Utvärdera effekten av kemikalier i miljön på Honey Bee utveckling från individen till Colony nivå
Summary
Häri presenterar vi ett förfarande för att mata pesticid förorenad mat till både en individuell honungsbiet och en bikupa koloni. Proceduren utvärderar bekämpningsmedlet effekt på enskilda honungsbin genom in vivo matning av grundläggande larv diet och även på det naturliga tillståndet av bikupa koloni.
Abstract
The presence of pesticides in the beekeeping environment is one of the most serious problems that impacts the life of a honey bee. Pesticides can be brought back to the beehive after the bees have foraged on flowers that have been sprayed with pesticides. Pesticide contaminated food can be exchanged between workers which then feed larvae and therefore can potentially affect the development of honey bees. Thus, residual pesticides in the environment can become a chronic damaging factor to honey bee populations and gradually lead to colony collapse. In the presented protocol, honey bee feeding methods are described and applied to either an individual honey bee or to a colony. Here, the insect growth regulator (IGR) pyriproxyfen (PPN), which is widely used to control pest insects and is harmful to the development of honey bee larvae and pupae, is used as the pesticide. The presenting procedure can be applied to other potentially harmful chemicals or honeybee pathogens for further studies.
Introduction
Förekomsten av bekämpningsmedel i miljön är en av de allvarligaste problemen som påverkar livet för en honungsbiet 1, 2, 3. Flera studier har visat den gemensamma närvaron av bekämpningsmedelsrester i honung bisamhällen och biprodukter. I Taiwan, den genomsnittliga spridning av bekämpningsmedel var 11-12 kg / ha varje år (2005-2013). Mängden bekämpningsmedel som används i Taiwan är högre än EU-länderna och de latinamerikanska länderna 4, 5. Med andra ord är biodling miljön allvarlig påfrestning bekämpningsmedel, särskilt i Taiwan och eventuellt i andra länder.
Honungsbiet Apis mellifera är en av de stora pollinatörer i jordbrukssystem 6 och producerar också värdefulla produkter såsom honung. Men honungsbin är mässored olika bekämpningsmedel och dessa bekämpningsmedel kan föras tillbaka till bikupor efter föda på blommor som har besprutas med bekämpningsmedel vid insamling nektar och pollen 7, 8. De kan också utsättas för bekämpningsmedel av biodlarna själva som syftar till att kontrollera skadedjursproblem inne i kuporna 9, 10, 11. Eftersom honungsbi larver matas av sjuksköterska bin för deras utvecklings, larver, drönare och även drottningen kan exponeras för dessa bekämpningsmedelsförorenade nektar och pollen 12. Giftigheten hos olika bekämpningsmedel honungsbin måste åtgärdas 13.
Många ansträngningar har gjorts för att utvärdera frågor om miljöbekämpningsmedelsrester. Yang et al. testade påverkan av neurotoxiska insekts imidakloprid på utvecklingen av honungsbiet larver ibikupa och rapporterade att en sub-letal dos av imidakloprid resulterade i olfactory associativa beteende av de vuxna bin 14. Också, Urlacher et al. sökte subletala effekterna av en organophosphatebekämpningsmedel, klorpyrifos, på en honungsbiet arbetare lärande prestanda under laboratorieförhållanden 15. I vår tidigare studie utvärderade vi effekterna av en insekt tillväxtregulator (IGR), pyriproxifen (PPN) på larv honungsbin 16.
I detta dokument presenterar vi metoder för utvärdering av kemiska effekter på utvecklingen av honungsbin. Honung bee matningsmetoder beskrevs och applicerades på antingen enskilda honungsbin eller till en koloni. Först testade vi olika koncentrationer av pesticid-kontaminerade grundlarv diet (FLM) på larver i kolonierna för att utvärdera effekterna av pesticiden på individuella honungsbin in vivo. Vi fortsatte sedan för att simulera den naturliga conditjoner av pesticiden genom att använda bekämpningsmedel förorenade sirap inom bikupor. I denna metod, kommer PPN, som ofta används mot skadeinsekter 17 och är skadligt för utvecklingen av honungsbiet larver och puppor 16, 18, 19, vara en indikator för att representera den negativa effekten av pesticiden i fält.
Protocol
Representative Results
Discussion
Drottningen begränsade äggläggande metod och drottning utbytesmetod är kritiska steg för att ställa in honungsbiet grupper för fälttester inom detta protokoll. Drottningen begränsade äggläggande metod tillåter synkronisering av livscykeln för honungsbin. Följaktligen kan forskarna välja en dag gamla larver i samma ålder för behandling med olika doser av bekämpningsmedel. För drottningen-utbytesmetoden, var drottningen utbyts mellan del A (4 ramar) och B (5 ramar) för att erhålla olika utvecklingssta…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denna forskning stöddes av Grant 105AS-13.2.3-BQ-B1 från Bureau of Animal och växtskydd inspektion och karantän, rådet för jordbruk, Executive Yuan och Grant 103-2313-B-197-002-My3 från ministeriet för vetenskap och teknologi (MOST).
Materials
| Honey bee box | SAN-YI Honey Factory | W1266 | Honeybees rearing |
| Queen excluder (between frames) | SAN-YI Honey Factory | I1575 | Queen limitation |
| Queen excluder (on top ) | SAN-YI Honey Factory | I1566 | Queen limitation on top |
| Bee brush | SAN-YI Honey Factory, Taiwan | W1414 | clean the bees on frame gently |
| Bee feeder | SAN-YI Honey Factory, Taiwan | P0219 | feed sugar syrup to colony |
| Transparent slide | Wan-Shih-Chei, Taiwan (http://www.mbsc.com.tw/a01goods.asp?s_id=40) | 1139 | Mark the larval area on the frames (Material: Polyethylene Terephthalate, PET) (Size= Length*Width*thick= 29.7mm*21mm*0.1mm) |
| 24 well tissu culture plate | Guangzhou Jet Bio-Filtration Co., Ltd | TCP011024 | Rearing pupae from extraction |
| Autoclave | Tomin medical equipmenco., LTD. | TM-321 | Make sterilized distilled deionized water (ddH2O) |
| P20 pipetman | Gilson | F123600 | Add PPN into bee larval food pool |
| Incubator | Yihder Co., Ltd. | LE-550RD | Rearing pupae from extraction |
| Kimwipes | COW LUNG INSTRUMENT CO., LTD | KCS34155 | Rearing pupae from extraction |
| Royal jelly | National Ilan University (NIU) | NIU | Make basic larval diet (BLD) |
| D-(+)-Glucose | Sigma | G8270 | Make basic larval diet (BLD) |
| D-(-)-Fructose | Sigma | F0127 | Make basic larval diet (BLD) |
| Yeast extract | CONDA, pronadisa | 1702 | Make basic larval diet (BLD) |
| Sucrose | Taiwan sugar coporation | E01071010 | Make sugar syrup for bee food |
| Pyriproxyfen (11%) | LIH-NUNG CHEMICAL CO.. LTD. | Registration No. 1937 | Insect growth regulator (IGR) used in the experiment |
Referências
- Ruffi nengo, S. R., et al. Integrated pest management to control Varroa destructor and its implications to Apis mellifera colonies. Zootecnia Trop. 32 (2), 149-168 (2014).
- Mullin, C. A., et al. High levels of miticides and agrochemicals in North American apiaries, implications for honey bee health. PLoS One. 5, e9754 (2010).
- Lu, C. A., Chang, C. H., Tao, L., Chen, M. Distributions of neonicotinoid insecticides in the Commonwealth of Massachusetts, a temporal and spatial variation analysis for pollen and honey samples. Environ. Chem. 13, 4-11 (2016).
- Tsai, W. T. Analysis of coupling the pesticide use reduction with environmental policy for agricultural sustainability in Taiwan. Environ. & Pollut. 2, 59-65 (2013).
- Weng, Z. H. Pesticide market status and development trend (in Chinese). PRIDE. , (2016).
- Kevan, P. G. Pollinators as bioindicators of the state of the environment, species, activity and diversity. Agric. Ecosys. Environ. 74 (1-3), 373-393 (1999).
- Kevan, P. G. Forest application of the insecticide fenitrothion and its effect on wild bee pollinators (Hymenoptera: Apoidea) of lowbush blueberries (Vaccinium SPP.) in Southern New Brunswick, Canada. Biol. Conserv. 7, 301-309 (1975).
- Crane, E., Walker, P. . The impact of pest management on bees and pollination. , (1983).
- Haouar, M., Decormis, L., Rey, J. Fluvalinate applied to flowering apple trees-contamination of honey-gathering bees and hive products. Agronomie. 10 (2), 133-137 (1990).
- Chauzat, M. P., et al. A survey of pesticide residues in pollen loads collected by honey bees in France. J. Econ. Entomol. 99 (2), 253-262 (2006).
- Bonzini, S., Tremolada, P., Bernardinelli, I., Colombo, M., Vighi, M. Predicting pesticide fate in the hive (part 1), experimentally determined τ-fluvalinate residues in bees, honey and wax. Apidologie. 42 (3), 378 (2011).
- Sanchez-Bayo, F., Goka, K. Pesticide residues and bees-a risk assessment. PLoS One. 9 (4), e94482 (2014).
- Johnson, R. M., Ellis, M. D., Mullin, C. A., Frazier, M. Pesticides and honey bee toxicity-USA. Apidologie. 41, 312-331 (2010).
- Yang, E. C., Chang, H. C., Wu, W. Y., Chen, Y. W. Impaired olfactory associative behavior of honeybee workers due to contamination of imidacloprid in the larval stage. PLoS One. 7, e49472 (2012).
- Urlacher, E., et al. Measurements of chlorpyrifos levels in forager bees and comparison with levels that disrupt honey bee odor-mediated learning under laboratory conditions. J. Chem. Ecol. 42 (2), 127-138 (2016).
- Chen, Y. W., Wu, P. S., Yang, E. C., Nai, Y. S., Huang, Z. Y. The impact of pyriproxyfen on the development of honey bee (Apis mellifera L.) colony in field. J. Asia Pac. Entomol. 19 (3), 589-594 (2016).
- Dennehy, T. J., DrGain, B. A., Harpold, V. S., Brink, S. A., Nichols, R. L. . Whitefly Resistance to Insecticides in Arizona: 2002 and 2003 Results. , 1926-1938 (2004).
- Yang, E. C., Wu, P. S., Chang, H. C., Chen, Y. W. Effect of sub-lethal dosages of insecticides on honey bee behavior and physiology. , (2010).
- Fourrier, J., et al. Larval exposure to the juvenile hormone analog pyriproxyfen disrupts acceptance of and social behavior performance in adult honey bees. PLoS One. 10, e0132985 (2015).
- Hanley, A. V., Huang, Z. Y., Pett, W. L. Effects of dietary transgenic Bt corn pollen on larvae of Apis mellifera and Galleria mellonella. J. Apicult.Res. 42 (4), 77-81 (2003).
- Kaftanoglu, O., Linksvayer, T. A., Page, R. E. Rearing honey bees, apis mellifera, in vitro 1, effects of sugar concentrations on survival and development. J. Insect Sci. 11 (96), 1-10 (2011).
- Vandenberg, J. D., Shimanuki, H. Technique for rearing worker honey bees in the laboratory. J. Apicult. Res. 26 (2), 90-97 (1987).
- Peng, Y. S. C., Mussen, E., Fong, A., Montague, M. A., Tyler, T. Effects of chlortetracycline on honey bee worker larvae reared in vitro. J. Invertebr.Pathol. 60 (2), 127-133 (1992).
- Bitondi, M. M., Mora, I. M., Simoes, Z. L., Figueiredo, V. L. The Apis mellifera pupal melanization program is affected by treatment with a juvenile hormone analogue. J. Insect Physiol. 44 (5-6), 499-507 (1998).
- Zufelato, M. S., Bitondi, M. M., Simoes, Z. L., Hartfelder, K. The juvenile hormone analog pyriproxyfen affects ecdysteroid-dependent cuticle melanization and shifts the pupal ecdysteroid peak in the honey bee (Apis mellifera). Arthropod Struct. Dev. 29 (2), 111-119 (2000).
- Santos, A. E., Bitondi, M. M., Simoes, Z. L. Hormone-dependent protein patterns in integument and cuticular pigmentation in Apis mellifera during pharate adult development. J. Insect Physiol. 47 (11), 1275-1282 (2001).
- Brouwers, E. V. M. Glucose/Fructose ratio in the food of honeybee larvae during caste differentiation. J. Apicult.Res. 23 (2), 94-101 (1984).
- Howe, S. R., Dimick, P. S., Benton, A. W. Composition of freshly harvested and commercial royal jelly. J. Apicult. Res. 24 (1), 52-61 (1985).
