فيديو بروتوكول تتبع الشاشة رادع الكيميائيين لعسل النحل
Summary
ويشكل فقدان مستعمرات نحل العسل تحديا لخدمات التلقيح المحصولي. وتستلزم ممارسات الحماية الحالية للملقحات نهجا بديلا للتقليل إلى أدنى حد من اتصال نحل العسل بالمبيدات الضارة باستخدام كيمياء طاردة. هنا، ونحن نقدم أساليب مفصلة لبروتوكول تتبع البصرية لفحص رادع النحل.
Abstract
نحل العسل الأوروبي، أبيس مليفيرا L. ، هو الملقحات الهامة اقتصاديا وزراعيا التي تولد مليارات الدولارات سنويا. وقد انخفضت أعداد مستعمرات النحل في الولايات المتحدة والعديد من البلدان الأوروبية منذ عام 1947. وهناك عدد من العوامل تلعب دورا في هذا الانخفاض، بما في ذلك التعرض غير المقصود لنحل العسل لمبيدات الآفات. ومن الضروري وضع أساليب وأنظمة جديدة للحد من تعرض الملقحات لمبيدات الآفات. ويتمثل أحد النهج في استخدام الكيميائيات الطاردة التي تردع نحل العسل عن محصول معالج مؤخرا بالمبيدات. هنا، نحن تصف بروتوكول لتحديد رادع نحل العسل يتعرض لكيمياء طارد مختارة. يتم جمع العلف النحل العسل وجوعا بين عشية وضحاها في حاضنة 15 ساعة قبل الاختبار. يتم وضع نحل العسل الفردية في أطباق بتري التي تحتوي على مكعب السكر الاغاروز (السيطرة على العلاج) أو السكر الاغاروز مركب مكعب (طارد العلاج) وضعت فيإلى منتصف الطبق. طبق بيتري بمثابة الساحة التي يتم وضعها تحت كاميرا في مربع ضوء لتسجيل الأنشطة الحركية العسل النحل باستخدام برامج تتبع الفيديو. تم تحليل ما مجموعه 8 السيطرة و 8 العلاجات طارد لمدة 10 دقيقة مع تكرار كل معاملة مع نحل العسل الجديد. هنا، ونحن نبرهن على أن نحل العسل وردع من مكعبات السكر الاغاروز مع العلاج المركب في حين أن نحل العسل ينجذب إلى مكعبات السكر الاغاروز دون مركب المضافة.
Introduction
نحل العسل الأوروبي، أبيس مليفيراال. ، هو حشرة اقتصادية وزراعية مهمة توفر خدمات التلقيح التي تقدر قيمتها بأكثر من 200 مليار دولار عالميا 1 . وفي الولايات المتحدة وأوروبا، كانت أعداد مستعمرات نحل العسل آخذة في الانخفاض. فقدت الولايات المتحدة كاليفورنيا . 60٪ من مستعمرات النحل المدارة من 1947-2008 بينما أوروبا فقدت كاليفورنيا. 27٪ من 1961-2007 2 ، 3 . وهناك عدد من العوامل التي قد تكون مسؤولة عن زيادة عدد الخسائر في المستعمرات، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر، حالات الإصابة بالطفيل والعدوى الممرضة وممارسات تربية النحل واستخدام المبيدات 2-4 .
قد يتعرض النحل العسل لمبيدات الآفات عن طريق مسارين رئيسيين. ويمكن أن يحدث التعرض لمبيدات الآفات خارج الخلية عندما يتصل الأفراد الذين يتناولون العلف بالمحاصيلتم رشها بمواد كيميائية للحماية من الآفات. ويمكن أن يحدث التعرض لمبيدات الآفات داخل الخلية عندما يستخدم النحال مواد كيميائية للتحكم في الآفات ومسببات الأمراض داخل الخلية، مثل العث والبكتيريا والميكروسبوريديا 4 . وقد تم تحديد بقايا مبيدات الآفات في عينات الشمع وحبوب اللقاح وعسل النحل من 24 المنحل في الولايات المتحدة وكندا 5 ، 6 . وتشمل آثار اتصال مبيدات الآفات لنحل العسل السمية الحادة وكذلك الآثار شبه القاتلة مثل الشلل، والارتباك، والتغيرات السلوكية والصحية 1 ، 7 . وبما أن الزراعة الحديثة تتطلب استخدام مبيدات الآفات للحفاظ على غلات المحاصيل العالية، فإن هذه المواد الكيميائية ستستمر في الاعتماد عليها في المستقبل 2 . ومن أجل توفير حماية أفضل لنحل العسل من التعرض لمبيدات الآفات، هناك حاجة إلى وضع بروتوكولات وأنظمة جديدة 5 .ويتمثل أحد النهج الممكنة للحماية في استخدام المواد الطاردة للحد من تعرض نحل العسل لمبيدات الآفات أثناء تناول الطعام للأغذية.
وقد استخدمت طارد الحشرات (إرس) عادة كتدابير حماية لدغة الشخصية ضد ناقلات الأمراض المفصلية 8 . الأكثر استخداما و ناجحة إر، وضعت أكثر من 60 عاما مضت، هو ديت 8 ، 9 . ويعتبر هذا المعيار المعيار الذهبي لاختبار طارد الحشرات ويستخدم من قبل منظمة الصحة العالمية ووكالة حماية البيئة كسيطرة إيجابية لفحص طارد جديد 10 . بالإضافة إلى ذلك، تم العثور على ديت لتفريق نحل العسل من تهديد لمستعمرتهم 11 . السمات الحالية المرتبطة إرس الشخصية تشمل ما يلي: (1) تأثير دائم ضد عدد كبير من المفصليات. (2) غير مزعجة للمستخدم عند تطبيقها على الجلد أو الملابس. (3) عديم الرائحة أورائحة لطيفة؛ (4) أي تأثير على الملابس؛ (5) أي مظهر الزيتية عند تطبيقها على الجلد و تحمل التعرق، غسل، و مسح بواسطة المستخدم. (6) أي تأثير على البلاستيك شائعة الاستخدام؛ و (7) مستقرة كيميائيا وبأسعار معقولة للاستخدام على نطاق واسع 12 . طارد المستخدمة لنحل العسل لن تحتاج سوى عدد قليل من هذه الصفات مثل آثار دائمة، غير مزعجة لتطبيقات، رائحة عديم الرائحة أو رائحة، مستقرة كيميائيا وبأسعار معقولة للاستخدام على نطاق واسع، وغير سامة لنحل العسل. ومع ذلك، قبل استكشاف هذه الصفات في العمق، وهناك حاجة لفحص المركبات للصد / الردع بطريقة عالية الإنتاجية. هنا، نحن تصف بروتوكول لفحص المختبر لمركبات الشاشة لردع نحل العسل، وهي خطوة هامة في تحديد الطرد. يتم تعديل البروتوكول التالي من دراسة سابقة تصف طريقة تتبع البصرية لتقييم الآثار المميتة للمبيدات على نحل العسل 13 . هاوفر، هذا البروتوكول يختلف في أنه تم تصميمه لقياس آثار طارد المرشح التي قد ردع نحل العسل من المحاصيل المعالجة بالمبيدات. لا توجد بروتوكولات الموصى بها للاختبار المختبري للردع الكيميائية لنحل العسل، وبالتالي، يوفر هذا البروتوكول نهجا بسيطا لفحص مثل هذه المركبات.
Protocol
Representative Results
Discussion
ويوفر هذا البروتوكول تتبع البصرية نهجا بسيطا للكشف عن رادع الكيميائية لنحل العسل بطريقة سريعة نسبيا وسهلة. لا توجد بروتوكولات موصى بها للاختبار المختبري للردع الكيميائي لنحل العسل. وقد فحصت دراسات شبه كاملة وكاملة المجال طارد النحل العسل 14 ، <sup cla…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نود أن نشكر الدكتور توماس كوهار لاستخدام البرمجيات تتبع البصرية والمعدات. نشكر جيمس ويلسون وسكوت أونيل لمساعدتهم التقنية.
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).
