In Vitro Criação de abelhas solitárias: uma ferramenta para avaliar os fatores de risco Larval

Dado o seu papel como o grupo dominante de insetos polinizadores¹, a perda global em populações de abelhas é uma ameaça para a segurança alimentar e o ecossistema estabilidade^{2,3,4,5,6 ,7}. As tendências em declínio em ambas as populações de abelhas gerenciado e selvagens têm sido atribuídas a vários factores de risco compartilhados, incluindo fragmentação de habitat, emergentes, parasitas e agentes patogénicos, perda de diversidade genética e a introdução de espécies invasoras^{3 ,},^{4,7,8,9,10,11,12}. Em particular, o aumento dramático no uso de pesticidas, (por exemplo, neonicotinoides) tem sido diretamente associado a efeitos prejudiciais entre abelhas^13,14,15. Vários estudos têm mostrado que o sinergismo entre neonicotinoides e fungicidas de (EBI) inibindo a biossíntese de ergosterol pode levar a alta mortalidade entre múltiplos abelha espécie^{16,17,18 , 19 , 20 , 21 , 22}. não obstante, fungicidas, consideradas por muito tempo para ser ‘abelha-safe’, continuam a ser pulverizado nas culturas no-flor sem muito controlo²³. As abelhas operárias foram documentadas para rotineiramente trazer cargas de pólen contaminadas com resíduos de fungicida^24,25,26. O consumo de tal fungicida-ladenpollen pode causar alta mortalidade larval abelhas^27,28,29,30e um conjunto de efeitos sub-letais entre abelhas adultas^{16 , 31 , 32 , 33 , 34}. um estudo recente sugere que fungicidas podem causar perdas de abelha, alterando a comunidade microbiana na colmeia-armazenado o pólen, rompendo assim, a crítica simbiose entre abelhas e pólen transmitidas por micróbios³⁵.

Embora as abelhas solitárias são vitais para a polinização de diversas plantas silvestres e agrícolas^36,37,38, este grupo diverso de polinizadores tem recebido muito menos atenção em estudos de monitoramento de pesticidas. O ninho de uma fêmea solitária adulta contém câmaras ninhadas seladas de 5-10, cada abastecida com uma massa finita de maternalmente coleta de pólen e néctar e um único ovo³⁹. Após a eclosão, as larvas dependem da prestação de pólen alocado e a microbiota associada transmitidas por pólen para obter uma nutrição adequada^40,41. Porque eles não possuem os benefícios de um estilo de vida social, as abelhas solitárias podem ser mais vulneráveis à exposição de pesticidas⁴². Por exemplo, enquanto os défices em abelhas sociais seguindo um spray podem ser compensados para estendem a alguns trabalhadores e novos emergentes, ninhada, a morte de uma única fêmea solitária adulta termina todas as atividade reprodutiva⁴³. Tais diferenças de susceptibilidade destacam a necessidade de incorporar táxons de abelha diversificada em estudos ecotoxicológicos para garantir proteção adequada para as abelhas selvagens e gerenciadas parecidas. No entanto, além de um punhado de estudos, investigações sobre os efeitos da exposição de fungicida tem focado principalmente nas abelhas sociais^{18,23,32,44,45 ,46,},^47,,^48,49.

Abelhas solitárias, pertencentes ao gênero Osmia (Figura 1) têm sido utilizadas no mundo inteiro como polinizadores eficientes de vários frutos importantes e porca culturas^39,50,,^{51,53, 53}. como com outros polinizadores gerenciado grupos^{24,54,55,56,57,58}, abelhas adultas Osmia são rotineiramente expostos aos fungicidas pulverizadas sobre as culturas em-flor⁴⁴. Fêmeas adultas forrageamento em culturas recentemente pulverizadas podem coletar e estocar seus aposentos ninhados com fungicida-carregado de pólen, que posteriormente forma a dieta exclusiva para as larvas em desenvolvimento. Consumir as disposições de pólen contaminados posteriormente pode expor as larvas de fungicida resíduos⁴². O risco de exposição pode ser maior entre espécies de oligolectic que forragem somente em alguns anfitrião estreitamente relacionadas plantas^59,60,61. Certos megachilid de abelhas, por exemplo, parecem preferencialmente forragem para o pólen de Asteraceae de baixa qualidade, como um meio de reduzir o parasitismo⁶². No entanto, a extensão a que fungicidas impacto larval adequação entre abelhas solitárias oligolectic não foi empiricamente quantificada. O objetivo deste estudo é desenvolver um protocolo para testar as principais e efeitos interativos da fonte de exposição e pólen de fungicida na aptidão do in vitro criadas abelhas solitárias. Para investigar, ovos de ribifloris o. sensu lato (s.l.) podem ser obtidos comercialmente (tabela de materiais). Esta população é ideal por causa de sua importância como um polinizadores nativos e sua forte predileção para o néctar rico Mahonia aquifolium (uva de Oregon) encontrado dentro da região^53,63,64 (Figura 2).

Figura 1. Uma foto de alta resolução de um adulto Osmia ribifloris. Foto de crédito Dr. Jim Cane, pesquisa entomologista, USDA-ARS , por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2. Aninhamento de palhetas de Osmia ribifloris (s.l.) com uma fêmea de nidificação em primeiro plano,. de Phragmite Partições de câmara e buchas terminais para as palhetas são construídas a partir de folhas mastigadas. Foto crédito Sr. Kimball Clark, NativeBees.com , por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

O primeiro objectivo deste estudo é avaliar o efeito de consumir pólen tratada com fungicida na aptidão larval (medido em termos de tempo de desenvolvimento e biomassa de prepupal). Enquanto a exposição para o propiconazol fungicida comumente aplicada tem sido associada ao aumento da mortalidade entre abelhas adultas através de várias espécies de ^{23,24,32,44,45, 54,55,56,57,58,65,},^66,67, seu impacto sobre as abelhas larvas é menor conhecido. O segundo objectivo deste estudo é avaliar os efeitos de consumir pólen não-host na aptidão larval. Estudos anteriores indicam que as larvas de abelhas oligolectic não conseguem desenvolver quando forçado a consumir pólen host não⁶⁸. Tais resultados podem ser atribuídos às variações na fisiologia de abelha⁶⁹, pólen bioquímica⁷⁰e o benéfico microbiome associado com pólen natural disposições⁷¹. O terceiro objectivo deste estudo é avaliar os efeitos interativos de tratamento fungicida e pólen dietético na aptidão larval.

Numerosos traços biológicos, incluindo o tamanho do corpo materno, provisionamento de taxa, estratégia de forrageamento e pólen quantidade^72,73,,^74,75 são conhecidos por afetar a aptidão larval entre abelhas solitárias. Esses fatores podem introduzir variabilidade significativa entre juncos, que constitui um desafio no desenvolvimento de projetos experimentais defensáveis quando avaliação saúde larval. Além disso, dado que desenvolvimento larval ocorre dentro de juncos aninhamento selados, os efeitos de tal variabilidade na progenitura são difíceis de Visualizar e quantificados sem o uso de técnicas não-letais (Figura 3). Para superar este desafio, todas as hipóteses dentro deste estudo são testados usando larvas criadas fora suas linguetas de aninhamento. O delineamento experimental representa um totalmente cruzados 2 × 2 fatorial set-ups, com cada fator, consistindo em 2 níveis; Fator 1: Exposição fungicida (fungicida; Nenhum fungicida); Fator 2: Fonte de pólen (Host pólen, pólen de Non-host). As abelhas são disparadas do ovo à fase prepupal placas de cultura de célula do multiwell estéril sob condições controladas de laboratório. Cada um bem individualmente é abastecido com uma quantidade padronizada de um único ovo e disposições de pólen. Após a eclosão, a larva alimenta-se o pólen alocado dentro do poço, conclui desenvolvimento larval e inicia a pupa. Após estudos têm mostrado que inexplicáveis de mortalidade é menor entre abelhas levantadas dentro deste ambiente de criação artificial do que o encontrado no selvagem^49,,⁷⁶. O uso do in vitro-abelhas criadas tem diversas vantagens sobre os estudos de campo baseada: 1) minimiza os efeitos de confundimento de variabilidade natural e descontrolados fatores associados tipicamente com os estudos de campo baseada; 2) permite que vários níveis de manipulação para cada factor de interesse a serem testadas simultaneamente em grupos de tratamento; 3) o número de repetições pode ser predeterminado, e fatores experimentais para cada replicar podem ser manipulados individualmente; 4) variáveis resposta larval podem ser facilmente visualizadas e gravadas independentemente sem perturbadoras larvas adjacentes; 5) o protocolo pode ser modificado para acomodar mais complexos desenhos experimentais envolvendo múltiplos fatores e variáveis de resposta.

Figura 3. Conteúdo dentro de uma palheta de nidificação natural de Osmia ribifloris (s.l.). Perto da (A) um reed dissecado mostrando câmaras individuais, disposições de pólen e as partições e (B) recém colhidas disposições de pólen e os ovos associados (indicados com um círculo preto). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.