In Vitro Élevage des abeilles solitaires : un outil pour évaluer les facteurs de risque larvaire
Summary
Pulvérisations sur les plantes à fleurs peuvent vous exposer à de fortes concentrations de résidus de fongicide transmissibles par le pollen des abeilles solitaires. À l’aide d’expériences en laboratoire in vitro-larves d’abeilles élevés, cette étude examine les effets interactifs de consommer le pollen traitées par des fongicides dérivé de plantes hôte et non hôte.
Abstract
Bien que les abeilles solitaires offrent des services de pollinisation crucial pour les cultures sauvages et gérés, ce groupe riche en espèces a été largement négligé dans les études de réglementation des pesticides. Le risque d’exposition à des résidus de fongicide est susceptible d’être particulièrement élevé si le jet se produit sur ou à proximité des plantes hôtes tandis que les abeilles recueillent pollen pour provisionner leurs nids. Pour les espèces de Osmia qui consomment le pollen d’un groupe restreint de plantes (oligolecty), l’impossibilité d’utiliser le pollen provenant de plantes non hôtes peut augmenter leur facteur de risque de toxicité liée à fongicide. Ce manuscrit décrit les protocoles utilisés pour élever avec succès oligolectiques mason bees, Osmia ribifloris sensu lato, de l’oeuf au stade prénymphal au plaques de culture cellulaire dans des conditions de laboratoire normalisées. L’ in vitro-élevage d’abeilles sont ensuite utilisés pour étudier les effets de la source de l’exposition et le pollen fongicide sur l’aptitude de l’abeille. Selon un plan factoriel 2 x 2 entièrement traversé, l’expérience examine les effets principaux et interactives de la source de l’exposition et le pollen fongicide sur la forme larvaire, quantifiée par la biomasse prénymphale, durée du développement larvaire et survie. Un avantage majeur de cette technique est que l’utilisation en vitro-élevage d’abeilles réduit la variabilité de fond naturel et permet la manipulation simultanée de multiples paramètres expérimentaux. Le protocole décrit présente un outil polyvalent pour hypothèses essais portant sur la suite des facteurs affectant la santé des abeilles. Pour les efforts de conservation à respecter avec des succès significatifs et durables, ces connaissances sur l’interaction complexe de facteurs physiologiques et environnementales à l’origine des déclins de l’abeille seront révélera pour être critique.
Introduction
Compte tenu de leur rôle comme le groupe dominant des insectes pollinisateurs1, la perte globale dans les populations d’abeilles constitue une menace pour la sécurité alimentaire et l’écosystème stabilité2,3,4,5,6 ,,7. Les tendances à la baisse dans les deux populations d’abeilles sauvages et non managées ont été attribués à plusieurs facteurs de risque partagés, y compris la fragmentation de l’habitat, émergeant des parasites et pathogènes, perte de diversité génétique et l’introduction d’espèces envahissantes3 ,4,7,8,9,10,11,12. En particulier, l’augmentation spectaculaire de l’utilisation des pesticides, (p. ex., les néonicotinoïdes) a été directement liée à des effets néfastes chez les abeilles13,14,15. Plusieurs études ont montré que la synergie entre les néonicotinoïdes et ergostérol-inhibiteur de la biosynthèse des fongicides (EBI) peut entraîner une mortalité élevée à travers plusieurs abeilles espèces16,17,18 , 19 , 20 , 21 , 22. Néanmoins, fongicides, longtemps considéré comme « bee-safe », continuent à être pulvérisés sur les cultures en fleurs sans beaucoup d’examen minutieux23. Abeilles butineuses ont été documentés pour ramener systématiquement les masses polliniques contaminés par des résidus de fongicide24,25,26. La consommation de ce fongicides-ladenpollen peut provoquer une mortalité élevée chez les larves d’abeilles27,28,29,30et une suite d’effets sublétaux chez les abeilles adultes16 , 31 , 32 , 33 , 34. une étude récente suggère que fongicides peuvent provoquer des pertes d’abeilles en altérant la communauté microbienne au sein de la ruche-stockée pollen, perturbant ainsi les symbioses critiques entre les abeilles et les microbes transmis par pollen35.
Bien que les abeilles solitaires sont indispensables à la pollinisation de plusieurs plantes sauvages et agricoles36,37,38, ce groupe diversifié des pollinisateurs a reçu beaucoup moins d’attention dans les études de surveillance des pesticides. Le nid d’une femelle adulte solitaire contient 5-10 chambres de couvée scellées, chacun agrémentés d’une masse finie de maternellement Collector pollen et nectar et un seul oeuf39. Après l’éclosion, les larves s’appuient sur la fourniture de pollen allouée et la microflore transmises par pollen associée afin d’obtenir une nutrition adéquate40,41. Parce qu’ils n’ont pas les avantages d’un mode de vie sociale, abeilles solitaires peuvent être plus vulnérables aux pesticides exposition42. Par exemple, tandis que des déficits sociaux abeilles après une pulvérisation peut être compensée à certains étendent en travailleurs et nouvelles couvées, la mort d’une seule femelle solitaire adulte termine toute activité reproductrice43. Ces différences de sensibilité mettent en évidence la nécessité d’incorporer des taxons divers abeille en études écotoxicologiques pour assurer une protection adéquate pour les abeilles sauvages et non managée comme. Toutefois, mis à part une poignée d’études, enquêtes sur les effets de l’exposition de fongicide a surtout à abeilles sociales18,23,32,44,45 ,46,47,48,49.
Les abeilles solitaires appartenant au genre Osmia (Figure 1) ont été utilisés dans le monde entier comme des pollinisateurs efficaces de plusieurs importants fruits et noix cultures39,50,51,53, 53. comme avec les autres pollinisateurs managé regroupe24,,du5455,56,57,58, abeilles Osmia adultes sont systématiquement exposés aux fongicides pulvérisés sur les cultures en fleurs44. Femelles adultes nourrissent les cultures récemment pulvérisées peuvent recueillir et stocker leurs chambres de couvée avec du pollen de fongicide-laden, qui constitue plus tard le régime unique pour les larves en développement. Consommer les dispositions du pollen contaminé peut exposer ensuite les larves à des résidus de fongicide42. Le risque d’exposition peut être plus élevé chez les espèces d’oligolectiques qui s’alimentent uniquement sur quelques proches hôte plantes59,60,61. Certaines abeilles mégachiles, par exemple, semblent préférentiellement recherchent le pollen de faible qualité des Astéracées, comme un moyen de réduire le parasitisme62. Toutefois, l’étendue des auquel fongicides répercussions de remise en forme larvaire chez les abeilles solitaires oligolectiques n’a pas été empiriquement quantifiée. L’objectif de cette étude est d’élaborer un protocole pour tester les principaux et des effets interactifs de la source de l’exposition et le pollen fongicide sur l’aptitude de in vitro élevés des abeilles solitaires. Pour étudier, oeufs de ribifloris o. sensu lato (s.l.) peuvent être obtenus sur le marché (Table des matières). Cette population est idéale en raison de son importance comme un pollinisateur natif et sa forte prédilection pour les riches en nectar Mahonia aquifolium (Mahonia nervé) trouvés dans la région53,63,64 (Figure 2).
Figure 1. Une photo à haute résolution d’un adulte Osmia ribifloris. Crédit photographique Dr Jim Cane, recherche entomologiste, USDA-ARS s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Figure 2. Phragmite nidification roseaux de Osmia ribifloris (s.l.) avec une femelle de nidification à l’avant-plan. Partitions de chambre et prises terminales pour les anches sont construits à partir des feuilles mastiquées. Photo crédit M. Kimball Clark, NativeBees.com s’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Le premier objectif de cette étude est d’évaluer l’effet de la consommation de pollen traitées par des fongicides sur la remise en forme larvaire (mesurée en termes de temps de développement et de la biomasse prénymphale). Alors que l’exposition à la propiconazole fongicide couramment appliquée a été associée à une mortalité accrue chez les abeilles adultes à travers plusieurs espèces 23,24,32,44,45, 54,55,56,57,58,65,66,67, son impact sur les abeilles larvaires est inférieur connu. Le deuxième objectif de cette étude est d’évaluer les effets de la consommation de pollen non hôte sur la forme larvaire. Des études antérieures indiquent que les larves d’abeilles oligolectiques ne parviennent pas à se développer lorsque obligés de consommer le pollen non hôtes68. Ces résultats peuvent être attribuées aux variations de l’abeille physiologie69, pollen biochimie70et le microbiome bénéfique associé à pollen naturel dispositions71. Le troisième objectif de cette étude est d’évaluer les effets interactifs de traitement fongicide et diététique pollen sur la remise en forme larvaire.
Nombreux traits biologiques, y compris la taille du corps maternel, provisionnement taux, stratégie de recherche de nourriture et quantité de pollen72,73,74,75 sont connus pour affecter une remise en forme larvaire chez les abeilles solitaires. Ces facteurs peuvent introduire une variation importante entre les roseaux, qui pose un problème dans le développement de modèles expérimentaux défendables lors de l’évaluation de santé larvaire. En outre, étant donné que le développement larvaire se produit à l’intérieur de roseaux de nidification scellé, les effets de cette variabilité sur la descendance sont difficiles à visualiser et quantifiés sans utiliser des techniques non létales (Figure 3). Pour relever ce défi, toutes les hypothèses dans cette étude sont testés à l’aide de larves élevées en dehors de leur nidification roseaux. Le protocole expérimental représente un entièrement croisées 2 × 2 factorielle tables de travail, avec chaque facteur composé de 2 niveaux ; Facteur 1 : Exposition fongicide (fongicide ; Aucun fongicide) ; Facteur 2 : Source de Pollen (hôte pollen, pollen Non-hôte). Abeilles sont déclenchés de le œuf au stade prénymphal dans les plaques de culture cellulaire multipuits stérile dans des conditions contrôlées en laboratoire. Chaque bien est approvisionné individuellement avec une quantité standardisée de provision de pollen et un seul oeuf. Après l’éclosion, la larve se nourrit du pollen alloué dans le puits, remplit le développement larvaire et initie la pupaison. Des études antérieures ont montré que la mortalité inexpliquée est plus faible chez les abeilles soulevées au sein de ce milieu d’élevage artificiel que celle rencontrée dans le sauvage49,76. L’utilisation du in vitro-élevage d’abeilles a plusieurs avantages par rapport aux études sur le terrain : 1) elle minimise les effets confondants de variabilité naturelle et incontrôlée des facteurs généralement associés aux études sur le terrain ; 2) il permet plusieurs niveaux de manipulation pour chaque facteur (s) d’intérêt à être testées simultanément dans l’ensemble des groupes de traitement ; 3) le nombre de répétitions peut être prédéterminé, et facteurs expérimentaux pour chaque répétition peuvent être manipulés individuellement ; 4) variables de réponse larves peuvent être facilement visualisés et enregistrés de façon autonome sans inquiétantes larves adjacents ; 5) le protocole peut être modifié pour tenir compte des conceptions expérimentales plus complexes impliquant de multiples facteurs et variables de réponse.
Figure 3. Contenu dans un roseau de nidification naturel de Osmia ribifloris (s.l.). Près (A) un roseau disséqué montrant des chambres individuelles, dispositions de pollen et des partitions et (B) fraîchement récoltés dispositions de pollen et les œufs associés (indiqués par un cercle noir). S’il vous plaît cliquez ici pour visionner une version agrandie de cette figure.
Protocol
Representative Results
Discussion
Élevage d’abeilles à l’extérieur de leurs roseaux nidification naturelle, dans des conditions de laboratoire, permet l’essai de plusieurs hypothèses relatives à la remise en forme larvaire. Dans la mesure où les facteurs non identifiés continuent à causer la mortalité des abeilles, des études d’évaluation des risques à l’aide de in vitro expériences peuvent aider à identifier les menaces potentielles et informer des pratiques de gestion pour ce groupe riche en espèces de pollinisateurs s…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Les auteurs remercient Kimball Clark et Tim Krogh pour fournir des roseaux nidification Osmia , Meredith Nesbitt et Molly Bidwell d’assistance dans le laboratoire, les Drs Cameron Currie, Christelle Guédot, Terry Griswold, Michael Branstetter et trois évaluateurs anonymes pour leurs commentaires utiles qui ont amélioré le manuscrit. Ce travail a été soutenu par des fonds de la USDA-Agricultural Research Service ouvert (Current Research Information System #3655-21220-001), Wisconsin Department of Agriculture, le commerce et la Protection des consommateurs (#197199), National Science Foundation (sous Grant no DEB-1442148), le centre de recherche de bioénergie DOE Great Lakes (DOE Office of Science, DE BER-FC02-07ER64494).
Materials
| eggs of O. ribifloris sensu lato (s.l.) | Kaysville, Davis County, Utah, USA | ||
| Osmia reeds | Nativebees.com | NA | Freshly plugged reeds |
| Dissection set | VWR | 89259-964 | Sterilize before use |
| Long Nose Pliers | Husky | 1006 | |
| 6 well culture plates | VWR | 10062-892 | Sterile sealed |
| 48 well culture plates | VWR | 10062-898 | Sterile sealed |
| Petri dishes | VWR | 25373100 | Sterile sealed |
| Square Weighing Boats | VWR | 10770-448 | |
| Camel Hair Brush | Bioquip | 1153A | |
| Tin capsules | EA Consumables | D1021 | Sterilize before use |
| Sucrose | VWR | 470302-808 | |
| Propiconazole 14.3 | Quali-Ppro | 60207-90-1 | Propiconazole 14.3% |
| Honey bee pollen | Bee energised | 897098001244 | Untreated, natural, raw pollen |
| Microbalance | VWR | 10204-990 | |
| Pulverisette | LAB SYNERGY INC. | 30334913 | |
| Wooden sticks | VWR | 470146908 | Sterilize before use |
| Sealing tape | VWR | 89097-912 | |
| Microscope | VWR | 89403-384 | |
| Planting tray | VWR | 470150-632 | |
| Ethanol | VWR | BDH1158-4LP | |
| Centrifuge tube | VWR | 21008936 | |
| Microsyringe | Cole-Palmer | UX-07940-07 | |
| Rubber tweezer | Amazon | B0135HWPN4 | |
| Syringe needles | VWR | 89219-334 | |
| Freeze drier | Labcono | LFZ-1L | |
| Statistical software | SPSS | Version 21.0 |
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