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.
버프 꼬리 범블 꿀벌, 뒤의 terrestris 같은 일반 의사 수분 매개자, 그들은 식물 꽃에서 수집 꽃 꿀을 모두 영양분과 독소를 발생합니다. 불과 몇 연구는 음식에서 독소를 향해 꿀벌의 미각 반응을 설명했으며,이 실험은 주로 억제 꿀벌의 코 확장 응답을 사용했다. 여기에, 새로운 행동 분석은 영양분과 독소로 자유롭게 이동의 공급 응답, 개별 노동자 꿀벌을 측정하기 위해 제공된다. 이 분석은 각 꿀벌 섭취 용액의 양을 측정하고, 음식이 tastants 급전 동작의 미세 구조에 영향을 미치는 방법을 식별한다.
솔루션은 이전에 2-4 시간 동안 굶어 된 개별 꿀벌에 마이크로 캐 필러 튜브에 제시되어있다. 동작은 디지털 비디오에 캡처됩니다. 상기 공급 동작의 미세 구조는 연속적 probo의 위치를 기록함으로써 분석SCIS 이벤트 로깅 소프트웨어를 사용하여 비디오 녹화에서 (구기). 프로보 시스의 위치는 세 가지 다른 행동의 범주에 의해 정의된다 : (1) 코 확장하고, 용액에 접촉, (2) 코가 확장되지만 용액 (3) 코 접촉 헤드 아래에 격납되어 있지. 또한, 용액으로부터 멀리 후퇴 프로보 시스의 속도도 추정된다.
용액의 부피가 소비, 본 분석에서, 공급 시합 수, 급송 관찰 기간과 제 접촉 후의 코 후퇴 속도는 phagostimulatory 또는 시험 화합물의 억제 활성을 평가하는 데 사용된다.
이 새로운 맛의 분석은 연구자 꿀에서 발견 된 화합물은 꿀벌의 먹이 행동에 영향을 또한 꿀벌의 취향 시스템을 공부 수분 생물 학자, 독성 학자 및 neuroethologists에 도움이 될 것입니다 방법을 측정 할 수 있습니다.
식물 수분 매개자 상호 작용은 복잡하다. 꽃가루 매개자는 음식으로 꿀과 꽃가루를 얻기 위해 꽃을 방문; 차례로, 꽃가루 매개자 식물의 유성 생식을 촉진한다. 이 관계는 대부분 의존형이지만, 꽃 꿀과 꽃가루 때로는 독소를 포함하거나 다른 식물은 1-5 화합물 어떤 꽃가루 매개자에 손상을 줄 수 있습니다. 꿀과 꽃가루의 이러한 화합물의 존재에 대한 생태 학적 근거는 모든 설정에 명확하지 않다. 이 분야에서 한 뛰어난 물음표는 꿀벌 등의 가루 받이를 감지하고 꿀을 포함하는 독소 꽃을 피할 수있는 방법이다.
범블 꿀벌 종, 뒤의 terrestris (린네, 1758), 독소 (6)을 함유하는 생산 꿀 등 많은 식물 종의 꽃을 방문하는 일반 의사 수분 매개자이다. 꿀벌이 24 시간 두 선택 분석법 7 독소의 높은 농도를 함유하는 용액 소모를 방지하는 것으로 나타났다. 이 분석Tiedeken 등. (7)에 의해 설명 식품 소비의 꿀벌 솔루션을 쓴 화합물을 검출 할 수있는 것으로 나타났습니다. 그러나이 분석은 또한 8-10 간격이 시간이 지남에 따라 동작을 먹이에 영향을 줄 수 권태감 등의 사후 ingestive 과정에서 맛을 구별 할 수 없습니다.
꿀벌 화합물 11-13을 검출하기 위해 자신의 안테나, 구기 및 tarsi에 미각 sensilla을 가지고있다. 프로보 시스 확장 반사는 (PER) 실험 하네스에서 개별 꿀벌을 억제하고 공급은 14 ~ 17 리플렉스 생산하는 꿀벌의 더듬이 sensilla을 자극하는 것을 포함한다. 꿀벌은 개별 하네스에 억제하고 화합물 (18, 19)를 맛볼 수있는 능력의 분석으로 공급 반사를 생산하는 자극 할 수있다. 기타 독소 9,20에 안테나 또는 입 부분의 감도를 연구하는 PER 분석을 수정했습니다. 그러나 꿀벌은 활용 동안 스트레스를 받는다. 이 방법에 영향을 미칠 수그들은 21 화합물에 반응.
여기에, 새로운 분석은 9 꿀벌 (API를 mellifera이)와 꿀벌에 독성 10 (뒤를 자당과 퀴닌, 이전 억지력 것으로보고 된 알카로이드에 꿀벌을 자유롭게 이동의 행동 맛이 응답을 평가하기 위해 설명 terrestris) 7, 22. 퀴닌이 식물의 꿀에서 발견되지 않았지만,이 알칼로이드는 종종 꿀벌 7,9,12,13,22의 행동 및 생리 학적 연구에 혐오 자극으로 사용된다. 이 방법은 테스트 솔루션을 초기 코 접촉하는 동안 큰 해상도의 꿀벌 '입 부분을 녹화 비디오를 포함한다. 즉, 급전 응답의 미세 구조가 연속적으로 2 분 간격으로 기록 동작에 의해 검사된다. 소비 된 용액의 용적은 공급 기간을 측정하고 있으므로 먹은 음식의 양의 미세 구조와 관련 될 수있다반송 동작. 또한 코 후퇴 속도는 회피 활성의 지표로서 측정되기 때문에 미리 ingestive 검출.
이 소설 행동 분석과 함께, 퀴닌은 버프 꼬리 범블 꿀벌의 공급을 억제하기 위해 표시됩니다. 물 또는 퀴닌 가미 자당 용액으로 감소 된 코의 접촉 시간 및 공급 한판 승부 주파수는 다른 비 영양 또는 잠재적으로 독성 솔루션 공급 개시 거부 여기에 해석됩니다. 퀴닌 1 M 수크로오스 용액에 첨가되는 경우, 꿀벌는 따라서 구기 및 독소를 함유하는 용액과의 접촉 시간을 단축은 또한 빠르게 코 후퇴 그들이 소비 용액의 부피를 감소시키지. 함께, 이러한 결과는 이미 이전에 꿀벌 9 식별 퀴닌이는 꿀벌의 입 부분의 미각 수용체 세포에 의해 인식되는 것이 좋습니다. 퀴닌은 말라리아 모기 (아노 펠 레스 gambiae) (23) 꿀벌 (10)과 최저의 불쾌 같은 행동을 유도 곤충 독소이다. 이 분석은 잘 identificat으로 이어질 수범블 꿀벌의 입 부분에 맛 수용체 세포에 의해 인식되는 일부 억제하고 잠재적으로 독성 화합물의 이온.
마이크로 모세관 튜브 테스트 단계 내내 마지막 시험 용액에 충분한 양으로 채워질하는 것이 중요하다. 마이크로 캐 필러 튜브 (예 : 70 ~ 80 μL)의 적어도 약 사분의 삼가 작성하는 것이 좋습니다. 그러나, 치료가 완전히 주사하는 과정에서 누출의 위험을 최소화하기 위해 마이크로 모세관 튜브를 작성하지 취하여 실험 장치에 마이크로 모세관 튜브에 부착되어야한다. 실험자이 유지 튜브에 방울을 누설 피한다 있도록 꿀벌에 500 밀리미터 자당 방울을 제시 할 때 관리도주의해야한다.
유지 관의 선단에서 4mm 구멍 자연스럽게 시험 용액의 코쪽으로 연장 성인 작업자 엉망 꿀벌 충분히 크다. 그러나 그 수꿀벌은 proboscises를 확장하기 전에 안테나와 솔루션을 맛볼 수 있습니다. PER은 설탕 용액 (15)와 자신의 안테나를 자극하여 꿀벌에 유발 될 수 있기 때문에이 코 확장의 가능성에 영향을 줄 수 있습니다. 실제로 포식 기생자 말벌 (Trissolcus brochymenae) 24 꿀벌 (13) 등의 벌목의 안테나는 그들을 퀴닌처럼 설탕과 독소를 맛볼 수 있도록, 맛 sensilla 갖추고 있습니다. 따라서, 퀴닌 등 매우 억제 화합물을 함유하는 솔루션으로 초기 더듬이 접촉은 또한 코를 확장하고, 따라서 실험 성공률에 영향을 미치는 범블 비의 의욕을 감소시킬 수있다. 시험 용액과 더듬이 접촉을 제어 할 수는 없지만, 본 연구에서 우리는 시험 용액을 향해 코 확장에 더듬이 접촉의 큰 영향을 찾을 수 없습니다. 이 분석에서, 즉시 예비 테스트 단계 w 후, 마이크로 캐 필러 리 튜브를 설치범블 꿀벌이 자신의 안테나 테스트 솔루션 맛의 꿀벌 '안테나가 유지 튜브 내에서 여전히 암탉은 기회를 줄일 수 있습니다.
움직임 추적 영상 소프트웨어를 사용하여 상기 제 코 접촉 후의 시험 용액으로부터 멀리 후퇴 코 추적 경우 분석의 주요 제한은 생긴다. 비디오 영상 만 코의 2 차원 움직임을 표시하므로 속도 측정의 주어진 출력 하 또는 과대 평가 될 수있다. 그러나 일부의 수정, 분석의이 양태가 개선 될 수있다.
이 분석은 천연 발생 식물 이차 대사 산물을 포함하여 다른 화합물을 함유하는 용액을 향해 천연 급전 반응을 관찰하기 위해 사용될 수있다. 이 분석에 즉시 공급 반응을 관찰하는 꿀벌이 화합물을 감지 방법에 대한 자세한 정보를 제공합니다. 이것은 기존보다 유리하다 '갈-더 갈'PER 18, 19 같은 방법을 </sup>이 방법은 개별 공급 한판 승부 동안 식품 소비 등 여러 가지 행동 대응 조치를 생성하기 때문에 7 두 선택 분석을 통해.
여러 매개 변수를 측정하는 동시에 화합물의 기호성을 더 잘 평가할 수있다. 우리의 분석에서 예를 들어, 꿀벌은 물 또는 금계랍 가미 자당 솔루션을 소모하지 마십시오. 프로보 시스의 후퇴는 설탕 수용체 세포 (12, 13)의 반응의 변화에 의해 발생 될 수 있습니다. 우리의 분석은 꿀벌 혼자 물보다 자당 플러스 퀴닌 (quinine) 솔루션을 접촉 후 코 빨리 철회 것을 보여줍니다; 이것은 그 퀴닌 설탕 감지 뉴런 9,12,13,25 억제 외에 뉴런의 고유 세트에 영향을 제안 할 수있다.
우리의 분석은 공급시 행동 반응의 시간적 패턴의 분석을 허용한다. 소비 시간과 관찰의 수를 측정 유사한 프로토콜 등이있다준비는 영양 및 비 영양 당 26 초파리의 공급 반응을 평가하기 위해 실시되었다. 우리는 꿀벌이 유지 관 (21)에 자유롭게 이동할 수 있기 때문에 꿀벌은 PER과 같은 다른 방법에 비해 우리의 분석에 자극을 먹이에 대한보다 신뢰성있는 응답을 나타낼 것으로 예측하고있다. 영양분과 독소 꿀벌 잠재적 기타 꿀벌 종으로 공급하는 메커니즘을 조명하기위한이 기술은 맛 임계 철저한 분석을 허용 할 것이다.
The authors have nothing to disclose.
이 작품은 레버 흄 신탁 기금 (RPG-2012-708) 및 BBSRC 부여 GAW에 (BB / M00709X / 1)에 의해 투자되었다.
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 | |
ImageJ software version 1.48 | ImageJ |