Here are methods to quantify nutrients in pollen before and after its conversion to beebread by two subspecies of honeybees. We describe techniques to measure beebread consumption and resulting protein titers in both subspecies.
Le api da miele ottenere nutrienti dal polline che raccolgono e conservare in alveare come beebread. Abbiamo sviluppato metodi per controllare la fonte di polline che le api raccolgono e convertono beebread mettendo colonie in una zona chiusa volo appositamente costruito. I metodi sono stati sviluppati per analizzare le proteine e aminoacidi composizione acida del polline e pappa reale di api. Descriviamo inoltre come il consumo del beebread è stata misurata e metodi utilizzati per determinare operaie adulte titoli proteine ape emolinfa dopo nutrendosi di beebread per 4, 7 e 11 giorni dopo la nascita. I metodi sono stati applicati per determinare se il genotipo riguarda la conversione di polline beebread e il tasso api consumano e acquisiscono proteina da esso. Due sottospecie (api mellifere europee e africanizzate, EHB e AHB rispettivamente) sono stati forniti con la stessa fonte di polline. Sulla base dei metodi sviluppati, beebread fatta da entrambe le sottospecie aveva concentrazioni di proteine più bassi e valori di pH che il polline. In generale, ammino con acidocentrazioni in beebread prese dal EHB o AHB erano simili e si sono verificate a livelli superiori a beebread che nel polline. Sia AHB e EHB consumato significativamente più del beebread fatta da AHB che da EHB. Sebbene EHB e AHB consumato quantità simili di ogni tipo di beebread, concentrazioni di proteine emolinfa in AHB erano superiori a EHB. Le differenze di acquisizione delle proteine tra AHB e EHB potrebbero riflettere adattamenti ambientali legati alla regione geografica dove ogni sottospecie si sono evoluti. Queste differenze potrebbero contribuire alla creazione di successo delle popolazioni AHB nel Nuovo Mondo a causa degli effetti sulla covata allevamento e la crescita delle colonie.
La nutrizione gioca un ruolo fondamentale nella salute e il vigore di miele colonie di api e nel loro stabilimento come popolazioni. Nutrienti dal cibo forniscono energia e componenti biochimici necessari per allevamento della covata, termoregolazione, foraggiamento e la risposta immunitaria. Per miele colonie di api, i nutrienti necessari per crescere popolazioni delle colonie e mantenere la loro salute viene da nettare e polline. Nettare fornisce carboidrati e polline fornisce le esigenze alimentari restanti quali proteine, lipidi, vitamine e minerali 1.
Sottospecie di api possono differire nei parametri a livello di colonia a base nutrizionale come la longevità lavoratore, covata allevamento, e meccanismi di immunità sociale 2-6. Queste differenze possono essere collegati a come il cibo, specialmente il polline viene elaborato dalla colonia e digerito in individui. Il polline è immagazzinato nelle cellule pettine e attraverso microbiologicamente mediato fermentazione lattica viene modificato chimicamente <sup> 7-10. Il polline fermentato si chiama beebread. Ci potrebbero essere delle differenze genotipiche tra sottospecie nella loro capacità di acquisire le sostanze nutritive dal polline che raccolgono e memorizzare e questo potrebbe influenzare la crescita e la sopravvivenza delle colonie. Effetti genotipici sulla trasformazione dei prodotti alimentari e l'acquisizione dei nutrienti sono stati documentati in altri organismi che causano alcuni individui di ottenere più sostanze nutritive e calorie rispetto ad altri consumando gli stessi cibi 11-14.
Qui si descrivono i metodi utilizzati per confrontare la composizione e il consumo di beebread fatta da diverse sottospecie di api. Metodi per misurare le conseguenti emolinfa titoli di proteine in api operaie sono anche descritti. Precedenti studi sulla composizione nutrizionale del beebread sono stati fatti con le api europee miele (EHB) 10,15,16. Tuttavia, ci possono essere differenze di beebread fatta da api di diverse sottospecie, anche quando si nutrono lo stesso polline. EHB e AHB sono stati confrontati, perché questi subwooferpecies hanno differenze comportamentali e fisiologiche distinte che potrebbero essere collegati alla trasformazione dei prodotti alimentari e dei nutrienti acquisizione 17. Alcune delle differenze più importanti sono che AHB raccogliere e consumare più polline di EHB e sembrano per convertire più facilmente in covata 18. Colonie AHB hanno tassi più elevati rispetto brulicanti EHB e tentare la fuga, quando le risorse alimentari diventano limitate 19-23. Fuga è rara in EHB. AHB hanno anche tassi metabolici più elevati rispetto EHB 24. La base nutrizionale per le differenze a livello di colonia tra EHB e AHB potrebbe essere correlato al tasso di raccolta del polline e anche per il suo contenuto di nutrienti (ad esempio, aminoacidi e proteine) dopo che è stato convertito in beebread. Consumo beebread e la conseguente acquisizione di proteine anche potrebbero svolgere un ruolo nelle differenze a livello di colonia tra EHB e AHB. Utilizzando i metodi sviluppati, EHB e AHB reso beebread dalla stessa fonte di polline. La pappa reale di api è stata reimmessa alle api di each sottospecie e potrebbe determinare se api acquisiscono proteine da beebread in modo distintivo ai loro sottospecie o alla fonte del beebread.
Utilizzando i metodi descritti sopra, abbiamo scoperto che il beebread fatta da AHB è stato consumato in quantità maggiore da parte sia AHB e EHB. Sebbene EHB e AHB consumato quantità simili di ogni tipo di beebread, AHB aveva maggiori emolinfa titoli di proteine. I risultati basati sui nostri metodi erano simili ai precedenti, dove i livelli di proteina emolinfa in AHB erano superiori in EHB se entrambi sono stati alimentati la stessa dieta 26. Misurando il consumo di EBB e ABB che sono stati consumati a velocità diverse da parte sia EHB e AHB, è stato stabilito che la concentrazione di proteine emolinfa in ogni sottospecie non poteva essere sollevata, aumentando il consumo di cibo. Sembra che ci sia un plateau di concentrazione di proteine emolinfa in lavoratori di età infermiere api e che il set point per l'altopiano è più alto in AHB di EHB.
Ci sono diverse condizioni importanti per stabilire colonie per la produzione di pappa reale di api che ottimizzano la velocità di archiviazione polline. Innanzitutto, la colonies bisogno telai con covata aperta. Senza covata aperta per nutrire, i lavoratori non raccoglie molto polline. In secondo luogo, la colonia deve essere queenless quindi non covata addizionale viene prodotto. Brood allevamento richiede grandi quantità di polline, e solo il polline in eccesso viene immagazzinata. Nelle piccole colonie stabilite in EFA, ci sarebbe poco di polline deve essere conservato come beebread se le aree di covata sono state espandendo così le colonie devono essere queenless. Infine, per beebread da effettuare, il polline deve essere raccolto come carichi corbicular e conservato in celle pettine. Se il polline viene raccolto in trappole polline, deve essere ridotta in polvere fine, prima di fare le api modo che possano raccogliere come carichi corbicular.
I metodi per misurare il consumo di beebread generato qualitative piuttosto che stime assolute. L'unico consumo che è stato contato è stato quando le cellule sono state completamente svuotate di pane d'api. Una stima più accurata del consumo totale pane ape può essere ottenuta rimuovendo il br apeead dalle cellule e farne una polpetta che potrebbe essere pesati prima e dopo il periodo di studio. Tuttavia, abbiamo voluto mantenere il pane ape nelle cellule in modo che le api potrebbero nutrirsi di esso come farebbero in una colonia e forse continuare l'elaborazione durante il periodo di studio. La differenza di peso delle sezioni pettine prima e dopo lo studio non è stato usato come stima del consumo perché il peso potrebbe aumentare perché api mettere il miele diluito alimentato loro in alcune cellule.
I lavoratori potrebbero anche hanno aggiunto alcuni del miele diluito al pane d'api. Per queste ragioni, cellule contenenti approssimativamente uguali quantità di pane ape prima e dopo il periodo di alimentazione sono state contate e generati una misura qualitativa. Tuttavia, vi era una differenza evidente tra i due tipi di beebread del numero di celle vuote ABB contate rispetto EBB dopo 11 giorni.
Determinare quando polline conservato diventa beebread può essere difficult perché le api aggiungono continuamente polline per le cellule. Le colonie usate per la produzione di pappa reale di api sono state stabilite con cornici di covata aperte così le api sarebbero raccogliere il polline. Tuttavia, le colonie erano queenless quindi c'erano larve per alimentare solo per circa 9 giorni dopo la colonia è stata stabilita. Per il resto del periodo di 3 settimane, quando le colonie erano in EFA, il polline che le api raccolti sono stati conservati e di essere convertiti in beebread. Mantenere il polline immagazzinato nelle cellule pettine per ulteriori 11 giorni in cui l'alimentazione è per le api in gabbie anche può aver continuato il trattamento di polline beebread. La conversione di polline al pane d'api richiede circa 7 giorni 8. Il beebread alimentato a EHB e AHB aveva minore pH e concentrazioni di proteine ridotte rispetto alla Fed polline. Risultati simili di cambiamenti nel polline dopo beebread conversione sono stati segnalati da altri 7,10,27. I nostri risultati differiscono da precedenti relazioni tuttavia, in che c'erano differenze nelle concentrazioni of alcuni aminoacidi tra beebread e polline. I cambiamenti in entrambe le concentrazioni di acido proteine e aminoacidi potrebbe essere dovuta all'attività di enzimi proteolitici, la cui fonte potrebbe essere le api stesse o delle comunità microbiche stabiliti nel beebread 7,8,28,29.
I metodi utilizzati per misurare la concentrazione della proteina erano simili a quelli precedentemente descritti per determinare gli effetti di proteine alimentari su Africanized e api europee 26. Come estensione dei metodi, siamo stati in grado di stimare proteina solubile nel polline e pappa reale di api. Tali metodi hanno generato risultati simili a precedenti rapporti 7,10,27. I nostri risultati forniscono ulteriori prove che AHB più efficiente assimilare proteine nella dieta di EHB, e che questo potrebbe essere un fattore chiave per il dominio ecologico di AHB nella maggior parte delle regioni in cui è emigrato e affermata 30-32.
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Mona Chambers, Geoffrey Hidalgo and Maurissa Two Two for their technical assistance. We also thank Dr. Earl White for amino acid analysis, Dr. Roger Simonds for analysis of pollen for pesticides, and Drs. Stanley S. Schneider, Vanessa Corby-Harris and Kirk Anderson for their reviews and discussion of earlier versions of the manuscript and many helpful suggestions.
Name of the Material/Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
waterproof double junction pH spear | Thermo Fisher | ||
Scientific | |||
Coffee Grinder | Mr. Coffee | model 1DS77 | |
Dulbecco's phosphate buffer solution | Emd-millipore | BSS-1005-B | |
EIA/RIA polystyrene plate | Sigma-Aldrich-Corning | CLS3590-100EA | |
microcapillary pipets | Kimble Glass Inc. | ||
Quick Start Bradford Protein Assay Kit 2 | Bio-Rad | #500-0202 | |
Laboratories | |||
Spectrophotometer | Biotek Synergy HT | ||
Mass Selective Detector | Agilent | 5973N | |
HLB cartridge | |||
gas chromatograph | Agilent | 6930 | |
gas chromatography column | A J&W Scientific | DB-1701 | |
d4-alanine | Sigma-Aldrich | 488917 | |
d23-lauric acid | Sigma-Aldrich | 451401 | |
13C6-glucose | Sigma-Aldrich | 389374 | |
Pyridine | Sigma-Aldrich | 270970 | |
N,O-Bis (trimethylsilyl)trifluoroacetamide + | |||
Trimethylchlorosilane (BSTFA + TMCS) | Sigma-Aldrich | 33148 | |
Perfluorotributylamine (PFTBA) | Sigma-Aldrich | 442747-U | |
d39-arachidiac acid | Cambridge Isotope | ||
Laboratories |