Пристосованість drosophila melanogaster за додавання до кормової суміші pleurotus ostreatus

Размещено на http://www.allbest.ru/

Пристосованість drosophila melanogaster за додавання до кормової суміші pleurotus ostreatus

О.Г. Чепрас, магістр

Л.С. Ісакова, магістр

М.B. Прокоф'єва, студентка IV курсу

С.Л. Мірось, к.б.н., доцент

С.В. Білоконь, к.б.н., доцент

Анотація

Досліджено показники пристосованості Drosophila melanogaster за додавання до її раціону порошку з плодових тіл гливи звичайної. Встановлено, що при цьому підвищується плодючість мух, особливо старіючих (на 53 %), подовжується тривалість життя (більшою мірою у самок, ніж у самців), збільшується частота спарювань як у самців, так і у самок приблизно на 20 %. глива плодючість муха

Ключові слова: пристосованість; дрозофіла; плодючість; тривалість життя; репродуктивна активність; Pleurotus ostreatus

ПРИСПОСОБЛЯЕМОСТЬ DROSOPHILA MELANOGASTER ПРИ ДОБАВЛЕНИИ В КОРМОВУЮ СМЕСЬ PLEUROTUS OSTREATUS

Резюме

Проблема. Перспективным является изучение такого искусственно выращенного базидиомицета как Pleurotus ostreatus, который проявляет выраженную антибактериальную, антивирусную и антиоксидантную активность, нейропротекторное и противоопухолевое действие. Для оценки эффектов биологически активных веществ, полученных из плодовых тел P ostreatus, очень удобным тест-объектом является Drosophila melanogaster. На дрозофиле удобно исследовать за короткий промежуток времени основные показатели жизнеспособности и онтогенетической адаптации, такие как плодовитость, репродуктивная активность, продолжительность жизни и т.д.

Целью работы явилось исследование влияния биологически активных веществ порошка из плодовых тел P ostreatus на показатели приспособленности Drosophila melanogaster, а именно на плодовитость, продолжительность жизни и репродуктивную активность мух.

Результаты. Изучали показатели плодовитости в контроле и в опыте на обогащенной порошком вешенки питательной среде у молодых и стареющих мух. Установлено увеличение плодовитости по количеству куколок в опыте у 15-18 дневных мух на 53 % по сравнению с контролем.

Плодовитость мух линии Canton-S при добавлении в питательную смесь порошка из плодовых тел P ostreatus в течение 5 поколений улучшилась начиная со второго поколения на 12-17 %.

Изучали половое поведение мух по показателям половой активности самцов и половой рецептивности самок в опыте и контроле у родительских форм F0 и потомков Fj. Установлено увеличение количества спариваний на 20 %, как у самцов, так и у самок.

Продолжительность жизни мух, которые питались питательной смесью с добавлением порошка из плодовых тел P ostreatus на протяжении пяти поколений улучшилось в большей мере у самок, чем у самцов.

Выводы. Порошок из плодовых тел P ostreatus оказывает на мух линии Canton-S общетонизирующее влияние и улучшает работу всех систем, что способствует увеличению продолжительности жизни, плодовитости и репродуктивной активности мух.

Ключевые слова: приспособленность; дрозофила; плодовитость; продолжительность жизни; репродуктивная активность; Pleurotus ostreatus

O. G. Chepras, L. S. Isakova, M. V. Prokofeva, S. L. Miros, S. V. Bilokon

Odesa National Mechnykov University, Department of Genetics and Molecular Biology,

2, Dvoryanska str., Odesa, 65082, Ukraine

ADAPTABILITY OF DROSOPHILA MELANOGASTER UNDER CONDITIONS OF ADDING PREUROTUS OSTREATUS TO NUTRIENT MIXTURE

Abstract

Problem Prospective is the study of such an artificially grown Basidiomycete as Pleurotus ostreatus, which has pronounced antibacterial, antiviral and antioxidant activity, neuroprotective and antitumor effect. Drosophila melanogaster is a very convenient test object to assess the effects of biologically active substances obtained from P ostreatus fruit bodies. It is convenient to examine the main indicators of viability and ontogenetic adaptation, such as fertility, reproductive activity, life expectancy, etc. for a short period of time on the fruit fly.

Purpose The aim of the work was to study the effect of the biologically active substances of the powder from the P ostreatus fruit bodies on the adaptability indicators of Drosophila melanogaster, such as fecundity, longevity and reproductive activity of flies.

Results The fertility indices in the control and in the experiment on powdered oyster mushroom in nutrient medium in young and aging flies were studied. An increase in the fertility by the number of pupae in the experiment by 53 % compared to the control was observed in 15-18 day flies.

Fertility of the Canton-S line flies increased from the second generation by 12-17 %, when powder from P ostreatus fruit body was added to the nutrient mixture for 5 generations.

Sexual behavior of flies was studied by the indicators of male sexual activity and sexual receptivity of females in the experiment and control in the parent forms F0 and descendants Fr An increase in the number of matings by 20 % was established, both for males and females.

The lifespan of flies that fed on a nutrient mixture with the addition of powder from the fruit bodies of P ostreatus over five generations increased more in females than in males.

Conclusions Powder from P ostreatus fruit bodies produces a tonic effect on the flies of the Canton-S line and improves the performance of all systems, which contributes to an increase in the longevity, fertility and reproductive activity of flies.

Key words: adaptability; fruit flies; fertility; life expectancy; reproductive activity.

Лікарські властивості їстівних грибів протягом декількох тисяч років використовуються в народній медицині країн Південно-Східної Азії, а в даний час - і у країнах Західної Європі, Канаді, США, Україні та ін. На їх основі готують біологічно активні добавки, лікарські препарати, кормові добавки, екстракти, енерготоніки та ін. Світовий обсяг продажів цих продуктів складає понад 10 млрд. доларів [11, 17, 26]. Перспективним є вивчення такого штучно вирощеного макроміцета як глива звичайна, який за швидкістю зростання міцелію в 1,5-2 рази перевершує інші види лікарських грибів [1]. Дані останніх років показують виражену антибактеріальну, антивірусну та антиоксидантну активності, нейропротекторну і протипухлинну дію P ostreatus [6, 15, 25, 27, 28].

Для оцінки ефектів біологічно активних речовин, отриманих з плодових тіл P ostreatus дуже зручним тест-об'єктом видається Drosophila melanogaster. Саме на дрозофілі можливо дослідити за короткий проміжок часу основні показники життєздатності та онтогенетичної адаптації, такі як плодючість, репродуктивна активність, тривалість життя, виживаність за стресових умов тощо [5, 13]. Метою роботи стало дослідження впливу біологічно-активних речовин порошку з плодових тіл P ostreatus на показники пристосованості Drosophila melanogaster.

Матеріали та методи досліджень

У роботі використовували порошок з плодових тіл Pleurotus ostreatus (Jacq.) P.KUMM., штам ONU F 505, у якості тест-об'єкту було обрано лінію мух дикого типу Drosophila melanogaster Meigen, 1830 Canton-S.

Плодові тіла гливи звичайної отримували за стандартної методики вирощування на пастеризованій пшеничній соломі [12]. Зібрані плодові тіла були нарізані шматочками і висушені при 45 °С протягом 24 годин, потім перемелені у порошок.

Культивування мух проводили у скляних банках (200 мл) при температурі 24-25 °С у стандартних умовах, на кормової суміші, що містить дріжджі, цукор, манну крупу і агар [5]. У досліді до стандартної кормової суміші додавали грибний порошок у кількості 1 %.

Для дослідження плодючості було взято 30 сімей у досліді та контролі протягом п'яти поколінь. Проводили підрахунок кількості імаго з моменту вильоту. Плодючість визначали за кількістю нащадків одної пари мух. Вивчали також показники плодючості за кількістю лялечок в контролі і в досліді на збагаченому порошком гливи живильному середовищі у молодих 2-5 денних і старіючих 9-12 і 15-18 денних мух для з'ясування впливу віку на плодючість.

Статеву активність самців визначали за кількістю останніх, які здійснили парування упродовж 1 години [16]. Для цього особин поміщали до тестерної камери (чиста хімічна пробірка об'ємом 20 см 3 без поживного середовища) у співвідношенні 2"9$: п$$, де п - кількість особин, та фіксували відсоток особин чоловічої статі, які здійснили парування упродовж 1 години.

Аналіз статевої рецептивності самиць проводили аналогічно, але особин брали у співвідношенні п$$: 2п$$ та фіксували долю самиць, які здійснили парування упродовж 1 години. Варіанти, коли жодна з пар у копуляцію не вступила, приймали за "0". Загальний час спостереження - 60 хв.

Тривалість життя мух у контролі і за наявності порошку гриба в живильному середовищі визначали, утримуючи по 10 мух кожної статі в окремих пробірках. Підрахунок живих мух вели щодня. Зміну корму здійснювали кожні три доби, результати виражали кількістю діб, необхідних для загибелі 50% особин (Lt50) [5].

Статистичне опрацювання матеріалу проводили за допомогою програми Statistica 9.0, достовірність розбіжностей досліджених ознак оцінювали за допомогою критерію Стьюдента [3]. Дані наведено як середнє арифметичне значення та похибка середнього (M±m).

Результати досліджень та їх обговорення

Кількість нащадків організму, отримана за певний проміжок часу - є однією з характеристик пристосованості популяцій [8, 9]. У зв'язку з цим, вивчали показники плодючості в контролі і в досліді на збагаченому порошком гливи живильному середовищі у молодих 2-5 і старіючих 9-12 і 15-18 денних мух (табл. 1).

Найвищий рівень плодючості було відмічено у мух віком 2-5 днів як у контролі, так і у досліді. Плодючість мух, яким до поживного середовища додавали Р ostreatus була достовірно вищою за контроль. У всіх варіантах досліду більш молоді мухи мали вищу плодючість, ніж більш старі батьківські форми. Зниження плодючості залежно від віку батьків в контролі та досліді було майже однаковим. Найбільше покращення показника плодючості за кількістю лялечок при споживанні у корм порошку гливи звичайної відмічалося у 15-18 денних мух - на 53 %. У 2-5 денних мух плодючість покращилася на 12 %, у 9-12 денних - на 6 %. (табл.1).

Таблиця 1

Плодючість Б. melanogaster залежно від віку особин, кількість лялечок від однієї пари (п = 30 сімей)

Примітка: * Відмінності достовірні у порівнянні з мухами 2-5-денного віку.

? Відмінності достовірні у порівнянні з контролем

Відомо, що середовищні фактори, в тому числі і компоненти їжі, взаємодіють з генотипом індивіда як при формуванні адаптацій, так і в процесі розвитку певних патологій [18, 31]. Контроль експресії генів шляхом доступності поживних речовин добре описаний у прокаріот і нижчих еукаріот. Показано, що як мажорні (вуглеводи, жирні кислоти, стероли), так і мінорні (мінерали, вітаміни) складові раціону беруть участь у регуляції експресії окремих генів [20], є дані про те, що незамінні амінокислоти, і зокрема метіонін, впливають на тривалість життя і плодючість мух [19].

За вмістом вітамінів Р ostreatus знаходиться на рівні м'ясопродуктів, а за кількістю пантотенової кислоти перевершує овочі, фрукти, м'ясо, молоко і рибу. За змістом біотину глива - один з найбільш багатий цим вітаміном продукт (8-76 мкг / 100 г). За вмістом вітаміну РР, гливі немає рівних серед культивованих грибів. Крім перерахованих вітамінів, в плодових тілах гливи містяться вітаміни С, D2, Е, а також вона має в своєму складі 18 амінокислот, 8 з яких незамінні [2, 7]. Раніше в дослідженнях співробітників Інституту здорового старіння в експериментах на дрозофілі було встановлено, що плодючість залежить від кількості метіоніну, а очікувана тривалість життя - від співвідношення метіоніну та інших незамінних амінокислот. Такі результати свідчать про те, що баланс амінокислот в природній для даного виду їжі не є оптимальним для тривалого життя окремих особин. Природний добір, як і слід було очікувати, оптимізував організм дрозофіл не за довголіттям, а за плодючістю, тобто за ефективністю перетворення їжі в життєздатні яйця [19].

Проведено експеримент щодо визначення рівня плодючості мух лінії СаМоп^ за стандартних умов і за додавання до кормової суміші порошку з плодових тіл Р. ostreatus протягом 5 поколінь (табл. 2).

Таблиця 2

Плодючість мух лінії Єапґоп-Б в стандартних умовах та за додавання гриба Р. о 8ґгваШ 8, (п = 30 сімей)

Примітки: * - різниця достовірна у порівнянні з контролем. F1 - перше покоління; F2 - друге покоління; F3 - третє покоління; F5 - п'яте покоління.

Відмічено, що додавання порошку, отриманого із плодових тіл P ostreatus, до харчової суміші мух, підвищує рівень плодючості, починаючи з другого покоління мух. Підвищення плодючості було не досить суттєвим і майже однаковим протягом чотирьох поколінь (на 12-17 %). Але найбільш виразний вплив було відмічено у нащадків другого покоління (табл. 2).

Аналіз досліджень показує, що біологічно активні речовини P ostreatus мають значний позитивний вплив на організм, стимулюють та зміцнюють імунітет [14]. Корисні для здоров'я властивості P ostreatus зумовлені вмістом широкого спектра біологічно-активних компонентів, таких як ловастатин, плевран, [21, 28] амінокислот - цистеїн, метіонін і аспарагінова кислота [24], білків, вуглеводів, мінеральних речовин - кальцію, заліза і фосфору, та вітамінів - тіаміну, рибофлавіну та ніацину [30].

Drosophila melanogaster є унікальною модельною системою для вивчення контролю вроджених форм поведінки. Більшість досліджуваних ознак статевої поведінки мають полігенну природу Успадковуються ознаки статевої поведінки згідно з різними моделями: материнський чи батьківський типи успадкування, ефект домінування, різні типи взаємодії генів. Тим не менше, практично відсутні дослідження, у яких вивчали б внесок статевої поведінки у загальну пристосованість. На статеву поведінку, як і кожну іншу ознаку, під час формування в онтогенезі впливає ціла низка факторів внутрішнього середовища організму та оточуючого середовища [8, 9, 22].

Статеву поведінку мух за показниками статевої активності самців та статевої рецептивності самок за впливу порошку гриба гливи звичайної вивчали у батьківських форм та нащадків F Результати відображено на рис. 1.

Рис. 1. Репродуктивна активність мух лінії C-S та F]):

Примітка: * - різниця достовірна у порівнянні з контролем, по осі ординат - відсоток особин, що здійснювали парування протягом 1 години

Найбільша кількість спарювань притаманна мухам дикого типу лінії C-S після споживання кормової суміші з порошком плодових тіл Р. ostreatus. Кількість спарювань збільшилась, як у самців так і у самок, що може свідчити про стимулювальну дію гриба. У батьківських форм F0 і нащадків F1 кількість спарювань збільшилась як у самок, так і у самців майже однаково, приблизно на 20 % (рис. 1).

Висловлюється припущення, що взаємозв'язок між репродуктивною активністю і тривалістю життя може визначатися на генетичному рівні (тобто є певні гени або генетичні комплекси, які зумовлюють здатність до високої репродуктивної активності на ранніх етапах життя і короткою тривалістю життя або навпаки). У низці робіт, у яких здійснювали селекцію на велику тривалість життя у дрозофіли, такий взаємозв'язок насправді був продемонстрований [32], хоча результати деяких досліджень свідчать про її відсутність [29]. Так, при вивченні асоціацій між компонентами ранньої пристосованості і тривалістю дрозофіли на індивідуальному рівні подібний взаємозв'язок не був виявлений [23].

Порошок із плодових тіл Р ostreatus сприяє підвищенню тривалості життя більшою мірою самок ніж самців. Отримані результати показали, що середній термін життя експериментальних самок, у порівнянні з контрольними, було подовжено на 8-10 днів, тоді як експериментальні самці жили довше всього на 4-7 днів (рис. 2).

Рис. 2. Тривалість життя мух лінії Сапїоп^ за стандартних умов і за додавання до кормової суміші порошку з плодових тіл Р. ostreatus протягом 5 поколінь

Відмічене покращення тривалості життя мух за додавання Р. ostreatus можна пояснити тим, що Р ostreatus має в своєму складі 18 амінокислот, 8 з яких незамінні (ізолейцин, лейцин, лізин, метіонін, фенілаланін, триптофан, треонін, валін), а також, характеризується високим вмістом водорозчинних (тіамін В 1, рибофлавін В 2, ніацин В 5, РР, піридоксин В 6, біотин В 7, аскорбінова та пантотенова кислота) і жиророзчинних (кальциферол, ергостерол, токоферол) вітамінів [2, 4, 7].

Таким чином, порошок із плодових тіл Р ostreatus має біологічно активні речовини, які справляють загальнотонізуючий вплив і покращують роботу всіх систем організму, що сприяє збільшенню тривалості життя і плодючості мух.

Висновки