Summary

Evaluering af effekten af ​​Environmental Chemicals på Honey Bee Udvikling fra den enkelte til Colony Level

Published: April 01, 2017
doi:

Summary

Heri præsenterer vi en fremgangsmåde til foder pesticid forurenede fødevarer til både en individuel honningbi og en bikube koloni. Proceduren evaluerer pesticidet virkning på individuelle honningbier ved in vivo tilførsel af basisk larvediæt og også på den naturlige tilstand bikube koloni.

Abstract

The presence of pesticides in the beekeeping environment is one of the most serious problems that impacts the life of a honey bee. Pesticides can be brought back to the beehive after the bees have foraged on flowers that have been sprayed with pesticides. Pesticide contaminated food can be exchanged between workers which then feed larvae and therefore can potentially affect the development of honey bees. Thus, residual pesticides in the environment can become a chronic damaging factor to honey bee populations and gradually lead to colony collapse. In the presented protocol, honey bee feeding methods are described and applied to either an individual honey bee or to a colony. Here, the insect growth regulator (IGR) pyriproxyfen (PPN), which is widely used to control pest insects and is harmful to the development of honey bee larvae and pupae, is used as the pesticide. The presenting procedure can be applied to other potentially harmful chemicals or honeybee pathogens for further studies.

Introduction

Tilstedeværelsen af pesticider i miljøet er en af de mest alvorlige problemer, som påvirker livet for en honningbi 1, 2, 3. Flere undersøgelser har påvist den fælles tilstedeværelse af pesticidrester i honning bikolonier og biprodukter. I Taiwan, den gennemsnitlige anvendelse af pesticider var 11-12 kg / ha hvert år (fra 2005 til 2013). Mængden af pesticider, der anvendes i Taiwan er højere end i EU-landene, og de latinamerikanske lande 4, 5. Med andre ord, er fra stadet miljø lider alvorlig pesticid stress, især i Taiwan og muligvis i andre lande.

Honningbien Apis mellifera er en af de store bestøvere i landbrugssystemer 6 og det producerer også værdifulde produkter såsom honning. Men honningbier er udstillingered til forskellige pesticider og disse pesticider kan bringes tilbage til bistader efter fouragere på blomster, der er blevet sprøjtet med pesticider, når de indsamler nektar og pollen 7, 8. De kan også blive udsat for pesticider ved biavlerne selv har til formål at kontrollere problemer med skadedyr inde bistader 9, 10, 11. Fordi honningbi larver fodret med sygeplejerske bier for deres udvikling, larver, droner og endda dronningen kan udsættes for disse pesticider-kontamineret nektar og pollen 12. Toksiciteten af forskellige pesticider til honningbier skal løses 13.

Der er gjort mange forsøg på at vurdere spørgsmålene om miljømæssige pesticidrester. Yang et al. testet påvirkningen af ​​det neurotoksiske insektmidlet imidacloprid på udviklingen af ​​honningbi larver ibikube og rapporterede, at en sub-letal dosis af imidacloprid resulterede i olfaktoriske associative opførsel af de voksne bier 14. Også, Urlacher et al. undersøgte de subletale virkninger af et organophosphat pesticider, chlorpyrifos, på en honningbi arbejdstagers læring ydeevne under laboratorieforhold 15. I vores tidligere undersøgelse, vi evaluerede effekten af et insekt vækst regulator (IGR), pyriproxyfen (PPN), på larver honningbier 16.

I dette papir, vi præsenterer metoder til evaluering af de kemiske virkninger på udviklingen af ​​honningbier. Honey bee fodringsmetoder blev beskrevet og anvendt til enten individuelle honningbier eller til en koloni. Først testede vi forskellige koncentrationer af pesticid-forurenet basisk larvediæt (BLD) på larver i kolonierne at vurdere virkningen af pesticidet på individuelle honningbier in vivo. Vi fortsatte derefter med at simulere den naturlige conditioner af pesticidet ved anvendelse pesticid-forurenet sirup i bistader. Ved denne fremgangsmåde vil PPN, som er meget udbredt mod skadedyr 17 og er skadeligt for udviklingen af honningbi-larver og pupper 16, 18, 19, være en indikator til at repræsentere den negative virkning af pesticidet i marken.

Protocol

1. Præparater Lav 1 liter 50% sukkersirup. Opløs 1 kg saccharose i 1 I Hedeselskabet 2 O. Forberede pyriproxyfen (PPN) opløsning i BLD. Gøre 1,1 I 10.000 ppm PPN stamopløsning og fortyndes 100 ml PPN opløsning i 1 liter steriliseret Hedeselskabet 2 O. Opbevares ved 4 ° C. Fortynde PPN stamopløsningen til slutkoncentrationer på 0,1, 1, 10 og 100 mg / kg (ppm) i BLD for det følgende eksperiment. Make PPN-sirup (for kolonien niveau). Fortynde PPN lage…

Representative Results

For honningbien felttest blev en dronning begrænset til 4-frame sektion for at lægge æg. Dette trin kan øge kuld tæthed i en ramme og lette efterfølgende observationer. Hver behandling var mærket, og honningbier udvikling klart blev observeret gennem et transparent objektglas. In vivo fodring af PPN-BLD til Honey Bee larver i bistadet blev udført til præcist at vurdere indflydelsen af PPN på udviklingen af honningbier i kolonien. Anvendelse af det in vivo fodr…

Discussion

Dronningen-begrænset æglægning metode og dronning-udveksling metode er kritiske trin til opsætning af honningbi grupper til feltforsøg inden for denne protokol. Dronningen-begrænset æglægning metode tillader synkronisering af livscyklus honningbier. Derfor kan forskerne vælge 1 dag-gamle larver af samme alder for behandling med forskellige doser af pesticider. For queen-udveksling metode blev dronningen udveksles mellem del A (4 rammer) og B (5 billeder) for at opnå forskellige udviklingsstadier i honningbi fo…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Denne forskning blev støttet af Grant 105AS-13.2.3-BQ-B1 fra Bureau of Animal og Plantesundhed Inspection and Quarantine, Rådet for landbrug, Executive Yuan og Grant 103-2313-B-197-002-MY3 fra ministeriet for Videnskab og Teknologi (MOST).

Materials

Honey bee box SAN-YI Honey Factory W1266 Honeybees rearing
Queen excluder (between frames) SAN-YI Honey Factory I1575 Queen limitation 
Queen excluder (on top ) SAN-YI Honey Factory I1566 Queen limitation on top 
Bee brush SAN-YI Honey Factory, Taiwan W1414 clean the bees on frame gently
Bee feeder SAN-YI Honey Factory, Taiwan P0219 feed sugar syrup to colony
Transparent slide Wan-Shih-Chei, Taiwan (http://www.mbsc.com.tw/a01goods.asp?s_id=40) 1139 Mark the larval area on the frames (Material: Polyethylene Terephthalate, PET) (Size= Length*Width*thick= 29.7mm*21mm*0.1mm)
24 well tissu culture plate Guangzhou Jet Bio-Filtration Co., Ltd TCP011024 Rearing pupae from extraction
Autoclave Tomin medical equipmenco., LTD. TM-321 Make sterilized distilled deionized water (ddH2O)
P20 pipetman Gilson F123600 Add PPN into bee larval food pool
Incubator  Yihder Co., Ltd. LE-550RD Rearing pupae from extraction
Kimwipes COW LUNG INSTRUMENT CO., LTD KCS34155 Rearing pupae from extraction
Royal jelly National Ilan University (NIU) NIU Make basic larval diet (BLD)
D-(+)-Glucose Sigma G8270 Make basic larval diet (BLD)
D-(-)-Fructose Sigma F0127 Make basic larval diet (BLD)
Yeast extract CONDA, pronadisa 1702 Make basic larval diet (BLD)
Sucrose Taiwan sugar coporation E01071010 Make sugar syrup for bee food
Pyriproxyfen (11%) LIH-NUNG CHEMICAL CO.. LTD. Registration No. 1937 Insect growth regulator (IGR) used in the experiment

Riferimenti

  1. Ruffi nengo, S. R., et al. Integrated pest management to control Varroa destructor and its implications to Apis mellifera colonies. Zootecnia Trop. 32 (2), 149-168 (2014).
  2. Mullin, C. A., et al. High levels of miticides and agrochemicals in North American apiaries, implications for honey bee health. PLoS One. 5, e9754 (2010).
  3. Lu, C. A., Chang, C. H., Tao, L., Chen, M. Distributions of neonicotinoid insecticides in the Commonwealth of Massachusetts, a temporal and spatial variation analysis for pollen and honey samples. Environ. Chem. 13, 4-11 (2016).
  4. Tsai, W. T. Analysis of coupling the pesticide use reduction with environmental policy for agricultural sustainability in Taiwan. Environ. & Pollut. 2, 59-65 (2013).
  5. Weng, Z. H. Pesticide market status and development trend (in Chinese). PRIDE. , (2016).
  6. Kevan, P. G. Pollinators as bioindicators of the state of the environment, species, activity and diversity. Agric. Ecosys. Environ. 74 (1-3), 373-393 (1999).
  7. Kevan, P. G. Forest application of the insecticide fenitrothion and its effect on wild bee pollinators (Hymenoptera: Apoidea) of lowbush blueberries (Vaccinium SPP.) in Southern New Brunswick, Canada. Biol. Conserv. 7, 301-309 (1975).
  8. Crane, E., Walker, P. . The impact of pest management on bees and pollination. , (1983).
  9. Haouar, M., Decormis, L., Rey, J. Fluvalinate applied to flowering apple trees-contamination of honey-gathering bees and hive products. Agronomie. 10 (2), 133-137 (1990).
  10. Chauzat, M. P., et al. A survey of pesticide residues in pollen loads collected by honey bees in France. J. Econ. Entomol. 99 (2), 253-262 (2006).
  11. Bonzini, S., Tremolada, P., Bernardinelli, I., Colombo, M., Vighi, M. Predicting pesticide fate in the hive (part 1), experimentally determined τ-fluvalinate residues in bees, honey and wax. Apidologie. 42 (3), 378 (2011).
  12. Sanchez-Bayo, F., Goka, K. Pesticide residues and bees-a risk assessment. PLoS One. 9 (4), e94482 (2014).
  13. Johnson, R. M., Ellis, M. D., Mullin, C. A., Frazier, M. Pesticides and honey bee toxicity-USA. Apidologie. 41, 312-331 (2010).
  14. Yang, E. C., Chang, H. C., Wu, W. Y., Chen, Y. W. Impaired olfactory associative behavior of honeybee workers due to contamination of imidacloprid in the larval stage. PLoS One. 7, e49472 (2012).
  15. Urlacher, E., et al. Measurements of chlorpyrifos levels in forager bees and comparison with levels that disrupt honey bee odor-mediated learning under laboratory conditions. J. Chem. Ecol. 42 (2), 127-138 (2016).
  16. Chen, Y. W., Wu, P. S., Yang, E. C., Nai, Y. S., Huang, Z. Y. The impact of pyriproxyfen on the development of honey bee (Apis mellifera L.) colony in field. J. Asia Pac. Entomol. 19 (3), 589-594 (2016).
  17. Dennehy, T. J., DrGain, B. A., Harpold, V. S., Brink, S. A., Nichols, R. L. . Whitefly Resistance to Insecticides in Arizona: 2002 and 2003 Results. , 1926-1938 (2004).
  18. Yang, E. C., Wu, P. S., Chang, H. C., Chen, Y. W. Effect of sub-lethal dosages of insecticides on honey bee behavior and physiology. , (2010).
  19. Fourrier, J., et al. Larval exposure to the juvenile hormone analog pyriproxyfen disrupts acceptance of and social behavior performance in adult honey bees. PLoS One. 10, e0132985 (2015).
  20. Hanley, A. V., Huang, Z. Y., Pett, W. L. Effects of dietary transgenic Bt corn pollen on larvae of Apis mellifera and Galleria mellonella. J. Apicult.Res. 42 (4), 77-81 (2003).
  21. Kaftanoglu, O., Linksvayer, T. A., Page, R. E. Rearing honey bees, apis mellifera, in vitro 1, effects of sugar concentrations on survival and development. J. Insect Sci. 11 (96), 1-10 (2011).
  22. Vandenberg, J. D., Shimanuki, H. Technique for rearing worker honey bees in the laboratory. J. Apicult. Res. 26 (2), 90-97 (1987).
  23. Peng, Y. S. C., Mussen, E., Fong, A., Montague, M. A., Tyler, T. Effects of chlortetracycline on honey bee worker larvae reared in vitro. J. Invertebr.Pathol. 60 (2), 127-133 (1992).
  24. Bitondi, M. M., Mora, I. M., Simoes, Z. L., Figueiredo, V. L. The Apis mellifera pupal melanization program is affected by treatment with a juvenile hormone analogue. J. Insect Physiol. 44 (5-6), 499-507 (1998).
  25. Zufelato, M. S., Bitondi, M. M., Simoes, Z. L., Hartfelder, K. The juvenile hormone analog pyriproxyfen affects ecdysteroid-dependent cuticle melanization and shifts the pupal ecdysteroid peak in the honey bee (Apis mellifera). Arthropod Struct. Dev. 29 (2), 111-119 (2000).
  26. Santos, A. E., Bitondi, M. M., Simoes, Z. L. Hormone-dependent protein patterns in integument and cuticular pigmentation in Apis mellifera during pharate adult development. J. Insect Physiol. 47 (11), 1275-1282 (2001).
  27. Brouwers, E. V. M. Glucose/Fructose ratio in the food of honeybee larvae during caste differentiation. J. Apicult.Res. 23 (2), 94-101 (1984).
  28. Howe, S. R., Dimick, P. S., Benton, A. W. Composition of freshly harvested and commercial royal jelly. J. Apicult. Res. 24 (1), 52-61 (1985).
check_url/it/55296?article_type=t

Play Video

Citazione di questo articolo
Ko, C., Chen, Y., Nai, Y. Evaluating the Effect of Environmental Chemicals on Honey Bee Development from the Individual to Colony Level. J. Vis. Exp. (122), e55296, doi:10.3791/55296 (2017).

View Video