Протокол отслеживания видеосигнала для фильтров сдерживающих устройств для медоносных пчел
Summary
Потеря колоний медоносных пчел представляет собой проблему для услуг по обследованию культур. Современные методы защиты опылителей требуют альтернативного подхода к минимизации контакта медоносных пчел с вредными пестицидами с использованием репеллентных химикатов. Здесь мы предлагаем подробные методы для визуального протокола отслеживания экранов для пчел.
Abstract
Европейская медовая пчела Apis mellifera L. является экономически и сельскохозяйственно важным опылителем, который ежегодно генерирует миллиарды долларов. Число колоний пчелиных пчел снижается в Соединенных Штатах и во многих европейских странах с 1947 года. В этом снижении роль играет ряд факторов, в том числе непреднамеренное воздействие медоносных пчел на пестициды. Для разработки новых методов и правил требуется сокращение воздействия пестицидов на эти опылители. Один из подходов – использование репеллентных химикатов, которые удерживают пчелы меда от недавно обработанной пестицидами культуры. Здесь мы описываем протокол, чтобы выявить сдерживание медоносных пчел, подверженных селективным химическим веществам. Медовые кормоуборочные комбайны собирают и голодают в течение ночи в инкубаторе за 15 часов до начала тестирования. Отдельные медоносные пчелы помещают в чашки Петри, которые имеют либо сахар-агарозный куб (контрольная обработка), либо куб сахар-агароз-компаунд (репеллентная обработка), помещенный вДо середины блюда. Чашка Петри служит ареной, которая помещается под камерой в светлом ящике, чтобы записывать движения локомотива с использованием программного обеспечения для отслеживания видео. В общей сложности 8 контрольных и 8 репеллентных обработок анализировали в течение 10 минут, при этом каждая обработка дублировалась новыми медными пчелами. Здесь мы демонстрируем, что пчелы меда убираются из кубиков сахар-агароза с комплексной обработкой, тогда как пчелы меда притягиваются к кубикам сахар-агароза без добавленного соединения.
Introduction
Европейская медовая пчела, Apis melliferaL. , Является экономическим и сельскохозяйственно важным насекомым, которое предоставляет услуги по опылению, которые оцениваются более чем на 200 миллиардов долларов во всем мире 1 . В Соединенных Штатах и Европе число колоний пчел сокращается. Соединенные Штаты потеряли ок . 60% управляемых колоний пчелиных пчел с 1947-2008 гг., Тогда как Европа потеряла ок . 27% от 1961-2007 гг. 2 , 3 . Существует целый ряд факторов, которые могут быть причиной увеличения количества потерь колоний, включая, но не ограничиваясь ими, заражение паразитами, инфекции патогенов, методы пчеловодства и использование пестицидов 2 – 4 .
Медоносные пчелы могут подвергаться воздействию пестицидов по двум основным путям. Воздействие пестицидов за пределами улья может произойти, когда люди, производящие корма, вступают в контакт с культурами, которыеБыли распылены химикатами для защиты от вредителей. Воздействие пестицидов в пределах улья может произойти, когда пчеловоды используют химические вещества для борьбы с вредителями и патогенами, имеющими место в кустах, такими как клещи, бактерии и микроспоридии. 4 . Остатки пестицидов были идентифицированы в образцах воска, пыльцы и медоносных пчел из 24 пасек в Соединенных Штатах и Канаде 5 , 6 . Последствия контакта пестицидов с медоносными пчелами включают острую токсичность, а также сублетальные эффекты, такие как паралич, дезориентация и изменения поведения и здоровья 1 , 7 . Поскольку современное сельское хозяйство требует использования пестицидов для поддержания высоких урожаев, эти химические вещества будут по-прежнему опираться в будущем 2 . Для лучшей защиты медоносных пчел от воздействия пестицидов необходимо разработать новые протоколы и правила 5 .Одним из возможных подходов для защиты является использование репеллентов для уменьшения воздействия медоносных пчел на пестициды при кормлении в пищу.
Репелленты для насекомых (IRs) обычно использовались в качестве индивидуальных мер защиты от укусов против векторов болезни членистоногих 8 . Наиболее широко используемым и успешным IR, разработанным более 60 лет назад, является DEET 8 , 9 . Он считается золотым стандартом для тестирования репеллента насекомых и используется Всемирной организацией здравоохранения и Агентством по охране окружающей среды в качестве позитивного контроля для нового репеллентного скрининга 10 . Кроме того, было обнаружено, что DEET рассеивает медоносных пчел от угрозы их колонии 11 . Текущие атрибуты, связанные с персональными IR, включают: (1) длительный эффект против широкого числа членистоногих; (2) не раздражает пользователя при нанесении на кожу или одежду; (3) без запаха илиПриятный запах; (4) не влияет на одежду; (5) отсутствие маслянистого внешнего вида при нанесении на кожу и выдерживание потоотделения, мытья и вытирания пользователем; (6) не влияет на обычно используемые пластмассы; И (7) химически стабильные и доступные для широкого использования 12 . Репелленту, используемому для медоносных пчел, понадобится лишь несколько из этих атрибутов, таких как длительные эффекты, не раздражающие аппликаторы, запах без запаха или приятный запах, химически стабильный и доступный для широкого использования и нетоксичный для медоносных пчел. Однако, прежде чем исследовать эти атрибуты в глубину, необходим метод скрининга соединений для отталкивания / сдерживания с высокой пропускной способностью. Здесь мы описываем протокол лабораторного анализа для скрининга соединений для сдерживания медоносных пчел, что является важным шагом в определении репеллентности. Следующий протокол модифицирован из предыдущего исследования, описывающего метод визуального отслеживания для оценки сублетальных эффектов пестицидов на медоносных пчел 13 . ХауVer, этот протокол отличается тем, что он предназначен для измерения эффектов репеллентов-кандидатов, которые могут удерживать пчел меда от обработанных пестицидами культур. Нет никаких рекомендуемых протоколов для лабораторных испытаний химических сдерживающих факторов для медоносных пчел, и, таким образом, этот протокол обеспечивает простой подход к экранированию таких соединений.
Protocol
Representative Results
Discussion
Этот визуальный протокол отслеживания обеспечивает простой подход к экранированию химических сдерживающих факторов для медоносных пчел относительно быстро и просто. Нет рекомендуемых протоколов для лабораторных испытаний химических сдерживающих факторов для медоносных пчел. В пр?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы хотели бы поблагодарить доктора Томаса Кухара за использование программного обеспечения и оборудования для визуального отслеживания. Мы благодарим Джеймса Уилсона и Скотта О'Нила за их техническую помощь.
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).
