اثر تعداد سلول ملکه بر تولید و کیفیت ژل رویال

تولید تجاری ژل رویال بر اساس ویژگی‌های تامین ژل رویال در کلنی‌های زنبور عسل است. ژل رویال عمدتاً توسط غدد هیپوفارنژیال و مندیبول زنبورهای کارگر برای تغذیه ملکه در طول زندگی و لاروهای کارگر فقط برای سه روز اول سنتز و ترشح می شود (فوجیتا و همکاران، ۲۰۱۳؛ رایت و همکاران، ۲۰۱۸). بدین ترتیب، ژل رویال تعیین می کند که آیا یک لارو ماده به یک ملکه تولید مثل کننده یا یک زنبور کارگر عقیم تبدیل شود (هو و همکاران، ۲۰۱۹الف). در مرحله لاروی، مقدار بیشتری از ژل رویال توسط زنبورهای کارگر در سلول های ملکه که ملکه ها در آنجا پرورش می یابند نسبت به سلول های کارگر ذخیره می شود (اسلیتر و همکاران، ۲۰۲۰).

 در شرایط طبیعی، تعداد سلول های ملکه (QCN) در یک کلنی محدود است. ژل رویال تجاری با پیوند دستی لاروهای جوان از سلول های کارگر به تعداد زیادی از سلول های ملکه پلاستیکی تولید می شود که برای تامین ژل رویال به لاروها به کلنی های زنبور عسل معرفی می شوند و حدود ۷۲ ساعت بعد ژل رویال را از این سلول های ملکه جمع آوری می‌کنند (آلتای و همکاران، ۲۰۱۹؛ هو و همکاران، ۲۰۱۹الف). قابل توجه است که نژادی از زنبور عسل با تولید ژل رویال بالا (RJBs) به طور انتخابی از زنبورهای ایتالیایی (Apis mellifera ligustica) در چین برای بهبود عملکرد ژل رویال پرورش یافته است (آلتای و همکاران، ۲۰۱۹). RJB ها نرخ پذیرش لارو را افزایش می دهند و می توانند 10 برابر ژل رویال بیشتری با کیفیت نسبتا بالا تولید کنند (ما و همکاران، 2021، 2022b) که هنوز با استاندارد ISO 12824: 2016 مطابقت دارد. با کمک زنبورهای ژل بالا( RJB ها)، چین سالانه 4000 تن ژل رویال تولید می کند که بیش از 90٪ از کل تولید جهانی را تشکیل می دهد (آلتای و همکاران، 2019؛ احمد و همکاران، 2020).

عملکرد تولید ژل رویال بالای RJB ها به دلیل تولید بیش از حد با بیش از 200 سلول ملکه در هر کلنی، که فراتر از توانایی زنبورهای پرستار است، فرض می شود (یاماگوچی، 2019). چنین سوء استفاده هایی از زنبور عسل به عنوان دلیل محتوای 10-HDA نسبتاً پایین 1.4 تا 1.6 درصد در نظر گرفته می شود (یاماگوچی، 2019). با این حال، هیچ مدرک مستقیمی برای تأثیر تعداد سلول‌های ملکه (QCN) مختلف بر کیفیت کلی ژل رویال تولید شده توسط RJB ها وجود ندارد.

تأثیر تعداد سلول‌های ملکه بر ژل رویال

تاثیر تعداد سلول‌های ملکه بر ژل رویال در نژادهای غیر RJB بررسی شده است، اما همچنان بحث برانگیز است. افزایش تعداد سلول‌های ملکه ها (30، 45 و 60) نرخ پذیرش را در A. m. anatolica (اکیوان و آکیول، 2018) تغییر نداد، اما منجر به کاهش نرخ پذیرش و تامین ژل رویال در A. m. caucasica (Sahinler و Sahinler، 2002) شد. علاوه بر این، با افزایش تعداد سلول‌های ملکه (30، 60 و 120)، محتوای 10-HDA کمتری در A. m. anatoliaca (کوک و همکاران، 2021) مشاهده شد.

برخلاف این نژادهای زنبور عسل، RJB ها در طول دهه ها اصلاح نژاد خواص سازگاری به دست آورده اند (آلتای و همکاران، 2019؛ رضوان و همکاران، 2020). قابل توجه است که پرستاران RJB اندازه بزرگتری از سلول‌های آسینی در غدد هیپوفارنژیال دارند (لی و همکاران، 2010) و پروتئین های غدد هیپوفارنژیال و مندیبول، همولنف، مغز و آنتن‌ها را برای مطابقت با افزایش تولید ژل رویال بازسازی کرده‌اند (هو و همکاران، 2016؛ آررسو و همکاران، 2018؛ هو و همکاران، 2019ب؛ وو و همکاران، 2019؛ ژانگ و همکاران، 2020).

بنابراین، بسیار محتمل است که عملکرد و کیفیت ژل رویال با طیف وسیعی از تعداد سلول‌های ملکه کوچکتر در RJB ها تغییر نکند، همانطور که در سایر نژادهای زنبور عسل آزمایش شده است (ساهینلر و ساهینلر، 2002؛ اوکیوان و آکیول، 2018؛ کوک و همکاران، 2021). تا کنون، مشخص نیست که چه تعداد سلول ملکه منجر به تفاوت در تامین ژل رویال و ترکیب شیمیایی، به ویژه اجزای زیستی فعال از جمله 10-HDA خواهد شد. حل این سوالات به تولید ژل رویال با کیفیت بالاتر با استفاده از RJB های با عملکرد بالا کمک خواهد کرد.

متابولومیکس و پروتئومیکس مقایسه‌ای

متابولومیکس و پروتئومیکس مقایسه‌ای رویکردهای قدرتمندی برای ارزیابی کیفیت غذا هستند (مورا و همکاران، 2018؛ لی و همکاران، 2021a). بر اساس تکنیک کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا - طیف سنجی جرمی با وضوح بالا (UHPLC-HRMS)، این دو رویکرد علوم اومیکس برای به دست آوردن پروفایل عمیقی از اجزای ژل رویال به طور ترکیبی اعمال شده اند. ماهیت با کارایی بالا آنها منجر به شناسایی و کمی سازی اجزای اولیه ژل رویال از جمله لیپیدها، کربوهیدرات ها، ویتامین ها، فلاون ها، اسیدهای آمینه و پروتئین ها می شود (لین و همکاران، 2021؛ ما و همکاران، 2021، 2022b؛ میلونه و همکاران، 2021). بنابراین، تفاوت های کمی در این مواد می تواند برای ارزیابی کیفیت ژل رویال در مقیاس بزرگتر استفاده شود.

در این مطالعه، این گروه از محققان به دنبال کشف اثر تعداد سلول‌های ملکه در کلنی های RJB بر تولید و کیفیت ژل رویال بودند. برای این منظور، نرخ پذیرش لارو و عملکرد RJ کلنی های RJB را با 1 تا 5 تیرک سلول ملکه (64 در هر تیرک) مقایسه کردند و تجزیه و تحلیل متابولومیک و پروتئومیک و آزمایش فعالیت آنتی‌اکسیدانی این نمونه‌های  ژل رویال را انجام دادند. یافته های این گروه دیدگاه جدیدی را برای تولید  ژل رویال با کیفیت بالاتر با استفاده از RJB های تولیدی ارائه می دهد.

۳. نتایج

۳.۱ عملکرد ژل رویال و نرخ پذیرش لارو با تعداد مختلف سلول ملکه 

ظرفیت قابل توجهی برای تولید ژل رویال در کلنی هایی با ۱ تا ۵ تیرک سلول ملکه (۶۴ سلول در هر تیرک) مشاهده شد (شکل ۱). قابل ذکر است که ۹۱.۸۸ تا ۹۸.۸۳ درصد از لاروهای پیوند زده شده در تمامی کلنی های بررسی شده پذیرفته شده و نرخ پذیرش با تعداد سلول ملکه (QCN) به طور قابل توجهی تغییر نکرد. به طور کلی، میانگین عملکرد ژل رویال به ازای هر کلنی با افزایش تعداد سلول ملکه به طور مرحله ای افزایش یافت، به این معنی که ۴۸.۳۲ ± ۲.۲۸ گرم برای کلنی‌های ۱ تیرکه تا ۱۸۹.۹۵ ± ۴.۵۷ گرم برای کلنی‌های ۵ تیرکه بود. تنها استثناء این بود که عملکرد ژل رویال ۵ تیرکه به طور معنی داری  با عملکرد کلنی های ۴ تیرکه (۱۷۵.۵۰ ± ۵.۱۱ گرم) متفاوت نبود. علاوه بر این، میانگین وزن ژل رویال به ازای هر سلول ملکه نیز تحت تأثیر تعداد سلول ملکه (QCN) قرار گرفت که در کلنی های ۱ تا ۴ تیرکه (۰.۷۱ ± ۰.۰۲ تا ۰.۷۹ ± ۰.۰۳ گرم) ۱۸.۸۲ تا ۳۲.۱۰ درصد بالاتر از کلنی های ۵ تیرکه (۰.۶۰ ± ۰.۰۱ گرم) بود.

۳.۲ پروفایل متابولیک نمونه‌های ژل رویال

در مجموع، ۹۵۸ و ۱۵۱۰ ویژگی متابولیت به ترتیب توسط RPLC–HRMS و HILIC–HRMS شناسایی شدند و هر دو مجموعه داده برای شناسایی الگو با PCA بدون نظارت مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. در نمودارهای امتیاز PCA، QC های تزریق شده به طور منظم به صورت فشرده خوشه شدند که نشان دهنده ثبات بالای سیستم تحلیلی است. الگوی گروه بندی مشابه کلی از نمونه های ژل رویال بین دو رویکرد تحلیلی مشاهده شد. با افزایش تعداد سلول ملکه، نمونه های ژل رویال در امتداد محور اولین مؤلفه اصلی (PC1) از قسمت منفی به قسمت مثبت توزیع شدند. بدیهی است، بزرگترین تفاوت در پروفایل های متابولیک بین نمونه های ژل رویال ۱ تیرکه و ۵ تیرکه قرار داشت.

در مجموع ۱۱۰ ترکیب با استفاده از هر دو روش RPLC–HRMS و HILIC–HRMS از نمونه های ژل رویال شناسایی شدند. بر اساس مساحت پیک این ترکیبات، نمودارهای امتیاز PCA  الگوی خوشه بندی همخوانی از نمونه های ژل رویال را با الگوهای استنباط شده از ویژگی های شناسایی شده ارائه کردند. آنالیز واریانس (ANOVA) نشان داد که ۳۴ مورد از ترکیبات شناسایی شده اختلاف معنی داری در فراوانی  در پاسخ به تعداد سلول ملکه (QCN) نشان دادند. نقشه حرارتی خوشه بندی نشان دهنده تقسیم این ۳۴ ترکیب به دو گروه است: یک گروه شامل چهار ترکیب (آسپاراژین، هومومتیونین، ان-استیل-گالاکتوزامین و اسید ۱۰-فسفو-۲-دسنوئیک) با افزایش تعداد سلول‌های ملکه سطوح بالاتری را نشان دادند و گروه دیگر که عمدتاً شامل اسیدهای چرب است، روند معکاسی را نشان داد.

برای غربالگری ترکیباتی که تحت تأثیر تعداد سلول‌های ملکه بیشترین تغییر را نشان می دهند، آنالیز چند متغیره و تک متغیره برای نمونه های ژل رویال ۱ تیرکه و ۵ تیرکه که بیشترین تفاوت در پروفایل های متابولیکی را نشان دادند (شکل ۲)، انجام شد. یک مدل OPLS-DA بسیار رضایت بخش بر اساس ۱۱۰ ترکیب شناسایی شده ساخته شد. فیلترینگ بیشتر منجر به انتخاب 24 ترکیب شد که بیشترین تأثیر را از تعداد سلول‌های ملکهدریافت کرده اند. در میان آنها، ۱۲ ترکیب اسیدهای چرب از جمله ۱۰-HDA بودند که با افزایش تعداد سلول ملکه (QCN) سطوح پایین تری را نشان دادند. تغییرات در محتوای 10-HDA توسط منحنی کالیبراسیون (r2 = 0.995) تأیید شد و مشخص شد که از 2.013 ± 0.065٪ در کلنی های ۱ تیرکه به 1.517 ± 0.051٪ در کلنی های ۵ تیرکه کاهش یافته است.

۳.۳ محتوای پروتئین و پروفایل پروتئومی ژل رویال

محتوای کل پروتئین از ۱۴.۶۲ ± ۰.۳۹% تا ۱۴.۹۴ ± ۰.۲۸% متغیر بود و بر اساس تعداد سلول ملکه (QCN) بین گروه های ژل رویال تفاوت معنی داری مشاهده نشد (p = ۰.۹۶۲؛ شکل ۳ج). به طور مشابه، محتوای پروتئین محلول که از ۷.۶۰ ± ۰.۱۵% تا ۸.۱۴ ± ۰.۳۷% متغیر بود، بین گروه های ژل رویال تفاوت معنی داری نداشت.

برای بررسی تغییرات در سطوح پروتئین های فردی با تعداد سلول ملکه (QCN)، یک پروفایل پروتئومی از نمونه های ژل رویال انجام شد. این روش منجر به شناسایی مجموعا ۶۸ پروتئین (جدول تکمیلی ۲) از جمله هشت پیش ساز (MRJP1-7 و 9) و سه ایزوفرم X1 (MRJP2، 4 و 5) از خانواده MRJP شد. در میان آنها، 64 پروتئین کمی سازی شده و برای تجزیه و تحلیل بعدی استفاده شدند. در نمودارهای امتیاز PCA حاصل (شکل ۴الف)، پروفایل های پروتئومی ژل رویال تغییرات قابل توجهی درون گروهی را نشان داد و فاقد جداسازی قابل توجه بین گروهی بود. تجزیه و تحلیل بیشتر ۱۲ پروتئین افتراقی  را در بین گروه های ژل رویال نشان داد: کاربوکسی پپتیداز Q، پروتئین پیش ساز آپولیپوفورین-III مانند، پروتئین ۱ مانند امگا-کنوتوکسین، تنظیم کننده رشدی مرتبط با تداخل درونی ۱ مانند، لیزوزیم، همولوگ a ناقل درون سلولی کلسترول NPC2، پیش ساز پروتئین زهر C1q مانند، ایزوفرم X3 پروتئین مرتبط با کاردیومیوپاتی 5، مهارکننده کیموتریپسین مانند، پروتئین غیرمشخص LOC102654257 و دو مهارکننده کیموتریپسین. پروتئین های افتراقی به طور کلی سطوح فراوانی پایینی در سراسر گروه های ژل رویال داشتند (جدول تکمیلی ۲) و با افزایش تعداد سلول ملکه (QCN) کاهش یافتند. قابل ذکر است که هیچ یک از اعضای MRJP بین گروه های ژل رویال تفاوت معنی داری نداشتند.

۳.۴ محتوای آب

محتوای آب اندازه گیری شده نمونه های ژل رویال از ۶۲.۴۰ ± ۰.۵۰% تا ۶۳.۴۵ ± ۰.۴۴% متغیر بود که در محدوده مشخص شده توسط استاندارد ISO 12824:2016 قرار می گیرد. بین گروه های ژل رویال تفاوت معنی داری مشاهده نشد.

۳.۵ فعالیت آنتی‌اکسیدانی

عصاره های آبی نمونه های ژل رویال در فعالیت پاک کنندگی رادیکال ABTS، فعالیت پاک کنندگی رادیکال DPPH  و قدرت کاهش دهندگی FRAP  بین گروه های ژل رویال تفاوت معنی داری نداشتند.

۴. بحث

برای کشف تأثیر تعداد سلول ملکه (QCN) بر تولید و کیفیت ژل رویال، عملکرد، ترکیب شیمیایی و فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی ژل رویال تولید شده توسط پیوند زدن ۱ تا ۵ تیرک لارو جوان (۶۴ عدد در هر تیرک) به کلنی های زنبور عسل با عملکرد بالای تولید ژل رویال (RJB) را با هم مقایسه کردیم. مطالعه ما نشان داد که کلنی های دو ملکه RJB دارای بهره وری بالایی در تولید ژل رویال هستند. نرخ پذیرش لارو با تعداد سلول ملکه تغییر نکرد، در حالی که وزن ژل رویال به ازای هر سلول در کلنی های ۱ تا ۴ تیرکه مشابه بود، اما در کلنی های ۵ تیرکه به طور قابل توجهی کمتر بود. سطوح پایین اسیدهای چرب، از جمله ۱۰-HDA، و تغییرات جزئی در پروفایل پروتئومی ژل رویال با افزایش تعداد سلول‌های ملکهالقا شد. علاوه بر این، محتوای آب و پروتئین و فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی نمونه های ژل رویال تحت تأثیر تعداد سلول ملکه قرار نگرفت.

۴.۱ تعداد بالای سلول ملکه بر عملکرد ژل رویال اما نه بر نرخ پذیرش لارو در کلنی های RJB تأثیر می‌گذارد

عملکرد بالای تولید ژل رویال زنبورهای عسل RJB به طور گسترده گزارش شده است (آلتای و همکاران، ۲۰۱۹). اخیراً عملکردی معادل ۶۰ گرم ژل رویال و نرخ پذیرشی در حدود ۸۰٪ برای ۱۲۶ یا ۱۲۸ لارو پیوند زده شده به ازای هر کلنی تک ملکه RJB به دست آمده است (هو و همکاران، ۲۰۱۹ب؛ ژانگ و همکاران، ۲۰۲۰؛ ما و همکاران، ۲۰۲۱، ۲۰۲۲ الف). در مقایسه، در این مطالعه، بهره وری بالاتر تولید ژل رویال با میانگین عملکرد ۹۲.۵۳ گرم بر کلنی و نرخ پذیرش ۹۵.۷۸٪ در کلنی های ۲ تیرکه حاوی تعداد معادل لارو پیوند زده شده مشاهده شد. افزایش تولید عمدتا به دلیل جمعیت زیاد زنبور عسل (حدود ۱۱ قاب) قابل نسبت دادن است که شرط لازم برای تولید کارآمد ژل رویال است (ژنگ و همکاران، ۲۰۱۸؛ آلتای و همکاران، ۲۰۱۹). در کلنی های دو ملکه مانند مطالعه این گروه، جمعیت قوی کلنی با افزایش میزان تخم گذاری (ژنگ و همکاران، ۲۰۰۹) می تواند به سرعت ساخته و نگهداری شود. برای زنبورهای عسل آفریقایی شده در برزیل، همچنین نشان داده شده است که کلنی های دو ملکه نسبت به کلنی های تک ملکه مقدار بیشتری ژل رویال تولید می کنند (کمارگو لوپز و همکاران، ۲۰۲۲). با این حال، باید توجه داشت که عملکرد ژل رویال برای زنبورهای عسل آفریقایی شده بسیار کمتر است، یعنی حدود ۸ گرم به ازای هر کلنی دو ملکه، همانطور که برای سایر نژادهای غیر RJB (خان و همکاران، ۲۰۲۱؛ ما و همکاران، ۲۰۲۱). علاوه بر این، اگرچه کلنی هایی با سه ملکه RJB یا بیشتر با قطع آرواره های ملکه برای جلوگیری از مبارزه ملکه ایجاد شده اند، به دلیل نیاز به مراقبت ویژه برای نگهداری آنها، برای تولید تجاری ژل رویال توصیه نمی شوند (ژنگ و همکاران، ۲۰۰۹). بنابراین، مدیریت کلنی دو ملکه برای تولید انبوه ژل رویال در چین به طور گسترده پذیرفته شده است.

همانطور که نشان داده شده است، تولید ژل رویال می تواند تحت تأثیر عوامل گسترده ای مانند نژاد زنبور عسل، سن لاروهای پیوند شده، منابع گل و فواصل برداشت قرار گیرد (اوکویان و آکیول، ۲۰۱۸؛ ما و همکاران، ۲۰۲۱). در اینجا، مشخص شد که عملکرد ژل رویال زنبورهای عسل RJB تحت تأثیر تعداد بالای سلول ملکه (QCN) قرار گرفته است. به طور خاص، نرخ پذیرش و وزن ژل رویال به ازای هر سلول با پیوند زدن ۱ تا ۴ تیرک لارو (۶۴ عدد در هر تیرک) تغییر نکرد، در حالی که پیوند زدن ۵ تیرکه باعث کاهش وزن ژل رویال به ازای هر سلول اما با نرخ پذیرش بدون تفاوت معنی داری شد. برای سایر نژادهای زنبور عسل، افزایش تعداد سلول ملکه (۳۰، ۴۵ و ۶۰) بر نرخ پذیرش در A. m. anadolica تأثیر نداشت (اوکویان و آکیول، ۲۰۱۸) اما منجر به نرخ پذیرش و وزن ژل رویال پایین تر به ازای هر سلول در A. m. caucasica شد (Sahinler و Sahinler، ۲۰۰۲). مقایسه بین این نژادهای زنبور عسل نشان دهنده تفاوت قابل توجهی در عملکرد ژل رویال در پاسخ به تغییر تعداد سلول ملکه است، که عمدتاً علاوه بر اندازه جمعیت، می تواند با تفاوت در ترکیب ژنتیکی آنها توضیح داده شود. پس از دهه ها انتخاب برای تولید بالای ژل رویال، زنبورهای پرستار RJB پاسخ بویایی بهتری نسبت به لاروها ایجاد کرده اند (وو و همکاران، ۲۰۱۹؛ ژانگ و همکاران، ۲۰۲۰) و در نتیجه نرخ پذیرش و تأمین ژل رویال را افزایش داده اند.

برای تولید تجاری ژل رویال، هم عملکرد به ازای هر کلنی و هم نیروی کار دستی برای تعیین مقدار بهینه لاروهای پیوند زده شده باید در نظر گرفته شود. در رابطه با عملکرد ژل رویال به ازای هر کلنی، مشخص شد که با افزایش تعداد سلول ملکه (QCN) افزایش می یابد و بالاترین عملکرد در کلنی های ۴ و ۵ تیرکه ما به دست آمد (شکل ۱ج). پیوند زدن مصنوعی لاروهای کارگر به سلول های ملکه پرمصرف ترین و زمان برترین فرآیند در طول تولید ژل رویال است (آلتای و همکاران، ۲۰۱۹). به دلیل نیاز به ۲۵ درصد لارو بیشتر برای پیوند زدن، به این معنی که هزینه ۲۵ درصد نیروی کار بیشتر، پیوند زدن ۵ تیرک لارو نسبت به پیوند زدن ۴ تیرک پایین تر است. با در نظر گرفتن همه موارد، پیوند زدن ۴ تیرک (۲۵۶ لارو) برای تولید ژل رویال در شرایط فعلی (حدود ۱۱ قاب زنبور) توصیه می شود.

۴.۲ تعداد بالای سلول ملکه عمدتاً بر محتوای اسید چرب ژل رویال تأثیر می‌گذارد

مطالعه این گروه تأثیر عمیق تعداد سلول ملکه (QCN) بر پروفایل های متابولیکی ژل رویال را نشان داد. با افزایش QCN، تنها سطوح فراوانی چهار ترکیب (آسپاراژین، هومومتیونین، ان-استیل-گالاکتوزامین و اسید ۱۰-فسفو-۲-دسنوئیک) افزایش یافت، اما دلایل آن در حال حاضر ناشناخته است. در مقابل، ۳۰ ترکیب روند کاهشی را نشان دادند و در میان آنها اسیدهای چرب از جمله ۱۰-HDA بیشترین تأثیر را داشتند. کاهش مقدار ۱۰-HDA (به ترتیب ۲.۶۴٪، ۲.۳۱٪ و ۱.۷۶٪ برای ۳۰، ۶۰ و ۱۲۰ سلول) در A. m. anatoliaca نیز مشاهده شده است (کوچ و همکاران، ۲۰۱۹). ۱۰-HDA یک جزء منحصر به فرد و زیستی فعال ژل رویال است و محتوای آن به طور گسترده به عنوان شاخص کلیدی کیفیت ژل رویال پذیرفته شده است (هو و همکاران، ۲۰۱۹الف؛ کولاچو و همکاران، ۲۰۲۱). با در نظر گرفتن تنها محتوای ۱۰-HDA، کیفیت ژل رویال در این مطالعه با افزایش تعداد سلول ملکه (QCN) از کلنی ‌های ۱ تیرکه به ۵ تیرکه به تدریج کاهش یافت. با این حال، پایین ترین مقدار مشاهده شده ۱۰-HDA (۱.۵۱۷٪) در نمونه های ژل رویال ۵ تیرکه همچنان نیازمندی های استاندارد ISO 12824:2016 را برآورده می کند.

مسیرهای بیوسنتزی برای ۱۰-HDA در زنبور عسل کشف شده است. ۱۰-HDA می تواند از اسید استئاریک تأمین شده خارجی تولید شود یا به طور de novo از استات در غدد فکی سنتز شود (پلتنر و همکاران، ۱۹۹۸). این ماده دارای فعالیت مهارکننده هیستون د استیل زداز است که می تواند در تنظیم اپی ژنتیکی رشد ملکه زنبور عسل نقش داشته باشد (اشپانهوف و همکاران، ۲۰۱۱). برای حفظ محتوای مطلوب ۱۰-HDA در تولید بیشتر ژل رویال، مسیرهای مرتبط با سنتز لیپید به طور انتخابی در غدد فکی RJB بهبود یافته است (هوا و همکاران، ۲۰۱۶). با توجه به کاهش مشاهده شده در سطح اسیدهای چرب با افزایش تعداد سلول ملکه (QCN)، به نظر می رسد که آماده‌سازی مقادیر زیادی از مواد اولیه برای سنتز لیپید همچنان برای زنبورهای عسل RJB چالش‌برانگیز و احتمالا فراتر از توانایی آنها باشد. در این صورت، انتظار می رود تغذیه تکمیلی زنبور عسل با مواد مغذی مانند اسید استئاریک، سنتز لیپید را تسهیل کند و در نتیجه محتوای اسید چرب ژل رویال را بهبود بخشد. در واقع، تغذیه زنبور عسل با مخمر نانوایی یا انواع خاصی از گرده باعث افزایش محتوای ۱۰-HDA شده است (بالکانسکا، ۲۰۱۸؛ پاتامایوتانون و همکاران، ۲۰۱۸). علاوه بر این، مکمل اسید پانتوتنیک می تواند منجر به افزایش سطح اسید استئاریک در زنبورهای کارگر شود که به طور حدسی باعث افزایش محتوای ۱۰-HDA در ژل رویال می شود (هو و همکاران، ۲۰۲۲). بنابراین، چنین تغذیه ای پتانسیل افزایش محتوای ۱۰-HDA ژل رویال حاصل از زنبورهای عسل RJB با تعداد سلول ملکه (QCN) بالا را دارد که باید در تحقیقات آتی مورد آزمایش قرار گیرد.

۴.۳ تعداد بالای سلول ملکه، اثر کمی بر پروفایل پروتئومی ژل رویال دارد

در مقایسه با پروفایل های متابولیکی، پروفایل های پروتئومی ژل رویال در این مطالعه کمتر تحت تأثیر تعداد سلول ملکه (QCN) قرار گرفت. این موضوع به طور مستقیم با الگوی خوشه بندی مختلط در نمودارهای امتیاز PCA و شناسایی تعداد بسیار محدودی از پروتئین های افتراقی آشکار می شود. علاوه بر این، همانطور که در A. m. caucasica با ۳۰، ۴۵ و ۶۰ سلول ملکه (ساهینلر و ساهینلر، ۲۰۰۲) یافت شد، در مطالعه ما هیچ تغییر قابل توجهی در محتوای پروتئین مشاهده نشد (شکل ۳ج و د). عدم تغییر در اکثر پروتئین ها در ژل رویال تولید شده تحت شرایط مختلف، مانند منابع گل متفاوت ( لین و همکاران،2021) یا کلنی های با رژیم غذایی حاوی پاتوژن ( هارود و همکاران،2021) نیز نشان داده شده است. مشابه این مطالعات، هیچ یک از اعضای MRJP که حدود ۹۰٪ از پروتئین های محلول ژل رویال را تشکیل می دهند (فوروساوا و همکاران، 2008) در سطوح فراوانی در مطالعه ما تفاوت نداشتند. اکثر MRJP ها به عنوان ذخایر اسیدهای آمینه ضروری و نیتروژن، نقش تغذیه ای اساسی در رشد و نمو لارو ایفا می کنند (کُلّازو و همکاران،2021). تغییرات ناچیز در سطوح MRJP در پاسخ به تعداد سلول ملکه (QCN) در مطالعه ما احتمالاً به دلیل محدودیت عملکردی آنها در توسعه ملکه زنبور عسل است. در این حالت، برای تامین نیاز تغذیه ای مقادیر بیشتری از سلول های ملکه در یک کلنی، نیاز فزاینده ای به سنتز پروتئین وجود دارد. برای تقویت تامین پروتئین در تولید بالای ژل رویال زنبورهای عسل RJB، مسیرهای مرتبط با سنتز پروتئین و متابولیسم انرژی در زنبورهای پرستار به شدت فعال می شوند (آرارسو و همکاران، ۲۰۱۸؛ هو و همکاران، ۲۰۱۹ب). علاوه بر این، باید توجه داشت که به دلایل نامعلومی، افزایش تعداد سلول ملکه (QCN) در مطالعه ما منجر به کاهش سطوح ۱۲ پروتئین ژل رویال شد. به دلیل سطوح فراوانی پایین، تغییرات این پروتئین ها باید تأثیر ناچیزی بر کل محتوای پروتئین داشته باشد، که با محتوای پروتئین مشابه ژل رویال صرف نظر از تعداد سلول ملکه (QCN) مطابقت دارد.

۴.۴ تعداد بالای سلول ملکه بر فعالیت آنتی‌اکسیدانی ژل رویال تأثیر نمی‌گذارد

ژل رویال طیف وسیعی از خواص عملکردی از خود نشان می دهد و در میان آنها فعالیت آنتی‌اکسیدانی به عنوان یک پارامتر کیفیت برای ژل رویال پیشنهاد شده است (پاوال و همکاران، ۲۰۱۴) که در مطالعات قبلی با نمونه های مختلف ژل رویال مورد استفاده قرار گرفته است (کوچ و همکاران، ۲۰۱۹؛ مارتینلو و موتینلی، ۲۰۲۱؛ ما و همکاران، ۲۰۲۲ب). فعالیت آنتی‌اکسیدانی ژل رویال به ویتامین های آنتی‌اکسیدانی، ترکیبات پلی فنولی و فلاونوئیدی، اسیدهای آمینه آزاد و پپتیدها/پروتئین های شامل MRJP ها نسبت داده می شود (پارک و همکاران، ۲۰۲۰؛ مارتینلو و موتینلی، ۲۰۲۱). تنوع بالای این آنتی اکسیدان ها مستلزم ترکیبی از سنجش های مختلف برای ارزیابی جامع فعالیت آنتی‌اکسیدانی ژل رویال است. سه سنجش رایج یعنی ABTS، DPPH و FRAP در مطالعه ما به کار گرفته شد، اما هیچ یک از آنها تفاوت معنی داری بین گروه های ژل رویال نشان ندادند (شکل ۵). این نتیجه به این دلیل منطقی است که به نظر می رسد اکثر مواد تشکیل دهنده آنتی‌اکسیدانی ژل رویال، مانند پانتوتنیک اسید (ویتامین B5)، کریزین، پرولین و MRJP ها با افزایش تعداد سلول ملکه (QCN) بدون تغییر باقی می مانند. علاوه بر این، از آنجایی که اسیدهای چرب از جمله ۱۰-HDA بیشترین تأثیر را از تعداد سلول ملکه (QCN) می پذیرند، به احتمال زیاد خواص عملکردی مرتبط با آنها تغییر می کند که نیاز به بررسی در آینده دارد.

نتیجه گیری

در کلنی‌های دو ملکه زنبور عسل با عملکرد بالای تولید ژل رویال (RJB) که دارای جمعیت زنبور عسل معادل ۱۱ قاب هستند، پیوند زدن ۴ تیرک لارو برای تولید کارآمد ژل رویال توصیه می شود، در حالی که پیوند زدن ۵ تیرک لارو عملکرد را به طور قابل توجهی بهبود نمی بخشد اما به ۲۵ درصد نیروی کار بیشتری برای پیوند زدن لارو نیاز دارد. صرف نظر از تعداد سلول ملکه، تمام نمونه های ژل رویال از نظر محتوای 10-HDA، پروتئین و آب مطابق با الزامات استاندارد ISO 12824:2016 هستند. افزایش تعداد سلول ملکه (QCN) عمدتا باعث کاهش محتوای اسیدهای چرب، به ویژه 10-HDA می شود، اما تأثیر کمی بر پروفایل های پروتئومی و هیچ تاثیری بر فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی ژل رویال دارد. در مجموع، تغییرات مشاهده شده در عملکرد، ترکیب شیمیایی و فعالیت‌های آنتی‌اکسیدانی ژل رویال با تعداد سلول ملکه (QCN) متفاوت به تولید کارآمد ژل رویال با کیفیت بالاتر کمک می کند.

علاقمندان برای مشاهده جزئیات بیشتر می توانند اینجا را کلیک کرده و متن مقاله اصلی را مطالعه نمایند.