A novel behavioral assay is described for investigating the short term gustatory responses of the mouthparts of freely-moving bumble bees (Bombus terrestris) toward nutrients and toxins in solution.
शौकीन पूंछ मधुमक्खी bumble, Bombus terrestris तरह Generalist परागण, पुष्प अमृत वे फूल पौधों से इकट्ठा में दोनों पोषक तत्वों और विषाक्त पदार्थों को मुठभेड़। केवल कुछ अध्ययनों से भोजन में जहर की ओर मधुमक्खियों का स्वाद प्रतिक्रियाओं का वर्णन किया है, और इन प्रयोगों मुख्य रूप से रोका मधु मक्खियों पर सूंड विस्तार प्रतिक्रिया का इस्तेमाल किया है। इधर, एक नया व्यवहार परख पोषक तत्वों और विषाक्त पदार्थों के लिए स्वतंत्र रूप से चलती के खिला प्रतिक्रियाएं, व्यक्तिगत कार्यकर्ता Bumble मधुमक्खियों को मापने के लिए प्रस्तुत किया है। इस परख प्रत्येक मधुमक्खी bumble द्वारा किया जाता समाधान की राशि के उपाय और कैसे भोजन में tastants खिला व्यवहार के microstructure को प्रभावित पहचानती है।
समाधान है कि पहले 2-4 घंटे के लिए भूखे गया व्यक्ति Bumble मधुमक्खियों के लिए एक microcapillary ट्यूब में प्रस्तुत कर रहे हैं। व्यवहार डिजिटल वीडियो पर कब्जा कर लिया है। खिला व्यवहार के ठीक संरचना लगातार probo की स्थिति स्कोरिंग द्वारा विश्लेषण किया जाता हैScis घटना प्रवेश सॉफ्टवेयर का उपयोग वीडियो रिकॉर्डिंग से (mouthparts)। सूंड की स्थिति को तीन अलग-अलग व्यवहार श्रेणियों के आधार पर परिभाषित किया गया है: (1) सूंड बढ़ाया है और समाधान के साथ संपर्क में, (2) सूंड बढ़ाया है लेकिन समाधान और (3) सूंड के साथ संपर्क में सिर के नीचे stowed है नहीं। इसके अलावा सूंड समाधान से दूर retracting की गति भी अनुमान लगाया गया है।
वर्तमान परख समाधान की मात्रा में सेवन में, खिला मुकाबलों की संख्या, खिला मुकाबलों की अवधि और पहले से संपर्क के बाद सूंड त्याग की गति phagostimulatory या यौगिकों का परीक्षण के निवारक गतिविधियों का मूल्यांकन करने के लिए प्रयोग किया जाता है।
इस नए स्वाद परख शोधकर्ताओं को मापने के लिए कैसे अमृत में पाया यौगिकों मधुमक्खियों के खिला व्यवहार को प्रभावित और भी परागण जीव, toxicologists और neuroethologists मधुमक्खी bumble के स्वाद प्रणाली का अध्ययन करने के लिए उपयोगी हो जाएगा अनुमति देगा।
संयंत्र pollinator बातचीत जटिल हैं। Pollinators अमृत और भोजन के रूप में पराग प्राप्त करने के लिए फूलों की यात्रा; बदले में, परागण पौधों में यौन प्रजनन की सुविधा। हालांकि इस संबंध में ज्यादातर पारस्परिक है, पुष्प अमृत और पराग कभी कभी विषाक्त पदार्थों को रोकने या अन्य संयंत्र यौगिकों 1-5 जो परागण को नुकसान पहुँचा सकते हैं। अमृत और पराग में ऐसे यौगिकों की उपस्थिति के लिए पारिस्थितिक औचित्य सभी सेटिंग्स में स्पष्ट नहीं है। इस क्षेत्र में एक बकाया सवाल यह है कि इस तरह के मधुमक्खियों के रूप में परागण का पता लगाने और अमृत युक्त विषाक्त पदार्थों के साथ फूलों से बच सकते है।
मधुमक्खी bumble प्रजातियों, Bombus Terrestris (लिनिअस, 1758), एक generalist pollinator कि उन उत्पादन अमृत विषाक्त पदार्थों को 6 युक्त सहित कई पौधों की प्रजातियों के फूलों का दौरा किया है। Bumble मधुमक्खियों एक 24 घंटा दो विकल्प परख 7 में जहर के उच्च सांद्रता वाले खपत समाधान से बचने के लिए दिखाया गया है। इस परखभोजन की खपत Tiedeken एट अल। 7 से वर्णित का पता चला है कि मधुमक्खियों के समाधान में कड़वा यौगिकों का पता लगा सकते। हालांकि, इस तरह के परख अस्वस्थता यह भी है कि इस समय अंतराल 8-10 ओवर खिला व्यवहार को प्रभावित कर सकता है के रूप में पद-ingestive प्रक्रियाओं से स्वाद भेद करने में असमर्थ था।
मधुमक्खियों यौगिकों 11-13 पता लगाने के लिए उनके एंटीना, mouthparts और tarsi पर स्वाद sensilla के पास है। सूंड विस्तार पलटा (प्रति) प्रयोगों एक दोहन में अलग-अलग मधुमक्खियों निरोधक शामिल है और फिर मधुमक्खी के antennal sensilla खिला पलटा 14-17 उत्पादन करने के लिए उत्तेजक। मधुमक्खियों व्यक्ति harnesses में रोका जा सकता है और उसके बाद यौगिकों 18,19 स्वाद के लिए अपनी क्षमता का एक परख के रूप में खिला पलटा उत्पादन करने के लिए प्रेरित किया। दूसरों एंटीना या विषाक्त पदार्थों को 9,20 mouthparts की संवेदनशीलता का अध्ययन करने के लिए प्रति परख संशोधित किया है। हालांकि, मधुमक्खियों के दोहन के दौरान तनाव के अधीन हैं। यह कैसे प्रभावित कर सकता हैवे 21 यौगिकों का जवाब।
इधर, एक नया परख 9 और विषाक्त 10 मधु मक्खियों (एपीआई mellifera) और Bumble मधुमक्खियों के लिए (Bombus सुक्रोज और कुनैन, एक उपक्षार है कि पहले निवारक होने की सूचना दी गई है करने के लिए Bumble मधुमक्खियों के लिए स्वतंत्र रूप से चलती का व्यवहार स्वाद प्रतिक्रिया का आकलन करने के लिए वर्णन किया गया है terrestris) 7, 22। यद्यपि कुनैन संयंत्र अमृत में नहीं पाया गया है, इस उपक्षार अक्सर मधुमक्खियों 7,9,12,13,22 में व्यवहार और शारीरिक अध्ययन में एक प्रतिकूल प्रोत्साहन के रूप में प्रयोग किया जाता है। विधि परीक्षण समाधान के साथ प्रारंभिक सूंड संपर्क के दौरान महान संकल्प पर वीडियो Bumble मधुमक्खियों 'mouthparts रिकॉर्डिंग शामिल है। विशेष रूप से, खिला प्रतिक्रिया के ठीक संरचना लगातार एक 2 मिनट के अंतराल पर व्यवहार स्कोरिंग द्वारा जांच की है। समाधान की मात्रा में सेवन खिला अवधि के दौरान मापा जाता है और इसलिए खाया भोजन की राशि के microstructure के साथ सहसंबद्ध किया जा सकताखिला व्यवहार। इसके अलावा सूंड त्याग की गति एक सक्रिय परिहार का एक संकेतक के रूप में मापा जाता है, और इसलिए पूर्व ingestive पता लगाना है।
इस उपन्यास व्यवहार परख के साथ, कुनैन शौकीन पूंछ मधुमक्खी bumble के खिला रोकते दिखाया गया है। कम हो सूंड संपर्क समय और पानी या सूक्रोज समाधान कुनैन से सजी साथ खिला मुक्केबाज़ी आवृत्ति इनकार आगे गैर पोषक या संभावित विषाक्त समाधान पर खिला आरंभ करने के लिए यहाँ के रूप में व्याख्या की है। कुनैन 1 एम sucrose के समाधान के लिए जोड़ा जाता है, Bumble मधुमक्खियों केवल समाधान की मात्रा वे उपभोग को कम नहीं हैं, वे भी सूंड तेजी से वापस लेना है, इस प्रकार mouthparts और समाधान के लिए एक विष युक्त बीच संपर्क समय को कम करने। साथ में, इन परिणामों का सुझाव है कि कुनैन, मधुमक्खी bumble की mouthparts पर स्वाद रिसेप्टर कोशिकाओं द्वारा माना जाता है के रूप में पहले से ही पहले से मधु मक्खी 9 में पहचान की। कुनैन कि मधु मक्खी 10 और मलेरिया मच्छर (एनोफ़ेलीज़ gambiae), 23 में पछाड़ना में अस्वस्थता की तरह व्यवहार लाती कीड़ों के लिए एक विष है। इस परख अच्छी तरह identificat करने के लिए ले जा सकता हैकुछ निवारक और संभावित विषाक्त यौगिकों कि Bumble मधुमक्खियों में mouthparts पर स्वाद रिसेप्टर कोशिकाओं से माना जाता है के आयन।
यह महत्वपूर्ण है के लिए microcapillary ट्यूब परीक्षण के चरण के दौरान पिछले करने के लिए परीक्षण समाधान की पर्याप्त मात्रा के साथ भरा जाना है। यह सिफारिश की है कि microcapillary ट्यूब (जैसे 70-80 μl) के कम से कम तीन तिमाहियों के आसपास भरा है। हालाँकि, ध्यान पूरी तरह से स्कैनिंग की प्रक्रिया के दौरान बहाव के जोखिम को कम करने के लिए microcapillary ट्यूब को भरने नहीं लिया जाना चाहिए और प्रयोगात्मक उपकरण को microcapillary ट्यूब संलग्न। देखभाल भी जब मधुमक्खी bumble 500 मिमी सुक्रोज छोटी बूंद पेश, इतना है कि प्रयोगकर्ता पकड़े ट्यूब में छोटी बूंद लीक से बचा जाता है लिया जाना चाहिए।
पकड़े ट्यूब की नोक पर 4 मिमी छेद स्वाभाविक रूप से परीक्षण समाधान की ओर अपनी सूंड का विस्तार करने के लिए एक वयस्क के कार्यकर्ता मधुमक्खी bumble के लिए काफी बड़ी है। हालांकि यह संभव है किBumble मधुमक्खियों उनकी proboscises देने से पहले उनके एंटीना के साथ समाधान स्वाद कर सकते हैं। यह सूंड विस्तार की संभावना को प्रभावित कर सकता है के रूप में प्रति एक चीनी समाधान 15 के साथ उनके एंटीना प्रेरक द्वारा Bumble मधुमक्खियों में हासिल किया जा सकता है। वास्तव में परजीवी ततैया (Trissolcus brochymenae) 24 या 13 मधु मक्खी की तरह कलापक्ष के एंटीना उन्हें कुनैन की तरह शर्करा और विषाक्त पदार्थों के स्वाद के लिए अनुमति देता है, स्वाद sensilla से लैस हैं। नतीजतन, कुनैन की तरह अत्यधिक निवारक यौगिकों से युक्त समाधान के साथ प्रारंभिक antennal संपर्क भी अपनी सूंड का विस्तार है और इसलिए प्रयोगात्मक सफलता की दर को प्रभावित करने के लिए एक मधुमक्खी bumble की प्रेरणा कम कर सकता है। हालांकि परीक्षण समाधान के साथ antennal संपर्क नियंत्रित नहीं किया जा सकता है, वर्तमान अध्ययन में हम परीक्षण के समाधान की ओर सूंड विस्तार पर antennal संपर्क के किसी भी महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं मिल रहा था। इस परख में, तुरंत पूर्व परीक्षण के चरण w के बाद microcapillary ट्यूब की स्थापनाBumble मधुमक्खियों उनके एंटीना के साथ परीक्षण के समाधान के स्वाद के लिए के लिए मुर्गी Bumble मधुमक्खियों 'एंटीना अभी भी पकड़ ट्यूब के भीतर हैं अवसर कम कर सकते हैं।
इस परख के मुख्य सीमा पैदा होती है जब परीक्षण समाधान प्रस्ताव पर नज़र रखने वीडियो सॉफ्टवेयर का उपयोग कर पहली सूंड संपर्क के बाद से दूर सूंड त्याग ट्रैकिंग। वीडियो फुटेज केवल सूंड के 2 डी आंदोलन को प्रदर्शित करता है, तो गति माप के दिए गए उत्पादन के तहत या अनुमान से अधिक हो सकता है। हालांकि कुछ संशोधनों के साथ, परख के इस पहलू में सुधार किया जा सकता है।
इस परख प्राकृतिक रूप से होने वाली संयंत्र माध्यमिक चयापचयों सहित विभिन्न यौगिकों से युक्त समाधान की ओर प्राकृतिक खिला प्रतिक्रियाओं का निरीक्षण करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है। इस परख के साथ तत्काल खिला प्रतिक्रियाएं देख कैसे Bumble मधुमक्खियों इन यौगिकों का पता लगाने के बारे में विस्तृत जानकारी देता है। यह मौजूदा ओवर फायदेमंद है 'गो-कोई जाना' प्रति 18,19 जैसे तरीकों </sup> और 7 पर दो-पसंद assays क्योंकि इस प्रक्रिया में एक असतत मुक्केबाज़ी खिला के दौरान भोजन की खपत सहित कई उपायों व्यवहार प्रतिक्रिया पैदा करता है।
मापने कई मापदंडों एक साथ एक यौगिक के स्वादिष्ट का एक बेहतर मूल्यांकन के लिए अनुमति देता है। हमारे परख में उदाहरण के लिए, Bumble मधुमक्खियों पानी या सूक्रोज समाधान कुनैन से सजी लेने वाली बचें। सूंड के त्याग चीनी रिसेप्टर कोशिकाओं 12,13 की प्रतिक्रियाओं में एक परिवर्तन की वजह से हो सकता है। हमारे परख पता चलता है कि Bumble मधुमक्खियों अकेले पानी की तुलना में सुक्रोज प्लस कुनैन समाधान संपर्क करने के बाद सूंड तेजी से वापस लेना; इस सुझाव है कि सकता है कि कुनैन चीनी संवेदन न्यूरॉन्स 9,12,13,25 बाधा के अलावा न्यूरॉन्स का एक अलग सेट को प्रभावित करता है।
हमारे परख खिला दौरान व्यवहार प्रतिक्रियाओं के अस्थायी पैटर्न के विश्लेषण के लिए परमिट। इसी तरह की एक प्रोटोकॉल जहां खपत समय और मुकाबलों की संख्या में मापा जाता है अल हैतैयार पोषक और गैर पोषक शक्कर 26 ड्रोसोफिला के खिला प्रतिक्रिया का मूल्यांकन करने के लिए लागू किया गया। हम भविष्यवाणी क्योंकि मधुमक्खियों पकड़े ट्यूब 21 में स्थानांतरित करने के लिए स्वतंत्र हैं कि मधुमक्खियों इस तरह के अनुसार अन्य तरीकों की तुलना में हमारे परख में उत्तेजक खिलाने के लिए एक और अधिक विश्वसनीय प्रतिक्रिया प्रदर्शन करेंगे। पोषक तत्वों और विषाक्त पदार्थों Bumble मधुमक्खियों और संभवतः अन्य मधुमक्खी प्रजातियों में खिलाने के तंत्र रोशन करने के लिए इस तकनीक का स्वाद थ्रेसहोल्ड की एक विस्तृत विश्लेषण की अनुमति होगी।
The authors have nothing to disclose.
इस काम Leverhulme ट्रस्ट अनुदान (आरपीजी-2012-708) और एक बीबीएसआरसी अनुदान (बी बी / M00709X / 1) GAW द्वारा वित्त पोषित किया गया।
Bumblebee colonies | Koppert Biological Systems | NATUPOL Beehive | |
Digital microscopic camera | Dino-lite Europe | AM4815ZT | Dino-Lite Edge |
100 μl microcapillary tube | Blaubrand IntraEND | 709144 | |
15 ml polypropylene centifuge tube | Fisher Scientific | 11849650 | |
1 ml disposable plastic luer slip syringe | BD | 300013 | |
Dell Latitude 3550 laptop | Dell | Check for compatibility with video software | |
Canon CanoScan LiDE 120 | Canon | Check for compatibility with the computer/laptop | |
Observer software version 5.0.25 | Noldus | ||
Kinovea software version 0.8.15 | Kinovea | ||
silicone tubing | 6 cm length, 1 mm inside Ø & 6 cm length, 4 mm inside Ø | ||
Male luer x 1/16" standard hose barbed polypropylene adapter | Cole-Parmer | TW-45518-22 | |
Female luer x 1/16" standard hose barbed polypropylene adapter | Cole-Palmer | TW-45508-12 | |
Steel mesh | 0.5 mm mesh size | ||
Sucrose (grade II) | Sigma-Aldrich | S5391 | |
Quinine hydrochloride dihydrate | Sigma-Aldrich | Q1125 | |
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