하지만, 여분의 단백질은 다른 영양소의 흡수를 방해하거나 피트니스 비용을 초래할 수 있습니다. Raubenheimer와 Simpson(1997)은 과도한 영양분을 섭취하는 능력이 많은 곤충의 영양 조절을 크게 제한할 수 있다고 제안했습니다. 자연 환경에서는 벌이 채집한 꽃가루의 단백질 함량이 종에 따라 상당히 다르다는 것이 잘 알려져 있습니다( Bell et al. 1983 , Roulston and Cane 2000 , Keller et al. 2005 ). 그러나 단백질에 대한 수요가 증가함에 따라 꿀벌 군체는 단백질 함량이 높은 꽃가루를 선택하기보다는 수집된 꽃가루의 양을 조절합니다( Pernal and Currie 2000 , Keller et al. 2005 ). 게다가, 꿀벌이 높은 수준의 단백질을 함유한 꽃가루를 수집하는 것을 선호한다는 증거는 없습니다( Roulston et al. 2000 ).

봄철 양육된 일꾼의 평균 누적 수를 나타내는 2차 방정식에 만족스러운 적합성을 나타내는 중요한 회귀 분석이 구축되었습니다. 그림 5 ). 이러한 회귀 분석을 바탕으로 약 31.7%의 식이 단백질 수준이 식민지에서 생산되는 누적 근로자 수를 최대화할 것으로 예측됩니다. 이 연구는 그러한 단백질 수준이 이른 봄에 새끼를 키우는 데 필요한 영양 요구 사항을 충족하는 데 최적이라는 것을 보여줍니다. Kleinschmidt와 Kondos(1976)는 꿀벌이 새끼를 키우기 위해 꽃가루에 최소 20% CP(건조 질량) 수준이 필요하다고 보고했으며, Herbert et al. (1977) 은 우리에 갇힌 꿀벌이 최적의 새끼 양육을 위해 23~30% CP를 함유한 사료를 필요로 한다고 보고했습니다. 이러한 최적의 단백질 수준은 우리 연구에서 제안된 수준보다 낮습니다. 아마도 실험실 조건에서 사육되는 꿀벌의 단백질 요구량이 자연 조건에서 사육되는 꿀벌의 단백질 요구량보다 낮기 때문일 것입니다

그림 5. 48일 동안 다양한 단백질 수준(25.0, 29.5, 34.0 및 38.5%)을 공급한 콜로니에서 생산된 일꾼의 평균 누적 수(±SE)( N  = 처리당 5 콜로니). 최대 새끼 수를 산출하는 조단백질 함량은 회귀 계수로부터 다음과 같이 계산되었습니다: 8 959.1/(2 x 141.3) = 31.7(점선).

새끼를 사육하는 동안 간호사의 HPG는 증가하는 유충에게 먹이를 주는 데 사용되는 단백질 분비물을 생성합니다( Michener 1974 , Huang 및 Otis 1989 , Crailsheim 1990 ). 이 단백질 분비물은 쉽게 소화되므로 밀봉된 새끼의 빠른 성장을 지원합니다. 우리는 식민지에 꽃가루를 먹였는지 아니면 꽃가루 보충제를 먹였는지에 관계없이 꿀벌의 나이에 따라 HPG 아시니의 표면적이 증가한다는 것을 확인했습니다. 더욱이, 꽃가루 보충제를 먹인 간호사 꿀벌은 순수한 꽃가루를 먹인 대조군보다 HPG 아시니가 훨씬 더 컸습니다. 꿀벌에게 먹이를 준 꽃가루 패티와 MegaBee 패티(꽃가루가 부족한 단백질 보충제, DeGrandi-Hoffman et al. 2010 )를 비교할 때 유사한 결과가 얻어졌습니다. 꽃가루 보충제는 꿀벌 빵에 의해 활성화된 것과 유사하게 HPG 발달을 활성화한 것으로 보입니다. 우리의 관찰에 따르면 34.0% CP 사료를 먹인 꿀벌은 HPG 아시니 및 새끼 사육 활동이 가장 컸습니다. 더욱이, 식민지에 단백질 수준이 다른 사료를 먹였을 때, 6일령 벌의 아시니에서 HPG 변이 경향은 12일령 벌의 경향과 동일했습니다. 따라서 이른 봄에 꿀벌에게 34.0% CP 사료를 먹이는 것이 HPG 개발에 최적이었습니다.

또한, HPG 단백질 생합성은 천연 및 인공 단백질 식단을 사용 가능한 아미노산으로 전환시키는 중장 단백질 분해 효소 활성의 영향을 받습니다( Sagili et al. 2005 ). Sagiliet al. (2005)는 7세 된 벌에서 유사하게 높은 수준의 총 중장 단백질 분해 효소 활성을 보고했지만 Sagili 및 Pankiw(2007) 는 더 높은 효소 수준을 보고했습니다 . 중장 단백질 분해효소 활성은 꿀벌에게 25.0%~34.0% CP를 함유한 사료를 먹였을 때 증가하는 경향이 있었고, 그 다음 38.5% CP 사료를 먹였을 때 효소 활성은 감소했습니다. 중장 단백질 분해 효소 활성의 이러한 증가는 성장을 위해 과도한 식이 아미노산을 사용하기 때문일 수 있습니다. 식단에 포함된 아미노산의 양이 특정 수준을 초과하면 반대 경향이 관찰됩니다( DeGroot 1953 ). 따라서 HPG 아시니의 크기는 38.5% CP를 함유한 식단에서 감소했는데, 이는 중장 단백질 분해 효소 활성 감소에 해당합니다.

Cremonezet al. (1998) 은 6세 된 꿀벌의 혈액림프의 단백질 함량을 측정하는 것이 작업자에게 적합한 단백질 식단을 선택하는 빠르고 정확한 방법이라고 제안했습니다. 이전 연구에서 식이 단백질 함량이 증가하면 혈림프의 총 단백질 함량이 증가했습니다. 따라서 꿀벌의 먹이원은 그들의 혈림프 구성에 영향을 미칩니다( Cremonez et al. 1998 ). 꿀벌에게 25.0% CP 식이를 제공한 경우를 제외하고는 천연 꽃가루와 꽃가루 대체물을 공급한 꿀벌의 혈액 림프 단백질 함량 간에는 유의미한 차이가 없었습니다. 따라서 꽃가루 대체품에 적절한 영양이 포함되어 있으면 벌에서 수집한 꽃가루보다 우수할 수 있습니다.

일꾼의 수명은 채집이 시작되는 연령에 영향을 받습니다( Guzman-Novoa 외. 1994 , Rueppell 외. 2007 ). 그러나 연구 기간 동안 우리 식민지에서는 벌의 천연 단백질 공급원인 채집 꽃가루에 접근할 수 없었습니다. 또한 우리는 식민지에 단백질 식단, 꿀, 물을 제공했습니다. 따라서 식이 단백질의 차이는 근로자의 수명을 결정하는 주요 요인입니다. 더욱이, 벌 생존에 중요한 요소인 중장 단백질 분해 효소 활성( Sagili et al. 2005 )은 식이 CP 수준에 의해 크게 영향을 받았습니다.

성충 출현의 수명과 영양분 보유량은 유충 단계의 영양 투자에 대한 정확한 지표를 제공하며 군집 식단의 영양적 구성에 의해 영향을 받을 수 있습니다( Janmaat 및 Winston 2000 , Mattila 및 Otis 2006 ). Schmickl과 Crailsheim(2001)은 꽃가루 부족을 겪고 있는 식민지에서 단백질 수준이 감소된 일개미를 생산했다고 보고했습니다. 근로자 신체의 단백질 함량이 낮을수록 수명이 단축됩니다( Eischen et al. 1982 , Kulinĉević et al. 1983 ). 우리 연구에서 체중과 단백질 함량이 높은 신흥 일벌은 사망률이 낮았습니다. 또한 일벌의 수명은 꿀벌 군집의 개체수 증가율을 결정하는 가장 중요한 요소 중 하나이다( Schmid-Hempel et al. 1993 ). 38.5% CP 사료를 먹인 식민지는 사망률이 높았고 인구 증가율이 낮았습니다. 그러나 세 가지 다른 단백질 수준이 포함된 식이를 먹은 식민지는 단백질 수준이 증가함에 따라 생존율이 향상되는 것으로 나타났습니다. 동시에, 꽃가루의 단백질 함량은 일반적으로 꿀벌 군집에 대한 꽃가루의 영양가를 반영하는 것으로 받아들여집니다( Pernal and Currie 2000 , Roulston et al. 2000 , Somerville and Nicol 2006 , Mapalad et al. 2008 ). 결과적으로, 최적의 단백질 수준을 갖춘 식단은 꿀벌 군집에 더 높은 영양가를 갖습니다.

결론적으로, 인구 증가와 작업자의 질은 식이 구성에 의해 크게 영향을 받으며 꿀벌에게 먹이를 줄 때 식이 단백질의 최적 농도를 평가하기 위한 대사 도구로 조작될 수 있습니다. 현장 적용 시 최적의 단백질 함량은 식이 성분 구성 및 사료 공급 방법에 따라 달라질 수 있습니다. 우리의 연구 결과에 따르면, 초봄 꿀벌의 식단에는 29.5~34.0%의 CP 함량이 권장됩니다.

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5443605/

[김국원/포항]

이른 봄 조단백질 함량 29.5~34%를 권장했군요.
이를 기준으로 화분떡의 배합비를 시뮬레이션 했으면 좋겠습니다.