Video Tracking Protocol voor Screen Deterrent Chemistries voor Honingbijen
Summary
Het verlies van honingbijkolonies is een uitdaging om de bestuivingsdiensten te bestuderen. Huidige beschermingspraktijken van de bestuderende instanties garanderen een alternatieve aanpak om het contact van honingbijen tegen schadelijke pesticiden met behulp van afweermiddelen te beperken. Hier bieden we gedetailleerde methodes voor een visuele tracking protocol om afschermingen voor bijen te screenen.
Abstract
De Europese honingbij , Apis mellifera L. , is een economisch en agrarisch belangrijke pollinator die jaarlijks miljarde dollars genereert. De honingbijkoloniegetallen zijn sinds 1947 in de Verenigde Staten en vele Europese landen afgenomen. Een aantal factoren spelen hierbij een rol, waaronder de onbedoelde blootstelling van honingbijen aan pesticiden. De ontwikkeling van nieuwe methoden en regelgeving is gerechtvaardigd om de bestrijdingsmiddelen bloot te stellen aan deze bestuivers. Een aanpak is het gebruik van afweermiddelen die honingbijen afschrikken van een recent gewasbeschermingsgewas. Hier beschrijven we een protocol om de afschrikking van honingbijen bloot te stellen aan selectieve afstotende chemieën. Honeybee foragers worden verzameld en hongerig overnacht in een incubator 15 uur voor het testen. Individuele honingbijen worden geplaatst in Petri-schotels die een suiker-agarose-kubus (controlebehandeling) of suiker-agarose-samengestelde kubus (afweermiddelbehandeling) inNaar het midden van de schotel. De Petri-schotel dient als de arena die onder een camera wordt geplaatst in een lichtbox om de locomotorische activiteiten van de honingbij op te nemen met behulp van video-tracking software. In totaal werden 8 controle- en 8 afweermiddelen behandeld voor een periode van 10 minuten, waarbij elke behandeling met nieuwe honingbijen werd gedupliceerd. Hier laten we zien dat honingbijen afgeschrikt worden van de suiker-agarose-kubusjes met een samengestelde behandeling, terwijl honingbijen worden aangetrokken tot de suiker-agarose-kubussen zonder een toegevoegde verbinding.
Introduction
De Europese honingbij , Apis melliferaL. , Is een economisch en agrarisch belangrijk insect dat bestuiving levert die wereldwijd meer dan 200 miljard dollar is gewaardeerd 1 . In de Verenigde Staten en Europa zijn de honingbij-kolonie nummers afgenomen. De Verenigde Staten hebben ca. 60% van de beheerde honingbijkolonies vanaf 1947-2008 terwijl Europa ca. 27% van 1961-2007 2 , 3 . Er zijn een aantal factoren die verantwoordelijk kunnen zijn voor het toenemende aantal kolonieverliezen, waaronder maar niet beperkt tot parasietinfecties, pathogeen infecties, bijenteeltpraktijken en gebruik van pesticiden 2 – 4 .
Honingbijen kunnen via twee hoofdwegen worden blootgesteld aan pesticiden. Pesticide blootstelling buiten de korf kan zich voordoen wanneer volwassenen in contact komen met gewassen dieZijn gespoten met chemicaliën ter bescherming tegen pests. De blootstelling aan bestrijdingsmiddelen in de bijenkorf kan optreden wanneer bijenstanders chemicaliën gebruiken om insecten en pathogenen te voorkomen, zoals mijten, bacteriën en microsporidia 4 . Residuen van bestrijdingsmiddelen zijn geïdentificeerd in wax-, pollen- en honingbijmonsters uit 24 apiaries in de Verenigde Staten en Canada 5 , 6 . Effecten van contact met pesticiden op honingbijen omvatten acute toxiciteit en sub-dodelijke effecten, zoals verlamming, desoriëntatie en gedrags- en gezondheidsveranderingen 1 , 7 . Aangezien de moderne landbouw het gebruik van pesticiden nodig heeft om hoge gewasopbrengsten te behouden, zullen deze chemicaliën in de toekomst nog steeds worden gebruikt 2 . Om de honingbijen beter te beschermen tegen blootstelling aan pesticiden, is er behoefte aan de ontwikkeling van nieuwe protocollen en regelgeving 5 .Een mogelijke benadering voor bescherming is het gebruik van afweermiddelen om de blootstelling van honingbijen aan pesticiden te verminderen tijdens het voederen van voedsel.
Insect repellents (IRs) zijn meestal gebruikt als persoonlijke bijtenbeschermingsmaatregelen tegen arthropod disease vectors 8 . De meest gebruikte en succesvolle IR, ontwikkeld meer dan 60 jaar geleden, is DEET 8 , 9 . Het wordt beschouwd als de gouden standaard voor insectenafstotend testen en wordt gebruikt door de Wereldgezondheidsorganisatie en Milieubeschermingsagentschap als een positieve controle voor nieuwe afweermiddelscreening 10 . Bovendien is DEET gevonden om honingbijen te verspreiden van een bedreiging voor hun kolonie 11 . Huidige eigenschappen die verband houden met persoonlijke IR's omvatten: (1) blijvend effect tegen een breed aantal geleedpotigen; (2) irriterend voor de gebruiker bij aanbrengen op de huid of kleding; (3) geurloos ofAangename geur; (4) geen effect op kleding; (5) geen olieachtige verschijning wanneer toegepast op de huid en het verzetten van zweten, wassen en wissen door de gebruiker; (6) geen effect op algemeen gebruikte kunststoffen; En (7) chemisch stabiel en betaalbaar voor wijdverbreid gebruik 12 . Een afweermiddel gebruikt voor honingbijen zou slechts enkele van deze eigenschappen nodig hebben, zoals blijvende effecten, niet-irriterend voor applicators, geurloze of aangename geur, chemisch stabiel en betaalbaar voor wijdverbreid gebruik, en niet giftig voor honingbijen. Alvorens deze eigenschappen in de diepte te verkennen, is echter een methode voor het screenen van verbindingen voor afstoting / afschrikking op een doorstroming nodig. Hier beschrijven we een protocol voor een laboratoriumassay om verbindingen te screenen voor het afschrikken van honingbijen, een belangrijke stap in het bepalen van afwezigheid. Het volgende protocol is gewijzigd uit een eerdere studie waarin een visuele tracking methode wordt beschreven om de subletale effecten van pesticiden op honingbijen 13 te beoordelen. HoweVer, dit protocol verschilt doordat het is ontworpen om de effecten van kandidaat-afweermiddelen te meten die honingbijen van gewasbeschermde gewassen kunnen afschrikken. Er zijn geen aanbevolen protocollen voor het laboratorium testen van chemische afschrikmiddelen voor honingbijen en daarom biedt dit protocol een eenvoudige aanpak om dergelijke verbindingen te screenen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Dit visuele tracking protocol biedt een eenvoudige aanpak om chemische afschrikkingen voor honingbijen op een relatief snelle en gemakkelijke manier te screenen. Er zijn geen aanbevolen protocollen voor het laboratorium testen van chemische afschrikmiddelen voor honingbijen. Vorige semi- en full-field studies hebben honingbij afweermiddelen 14 , 15 onderzocht; De beschreven protocollen zijn echter tijdrovend, arbeidsintensief en vereisen extra hulpbronnen buiten…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We willen graag Dr. Thomas Kuhar bedanken voor het gebruik van de software voor visuele tracking en uitrusting. Wij bedanken James Wilson en Scott O'Neal voor hun technische bijstand.
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).
