Video Tracking Protocol till Screen Deterrent Chemistries för honungsbinnar
Summary
Förlusten av honungsbikolonier utgör en utmaning att grödas av pollineringstjänster. Nuvarande pollinatorskyddspraxis garanterar ett alternativt tillvägagångssätt för att minimera kontakten av honungsbina till skadliga bekämpningsmedel med användning av avstötande kemikalier. Här tillhandahåller vi detaljerade metoder för ett visuellt spårningsprotokoll för att skärma avskräckningar för bin.
Abstract
Den europeiska honungsbien , Apis mellifera L. , är en ekonomiskt och jordbrukande viktig pollinator som genererar miljarder dollar årligen. Honey Bee Colony Numbers har minskat i USA och många europeiska länder sedan 1947. Ett antal faktorer spelar en roll i denna nedgång, inklusive oavsiktlig exponering av honungsbina på bekämpningsmedel. Utvecklingen av nya metoder och föreskrifter är motiverad för att minska exponeringen av bekämpningsmedel för dessa pollinatorer. Ett tillvägagångssätt är användningen av avstötande kemikalier som avskräcker honungsbina från en nyligen bekämpningsmedelsbehandlad grödan. Här beskriver vi ett protokoll för att urskilja avskräckningen av honungsbina utsatta för valda avstötande kemikalier. Honeybee förare uppsamlas och svältar över natten i en inkubator 15 h före testning. Individuella honungsbinnar placeras i petriskålar som antingen har en socker-agaros-kub (kontrollbehandling) eller socker-agaros-förenad kub (avstötande behandling) placerad iTill mitten av maträtten. Petriskålen fungerar som arenan som placeras under en kamera i en ljuslåda för att spela in lokomotivaktiviteten för honungsbi med hjälp av videospårningsspecifika program. Totalt 8 kontroller och 8 avstötande behandlingar analyserades under en 10 min period med varje behandling duplicerad med nya honungsbina. Här visar vi att honungsbinnar avskräcks från socker-agaros-kuberna med en sammansatt behandling medan honungsbinnar lockas till socker-agaros-kuberna utan en tillsats.
Introduction
Den europeiska honungsbien , Apis melliferaL. , Är en ekonomisk och jordbruks viktig insekt som tillhandahåller pollineringstjänster som värderas till mer än 200 miljarder dollar globalt 1 . I USA och Europa har honungsbokolonnummer minskat. Förenta staterna har förlorat ca. 60% av förvaltade honungsbikolonier från 1947-2008 medan Europa har förlorat ca. 27% från 1961-2007 2 , 3 . Det finns ett antal faktorer som kan vara ansvariga för det ökade antalet koloniförluster, inklusive men inte begränsat till parasitinfektioner, patogena infektioner, biodlingsmetoder och användning av bekämpningsmedel 2-4 .
Honungsbina kan utsättas för bekämpningsmedel via två huvudvägar. Exponering av bekämpningsmedel utanför bikupan kan uppstå när födda personer kommer i kontakt med grödor somHar sprutats med kemikalier för skydd mot skadedjur. Exponering för bekämpningsmedel i bikupan kan uppstå när biodlarna använder kemikalier för att bekämpa skadedjur och patogener, såsom kvalster, bakterier och mikrosporidier 4 . Bekämpningsmedelsrester har identifierats inom vax, pollen och honungsbiprover från 24 apiarier i USA och Kanada 5 , 6 . Effekter av bekämpningsmedelkontakt på honungsbiorna inkluderar akut toxicitet samt sublodala effekter som förlamning, desorientering och beteende- och hälsoändringar 1 , 7 . Eftersom det moderna jordbruket kräver användning av bekämpningsmedel för att bibehålla höga avkastningar kommer dessa kemikalier att fortsätta att åberopas i framtiden 2 . För att bättre skydda honungsbior från exponering av bekämpningsmedel finns det behov av utveckling av nya protokoll och föreskrifter 5 .Ett möjligt tillvägagångssätt för skydd är användningen av avstötningsmedel för att minska exponeringen av honungsbiorna mot bekämpningsmedel när de föder till mat.
Insektsavstötningsmedel (IR) har vanligtvis använts som personliga bettskyddsåtgärder mot artropodsvektorer 8 . Den mest använda och framgångsrika IR, som utvecklats för mer än 60 år sedan, är DEET 8 , 9 . Det anses vara guldstandarden för insektsavstötningstestning och används av Världshälsoorganisationen och Miljöstyrelsen som en positiv kontroll för nya avvisande screening 10 . Dessutom har DEET visat sig sprida honungsbina från ett hot mot sin koloni 11 . Aktuella attribut som hör samman med personliga IR: er innefattar: (1) varaktig effekt mot ett stort antal leddjur; (2) irriterande för användaren när den appliceras på huden eller kläderna (3) luktfri ellerTrevlig lukt; (4) ingen effekt på kläder (5) inget oljeutseende när det appliceras på huden och att motstå svettning, tvättning och torkning av användaren; (6) ingen effekt på vanlig plast; Och (7) kemiskt stabil och prisvärd för utbredd användning 12 . Ett avstötningsmedel som används för honungsbina skulle bara behöva några av dessa egenskaper, såsom varaktiga effekter, irriterande för applikatorer, luktfri eller behaglig lukt, kemiskt stabil och överkomlig för utbredd användning och icke giftig för honungsbina. Innan man utforskar dessa egenskaper i djupet krävs emellertid en metod för screening av föreningar för repellency / deterrence på högt sätt. Här beskriver vi ett protokoll för en laboratorieanalys för att skärma föreningar för avskräckning av honungsbina, ett viktigt steg vid bestämning av repellency. Följande protokoll är modifierat från en tidigare studie som beskriver en visuell spårningsmetod för att bedöma de subletala effekterna av bekämpningsmedel på honungs bin 13 . HoweVer, detta protokoll skiljer sig åt eftersom det är utformat för att mäta effekterna av kandidatavstötningsmedel som kan avskräcka honungsbina från bekämpningsmedelsbehandlade grödor. Det finns inga rekommenderade protokoll för laboratorietestning av kemiska avskräckande medel för honungsbina och sålunda tillhandahåller detta protokoll ett enkelt sätt att skärpa sådana föreningar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Detta visuella spårningsprotokoll ger ett enkelt tillvägagångssätt för att skärma kemiska avskräckande medel för honungsbin på ett relativt snabbt och enkelt sätt. Det finns inga rekommenderade protokoll för laboratorietestning av kemiska avskräckande medel för honungsbina. Tidigare halv- och fullfältstudier har undersökt honungsbi-repellenter 14 , 15 ; Men de beskrivna protokollen är tidskrävande, arbetsintensiva och kräver ytterligare anlägg…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi vill tacka Dr Thomas Kuhar för användningen av den visuella spårningssoftware och -utrustning. Vi tackar James Wilson och Scott O'Neal för deras tekniska hjälp.
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).
