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.
通才授粉喜欢的buff尾大黄蜂, 欧洲熊蜂 ,遇到既营养物质和毒素,他们从开花植物采集花蜜。只有少数的研究已经描述了朝向食品的毒素蜜蜂的味觉,并且这些实验主要用于抑制蜜蜂的长鼻分机应答。这里,一个新的行为分析提出了测量可自由移动的馈送的响应,每个工人熊蜂到营养物质和毒素。此法测量解决方案由每个大黄蜂摄入量,并确定食品中促味剂如何影响摄食行为的微观结构。
该解决方案在一个微毛细管个别熊蜂先前已饥饿2-4小时出现。该行为是在数字视频捕捉。取食行为的精细结构是由连续得分probo的位置分析SCIS使用的事件记录软件视频录制(口器)。长鼻的位置是由三个不同的行为类别定义如下:(1)长鼻延伸并在与该溶液接触,(2)长鼻延伸但不与溶液及(3)长鼻接触头下收起。此外还估计长鼻从溶液缩回远的速度。
在本测定法的溶液的体积消耗,喂食发作的次数,馈送发作的持续时间和所述第一接触后的长鼻回缩的速度用来评估phagostimulatory或测试的化合物的威慑活性。
这种新口味法将允许研究人员测量花蜜发现的化合物是如何影响蜜蜂的摄食行为,也将是授粉生物学家,毒物学家和研究neuroethologists的大黄蜂的味觉系统是有用的。
植物授粉的相互作用是复杂的。传粉者访花获得花蜜和花粉为食;反过来,授粉促进植物有性生殖。虽然这种关系是互惠大部分,花蜜和花粉有时含有毒素或其他植物化合物1-5 这会伤害传粉者。在花蜜和花粉等化合物的存在的理由生态并非所有的设置清晰。在这一领域的一个突出问题是,传粉昆虫如蜜蜂如何检测和避免花果茶含有毒素。
大黄蜂物种, 欧洲熊蜂 (林奈,1758),是一个通才授粉的访问许多植物物种,包括含有毒素6那些生产花蜜的花朵。熊蜂已经示出,以避免含有在24小时的两选择测定7高浓度的毒素消耗的解决方案。此法通过Tiedeken 等 7所描述的食品消费透露,蜜蜂可以检测解决方案的苦味化合物。然而,该测定不能从后摄食工艺如不适也可能影响超过这个时间间隔8-10摄食行为区分的味道。
蜜蜂拥有自己的触角,口器和跗节味觉感受器来检测化合物11-13。长鼻扩展反射(PER)的实验涉及线束抑制个别蜜蜂,然后刺激蜜蜂的触角感受器产生反射喂养14-17。蜜蜂可以在个别线束克制,然后刺激产生的喂养反射作为其味化合物18,19能力的检测。他人已经修改了PER测定来研究天线或口器毒素9,20的灵敏度。然而,蜜蜂是利用过程中受到的压力。这可能会影响如何他们的反应的化合物21。
这里,一个新的测定法被描述为评估的可自由移动的熊蜂蔗糖和奎宁,先前已报道为威慑的生物碱行为味道响应9和有毒10蜜蜂( 蜜蜂 )和熊蜂( 熊蜂蒺藜 )7,22。虽然奎宁尚未在植物花蜜发现,这种生物碱常被用作在蜂7,9,12,13,22在行为和生理研究厌恶的刺激。该方法包括与测试解决方案最初的长鼻接触时视频录制熊蜂“的口器在大分辨率。具体地,馈送响应的精细结构是通过在2分钟的时间间隔连续地进行为检查。的溶液消耗的体积在馈送期间被测量,因此食用食物的量可与微结构相关联摄食行为。也长鼻回缩的速度被测量,作为主动回避的一个指标,并且因此预摄食检测。
有了这个新的行为分析,奎宁显示威慑的buff尾大黄蜂的喂养。减小的长鼻接触时间和喂食发作频率与水或与奎宁股价的蔗糖溶液这里解释为一个拒绝启动关于非营养性或潜在有毒的溶液进一步馈送。当奎宁被添加至1M蔗糖溶液,熊蜂不仅降低的溶液所消耗的体积,他们也缩回长鼻快,从而降低了口器和含有毒素的溶液之间的接触时间。总之,这些结果表明,奎宁是通过在大黄蜂的口器的味觉受体细胞感知,如蜜蜂9先前已经识别。奎宁是昆虫毒素诱导的蜜蜂10击倒在疟蚊( 按蚊 )23萎靡样行为。此法很可能导致identificat由该味觉受体细胞上的熊蜂口器感知一些威慑和潜在的有毒化合物的离子。
这是至关重要的微毛细管与试验溶液足够体积填充持续整个试验阶段。它建议在微毛细管( 例如 70-80微升)三至少周围小区被充满。然而,应注意不要完全填充微毛细管,以减少扫描的过程中溢出的风险,并在微毛细管附着在实验装置。呈现的500mM蔗糖液滴时向大黄蜂,使实验者避免泄漏液滴到保持管护理还应该采取。
在保持管的尖端4毫米的孔是为成人工熊蜂足够大,以自然朝向试液延长其长鼻。然而可能的是熊蜂可以延长其proboscises前品尝他们的触角解决方案。这可能会影响如PER可以在熊蜂通过用糖溶液15刺激触角被引出长鼻扩展的概率。事实上膜翅目,如寄生蜂(Trissolcus brochymenae)24或蜜蜂13天线都配有味道感受器,让他们品尝到糖和毒素类似奎宁。因此,提供解决方案含有奎宁一样高度的威慑化合物最初接触触角也能够降低大黄蜂的动机扩大其长鼻,因此影响了实验的成功率。虽然与试验溶液触角接触不能被控制,在本研究中,我们没有发现在长鼻分机朝向测试溶液触角接触的任何显著效果。在该试验中,试验前的W相后,立即建立微毛细管母鸡熊蜂“触角仍保持管内可以减少机会的熊蜂品尝他们的触角供试品溶液。
从使用运动跟踪视频软件第一长鼻接触后的试验溶液跟踪长鼻回缩时远离该测定的主要局限产生。的视频画面仅显示长鼻的二维运动,所以速度测量的给定的输出可以是低于或高于估计。然而有一些修改,测定的此方面还有待改进。
该测定可用于观察朝向包含不同化合物,包括天然存在的植物次生代谢物溶液自然馈送响应。观察用这个方法直接喂养的响应给出了关于熊蜂如何检测这些化合物的详细信息。这是在现有的优势“走出去,没有去”的方法,如PER 18,19 </sup>和200多选择题测定7,因为这种方法会产生一些行为的应对措施,包括离散喂食发作期间食品消费。
测量几个参数允许同时的化合物的适口性的更好的评估。例如,在我们的实验中,熊蜂避免食用水或奎宁里掺蔗糖溶液。长鼻回缩可以通过在糖受体的细胞12,13的响应的变化所导致。我们的分析表明,熊蜂缩回比单独的水蔗糖加奎宁溶液接触后长鼻快;这可能表明,奎宁影响一组不同的神经元在除了抑制糖传感神经元9,12,13,25。
我们的分析允许饲养过程中的行为反应的时空格局的分析。其中消费时间和较量的数目测定的类似协议具有人准备实施评估果蝇对营养和非营养性糖26进食反应。我们预测,蜜蜂会表现出在我们的测定法比其他方法如PER进食刺激剂的更可靠的响应,因为蜜蜂自由在保持管21移动。该技术将允许味道阈值的详尽分析营养物质和毒素照亮熊蜂和潜在的其他蜂种饲养的机制。
The authors have nothing to disclose.
这项工作是由利华休姆信托基金赠款(RPG-2012-708)和BBSRC资助(BB / M00709X / 1)GAW资助。
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 | |
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