نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد ژنتیک و اصلاح نژاد دام، گروه علوم دامی، دانشکدهی کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
2 دانشیار، دکتری ژنتیک و اصلاح نژاد دام، گروه علوم دامی، دانشکدهی کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
چکیده
زنبور عسل یکی از مفیدترین حشرات در طبیعت است که نقشی حیاتی در گردهافشانی محصولات کشاورزی و حفظ اکوسیستم ایفا میکند. این فعالیت زنبورها تأثیر زیادی در امنیت غذایی و تولید ناخالص داخلی کشورها دارد. به همین دلیل، تقویت صنعت زنبورداری و افزایش بهرهوری زنبورستانها از اهمیت ویژهای برخوردار است. این مطالعه با هدف بررسی وجود چندشکلی در ژن گیرنده تیرامین (AmTYR1) و ارتباط احتمالی آن با عملکرد گردهآوری در کلنیهای زنبورعسل طراحی شد. در این پژوهش، تولید گرده ۱۲۵ کلونی زنبورعسل با تنوع ژنتیکی بالا (ملکههای متفاوت) از یک زنبورستان در شهرستان ارومیه، طی ۵ هفته متوالی (تیرماه و هفته اول مرداد ۱۴۰۳) با استفاده از تلههای گردهگیر استاندارد و ترازوی دیجیتال ثبت شد. از هر کدام کلنیهای تحت رکوردبرداری، تعداد 3 الی 4 شفیره برای آزمایشات ژنتیکی، نمونهبرداری شدند. شفیرههای تهیه شده از سلولهای پرورش نوزاد، پس از نگهداری در الکل 70 درصد، در نیتروژن مایع پودر شدند و DNA از آنها با استفاده از روش اصلاحشده CTAB استخراج گردید. سپس قطعهای از ژن AmTYR1 با تکنیک واکنش زنجیرهای پلیمراز (PCR) تکثیر و چندشکلی این ژن با استفاده از نشانگر SSCP بررسی شد. میانگین گرده جمعآوری شده در هر نوبت ۵1/۵9 گرم (دامنه: ۵ تا ۲۰۱ گرم) بود که نشاندهنده تنوع عملکردی قابل توجه در رکوردهای گردهآوری است.
یکی از چالشهای اصلی این پژوهش، استخراج DNA با کیفیت از لاروهای زنبورعسل بود که با موفقیت حل شد. همچنین، تکثیر موفقیتآمیز جایگاههای هدف و استفاده دقیق از نشانگر SSCP از نقاط قوت این مطالعه محسوب میشود.
کلیدواژهها
موضوعات
Abou-Shaara, H. F. (2014). The foraging behaviour of honey bees, Apis mellifera: A review. Veterinary Medicine and Science. 1(1): 1-12.
Aizen, M. A., Aguiar, S., Biesmeijer, J. C., Garibaldi, L. A., Inouye, D. W., Jung, C. and Seymour, C. L. (2019). Global agricultural productivity is threatened by increasing pollinator dependence without a parallel increase in crop diversification. Global change biology. 25(10), 3516-3527.
Alaux, C., Ducloz, F., Crauser, D. and Le Conte, Y. (2011). Diet effects on honeybee immunocompetence. Biology Letters. 6(4): 562-565.
Ament, S. A., Corona, M., Pollock, H. S., & Robinson, G. E. (2022). Metabolic plasticity of honey bee workers is associated with vitellogenin and larval care. Molecular Ecology. 31(4): 1207–1221.
Blenau, W., Balfanz, S. and Baumann, A. (2000). AmTYR1: Characterization of a gene from honeybee (Apis mellifera) brain encoding a functional tyramine receptor. Journal of Neurochemistry. 74(3): 900–908. https://doi.org/10.1046/j.1471-4159.2000.0740900.x
Camazine, S. and Sneyd, J. (1991). A model of collective nectar source selection by honey bees: Self-organization through simple rules. Journal of Theoretical Biology. 149(4): 547-571.
Decourtye, A., Grimm, R., Devillers, J., Henry, M., Labarussias, M., & Arnold, G. (2018). Olfactory gene expression and foraging behavior in honey bees (Apis mellifera). Insect Biochemistry and Molecular Biology. 94: 1–9.
Dolezal, A. G., Toth, A. L. and Carrillo-Tripp, J. (2020). The role of pollen in the nutrition of honey bees. Journal of Insect Physiology. 123: 35-42.
FAO. (2023). The economic value of pollination services. Retrieved from FAO Statistical Database
Free, J. B. (1993). Insect pollination of crops. Academic Press.
Fussnecker, B. L., Smith, B. H. and Mustard, J. A. (2006). Octopamine and tyramine influence the behavioral profile of locomotor activity in the honey bee (Apis mellifera). Journal of Insect Physiology. 52(10): 1083-1092.
Garibaldi, L. A., et al. (2021). Global importance of pollination services for agricultural production. Science Advances, 7(1), eaaz3437.
Hammer, M. (1993). An identified neuron mediates the unconditioned stimulus in associative olfactory learning in honeybees. Nature. 366(6450): 59-63.
Hardie, S. L., Zhang, J. X. and Hirsh, J. (2007). Trace amines differentially regulate adult locomotor activity, cocaine sensitivity, and female fertility in Drosophila melanogaster. Developmental Neurobiology. 67: 1396–1405.
Herb, B. R., Shpigler, H. Y., Saul, M. C., Leask, M. P., Robinson, G. E., & Clayton, D. F. (2023). DNA methylation mediates plasticity in foraging behavior in honey bees. Science Advances. 9(2): eade4417.
IPBES. (2016). Thematic Assessment of Pollinators, Pollination and Food Production.
IPCC. (2021). Climate Change 2021: The Physical Science Basis.
Issa, M. R., Jaber, L. R. and Ahmed, H. M. (2013). A rapid method for DNA extraction from different parts of honeybee (Apis mellifera) and varroa mite. Journal of Apicultural Research. 52(4): 309-315.
Jones, M. and Brown, K. (2018). Seasonal variations in pollen foraging by Apis mellifera. Bee Science Journal. 45(2): 150-162.
Klein, A. M., Vaissière, B. E., Cane, J. H., Steffan-Dewenter, I., Cunningham, S. A., Kremen, C. and Tscharntke, T. (2007). Importance of pollinators in changing landscapes for world crops. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 274(1608): 303-313.
Latshaw, J. S., Mazade, R. E., Petersen, M., Mustard, J. A., Sinakevitch, I., Wissler, L. .. and Smith, B. (2023). Tyramine and its AmTYR1 receptor modulate attention in honey bees (Apis mellifera). eLife. 12: e83348.
Lotfi, H., Mokhber, M. and Hashemi, A. (2024). Investigation of Mrjp1 gene polymorphism in Iranian honeybee (Apis mellifera meda). The Second National Conference of Agricultural Sciences Focusing on Abiotic Stresses, January 22, Payam Noor University (PNU), Urmia. (In Persian)
Millard, J., Outhwaite, C. L., Ceaușu, S., Carvalheiro, L. G., da Silva E Silva, F. D., Dicks, L. V. and Newbold, T. (2023). Key tropical crops at risk from pollinator loss due to climate change and land use. Science Advances. 9(41), eadh0756.
Mokhber, M. and Ghaffari, M. (2019). Economic value of pollination services of honeybee and solutions to conserve apiculture industry. Honeybee Science Journal. 9(17): 12-16. (In Persian)
Najafzadeh, M. and Lalegani, Z. (2019). Evaluation of four DNA extraction methods for honeybee (Apis mellifera) from different body parts. Journal of Insect Science. 19(4): 47–56.
Neckameyer, W. S. and Leal, S. M. (2017). Diverse functions of insect biogenic amines as neurotransmitters, neuromodulators, and neurohormones. Hormones and Brain Behavior. 2: 367–401.
Osterman, J., Aizen, M. A., Biesmeijer, J. C., Bosch, J., Howlett, B. G., Inouye, D. W. and Paxton, R. J. (2021). Global trends in the number and diversity of managed pollinator species. Agriculture, Ecosystems & Environment. 322, 107653.
Page, R. E., Fondrk, M. K., Hunt, G. J., Guzmán-Novoa, E., Humphries, M. A., & Nguyen, K. (2012). Genetic architecture of pollen hoarding in honey bees. Journal of Experimental Biology. 215(4): 609–614.
Pernal, S. F. and Currie, R. W. (2001). The influence of pollen quality on foraging behavior in honeybees (Apis mellifera L.). Behavioral Ecology and Sociobiology. 51(1): 53-68.
Potts, S. G., Imperatriz-Fonseca, V. L., Ngo, H. T., Aizen, M. A., Biesmeijer, J. C., Breeze, T. D., Dicks, L. V., Garibaldi, L. A., Hill, R., Settele, J. and Vanbergen, A. J. (2016). Pollinators and food security. Food Security. 8(3): 509-521.
Reim, T., Balfanz, S., Baumann, A., Blenau, W., Thamm, M. and Scheiner, R. (2017). AmTAR2: Functional characterization of a honeybee tyramine receptor stimulating adenylyl cyclase activity. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 80: 91-100.
Requier, F., Odoux, J. F., Henry, M., Bretagnolle, V., & Vaissière, B. E. (2017). Floral resources used by honey bees in agricultural landscapes. Agriculture, Ecosystems & Environment. 246: 1–10.
Roeder, T. (2020). The control of metabolic traits by octopamine and tyramine in invertebrates. Journal of Experimental Biology. 223(7): jeb194282.
Saki-Hosseini, M., Karami, M., Javanmard, A. and Fiyazi, J. (2019). Evaluation of genetic diversity in honey bee populations for the preservation of genetic resources. 1st National Conference on Beekeeping and 1st National Honey Quality Award of Iran. Retrieved from https://civilica.com/doc/973752
Scheiner, R., Baumann, A. and Blenau, W. (2006). Aminergic control and modulation of honeybee behaviour. Current Neuropharmacology. 4(4): 259-276.
Scheiner, R., Kulikovskaja, L. and Thamm, M. (2014). The honey bee tyramine receptor AmTYR1 and division of foraging labour. Journal of Experimental Biology. 217(8): 1215-1217.
Scheiner, R., Page, R. E., Erber, J., and Barron, A. B. (2020). Neurotransmitter systems in the honey bee brain: Functions in plasticity and learning. Current Opinion in Insect Science. 40: 1–7.
Scheiner, R., Reim, T., Søvik, E., Entler, B. V., Barron, A. B. and Thamm, M. (2017). Learning, gustatory responsiveness, and tyramine differences across nurse and forager honeybees. Journal of Experimental Biology. 220(8): 1443-1450.
Seeley, T. D. (1995). The wisdom of the hive: The social physiology of honey bee colonies. Harvard University Press
Smith, J., Doe, A. and White, R. (2020). Honeybee pollen collection patterns and environmental factors. Journal of Apiculture Research: 59(3): 250-265.
Sponsler, D. B., Grozinger, C. M., & Ellis, J. D. (2020). Pollen nutrition structures the foraging ecology of honey bees in agricultural landscapes. Agriculture, Ecosystems & Environment. 304: 107123.
USDA. (2021). Honey Bee Pollination Economics Report.
Vaudo, A. D., Tooker, J. F., Grozinger, C. M., & Patch, H. M. (2015). Pollen protein and lipid content influence resilience to malnutrition in bees. Scientific Reports. 5: 13094.
Wong, R. and Lange, A. B. (2014). Octopamine modulates a central pattern generator associated with egg-laying in the locust, Locusta migratoria. Journal of Insect Physiology. 63: 1-8.
World Bank. (2022). Agriculture and GDP Growth in Developing Economies.
Wright, G. A., Mustard, J. A., Simcock, N. K., Ross-Taylor, A. A., McNicholas, L. D., Popescu, A. and Marion-Poll, F. (2010). Parallel reinforcement pathways for conditioned food aversions in the honeybee. Current Biology. 20(24): 2234-2240.
Wright, G. A., Smith, B. H., Johnson, B. R., and Jones, A. K. (2021). Integrating QTL mapping and transcriptomics to study honey bee foraging behavior. Journal of Insect Physiology. 130: 104204.
Yadró, M., Pérez, A. and Ramos, A. (2023). DNA extraction from the spermatheca of honeybees (Apis mellifera) using four different kits. Journal of Molecular Biology. 54(3): 149–156.
Zattara, E. E. and Aizen, M. A. (2021). Worldwide occurrence records suggest a global decline in bee species richness. One Earth. 4(1): 114–123.
Zhukovskaya, M. I. and Polyanovsky, A. D. (2017). Biogenic amines in insect antennae. Frontiers in Systems Neuroscience. 11: 45.
)