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Estudo do melhoramento genético no sistema produtivo de pólen apícola e suas implicações na saúde das abelhas Apis mellifera L. / Study of strategies for genetic improvement in bee pollen productive system, and analysis of the implications of pollen-rich diets on the honey bee (Apis mellifera L.)

Ígor Médici de Mattos 30 May 2016 (has links)
A produção de pólen apícola vem experimentando uma rápida e empolgante expansão desde o final da década de 1990. Tal crescimento pode ser explicado pelo aumento do interesse popular em alimentos de alto valor nutricional, bem como outras inúmeras aplicações desse produto na produção animal. Atualmente em torno de 1.500 toneladas de pólen são produzidas anualmente em todo o mundo. Apesar da importância econômica, social e ecológica assumida por esse setor da cadeia produtiva apícola, poucos estudos vêm abordando o tema, desde o fim da década de 1960. Tal desinteresse científico fez com que diversos aspectos relacionados às técnicas de manejo mais adequadas permanecessem pouco entendidos ou até mesmo nunca validados. Como agravante, um acentuado declínio populacional vem sendo percebido nas espécies de polinizadores, em especial A. mellifera. Apesar da gravidade e recorrência, tal fenômeno ainda é pouco entendido. Inúmeros agentes parecem exercer algum tipo de influencia negativa na biologia e fisiologia das abelhas melíferas (pesticidas, patógenos, ectoparasitas e perda de habitat), porém nenhum desses fatores foi comprovadamente identificado como desencadeador. Hoje a hipótese emergente, mais aceita entre os pesquisadores da área, trata do possível efeito sinergístico desses fatores como possível desencadeador dessa síndrome. É nesse contexto que estudos relativos à sanidade dessas abelhas se tornaram essenciais para a conservação da espécie e de seus serviços ecológicos. O pólen como imunoefetor e mitigador do estresse oxidativo se tornou, portanto, uma das mais proeminentes alternativas para proteção das abelhas A. mellifera. A pesquisa teve como principal objetivo a obtenção de informações que propiciassem o melhoramento das práticas vigentes de produção de pólen apícola, além do melhor entendimento do efeito do pólen no sistema imunológico de abelhas melíferas (analisado através do estudo da prevalência de patógenos) e no sistema de defesa antioxidante desses insetos. Este estudo traz informações importantes sobre o desenvolvimento de um sistema produtivo de pólen apícola mais eficaz. A utilização de populações coloniais de tamanhos médios (entre 19.000 e 30.000 indivíduos), combinada com suplementação de carboidrato, foi capaz de produzir resultados produtivos vantajosos. Também concluímos que apiários de produção devem ser prioritariamente instalados em regiões de temperaturas tropicais (com menores amplitudes térmicas), cujo ponto de orvalho também é elevado (alta umidade média) e com períodos moderados de precipitação (porém com frequência regular). Também concluimos que o uso de rainhas inseminadas deve ser considerado pelos apicultores com o objetivo de melhorar a suas produções, uma vez que tal técnica é capaz de produzir resultados mais rápidos e potencialmente mais duradouros do que as técnicas de seleção unilaterais mais comumente usadas nos sistemas produtivos de pólen no Brasil. Os dados obtidos nessa pesquisa também nos mostram indícios de que a expressão relativa dos genes PRX5, SOD2 e GSTS4 respondem significativamente à exposição ao herbicida Paraquat. Por este motivo, novos estudos são necessários para elucidar a real possibilidade dos mesmos serem utilizados como marcadores biológicos para a intoxicação causada por esse herbicida. Modificações significativas também foram observadas na prevalência de patógenos como Nosema, DWV e SBV (quando abelhas foram expostas ao Paraquat). Essa pesquisa destaca os efeitos mitigativos do pólen na redução do estresse oxidativo causado pela exposição ao Paraquat. As taxas de sobrevivência, promovidas por dietas ricas em pólen, parecem também estar ligadas à regulação positiva de genes antioxidantes como os CYPs, SODs, VG e GSTs assim como a menores cargas de IAPV, Nosema sp, e espécies tripanosomatídeas. Este é um indicativo da eficácia do pólen como antioxidante e imunoefetor, assim como uma possível alternativa para a manutenção da saúde das abelhas no mundo todo. / The demand for bee pollen has significantly increased in the last two decades. This growing consuption can be explained by the increasing incorporation of this product into human diets, as well as the efficiency of this product in improving livestock production. Currently around 1,500 tonnes of pollen are produced annually worldwide. Despite the economic, social and ecological importance assumed by this sector of the beekeeping industry chain, few studies have approached the subject since 1960. As a consequence of such scientific negligency, several aspects related to productive management remain poorly understood or even never validated. To make matters worse, a sharp population decline has been noticed in pollinator species, especially A. mellifera, since 2006. No single cause has been identified for these dramatic losses, but rather multiple interacting factors are likely responsible (such as pesticides, malnutrition, habitat loss, and pathogens). In this context, studies addressing the health of honey bees have become essential for the conservation of this pollinator as well as its ecological services. Thus, Pollen as imunoefetor and potencial source of antioxidants has became one of the most prominent alternatives for honey bees protection. This research aimed to obtain information able to foster the improvement of pollen production. We also tested the effects of a widely used herbicide on the physiology of honey bees, specifically focusing the effects of Paraquat on the expression of antioxidant-related genes. In doing so, we simultaneously identify the dynamics of pathogen prevalence when bees are exposed to different concentrations of Paraquat. Finally, we investigate the effect of pollen (added to the diet of tested bees) on both oxidative stress and pathogen loads. This study provides important information for the development of a more eficiente pollen productive system. The use of mid-sized swarms (e.g. 19,000 to 30,000 individuals) combined with carbohydrate supplementation is able to provide advantageous productive results. We also concluded that apiaries should prioritarily be settled in regions which present tropical weather (narrow temperature range), the humidity is high and the precipitation is frequent. We were able to conclude that the use of inseminated queens must be considered by beekeepers in order to improve their production, once this technique is able to produce result improvement faster than other unilateral breeding techniques. The data obtained in this study also showed us evidences that the relative expression of genes such PRX5, SOD2 and GSTS4 respond to exposure to the herbicide Paraquat. Therefore, further studies are required to better elucidate the real possibility of those antioxidante related genes to be applied as biological markers for intoxication produced by this herbicide. Significant changes were also observed in the found levels of pathogens such as Nosema, DWV and SBV (when bees were exposed to Paraquat). This research highlights the mitigating effects of pollen on reducing the oxidative stress caused by Paraquat exposure. Survival rates promoted by pollen-rich diets also seems to be linked to upregulation of genes such as CYPs, SODs, VG and GSTs, as well as reduced prevalence of IAPV, Nosema sp and tripanosomatyd species. This research sheds light into the antioxidant and imunoefetor effects of pollen as well as the promising use of those pollerich diets as alternative for improving honey bee\'s health.
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Aspectos reprodutivos de rainhas africanizadas (Apis mellifera L.): influência do peso ao nascer no desempenho das colônias / Reproductive aspects of Africanized queens (Apis mellifera L.): influence of virgin queen weight at eclosion on colony performance

Daiana Almeida de Souza 30 October 2009 (has links)
A rainha é a progenitora de todos os integrantes da colônia de abelhas (Apis mellifera L.) através da qual são passadas as características hereditárias para seus descendentes, sendo de extrema importância nos programas de melhoramento genético apícola. A qualidade de uma rainha é determinada principalmente por fatores intimamente relacionados à sua estrutura reprodutiva, o que é refletido tanto no peso destas, como na atividade de postura e na sua longevidade. Por esse motivo, o objetivo deste trabalho foi avaliar a influência do peso ao nascer de rainhas de abelhas africanizadas sobre o os aspectos relacionados ao comportamento reprodutivo em rainhas fecundadas naturalmente e inseminadas instrumentalmente, bem como acompanhar o desenvolvimento e produtividade das colônias descendentes destas rainhas. Os experimentos foram realizados no Apiário Experimental do Departamento de Genética da Faculdade de Medicina de Ribeirão Preto USP, onde foram estabelecidas doze colônias de abelhas africanizadas divididas em quatro grupos: seis colônias com rainhas fecundadas naturalmente e seis inseminadas instrumentalmente, subdivididas em três colônias com rainhas leves (< 180 mg) e três com rainhas pesadas (> 200 mg), onde o peso foi registrado imediatamente após as rainhas emergirem. As rainhas leves e pesadas, fecundadas naturalmente, foram acompanhadas simultaneamente em colméias de observação, visando analisar o comportamento de acasalamento dos dois grupos, enquanto que as rainhas inseminadas instrumentalmente, de ambos os pesos, foram fecundadas com 6 l de sêmen. Após as fecundações, todas as rainhas foram estabelecidas em caixas tipo núcleo, montadas a partir biomassa semelhante. Vinte dias após a introdução das rainhas nos núcleos estas colônias foram avaliadas quinzenalmente, por meio de mapeamento dos quadros a fim de estimar a porcentagem de ovos, cria aberta, cria fechada e pólen estocado, assim como foram realizados teste de viabilidade de cria. O acompanhamento do tempo de expansão populacional foi estimado através do período necessário para transferência das colônias das caixas tipo núcleo (com três quadros e alimentador) para caixas tipo ninho (com nove quadros e alimentador). Na análise dos dados relacionados ao comportamento de acasalamento observouse que as rainhas leves realizaram maior quantidade de vôos nupciais que as rainhas pesadas, sendo que 56% das nove rainhas leves realizaram mais de um vôo nupcial, enquanto que apenas 33% das nove rainhas pesadas realizaram mais de um vôo nupcial, embora esta diferença não tenha sido estatisticamente significante. Constatamos ainda diferença de um dia na idade de realização de vôos de acasalamento, sendo que as rainhas leves saíram um dia antes, com idade média de 6,11 ± 1,53 dias, enquanto que para as rainhas pesadas essa média foi de 7, 09 ± 4,59 dias. Esta diferença também foi observada na idade em que as rainhas iniciaram a ovoposição, que foi de 7,77 ± 1,86 dias para rainhas leves e 9,88 ± 3,02 dias para rainhas pesadas. Com relação à duração dos vôos nupciais e horário em que foram realizados, ambos ii os grupos tiveram resultados muito semelhantes. As comparações das médias dos dados gerados pelos mapeamentos realizados em colônias com rainhas fecundadas naturalmente e inseminada instrumentalmente, mostraram diferenças estatisticamente significantes relacionada área de postura de ovos (P = 0,117) e área de cria fechada (P = 0,003), onde as colônias descendentes de rainhas pesadas apresentaram desempenho superior em relação as colônias com rainhas leves. Este melhor desempenho é representado ainda pela maior taxa de viabilidade de cria das colônias com rainhas pesadas, dado estatisticamente significante. Atrelado a este fato, as colônias com rainhas pesadas mostraram-se ainda mais rápidas na expansão populacional, que colônias com rainhas leves, onde foi verificada uma diferença média de 24 dias a menos, pelas colônias descendentes de rainhas pesadas, para a transferência para caixas maiores tipo ninho. Quando comparamos as rainhas fecundadas naturalmente e inseminadas instrumentalmente, foi observada diferença média de um dia na idade em que iniciaram a ovoposição, sendo que as rainhas fecundadas naturalmente iniciaram com 9,31 ± 2,49 dias e as rainhas inseminadas instrumentalmente com 10,43 ± 0,51 dias. Observou-se também diferença estatisticamente significante apenas para a variável área de postura (P = 0,004), onde as colônias com rainhas fecundadas naturalmente apresentaram médias superiores, muito embora esta diferença não tenha afetado o desenvolvimento geral das colônias com rainhas inseminadas instrumentalmente, o que foi representado pelo tempo de expansão populacional, igual entre as colônias com rainhas de ambos os tipos de fecundação. Conclui-se que a utilização da técnica de inseminação instrumental de abelhas é uma metodologia viável para a aplicação em programas de melhoramento apícola, uma vez que não encontramos diferenças no desenvolvimento entre colônias descendentes de rainhas inseminadas instrumentalmente e descendentes de rainhas fecundadas naturalmente. Tomando-se por base os principais resultados obtidos no presente trabalho concluímos que a utilização da característica fenotípica peso da rainha acima de 200mg como uma característica importante a ser adotada em programas de seleção e melhoramento de abelhas / The queen is the progenitor of all the honey bee colony members. The quality of a queen is determined mainly by factors closely related to her reproductive structure, including weight, egg-laying activity and longevity. We evaluated the influence of adult eclosion weight on the reproductive behavior of naturally mated and instrumentally inseminated Africanized queens, and we monitored the development and productivity of colonies headed by these queens. Twelve colonies of Africanized honey bees were divided into two groups: six colonies with naturally mated queens and six with instrumentally inseminated queens; there were three light queens (<180 mg) and three heavy queens (> 200 mg) in each mating type group; queen weight was recorded immediately after the virgin queens emerged. The virgin queens in the naturally mated queens group were introduced into observation hives, to compare the mating behavior of the light and heavy queens. The other six queens were artificially inseminated with 6 l semen. After the inseminations, all of the artificially inseminated queens were introduced into four standard Langstroth frame nuclei, which were established with similar numbers of bees and brood area. Beginning 20 days after the introduction of these queens, the colonies were evaluated twice per month, by mapping combs to estimate the areas containing eggs, open and closed brood and stored pollen; the viability of the brood was also investigated. We observed the time it took to outgrow the nucleus boxes (three combs plus an internal frame-size feeder); the colonies were then transferred to 10 frame hives (with nine combs and a feeder). We observed that the light queens made more nuptial flights than heavy queens; five of the nine light queens made more than one nuptial flight, whereas only three of the nine heavy queens took more than a nuptial flight, though this difference was not significant. We also observed a one day difference in the age of queen when she made her mating flights; the light queens went on their first mating flights at a mean age of 6.11 ± 1.53 days, while for the heavy queens the mean was 7.09 ± 4.59 days. A similar tendency was observed in the age at which the queens started oviposition, which was 7.77 ± 1.86 days for light queens and 9.88 ± 3.02 days for heavy queens. The two types of queens had similar duration and time of day of nuptial flights. Heavy queens (both artificially and naturally inseminated) produced significantly more eggs (P = 0.117) and more sealed brood (P = 0.003) than did light queens. Brood viability was significantly greater in the colonies headed by heavy queens. Colony expansion was also faster in colonies with heavy queens. It took an average of 24 days less for the heavy-queen colonies to expand to a point that they needed to be transferred from the four-frame nucleus hives to the 10-frame standard hives. Oviposition by the naturally mated queens began earlier (9.31 ± 2.49 days) than by instrumentally inseminated queens (10.43 ± 0.51 days). Naturally mated queens laid significantly more eggs (P = 0.004), although this difference did not affect the rate of colony population expansion. We concluded that the use of instrumental iv insemination of honey bees is a viable methodology for use in bee breeding programs, since we found no differences in development between colonies with artificially versus naturally inseminated queens. We also concluded that queen weight above 200 mg is a useful characteristic to select for in Africanized honey bees.

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