Video Tracking Protocol til Screen Deterrent Chemistries for honningbier
Summary
Tabet af honningbi kolonier udgør en udfordring at afgrøde pollineringstjenester. Nuværende pollinator beskyttelse praksis garanterer en alternativ tilgang til at minimere kontakt af honningbier til skadelige pesticider ved hjælp af afstødende kemikalier. Her giver vi detaljerede metoder til en visuel sporingsprotokol til at skærmafskrække for bier.
Abstract
Den europæiske honningbi , Apis mellifera L. , er en økonomisk og landbrugsmæssig vigtig pollinator, der genererer milliarder dollars om året. Honey bee colony numre er faldet i USA og mange europæiske lande siden 1947. En række faktorer spiller en rolle i denne tilbagegang, herunder utilsigtet eksponering af honningbier til pesticider. Udviklingen af nye metoder og regler er berettiget til at reducere eksponering af pesticider til disse pollinatorer. En tilgang er brugen af afstødende kemikalier, der afskrækker honningbier fra en nylig pesticidbehandlet afgrøde. Her beskriver vi en protokol for at skelne afskrækkelsen af honningbier udsat for udvalgte afstødende kemikalier. Honey bee foragers samles og sultes natten over i en inkubator 15 timer før testning. Individuelle honningbier er anbragt i petriskåle, der enten har en sukker-agarose-terning (kontrolbehandling) eller sukker-agaroseforbindelse terning (afvisende behandling) anbragt iTil midten af fadet. Petriskålen tjener som den arena, der er placeret under et kamera i en lysboks for at registrere honey bee locomotoriske aktiviteter ved hjælp af video tracking software. I alt 8 kontrol- og 8 afstødende behandlinger blev analyseret i 10 minutter, idet hver behandling blev dupliceret med nye honningbier. Her demonstrerer vi, at honningbier afskrækkes fra sukker-agarose-terningerne med en sammensat behandling, mens honningbier tiltrækkes af sukker-agarose-terningerne uden en tilsat forbindelse.
Introduction
Den europæiske honningbi , Apis melliferaL. , Er et økonomisk og landbrugsmæssigt vigtigt insekt, der giver pollineringstjenester, der er værdsat til mere end 200 milliarder dollar globalt 1 . I USA og Europa er antallet af honningbi kolonier faldet. USA har mistet ca. 60% af de forvaltede honningbi-kolonier fra 1947-2008, mens Europa har mistet ca. 27% fra 1961-2007 2 , 3 . Der er en række faktorer, der kan være ansvarlige for det øgede antal kolonietab, herunder men ikke begrænset til parasitinfektioner, patogeninfektioner, biavlspraksis og anvendelse af pesticider 2-4 .
Honningbier kan udsættes for pesticider via to hovedveje. Pesticideksponering uden for bikuponen kan forekomme, når foderpersoner kommer i kontakt med afgrøder derEr blevet sprøjtet med kemikalier til beskyttelse mod skadedyr. Eksponering af pesticider i bikuponen kan forekomme, når biavlere bruger kemikalier til at bekæmpe skadedyr og patogener, såsom mider, bakterier og mikrosporidier 4 . Pesticidrester er blevet identificeret inden for voks-, pollen- og honningbi-prøver fra 24 apiarier i USA og Canada 5 , 6 . Virkninger af pesticidkontakt på honningbier omfatter akut toksicitet samt sublodale virkninger som lammelse, desorientering og adfærdsmæssige og sundhedsændringer 1 , 7 . Da moderne landbrug kræver brug af pesticider for at opretholde høje afgrøder, vil disse kemikalier fortsat blive påberåbt i fremtiden 2 . For bedre at beskytte honningbier mod eksponering af pesticider er der behov for udvikling af nye protokoller og forskrifter 5 .En mulig tilgang til beskyttelse er brugen af repellenter for at reducere eksponering af honningbier til pesticider, mens føde til mad.
Insektresistenter (IR) er typisk blevet anvendt som personlige bidbeskyttelsesforanstaltninger mod leddyrsygdomsvektorer 8 . Den mest anvendte og vellykkede IR, udviklet for mere end 60 år siden, er DEET 8 , 9 . Det anses for at være guldstandarden for insektafvisende test og anvendes af Verdenssundhedsorganisationen og Miljøstyrelsen som en positiv kontrol for nye afvisende screening 10 . Derudover har DEET vist sig at sprede honningbier fra en trussel mod deres koloni 11 . Aktuelle attributter forbundet med personlige IR'er omfatter: (1) varig virkning mod et bredt antal leddyr; (2) ikke-irriterende for brugeren, når den påføres huden eller tøjet (3) lugtfri ellerBehagelig lugt; (4) ingen virkning på tøj (5) Intet olieagtigt udseende, når det påføres huden og at modstå sved, vask og aftørring af brugeren; (6) ingen virkning på almindeligt anvendt plast; Og (7) kemisk stabil og overkommelig til udbredt brug 12 . Et afstødningsmiddel, der anvendes til honningbier, behøver kun et par af disse egenskaber, som vedvarende virkninger, ikke-irriterende for applikatorer, lugtfri eller behagelig lugt, kemisk stabil og overkommelig til udbredt anvendelse og ikke giftig for honningbier. Før man imidlertid udforsker disse egenskaber i dybden, er der brug for en fremgangsmåde til screening af forbindelser til afvisning / afskrækkelse på en høj gennemstrømningsmåde. Her beskriver vi en protokol til en laboratorieanalyse til screening af forbindelser til afskrækkelse af honningbier, et vigtigt skridt i bestemmelse af repellency. Følgende protokol er modificeret fra et tidligere studie, der beskriver en visuel sporingsmetode til vurdering af de subletale virkninger af pesticider på honningbier 13 . HoweDenne protokol adskiller sig fra, at den er designet til at måle virkningerne af kandidatafstødningsmidler, der kan afskrække honningbier fra pesticidbehandlede afgrøder. Der er ingen anbefalede protokoller til laboratorietestning af kemiske afskrækningsmidler til honningbier, og denne protokol giver således en simpel tilgang til screening af sådanne forbindelser.
Protocol
Representative Results
Discussion
Denne visuelle sporingsprotokol giver en simpel tilgang til screening af kemiske afskrækningsmidler til honningbier på en relativt hurtig og nem måde. Der er ingen anbefalede protokoller til laboratorietestning af kemiske afskrækningsmidler til honningbier. Tidligere semi- og fuldfeltstudier har undersøgt honningbi-repellenter 14 , 15 ; Men de beskrevne protokoller er tidskrævende, arbejdskrævende og kræver yderligere facilitetsressourcer uden for et gen…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi vil gerne takke Dr. Thomas Kuhar for brugen af den visuelle sporingssoftware og udstyr. Vi takker James Wilson og Scott O'Neal for deres tekniske assistance.
Materials
| 50 mL Erlenmeyer flask | Kimax | 26500-50 | used for making the sugar/agarose cubes |
| Sugar | Kroger | any similar product will sufffice | |
| Deionized water | acquired in house | ||
| Agarose | Apex | 20-102 | used for making the sugar/agarose cubes |
| Mold for agarose cubes (Weigh Boat) | any mold that will provide the researcher with a 1.5 X 1.5 X 0.3 cm sugar/agarose cube will suffice | ||
| EthoVision XT | Noldus | visual tracking software | |
| 633 nm LEDs | Cyron | HTP904E | These lights were placed into a constructed light box to illuminate the arenas from below. The box was a simple wooden structure with a frosted plastic/plexi glass cover that allowed the light to disperse upwards without any glare. |
| Laptop or PC | Dell | Inspiron One 2305 | necessary for video tracking software. Any pc device capable of runnin tbe visual tracking software will suffice |
| Bee Keeping protective clothing | Dadant & Sons Inc | V0126 | any protective hood and jacket will suffice |
| Hive tool | Dadant & Sons Inc | M00757 | used to open honey bee hive |
| Container for honey bees | any container suitable for housing and storing honey bees will suffice | ||
| Featherweight forceps narrow tip | Bioquip | 4748 | used to select individual honey bees |
| 9 cm (diameter) petri dish | Fisher Scientific | S01778 | arena used to contain individual honey bees during video tracking |
| Recording Device (Camera) | Basler | acA-1300-60gm | any device that can record the subject clearly and transfer the file to a computer will suffice |
| GraphPad Prism | Graphpad | any statistical software package will suffice |
References
- Gallai, N., Salles, J. M., Settele, J., Vaissière, B. E. Economic valuation of the vulnerability of world agriculture confronted with pollinator decline. Ecol Econ. 68 (3), 810-821 (2009).
- van Engelsdorp, D., Meixner, M. D. A historical review of managed honey bee populations in Europe and the United States and the factors that may affect them. J Invertebr Pathol. 103, S80-S95 (2010).
- Aizen, M. A., Harder, L. D. The Global Stock of Domesticated Honey Bees Is Growing Slower Than Agricultural Demand for Pollination. Current Biol. 19 (11), 915-918 (2009).
- Smith, K. M., Loh, E. H., Rostal, M. K., Zambrana-torrelio, C. M., Mendiola, L., Daszak, P. Pathogens, Pests, and Economics Drivers of Honey Bee Colony Declines and Losses. Ecohealth. 10, 434-445 (2014).
- Mullin, C. A., Frazier, M., et al. High Levels of Miticides and Agrochemicals in North American Apiaries: Implications for Honey Bee Health. PLoS ONE. 5 (3), (2010).
- Li, Y., Kelley, R. A., Anderson, T. D., Lydy, M. J. Development and comparison of two multi-residue methods for the analysis of select pesticides in honey bees, pollen, and wax by gas chromatography – quadrupole mass spectrometry. Talanta. 140, 81-87 (2015).
- Kakumanu, M. L., Reeves, A. M., Anderson, T. D., Rodrigues, R. R., Williams, M. A., Williams, M. A. Honey Bee Gut Microbiome Is Altered by In-Hive Pesticide Exposures. Front Microbiol. 7, 1-11 (2016).
- Katz, T. M., Miller, J. H., Hebert, A. A. Insect repellents: Historical perspectives and new developments. J Am Acad Dermatol. 58 (5), 865-871 (2008).
- Dickens, J. C., Bohbot, J. D. Mini review: Mode of action of mosquito repellents. Pestic Biochem Phys. 106 (3), 149-155 (2013).
- Lawrence, K. L., Achee, N. L., Bernier, U. R., Mundal, K. D., Benante, J. P. Field Evaluations of Topical Arthropod Repellents in North, Central, and South America. J Med Entomol. 51 (5), 980-988 (2014).
- Collins, A. M., Rubink, W. L., Cuadriello Aguilar, ., I, J., Hellmich Ii, ., L, R. Use of insect repellents for dispersing defending honey bees (Hymenoptera Apidae). J Econ Entomol. 89 (3), 608-613 (1996).
- Brown, M., Hebert, A. A. Insect repellents: An overview. J Am Acad Dermatol. 36 (2), 243-249 (1997).
- Teeters, B. S., Johnson, R. M., Ellis, M. D., Siegfried, B. D. Using video-tracking to assess sublethal effects of pesticides on honey bees (Apis mellifera L.). Environ Toxicol Chem. 31 (6), 1349-1354 (2012).
- Vallet, A., Cassier, P., Lensky, Y. Ontogeny of the fine structure of the honeybee (Apis mellifera L.) workers and the pheromonal activity of 2-heptanone. J Insect Physiol. 37 (11), 789-804 (1991).
- Free, J. B., Ja Pickett, ., Ferguson, a. W., Simpkins, J. R., Smith, M. C. Repelling foraging honeybees with alarm pheromones. J Agr Sci. 105 (2), 255 (1985).
