Here are methods to quantify nutrients in pollen before and after its conversion to beebread by two subspecies of honeybees. We describe techniques to measure beebread consumption and resulting protein titers in both subspecies.
Les abeilles obtiennent les nutriments de pollen qu'ils recueillent et stockent dans la ruche comme gelée royale. Nous avons développé des méthodes pour contrôler la source de pollen que les abeilles recueillent et se convertissent à gelée royale en plaçant colonies dans une zone de vol clos spécialement construit. Des méthodes ont été mises au point pour analyser la composition du pollen et gelée royale et de protéine acide aminé. Nous décrivons également comment la consommation de la gelée royale a été mesurée et les méthodes utilisées pour déterminer ouvrières adultes titres de protéines hémolymphe des abeilles après le repas sur gelée royale pour les 4, 7 et 11 jours après la levée. Méthodes ont été appliquées pour déterminer si le génotype affecte la conversion de pollen gelée royale et le taux que les abeilles consomment et acquièrent protéines de lui. Deux sous-espèces (des abeilles européennes et africanisées miel; EHB et AHB respectivement) ont été fournis avec la même source de pollen. Basé sur les méthodes développées, gelée royale fait par les deux sous-espèces avaient des concentrations de protéines plus faibles et les valeurs de pH que le pollen. En général, l'acide aminé concentrations en gelée royale prises soit par EHB ou AHB étaient similaires et se sont produits à des niveaux plus élevés en gelée royale que dans le pollen. Les deux AHB et EHB consommaient significativement plus de la gelée royale faite par AHB que par EHB. Bien EHB et AHB consommé des quantités similaires de chaque type de gelée royale, les concentrations de protéines dans l'hémolymphe AHB étaient plus élevés que dans EHB. Les différences dans l'acquisition de protéines entre AHB et EHB pourraient refléter adaptations environnementaux liés à la région géographique où chaque sous-espèce a évolué. Ces différences pourraient contribuer à la mise en place réussie des populations AHB dans le Nouveau Monde en raison des effets sur l'élevage du couvain et la croissance de la colonie.
La nutrition joue un rôle fondamental dans la santé et la vigueur des colonies d'abeilles mellifères et dans leur mise en place que les populations. Nutriments des aliments fournissent de l'énergie et les composants biochimiques nécessaires à l'élevage du couvain, la thermorégulation, la recherche de nourriture et la réponse immunitaire. Pour colonies d'abeilles mellifères, les nutriments nécessaires à la croissance des populations de la colonie et de maintenir leur santé proviennent de nectar et de pollen. Nectar fournit glucides et de pollen fournit les besoins alimentaires restantes comme les protéines, lipides, vitamines et minéraux 1.
Sous-espèces d'abeilles peuvent différer en fonction de paramètres nutritionnel au niveau de la colonie comme la longévité des travailleurs, l'élevage du couvain, et les mécanismes de l'immunité sociale 2-6. Ces différences pourraient être liés à la façon dont l'alimentation, en particulier le pollen est générée par la colonie et digéré chez les individus. Le pollen est stocké dans les cellules de peigne et par microbienne médiation fermentation de l'acide lactique est modifié chimiquement <sup> 10/07. Le pollen fermenté est appelé gelée royale. Il pourrait y avoir des différences entre les sous-espèces génotypiques dans leur capacité à acquérir les nutriments du pollen qu'ils recueillent et stockent, ce qui pourrait affecter la croissance et la survie de la colonie. Effets génotypiques sur la transformation des aliments et de l'acquisition des éléments nutritifs ont été documentés dans d'autres organismes causant certaines personnes pour obtenir plus de nutriments et de calories que les autres tout en consommant les mêmes aliments 11-14.
Nous décrivons ici les méthodes utilisées pour comparer la composition et la consommation de gelée royale faite par différentes sous-espèces d'abeilles mellifères. Méthodes pour mesurer l'hémolymphe des titres de protéines résultant dans ouvrières sont également décrites. Des études antérieures sur la composition nutritionnelle de gelée royale ont été faites avec des abeilles mellifères européennes (EHB) 10,15,16. Cependant, il peut y avoir des différences de gelée royale fabriquée par les abeilles d'espèces différentes, même quand ils se nourrissent sur le même pollen. EHB et AHB ont été comparés, car ces sous-marinspecies ont des différences comportementales et physiologiques distincts qui pourraient être liés à la transformation des aliments et des nutriments acquisition 17. Certaines des différences les plus notables sont que AHB recueillir et consomment plus de pollen que EHB et semblent pour le convertir plus facilement dans le couvain 18. AHB colonies ont des taux plus élevés que d'essaimage EHB et enfuient lorsque les ressources alimentaires deviennent limitées 19-23. La désertion est rare dans EHB. AHB ont également des taux métaboliques plus élevés que EHB 24. La base nutritionnelle pour les différences de niveau de la colonie entre EHB et AHB pourrait être liée à la vitesse de la collecte de pollen et aussi à sa teneur en éléments nutritifs (par exemple, des acides aminés et de protéines) après qu'il est converti en gelée royale. La consommation gelée royale et l'acquisition de protéines résultant pourraient également jouer un rôle dans les différences de niveau de la colonie entre EHB et AHB. En utilisant les méthodes développées, EHB et AHB faites gelée royale de la même source de pollen. La gelée royale a ensuite été renvoyé aux abeilles de each sous-espèces et peut déterminer si les abeilles acquièrent protéine de gelée royale de façon distinctive à leurs sous-espèce ou à la source de la gelée royale.
En utilisant les procédés décrits ci-dessus, nous avons constaté que la gelée royale faite par AHB a été consommé en plus grande quantité à la fois par AHB et EHB. Bien EHB et AHB consommé des quantités similaires de chaque type de gelée royale, AHB avait plus élevés des titres de protéines hémolymphe. Résultats basés sur nos méthodes étaient similaires aux rapports précédents où les niveaux de protéines de l'hémolymphe dans AHB étaient plus élevés que dans EHB si les deux ont reçu la même alimentation 26. En mesurant la consommation d'EBB et ABB, qui ont été consommés à des taux différents à la fois par EHB et AHB, il a été déterminé que la concentration de la protéine de l'hémolymphe dans chaque sous-espèce ne pouvait être soulevée en augmentant la consommation de nourriture. Il semble y avoir un plateau pour hémolymphe concentration de protéines chez les travailleurs d'âge infirmière d'abeille et que le point de départ pour le plateau de jeu est plus élevé dans AHB que EHB.
Il ya plusieurs conditions importantes pour établir des colonies pour la production gelée royale qui permettront d'optimiser le taux de stockage de pollen. Tout d'abord, la colonies besoin cadres de couvain ouvert. Sans couvain ouvert pour nourrir, les travailleurs ne seront pas recueillir beaucoup de pollen. Deuxièmement, la colonie doit être orpheline donc pas de couvain supplémentaire est produite. Brood élevage nécessite de grandes quantités de pollen, et seulement le pollen excédentaire est stockée. Dans les petites colonies établies dans l'EPT, il y aurait peu de pollen pour être stocké sous forme de gelée royale si les zones de ponte ont été en expansion afin colonies doivent être orpheline. Enfin, pour gelée royale à effectuer, le pollen doit être perçue comme charges corbicular et stocké dans des cellules en forme de peigne. Si le pollen est recueilli dans les pièges à pollen, il doit être broyé en une poudre fine avant de le présenter aux abeilles afin qu'ils puissent recueillir que les charges corbicular.
Les méthodes de mesure de la consommation de gelée royale produite qualitative plutôt que des estimations absolues. La seule consommation qui a été compté était lorsque les cellules ont été complètement vidés de pain d'abeille. Une estimation plus précise de la consommation totale de pain d'abeille peut être obtenu en enlevant le BR d'abeilleEAD à partir des cellules et en faire une galette qui pourraient être pesé avant et après la période d'étude. Cependant, nous voulions garder le pain d'abeille dans les cellules afin que les abeilles pouvaient nourrir sur elle comme ils le feraient dans une colonie et peut-être poursuivre le traitement pendant la période d'étude. La différence de poids des sections de peigne avant et après l'étude n'a pas été utilisé comme une estimation de la consommation parce que le poids peut avoir augmenté parce que les abeilles mettent le miel dilué nourris à eux dans certaines cellules.
Les travailleurs peuvent aussi ont ajouté une partie de la miel dilué au pain d'abeille. Pour ces raisons, les cellules contenant des quantités approximativement égales de pain d'abeille avant et après la période d'alimentation ont été comptées et générer une mesure qualitative. Pourtant, il y avait une différence frappante entre les deux types de gelée royale dans le nombre de cellules vides ABB comptés rapport à EBB après 11 jours.
Déterminer quand le pollen stocké devient gelée royale peut être difficult parce que les abeilles ajoutent continuellement pollen cellules. Les colonies dans lesquelles les producteurs gelée royale ont été établis avec cadres de couvain ouvert pour les abeilles seraient rassembler le pollen. Cependant, les colonies étaient orpheline donc il y avait des larves pour nourrir que pendant environ neuf jours après la colonie a été établie. Pour le reste de la période de trois semaines lorsque les colonies étaient dans le CFC, le pollen que les abeilles recueillies ont été stockés et convertis en gelée royale. Garder le pollen stocké dans les cellules de peigne pour 11 autres jours où l'alimentent pour les abeilles dans des cages peuvent également ont continué le traitement de pollen gelée royale. La conversion de pollen à pain d'abeille prend environ 7 jours 8. La gelée royale amené à EHB et AHB avait un pH faible et des concentrations de protéines réduites par rapport à la Fed de pollen. Des résultats similaires de changements dans le pollen après la conversion gelée royale ont été rapportés par d'autres 7,10,27. Nos résultats diffèrent des précédents rapports cependant, qu'il y avait des différences de concentrations of certains acides aminés entre gelée royale et le pollen. Les changements dans les concentrations d'acide protéines et d'acides pourraient être dus à l'activité des enzymes protéolytiques, la source de ce qui pourrait être les abeilles elles-mêmes ou les communautés microbiennes établies dans la gelée royale 7,8,28,29.
Les méthodes utilisées pour mesurer la concentration de protéine étaient similaires à celles décrites précédemment pour déterminer les effets de protéines alimentaires sur africanisée et les abeilles européennes 26. Dans le prolongement des méthodes, nous avons pu estimer protéine soluble dans le pollen et gelée royale. Ces méthodes ont généré des résultats similaires aux précédents rapports 7,10,27. Nos résultats fournissent une preuve supplémentaire que AHB assimiler plus efficacement les protéines alimentaires que EHB, et que cela pourrait être un facteur clé dans la domination écologique de AHB dans la plupart des régions où elle a immigré et se établir 30-32.
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Mona Chambers, Geoffrey Hidalgo and Maurissa Two Two for their technical assistance. We also thank Dr. Earl White for amino acid analysis, Dr. Roger Simonds for analysis of pollen for pesticides, and Drs. Stanley S. Schneider, Vanessa Corby-Harris and Kirk Anderson for their reviews and discussion of earlier versions of the manuscript and many helpful suggestions.
Name of the Material/Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
waterproof double junction pH spear | Thermo Fisher | ||
Scientific | |||
Coffee Grinder | Mr. Coffee | model 1DS77 | |
Dulbecco's phosphate buffer solution | Emd-millipore | BSS-1005-B | |
EIA/RIA polystyrene plate | Sigma-Aldrich-Corning | CLS3590-100EA | |
microcapillary pipets | Kimble Glass Inc. | ||
Quick Start Bradford Protein Assay Kit 2 | Bio-Rad | #500-0202 | |
Laboratories | |||
Spectrophotometer | Biotek Synergy HT | ||
Mass Selective Detector | Agilent | 5973N | |
HLB cartridge | |||
gas chromatograph | Agilent | 6930 | |
gas chromatography column | A J&W Scientific | DB-1701 | |
d4-alanine | Sigma-Aldrich | 488917 | |
d23-lauric acid | Sigma-Aldrich | 451401 | |
13C6-glucose | Sigma-Aldrich | 389374 | |
Pyridine | Sigma-Aldrich | 270970 | |
N,O-Bis (trimethylsilyl)trifluoroacetamide + | |||
Trimethylchlorosilane (BSTFA + TMCS) | Sigma-Aldrich | 33148 | |
Perfluorotributylamine (PFTBA) | Sigma-Aldrich | 442747-U | |
d39-arachidiac acid | Cambridge Isotope | ||
Laboratories |