Video sporing protokoll til Screen Deterrent Kjemikalier for honning bier
Summary
Tapet av honningbi-kolonier gir en utfordring for avling av pollineringstjenester. Nåværende pollinator beskyttelse praksis garanterer en alternativ tilnærming for å minimere kontakt av honning bier til skadelige plantevernmidler ved hjelp av frastøtende kjemikalier. Her gir vi detaljerte metoder for en visuell sporing protokoll for å skjerme avskrekkere for bier.
Abstract
Den europeiske honningbi , Apis mellifera L. , er en økonomisk og landbruksmessig viktig pollinator som genererer milliarder dollar årlig. Honey bee koloni tall har vært avtagende i USA og mange europeiske land siden 1947. En rekke faktorer spiller en rolle i denne nedgangen, inkludert utilsiktet eksponering av honningbier til plantevernmidler. Utviklingen av nye metoder og forskrifter er berettiget til å redusere eksponering av plantevernmidler til disse pollinatørene. En tilnærming er bruk av avstøtende kjemikalier som avskyr honningbier fra en nylig plantevernmiddelbehandlet avling. Her beskriver vi en protokoll for å skille avskrekkingen av honningbier utsatt for utvalgte kjemikalier. Honey bee foragers samles og sultes over natten i en inkubator 15 timer før testing. Individuelle honningbier er plassert i petriskål som enten har en sukker-agarosekubbe (kontrollbehandling) eller kubus med sukker-agaroseforbindelse (avstøtende behandling) plassert iTil midten av fatet. Petriskålen tjener som arenaen som er plassert under et kamera i en lysboks for å registrere honey bee lokomotoriske aktiviteter ved hjelp av videosporingsprogramvare. Totalt 8 kontroll og 8 avstøtende behandlinger ble analysert i en 10 min periode med hver behandling ble duplisert med nye honningbier. Her viser vi at honningbier er avskrekket fra sukker-agarose-kuber med sammensatt behandling mens honningbier tiltrekkes sukker-agarose-kuber uten en tilsatt forbindelse.
Introduction
Den europeiske honningbi , Apis melliferaL. , Er et økonomisk og landbruksmessig viktig insekt som gir pollineringstjenester som er verdsatt til mer enn 200 milliarder dollar globalt 1 . I USA og Europa har honningbi kolonitallene gått ned. USA har mistet ca. 60% av de administrerte honningbi-koloniene fra 1947-2008 mens Europa har mistet ca. 27% fra 1961-2007 2 , 3 . Det er flere faktorer som kan være ansvarlige for det økte antallet kolonitap, inkludert, men ikke begrenset til, parasittinfeksjoner, patogeninfeksjoner, biavlspraksis og bruk av plantevernmidler 2-4 .
Honningbier kan bli utsatt for plantevernmidler via to hovedveier. Eksponering av plantevernmidler utenfor bikube kan oppstå når fôrpersoner kommer i kontakt med avlinger somHar blitt sprøytet med kjemikalier for beskyttelse mot skadedyr. Eksponering av eksponering i bikube kan oppstå når biavlere bruker kjemikalier til å kontrollere skadedyr og patogener, som mider, bakterier og mikrosporidia 4 . Pesticidrester har blitt identifisert innen voks, pollen og honningbi prøver fra 24 apiaries i USA og Canada 5 , 6 . Effekter av plantevernmiddelkontakt med honningbier inkluderer akutt toksisitet samt sublodale effekter som forlamelse, desorientering og adferdsmessige og helseskift 1 , 7 . Ettersom moderne landbruk krever bruk av plantevernmidler for å opprettholde høye avlinger, vil disse kjemikaliene fortsette å stole på i fremtiden 2 . For bedre å beskytte honningbier fra eksponering av plantevernmidler, er det behov for utvikling av nye protokoller og forskrifter 5 .En mulig tilnærming til beskyttelse er bruken av repellenter for å redusere eksponeringen av honningbier til plantevernmidler mens foraging for mat.
Insektresistenter (IR) har vanligvis vært brukt som personlige bittbeskyttende tiltak mot leddgiktssykdomsvektorer 8 . Den mest brukte og vellykkede IR, utviklet for over 60 år siden, er DEET 8 , 9 . Det regnes for å være gullstandarden for insektresistent testing og brukes av Verdens helseorganisasjon og Miljøvernbyrå som en positiv kontroll for nye avstøtende screening 10 . I tillegg har DEET blitt funnet å spre honningbier fra en trussel mot kolonien 11 . Nåværende attributter knyttet til personlige IR-er inkluderer: (1) varig effekt mot et bredt antall leddgikt; (2) irriterende for brukeren når den påføres hud eller klær; (3) luktfri ellerBehagelig lukt; (4) ingen effekt på klær; (5) ingen oljeaktig utseende når den påføres huden og tåler svetting, vasking og tørking av brukeren; (6) ingen effekt på vanlig plast; Og (7) kjemisk stabil og rimelig for utbredt bruk 12 . Et avstøtningsmiddel som brukes til honningbier, trenger bare noen få av disse egenskapene, som vedvarende effekter, ikke-irriterende for applikatorer, luktfri eller behagelig lukt, kjemisk stabil og rimelig for utbredt bruk, og ikke giftig for honningbier. Imidlertid, før man utforsker disse egenskapene i dybden, er det nødvendig med en metode for screening av forbindelser for repellency / deterrence på høy gjennomstrømningsmetode. Her beskriver vi en protokoll for en laboratorieanalyse for å skjerme forbindelser for avskrekking av honningbier, et viktig skritt for å bestemme repellency. Følgende protokoll er endret fra en tidligere studie som beskriver en visuell sporingsmetode for å vurdere subletale effekter av pesticider på honningbier 13 . HoweVer, denne protokollen adskiller seg ved at den er utformet for å måle effektene av kandidatavstøtende midler som kan avskrekke honningbier fra plantevernmidler behandlet avlinger. Det er ingen anbefalte protokoller for laboratorietesting av kjemiske avskrekkere for honningbier, og dermed gir denne protokollen en enkel tilnærming til å skjerme slike forbindelser.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne visuelle sporing protokollen gir en enkel tilnærming til å skjerme kjemiske avskrekkere for honningbier på en relativt rask og enkel måte. Det er ingen anbefalte protokoller for laboratorietesting av kjemiske avskrekkere for honningbier. Tidligere semi- og fullfeltstudier har undersøkt honningbi-repellenter 14 , 15 ; Men de beskrevne protokollene er tidkrevende, arbeidsintensive, og krever ytterligere anleggsressurser utenfor et generelt laboratorium….
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi vil gjerne takke Dr. Thomas Kuhar for bruk av visuell sporingsprogramvare og utstyr. Vi takker James Wilson og Scott O'Neal for deres tekniske assistanse.
Materials
| 50 mL Erlenmeyer flask | Kimax | 26500-50 | used for making the sugar/agarose cubes |
| Sugar | Kroger | any similar product will sufffice | |
| Deionized water | acquired in house | ||
| Agarose | Apex | 20-102 | used for making the sugar/agarose cubes |
| Mold for agarose cubes (Weigh Boat) | any mold that will provide the researcher with a 1.5 X 1.5 X 0.3 cm sugar/agarose cube will suffice | ||
| EthoVision XT | Noldus | visual tracking software | |
| 633 nm LEDs | Cyron | HTP904E | These lights were placed into a constructed light box to illuminate the arenas from below. The box was a simple wooden structure with a frosted plastic/plexi glass cover that allowed the light to disperse upwards without any glare. |
| Laptop or PC | Dell | Inspiron One 2305 | necessary for video tracking software. Any pc device capable of runnin tbe visual tracking software will suffice |
| Bee Keeping protective clothing | Dadant & Sons Inc | V0126 | any protective hood and jacket will suffice |
| Hive tool | Dadant & Sons Inc | M00757 | used to open honey bee hive |
| Container for honey bees | any container suitable for housing and storing honey bees will suffice | ||
| Featherweight forceps narrow tip | Bioquip | 4748 | used to select individual honey bees |
| 9 cm (diameter) petri dish | Fisher Scientific | S01778 | arena used to contain individual honey bees during video tracking |
| Recording Device (Camera) | Basler | acA-1300-60gm | any device that can record the subject clearly and transfer the file to a computer will suffice |
| GraphPad Prism | Graphpad | any statistical software package will suffice |
References
- Gallai, N., Salles, J. M., Settele, J., Vaissière, B. E. Economic valuation of the vulnerability of world agriculture confronted with pollinator decline. Ecol Econ. 68 (3), 810-821 (2009).
- van Engelsdorp, D., Meixner, M. D. A historical review of managed honey bee populations in Europe and the United States and the factors that may affect them. J Invertebr Pathol. 103, S80-S95 (2010).
- Aizen, M. A., Harder, L. D. The Global Stock of Domesticated Honey Bees Is Growing Slower Than Agricultural Demand for Pollination. Current Biol. 19 (11), 915-918 (2009).
- Smith, K. M., Loh, E. H., Rostal, M. K., Zambrana-torrelio, C. M., Mendiola, L., Daszak, P. Pathogens, Pests, and Economics Drivers of Honey Bee Colony Declines and Losses. Ecohealth. 10, 434-445 (2014).
- Mullin, C. A., Frazier, M., et al. High Levels of Miticides and Agrochemicals in North American Apiaries: Implications for Honey Bee Health. PLoS ONE. 5 (3), (2010).
- Li, Y., Kelley, R. A., Anderson, T. D., Lydy, M. J. Development and comparison of two multi-residue methods for the analysis of select pesticides in honey bees, pollen, and wax by gas chromatography – quadrupole mass spectrometry. Talanta. 140, 81-87 (2015).
- Kakumanu, M. L., Reeves, A. M., Anderson, T. D., Rodrigues, R. R., Williams, M. A., Williams, M. A. Honey Bee Gut Microbiome Is Altered by In-Hive Pesticide Exposures. Front Microbiol. 7, 1-11 (2016).
- Katz, T. M., Miller, J. H., Hebert, A. A. Insect repellents: Historical perspectives and new developments. J Am Acad Dermatol. 58 (5), 865-871 (2008).
- Dickens, J. C., Bohbot, J. D. Mini review: Mode of action of mosquito repellents. Pestic Biochem Phys. 106 (3), 149-155 (2013).
- Lawrence, K. L., Achee, N. L., Bernier, U. R., Mundal, K. D., Benante, J. P. Field Evaluations of Topical Arthropod Repellents in North, Central, and South America. J Med Entomol. 51 (5), 980-988 (2014).
- Collins, A. M., Rubink, W. L., Cuadriello Aguilar, ., I, J., Hellmich Ii, ., L, R. Use of insect repellents for dispersing defending honey bees (Hymenoptera Apidae). J Econ Entomol. 89 (3), 608-613 (1996).
- Brown, M., Hebert, A. A. Insect repellents: An overview. J Am Acad Dermatol. 36 (2), 243-249 (1997).
- Teeters, B. S., Johnson, R. M., Ellis, M. D., Siegfried, B. D. Using video-tracking to assess sublethal effects of pesticides on honey bees (Apis mellifera L.). Environ Toxicol Chem. 31 (6), 1349-1354 (2012).
- Vallet, A., Cassier, P., Lensky, Y. Ontogeny of the fine structure of the honeybee (Apis mellifera L.) workers and the pheromonal activity of 2-heptanone. J Insect Physiol. 37 (11), 789-804 (1991).
- Free, J. B., Ja Pickett, ., Ferguson, a. W., Simpkins, J. R., Smith, M. C. Repelling foraging honeybees with alarm pheromones. J Agr Sci. 105 (2), 255 (1985).
