معرفی جایگاه CSD و نقش آن در تعیین جنسیت زنبور عسل | قسمت دوم

همخونی و ارتباط آن با جایگاه تعیین جنسیت
هموزیگوسـیتی آلل های جنسـی بر میزان جمعیـت و عملکرد کلنـی تاثیـر دارد. وجـود رابطـه منفـی بیـن هموزیگوتـی آلل های جنسـی و جمعیـت منطقـی میباشـد. چراکـه بـا افزایـش درصـد هموزیگوتی آلل های جنسـی و به دنبال آن کاهش رشـد جمعیت کلنـی، تمایـل کلنی بـه  بچه دهـی و تکثیر کم  میشـود و لـذا تولید زنبورهـا کاهـش مییابـد. 

معرفی جایگاه CSD و نقش آن در تعیین جنسیت در زنبور عسل | قسمت اول

یکـی از واضح تریـن دلایـل کاهـش جمعیـت بـا افزایش هموزیگوتـی جایگاه مکمل تعیین جنسـیت ،حـذف تعـدادی از نـوزادان متولد شـده در زمـان لاروی ( تخم های دیپلوئیـد هموزیگـوت ) به دلیل شـرایط خـاص آنها اسـت.

بنابرایـن پیامـد منفی جایگاه تعیین جنسـیت مکمـل در زنبورعسـل، تشـکیل نرهـای دیپلوئیـد خواهد بـود، که منجـر به کاهش قـدرت یک کلنی زنبورعسـل  میشـود. از این رو اگـر یـک ملکه بـا یک ( یـا چند ) نر کـه دارای آلل مشـترک هسـتند جفتگیـری کننـد، نیمـی از فرزنـدان حاصـل از تخم هـای بـارور شـده تبدیـل بـه نرهـای دیپلوئیـد میشـوند. از آنجـا که یـک ملکه به طـور طبیعـی بـا 6-8 نـر جفتگیـری میکنـد، حداقـل اگـر 2 تا 3 زنبـور نـر دارای آلل هـای جنسـی متفـاوت از ملکـه باشـند، عواقـب منفـی تعییـن جنسـیت مکمـل ( نـر دیپلوئیـد ) را کاهش مـی دهد.

بـه هـر حـال در  جمعیت هـای زنبورعسـل به خصـوص آنهایـی کـه دارای زندگـی بسـته هسـتند و تنـوع ژنتیکـی کمـی دارند، تعـداد آلل هـای جنسـی CSD کاهش پیـدا میکنـد، بـه  گونه ای کـه باعث کاهـش زنده مانی نـوزادان و در نتیجـه کاهـش جمعیـت کلنـی میشـود.

همچنیــن بــا بــالا رفتــن درصــد هموزیگوســیتی آلل هــای جنسـی درکندوهـای زنبورعسـل بـه تدریـج باعـث کاهـش و یـا عـدم مقاومـت زنبورهـا در مقابـل آفـات و  بیماریهـای مختلـف کنــدو مــی شــود . ایــن محققــان نشـان دادنـد کندوهایـی کـه درصـد هموزیگوسـیتی پایین تـری در  آلل هــای جنســی خــود دارنــد، در مقابــل قــارچ بیماریــزای Ascophaera apis  مقاومـت بیشـتر و تلفـات کمتـری داشـتند .

Rinderer و همــکاران گـزارش کردنـد کـه همخونـی روی مقاومـت زنبورهـا بـه کنـه واروا ، کـه یکـی از مهمتریـن و خطرناکتریـن آفـات کنـدو در دنیـا و ایـران مـی باشـد، موثـر اسـت. ایـن محققـان نشـان دادند کــه کلنی هــای بــا درصــد هموزیگوســیتی کمتــر در آلل هــای جنسـی، رفتـار بهداشـتی بهتـری از خـود نشـان دادنـد و تلفـات کمتـری در مقابـل کنـه واروا داشـتند .

بر اسـاس نتایج مطالعات Lilia و همکاران کلنی های بـا درصـد هموزیگوسـیتی بـالا در آلل هـای جنسـی، مقاومـت کمتـری در مقابـل کنـه تراشـه ( Acarapis woodi ) زنبورعسـل دارنـد. همچنیـن نتایـج نشـان داد افزایـش هموزیگوسـیتی روی طـول عمـر زنبورهـای جمـع آوری کننـده شـهد و گـرده تاثیـر زیـادی داشـته و بطـور غیرمسـتقیم باعـث کاهـش تولیـدات کنـدو  میشـود .

بـا توجـه بـه مـوارد عنـوان شـده ، تعـداد آلل هـای جنسـی میتوانـد به عنـوان شـاخصی از همخونـی جمعیت هـای زنبورعسـل محسـوب شـود و ایـن عامـل بایسـتی بطور دوره ای جهت شـناخت وضعیت زنبورسـتان های پرورشـی و نیز در طراحی اسـتراتژهای اصلاح نـژادی، مورد توجه قـرار بگیـرد.

بنابرایـن تنهـا بـا توجـه بـه تعـداد آلل هـای جنسـی به عنوان شـاخصی از همخونـی و معطوف کردن توجـه زنبورداران بـه ایـن عامـل میتـوان از کاهـش بخشـی از جمعیـت کـه ناشـی از بـالا بـودن میـزان هموزیگوتـی زنبورستان هاسـت و در نهایـت کاهـش تولیـد عسـل را بـه همـراه خواهـد داشـت، جلوگیـری کـرد.

 ساختار جایگاه CSD
همانطور که در بخش همخونی آورده شد،  همبستگی بسیار بالایی بین تنوع آلل های جنسی جایگاه csd و تعداد نرهای دیپلوئید ( به عنوان شاخصی قابل مشاهده از هموزیگوتی آلل های چایگاه  csd )  وجود دارد ، خوشبختانه با پیشرفت تکنولوژی های توالی یابی ژنوم، بررسی مولکولی و شناخت ساختار این جایگاه برای محققان این حوزه فراهم شده است.

در مطالعه  Kaskinova & Nikolenko ساختار دقیق عملکرد و مکانسیم تکاملی ژن csd  به طور مفصل مورد بررسی قرار گرفته است. در سال 1994 مکان ژنی جایگاه تعیین جنسیت با استفاده روش نشانگر ژنتیکی RAPD در دو آزمایشگاه از کشورهای آمریکا و آلمان روی ژنوم زنبورعسل تعیین شد.

 نتایج این مطالعات نشان داد که این ژن در  ناحیه انتهای تلومری کروموموزوم شماره 8 زنبورعسل قرار دارد. از آن به بعد مطالعات جهت شناسایی جزئیات این جایگاه مهم در زنبورعسل ادامه یافت. به طوری که تا به امروز مشخص شده است،  این ژن حاوی اطلاعات ژنتیکی زنانگی در زنبور عسل است. همچنین موقعیت دقیق ژن و جزئیات بیشتری از این ژن شناسایی شده است. این ژن حاوی 13 اگزون است و طول آن 11734 جفت باز است .

 نتایج هاسلمن و بای ، نشان داد اگزون های 1 تا 9 توسط دو ناحیه اینترونی طولانی به سه بخش مجزا تفکیک شده اند ( شکل 2 ) سـطوح پلی مورفیسـم در نواحـی کـد کننـده ی ایـن نواحـی ژنـی در سـه گونـه اصلـی و نزدیـک بـه هـم زنبورعسـل شـامل Apis mellifera ، Apis cerana  و Apis Dorsata حدود 7 برابر بیشـتر از بخش های غیر کد کننده ژن اسـت.

ناحیـه ژنومـی سـومین قطعـه مـورد بررسـی یعنـی اگـزون 6 تـا 9، بیشـترین پلیمورفیسـم را نسـبت بـه دو  ناحیـهی کـد کننده دیگر داشـت ، پروتئیـن کـد شـده توسـط ناحیه سـوم ژنوم ( اگـزون 6 تـا 9) حاوی تکرارهـای آرژنین-سـرین ( دوماین  RS ) و دومایـن غنی از پرولین هسـتند و بیـن ایـن دو دوماین یـک ناحیه آللـی با تنوع بسـیار بالا قـرار دارد. به طـور تئوریکـی تعـداد آلل های CSD  میتوانـد بـه 116 تا 145 آلل برسـد. در حـال حاضر 87 آلل برای ژن CSD شناسـایی شـده اسـت.اگـر ملکـه و نرهـا دارای آلل هـای متفاوتی باشـند و ملکه بـا 6 الی 8 نر جفتگیـری کنـد، ترکیباتـی آللـی ممکـن ایـن ژن در یـک فامیـل میتوانـد بـه 12 تـا 16 ترکیـب مختلف برسـد.

تصویر 2 ) دیاگرام ساختار ژن ( a ) و پروتئین ( b ) مربوط به جایگاه تعیین جنسیت در زنبورعسل. تصویر توسط Beye و همکاران ارائه شده است.

جایــگاه csd حداقــل دارای 15 نــوع آلــل میباشــد کــه از لحــاظ اســیدآمینه در حــدود 3 درصــد  اســیدآمینه های خــود ، متفــاوت هســتند. Beye و همــکاران ژن csd را در Apis mellifera کلــون کردنــد .آنهـا دریافتنـد کـه هیـچ تفـاوت رونویسـی بیـن ایـن دو جنـس وجــود نــدارد، امــا از بیــن بــردن csd در کارگــران بــا RNA دو رشــته ای، منجــر بــه فنوتیپهــای نــر میشــود. جایــگاه csd پروتئیـن آرژینیـن ( Arginine ) را رمز گـذاری مـی کنـد. پروتئیـن csd زنبــور عســل بــا پروتئیــن دروزوفیلاتــرا ( نوعــی پروتئیــن دخیـل در تعییـن جنسـیت ) همخوانـی دارد. تحقیقـات تکمیلـی زیــادی در مــورد ژن csd در  Apis mellifera ، Apis cerena و Apis dorsata  انجــام شــده اســت.

بررسی مطالعات تنوع آللی جایگاه  CSD
همچنیـن وانـگ و همـکاران پلـی مورفیسـم ژن csd را در شـش زیرگونـه A.mellifera مـورد بررسـی قـرار دادنـد ، نتایـج نشـان داد کـه ژن csd  عامـل اصلـی تعییـن جنسـیت در زنبورهـای عسـل اسـت. در مجمـوع 79 هاپلوتیـپ از ایـن شـش زیـر گونـه به دسـت آمـد.

نتایـج همچنیـن نشـان داد، هرچنـد سـطح پلـی مورفیسـم در ناحیـه سـوم ژن بالاتـر اسـت ولـی ایـن تفـاوت در مقایسـه بـا تنـوع نواحـی اول و دوم معنـی دار نیسـت ، در مطالعـات دیگـر تعـداد متفاوتـی از آلل هـا بـرای ایـن جایـگاه شناسـایی و گـزارش شـده اسـت .

در مطالعـه Paolillo و همـکاران از اطلاعـات ژنومـی زنبورهـای کارگر مربوط به 125 کلنـی از 7 زیر گونـه Apis mellifera بـرای بررسـی تنـوع آللی جایـگاه csd اسـتفاده شـد. در این بررسـی تعـداد 138 آلـل بـا توالـی مختلف بـرای این جایگاه شناسـایی شـد .

 Hasselmann در مطالعـات دیگـر تنـوع آللـی برابـر 121 گـزارش شـد ، Lechner و همـکاران بـا اسـتفاده از اطلاعـات توالی هـای مربـوط به جایـگاه csd تعـداد 244 نمونه از سراسـر دنیا، تعداد آلل های شناسـایی شـده بـرای  جمعیت های محلـی Apis mellifera، 53 گـزارش شـد. ایـن تعـداد بـرای کل جمعیت هـای Apis mellifera  در سراسـر جهـان 87 آلـل گـزارش شـد. 

؛؛  تفاوت هـای بـالا مربـوط بـه گزارشـات ارائه شـده به تنـوع و تعـداد نمونه هـای مـورد مطالعـه بسـتگی دارد.

بـه تازگـی، مطالعـه جامعـی بـر روی 652 توالـی ثبـت شـده بـرای جایـگاه csd در پایـگاه داده NCBI انجـام گرفتـه اسـت .نتایـج ایـن بررسـی کـه طیـف وسـیعی از نمونه هـا از سراسـر دنیـا را شـامل میشـود، در مجمـوع تعـداد 225 آلـل شناسـایی شـد. تعـداد بـالای آلل هـا در جایـگاه csd نشـان دهنده تنـوع ژنتیکـی بـالای زنبورعسـل اسـت کـه بخاطـر سـازگاری بـا شـرایط بسـیار متنـوع سراسـر جهـان هسـت. بـا ایـن حـال بایسـتی تعـداد آلل در جمعیت هـای زنبورعسـل پرورشـی، مـورد توجـه بـوده و مدیریت شـود

نویسندگان :

مهدی مخبر - استادیار گروه علوم دامی دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
شبنم پری چهره - عضو هیئت علمی بخش تحقیقات زنبور عسل، موسسه تحقیقات علوم دامی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران