A carência de pólen na natureza pode afetar a produtividade das colônias, bem como a fisiologia das próprias abelhas, já que estas necessitam de alimentos proteicos para o desenvolvimento dos tecidos do corpo e das glândulas, como por exemplo a glândula hipofaringeana. A falta de alimento proteico interfere na síntese proteica (já que fornece material e energia necessários a síntese), na longevidade das abelhas e na resposta imunológica das operárias. Os critérios tradicionalmente utilizados para avaliar se determinados alimentos são adequados para substituir o pólen são: a quantidade de alimento consumido e a produção de cria pela colônia. A determinação da área de cria é uma medida adequada porque reflete a qualidade da dieta consumida: alimento escasso ou com teor nutritivo baixo resulta em diminuição da postura. Entretanto, interferências do ambiente, através de fontes naturais de pólen, podem acabar confundindo os dados. Pesquisadores têm contornado este problema alimentando pequenas colônias confinadas em gaiolas, mas este procedimento é demorado, se estendendo por 10 a 16 semanas e, além disso, é muito dispendioso. Um outro critério eficiente na determinação da eficiência das dietas proteicas é a determinação dos títulos de proteína na hemolinfa em operárias confinadas e alimentadas com as dietas a serem testadas. O objetivo deste trabalho foi determinar como as dietas proteicas (natural ou artificial) e as condições na colméia (presença ou ausência da rainha) afetam a fisiologia das abelhas Apis mellifera. Os parâmetros analisados foram a produção de cria nas colônias, a capacidade imunológica, o teor proteico na hemolinfa e a longevidade das operárias. A concentração de proteína total na hemolinfa, de operárias recém-emergidas e de 7 dias de vida adulta de colônias sem suplementação proteica, foi determinada durante todos os meses do ano, de setembro de 1999 a setembro de 2000, para relacionarmos com a temperatura e umidade relativa ambiental, parâmetros associados com a disponibilidade de alimento na natureza. Nas operárias recém-emergidas, a concentração de proteína total foi menor nos meses de baixa temperatura ambiental, comparado com os meses de verão. Nas operárias de 7 dias de vida adulta, observamos que nos meses de alta temperatura e alta umidade relativa, meses em que existia grande quantidade de pólen na natureza, a concentração de proteína total foi maior que nos meses com baixas temperaturas e baixa umidade relativa, meses de inverno, onde se observa pouco alimento disponível na natureza. Em todos os meses, no entanto, concentração de proteína total na hemolinfa das operárias de 7 dias, quando estas foram comparadas com abelhas recém-emergidas (aumento médio de 159%). Nas operárias recém emergidas, a concentração de proteína na hemolinfa reflete a quantidade e qualidade do alimento recebido na fase de larva, uma vez que estas abelhas não se alimentaram após a emergência. Nas operárias de 7 dias de vida adulta, a concentração de proteína na hemolinfa é influenciada pela temperatura e umidade relativa ambiental e, sabendo-se que a disponibilidade de pólen na natureza é afetada por estes fatores, concluímos que a concentração de proteína na hemolinfa também é influenciada pela disponibilidade de alimento na natureza. O aumento na concentração de proteína total nas operárias de 7 dias de vida adulta, em relação às operárias recém-emergidas, é explicada pelo aumento na síntese de proteína pelas operárias entre o 5° e o 15° dia de vida adulta, quando estas abelhas estão alimentando as crias. Em épocas de carência de pólen, o fornecimento de dietas proteicas alternativas pode ajudar a melhorar o desempenho da colônia. Existem muitos materiais utilizados pelos apicultores nestes períodos. Algumas dietas proteicas mostraram ser tão eficientes quanto o pólen, no entanto, elas são menos atrativas que este. observamos uma maior O valor nutricional de algumas dietas: (1) 40% de pólen coletado de favos (beebread) misturado a 60% de candy (açúcar e mel); (2) 30% de farinha de soja, 10% de levedura de cana e 60% de açúcar; (3) 50% de açúcar em água (xarope), foi determinado pelos critérios de produção de cria e dosagem dos títulos de proteína na hemolinfa. Nas colônias confinadas em gaiolas e alimentadas somente com as dietas testadas, vimos que, com as dietas ricas em proteína, as colônias produziram cria, entretanto, em níveis menores que nas colônias em condições naturais. A mesma tendência foi observada pelo método de determinação dos títulos de proteína na hemolinfa de operárias confinadas em pequenas gaiolas (grupos de 100 operárias) e alimentadas com as dietas teste. No grupo alimentado com a dieta de xarope, alimento pobre em proteína, houve uma interrupção da produção de cria, e os títulos de proteína na hemolinfa diminuiram em relação aos das abelhas recém-emergidas, quando o normal seria um aumento destes títulos nas operárias entre o quinto e o décimo quinto dia de vida adulta. A dieta de farinha de soja, levedura de cana e açúcar, mostrou-se eficiente tanto quanto a dieta de pólen estocado, alimento natural das abelhas. A dieta de xarope, dieta pobre em proteína, é incapaz de prover a produção de cria, ou o aumento nos títulos de proteína na hemolinfa das operárias. O método de testar dietas proteicas baseado na determinação dos títulos de proteína total em operárias confinadas em pequenos grupos e alimentadas com as dietas, mostrou ser tão eficiente e mais rápido que o método de determinação da produção de cria para análise das dietas artificiais. A resposta imunológica foi investigada em operárias de Apis mellifera confinadas em pequenas caixas (grupos de 100 operárias), mantidas em estufa a 32°C e 80% de umidade relativa durante 4 ou 7 dias e alimentadas com diferentes dietas: (1) 40% de pólen coletado de favos (beebread) misturado a 60% de candy (açúcar e mel); (2) 30% de farinha de soja, 10% de levedura de cana e 60% de açúcar; (3) 50% de açúcar em água (xarope), para determinarmos se as dietas artificiais promovem uma resposta imunológica normal, igual a resposta observada quando elas se alimentam de pólen. As abelhas alimentadas com as dietas ricas em proteína (pólen e farinha de soja) tiveram títulos significativamente maiores de fenoloxidase e lisozima em resposta à infecção, que as abelhas alimentadas apenas com xarope. Grupos alimentados com xarope, submetidos ou não à infecção no 4Q dia, não diferiram quanto ao título de fenoloxidase. Quando mantidos neste regime alimentar por mais 3 dias e submetidos à infecção no 7Q dia, mostraram títulos de fenoloxidase e lisozima significativamente inferiores que os controles. Outros grupos de abelhas foram alimentados com xarope até o 4Q dia e depois até o 7Q, alimentados com pólen, os títulos de fenoloxidase e lisozima não apresentaram diferença significante após a infecção. Os títulos de proteína total, lisozima e fenoloxidase na hemolinfa das abelhas alimentadas exclusivamente com xarope mostraram-se baixos em relação aos grupos que receberam dietas proteicas durante todo o experimento. Durante o período considerado, a mudança da dieta exclusiva de açúcar para a dieta contendo pólen não foi suficiente para estimular uma resposta imune suficiente. Em conclusão: a qualidade da dieta é essencial para a ocorrência da resposta imune. Além disso, a resposta não depende da origem das proteínas da dieta: ocorre após alimentação com pólen, fonte natural de proteínas para as abelhas, assim como após consumo de dieta artificial (farinha de soja/levedura/açúcar), também rica em proteínas. A ausência da rainha em uma colônia provoca muitas alterações no comportamento (como por exemplo, aumento na agressividade) e na fisiologia das operárias (desenvolvimento do ovário, aumento da síntese de vitelogenina, etc). Analisamos como a ausência da rainha interfere na concentração de proteína total das operárias recém-emergidas e na longevidade destas. A longevidade das operárias, cujo desenvolvimento larval ocorreu na ausência da rainha, foi maior que nas operárias que se desenvolveram na presença da rainha. O título de proteína na hemolinfa foi maior nas abelhas recém emergidas que se desenvolveram e foram alimentadas, quando larvas, na ausência de rainha do que nas abelhas criadas na presença de uma rainha. Assim, nossa conclusão é que a maior longevidade das abelhas criadas na orfandade deve envolver uma alimentação reforçada das larvas em colônias sem rainha. Na ausência da rainha, a colônia fica sem reposição de novas abelhas e, portanto, um aumento na longevidade poderia constituir estratégia para a manutenção da população, até que a nova rainha inicie a ovoposição.

A lack of pollen in nature affects honey bee colony productivity, as well as the physiology of the bees themselves, as they need protein to develop body tissues and glands, such as the hypopharyngeal gland. The objective ofthis thesis was to determine how protein diets (natural or artificial) and some colony conditions (presence or absence ofthe queen) affects honey bees, Apis mellifera. The parameters we evaluated were brood production, hemolymph protein concentrations, longevity of the workers and their immune capacity. The hemolymph protein concentration was determined in newly emerged bees and in 7-day-old bees, monthly from September 1999 to September 2000. Climatic data: mean temperature and relative humidity, were obtained from a nearby experimental station. Hemolymph protein concentration was lower during the cold months, when little food is available, than during the summer in both newly emerged and in 7-day-old worker bees, though protein leveis were considerably higher in the latter. The protein leveis in the recently emerged workers are a function of the amount and quality ofthe food that the bees consumed as larvae. In the 7-day-old workers the hemolymph protein leveis were affected by temperature and humidity and the associated availability of natural food sources. The increased protein titres in the 7-day-old workers is due to an increased protein synthesis in bees 5-15 days old, when they are normally feeding larvae. During dearth periods, supplying altemative protein diets can help improve colony productivity. Some artificial protein diets are as nutritive as pollen, though generally they are less attractive to the bees than this natural protein source. The criteria that are traditionally used to determine if certain food products are adequate as pollen substitutes are: the quantity of diet that is consumed and colony brood production. The measurement of brood area is an adequate criterium, as it reflects the quality of the diet that is consumed: a lack of protein or a diet with a low protein content will cause a reduction in brood area. However, interference from the environment, through natural pollen sources, can make it difficult to interpret data on the usefulness of supplemental diets. This problem can be resolved by testing small colonies confmed in cages, however the procedure takes considerable time and resources. Ten to 16 weeks are necessary for an adequate test. Another procedure that has recently been developed, is the determination of protein diet efficiency by measuring hemolymph protein leveis ofworkers confmed in small cages in the laboratory. A comparative test was made ofthe nutritional value of several diets: (1) 40% pollen collected from brood combs (beebread) mixed with 60% "candy" (sucrose and honey); (2) 30% soy meai, 10% sugar cane yiest and 60% candy; (3) 50% sucrose in water by examining brood production in conflned colonies and by dosing protein leveis in bees maintained in small cages in the laboratory. The small colonies maintained in cages that were fed protein rich diets produced brood, though in much smaller quantity than colonies maintained in natural conditions. The bees that were fed sucrose syrup alone initially produced a small area of brood and then stopped brood production. There was also a reduction in hemolymph protein in the 7-day-old bees kept in small boxes in the laboratory and fed with sucrose alone, even though protein titers normally increase considerably at this age. The diet made of soybean meai, sugar cane yeast and sucrose was just as effícient as the pollen diet in both the brood rearing and the protein determination tests, which led us to conclude that the laboratory procedure (using boxes with 100 bees kept in an incubator) was just as discriminatory as the caged colony test for testing protein diets, while it has the advantage of being much cheaper and faster. The effect of protein nutrition on the immune response ofApis mellifera workers was tested with newly emerged bees maintained in groups of 100 and kept in an incubator at 32°C and 80% relative humidity for 4 to 7 days. Bees fed with protein-rich diets (pollen or soy bean meai) produced significantly higher titers ofthe immune response enzymes phenoloxidase and lysozyme than did the bees fed only sucrose. Bees fed with syrup and injected with bactéria on day 4 did not increase phenoloxidase production. When they were maintained on this diet for 7 days and were exposed to infection, the titers of phenoloxidase and lysozyme were significantly lower than in the control group. Protein titers were also lower than in the bees fed on protein diets. A change in the diet from sucrose alone for the first 4 days, to a pollen diet till day 7 was not enough to for a significant immune response. We conclude that a good quality diet is essential for an adequate immune response. Also it became evident that an artificial protein source is just as good as pollen in allowing an immune response. We examined how the loss ofthe queen affects the longevity of honey bee workers and the protein content in newly emerged workers. We found that the bees that were reared as larvae, during a period that the colony was queenless, lived longer than the control bees. Hemolymph protein leveis were also higher in these bees reared without a queen. It appears that the longer life span of bees reared without a queen is due to an improved diet. Colonies that are temporarily without a queen are weakened by a lack ofreplacement bees, so that an increased longevity provoked by improved larval nutrition could be a strategy for maintaining the colony population until replacement bees are available from the new queen. In conclusion, a diet deficient in protein interferes with protein synthesis, longevity and immune functions ofthe bees.