تم وصف اختبار سلوكي جديد للتحقيق في الاستجابات الذوقية قصيرة المدى لأجزاء فم النحل الطنان الذي يتحرك بحرية (Bombus terrestris) تجاه العناصر الغذائية والسموم في المحلول.
مقالة منهجية
رواية السلوكية الفحص المعنية بالتحقيق في الردود ذوقي الفردي، بحرية يتحرك النحل تلعثم (
في هذه المقالة
ملخص
الملخص
الملقحات اختصاصي مثل النحلة تلعثم الذيل برتقالي، Bombus تيريستريس، تواجه كل من المواد الغذائية والسموم في رحيق الأزهار التي يجمعونها من النباتات المزهرة. فقط ووصف عدد قليل من الدراسات الردود الذوقية النحل نحو السموم في الغذاء، وهذه التجارب قد تستخدم أساسا للاستجابة تمديد خرطوم على نحل العسل ضبط النفس. هنا، يتم تقديم الفحص السلوكي جديد لقياس ردود تغذية بحرية الحركة، العامل الفرد النحل تلعثم إلى المواد الغذائية والسموم. هذا الاختبار يقيس كمية من حل تناولها من قبل كل نحلة تلعثم ويحدد كيف tastants في الغذاء تؤثر على المجهرية للسلوك التغذية.
يتم عرض الحلول في أنبوب microcapillary للنحل تلعثم الفردية التي تم تجويع سابقا لمدة 2-4 ساعة. يتم التقاط السلوك على الفيديو الرقمي. ويتم تحليل التركيب الدقيق للسلوك التغذية بتسجيله باستمرار موقف بروبوالمصارف الإنمائية المتخصصة (فمها) من تسجيلات الفيديو باستخدام برنامج تسجيل الأحداث. ويعرف موقف خرطوم من ثلاث فئات سلوكية مختلفة: تم تمديد (1) خرطوم وفي اتصال مع الحل، تم تمديد (2) خرطوم ولكن ليس في اتصال مع حل و (3) خرطوم هو محفوظ تحت الرأس. وعلاوة على ذلك يقدر أيضا سرعة خرطوم التراجع بعيدا عن الحل.
في مقايسة الحالي حجم حل تستهلك، وعدد من نوبات التغذية، ويستخدم مدة نوبات التغذية وسرعة التراجع خرطوم بعد أول اتصال لتقييم phagostimulatory أو النشاط الرادع للمركبات اخضعت للاختبار.
وهذا الاختبار طعم جديد تسمح للباحثين لقياس مدى المركبات الموجودة في الرحيق التأثير على سلوك تغذية النحل وستكون مفيدة لعلماء الأحياء التلقيح، السميات وneuroethologists دراسة نظام طعم النحلة تلعثم أيضا.
المقدمة
التفاعلات مصنع الملقحات معقدة. الملقحات زيارة الزهور للحصول على الرحيق وغبار الطلع كغذاء. بدوره، الملقحات تسهل التكاثر الجنسي في النباتات. بينما هذه العلاقة هي في معظمها المنفعة المتبادلة، رحيق الأزهار وحبوب اللقاح يحتوي أحيانا السموم أو النباتية الأخرى يضاعف 1-5 والتي يمكن أن تضر الملقحات. الأساس المنطقي البيئي لوجود مثل هذه المركبات في الرحيق وغبار الطلع ليست واضحة في جميع الظروف. وثمة مسألة معلقة في هذا المجال هو كيف ملقحات مثل النحل يمكن الكشف عن وتجنب الزهور مع رحيق تحتوي على السموم.
الأنواع نحلة تلعثم، تيريستريس Bombus (لينيوس، 1758)، هو الملقحات اختصاصي أن يزور الزهور للعديد من الأنواع النباتية بما في ذلك تلك التي تنتج الرحيق تحتوي على السموم 6. وقد تبين أن النحل تلعثم لتجنب الحلول المستهلكة التي تحتوي على تركيزات عالية من السموم في مقايسة 24 ساعة اثنين الاختيار 7. هذا الاختبارمن استهلاك المواد الغذائية التي وصفها Tiedeken وآخرون. 7 كشفت أن النحل يمكن الكشف عن المركبات المريرة في الحلول. ومع ذلك، كان غير قادر على تمييز الطعم من عمليات ما بعد ابتلاعي مثل الشعور بالضيق التي يمكن أن تؤثر أيضا سلوك التغذية خلال هذا الوقت الفاصل 8-10 هذا الاختبار.
النحل تمتلك الشعيرات الذوقية على من الهوائيات، فمها والجفن للكشف عن المركبات 11-13. منعكس تمديد خرطوم (PER) تجارب تنطوي على تقييد النحل الفردية في تسخير ومن ثم تحفيز الشعيرات antennal النحل لإنتاج التغذية منعكس 14-17. النحل يمكن أن تمارس ضبط النفس في يسخر الفردية وبعدها سعى لانتاج منعكس التغذية باعتبارها فحص قدرتها على تذوق المركبات 18،19. عدلت الآخرين فحص PER لدراسة حساسية هوائيات أو فمها للسموم 9،20. ومع ذلك، يتعرض النحل للإجهاد خلال تسخير. وهذا يمكن أن تؤثر على كيفيةانهم الرد على المركبات 21.
هنا، يتم وصف فحص جديد لتقييم استجابة طعم السلوكية للبحرية الحركة النحل تلعثم إلى السكروز والكينين، قلويد الذي سبق وذكرت أن يكون رادع 9 وسام 10 على نحل العسل (mellifera أبيس) والنحل تلعثم (Bombus تيريستريس) 7 و 22. وعلى الرغم من عدم العثور الكينين في رحيق النباتات، وغالبا ما يستخدم هذا قلويد لأنها تشكل حافزا مكره في الدراسات السلوكية والفيزيولوجية في النحل 7،9،12،13،22. الأسلوب ينطوي على تسجيل الفيديو فمها النحل تلعثم "في قرار كبير خلال اتصال خرطوم الأولي مع حلول الاختبار. على وجه التحديد، يتم فحص التركيب الدقيق للاستجابة للتغذية بتسجيله باستمرار السلوك على مدى فترة 2 دقيقة. يتم قياس حجم حل المستهلكة أثناء فترة الرضاعة وحتى كمية الطعام التي يتم تناولها يمكن أن يرتبط مع المجهريةسلوك التغذية. كما يتم قياس سرعة التراجع خرطوم، كمؤشر لتجنب نشطة، وبالتالي كشف قبل ابتلاعي.
البروتوكول
1. التقاط النحل من مستعمرة وفترة المجاعة
ملاحظة: تم إجراء التجارب وصفها هنا في جامعة نيوكاسل، المملكة المتحدة مع Bombus تيريستريس أوداكس. واستخدمت متعددة (2-3) تم شراؤها تجاريا المستعمرات في العلاج. وقد تم الحفاظ على المستعمرات على مقاعد البدلاء في ظروف المختبر (25 ± 2 درجة مئوية و 28 ± 2٪ RH) في ظلام مستمر وغذيت مع عسل النحل جمع حبوب اللقاح والحلول السكر الإرضاع بحسب الرغبة.
- جمع العامل الفرد النحل تلعثم باستخدام قنينة بلاستيكية (7 سم، 2.8 سم القطر الداخلي) مع سدادة بلاستيكية مثقبة، بعد أن فتحت البوابة إلى مستعمرة فترة طويلة بما يكفي لنحلة واحدة للخروج ومحاصرين.
- قبل التجربة، تجويع بشكل فردي كل النحل تلعثم لمدة 2-4 ساعة في قوارير من البلاستيك والحفاظ على درجة حرارة الغرفة في الظلام الدامس.
2. نقل النحل في أنابيب القابضة وHabituation المرحلة
- بعد فترة المجاعة، نقل النحل تلعثم مباشرة من القنينة البلاستيكية في أنبوب القابضة. أنبوب عقد غير معدلة 15 مل أنبوب الطرد المركزي (الطول: 119 مم؛ قطره 17 ملم)، مع وجود ثقب 4 ملم حفر في الطرف وقطعة من شبكة من الصلب (قاعدة: 8 مم؛ ارتفاع 30 مم) ثابتة داخل قبل ذوبان البلاستيك من الأنبوب مع إبرة تشريح الصلب ساخنة.
- إصلاح أنبوب عقد تحتوي على النحلة تلعثم على حامل البوليسترين مع شمع طب الأسنان. إصلاح قطعتين من الورق المقوى على جانبي الأنبوب القابضة. هذا هو لحماية النحل من المثيرات البصرية التي قد تتداخل مع التجربة.
- وضع كاميرا مجهرية رقمية 5 سم فوق غيض من أنبوب عقد وتوصيل الكاميرا بجهاز الكمبيوتر المحمول.
- ضبط أنبوب عقد حتى 18 ملم الأولى من طرف أنبوب القابضة على الأقل ضمن إطار الفيديو. قبل التجربة، تبدأ الفترة التعود 3 دقائق.
3.قبل اختبار المرحلة: تقديم قطرة من السكروز
- توصيل حقنة لمحول الإناث التي تحتوي على قطرات من محلول السكروز (~ 3.5 ميكرولتر، 500 ملي السكروز حل في الماء منزوع الأيونات). تقديم السكروز داخل طرف أنبوب عقد لتحفيز تمديد خرطوم.
- تعطي النحلة تلعثم ما يصل الى 5 دقائق لتستهلك قطرة السكروز. إذا لم يتم استهلاكها الحبرية، وإزالة النحل تلعثم من التجربة.
- بدء تسجيل الفيديو بعد فترة التعود. في هذه الدراسة، تم تسجيل النشاط خرطوم في 26.7 لقطة / ثانية -1 مع معدل التكبير 25X.
4. اختبار المرحلة: تقديم الحل اختبار
- ملء أنبوب microcapillary 100 ميكرولتر مع الحل اختبار. توصيله إلى قطعة من أنبوب السيليكون (طول 6 سم، 1 مم داخل القطر) وإصلاحه إلى مناور الجزئي.
- ربط الأنابيب عبر محول الذكور إلى أنابيب السيليكون آخر (6 سم طول، 4 مم داخل القطر)، مبادرة الخوذ البيضاءيعمل الفصل لمبة ماصة.
- ضع microcapillary أنبوب 5-10 ملم بعيدا عن الحافة أنبوب القابضة. الضغط بلطف الأنابيب للحفاظ على حل التغذية في طرف الأنبوب microcapillary.
- بعد تلعثم نحلة يستهلك الحبرية السكروز، على الفور بإزالة حقنة تحتوي على 500 ملي حل السكروز.
- تبدأ مرحلة الاختبار 2 دقيقة عند النحلة تلعثم في خرطوم الاتصالات الحل داخل الأنبوب microcapillary.
- للسيطرة على لاحتمال التبخر، وملء أنبوبين microcapillary إضافية مع السكروز أو الماء والتلاعب به تماما كما في مرحلة الاختبار.
- قبل وبعد كل تجربة فحص مستويات السائل داخل الأنبوب microcapillary باستخدام الماسح الضوئي في 600 نقطة في البوصة لقياس كمية الغذاء المستهلكة (الشكل 4A).
5. تحليل صورة
- تحديد حجم الاستهلاك الحل باستخدام يماغيج (الإصدار 1.48)، وهو بروك صورةessing البرمجيات.
- تحميل ملف الصورة والتكبير في الصورة (~ 400٪). لتعيين نطاق المرجعية، حدد أداة خط مستقيم ورسم الخط الفاصل بين طرفي الأنبوب microcapillary. اختر 'تحليل' ثم 'تعيين مقياس. المدخلات ويبلغ طول الأنبوب تحت عنوان "المسافة المعروفة" وحدة المقابلة تحت عنوان "وحدة طول.
- حدد أداة خط مستقيم مرة أخرى ورسم الخط الفاصل بين طرفي مستوى السائل. اختر 'تحليل' ثم 'قياس'. في إطار النتائج ونظرا لطول السائل تحت عمود "طول".
- حساب حجم استهلاك الحل باستخدام المعادلة التالية:
أين
هو طول الأنبوب microcapillary و 
و 
هي أطوال قياس السائل داخل الأنبوب microcapillary قبل وبعد مرحلة الاختبار، على التوالي.
6. تحليلات فيديو
- يسجل السلوكيات التغذية خلال مرحلة الاختبار 2 دقيقة لكل الفيديو باستخدام برنامج تسجيل الأحداث (راجع المواد الجدول).
- في البداية، وتحديد السلوكيات التغذية (أي العناصر) في القائمة فئات السلوكية للبرنامج تسجيل. وكما يتبع سلوكيات التغذية: (1) خرطوم خارج / الاتصال: خرطوم يمتد وعلى اتصال مع الحل داخل الأنبوب microcapillary (2) خرطوم من / أي اتصال: خرطوم يمتد وليس في اتصال مع حل داخل الأنبوب microcapillary، (3) خرطوم محفوظ: لم يتم تمديد خرطوم ولكن بدلا من ذلك محفوظ تحت الرأس و (4) بعيدا عن الأنظار: النحلة تلعثم خارج إطار الفيديو.
- تعيين كل سلوكك "دولة" و "تبادلية" في القائمة خصائص وجعل التسجيلات مستمرة لفترة 2 دقيقة. إعادة الفيديو في وضع الحركة البطيئة (2 مرات أبطأ) لمزيد من الدقة.
- قياس سرعة التراجع خرطوم من حل الاختبار بعد أول اتصال بين إطارين متتالية (مفصولة 37.5 ميللي ثانية في تسجيلات الفيديو التي تظهر هنا) باستخدام حركة تتبع البرمجيات الفيديو (راجع المواد الجدول).
- تحميل ملف الفيديو ثم انتقل إلى الإطار حيث خرطوم أول اتصالات الحل.
- لتعيين نطاق المرجعية، حدد أداة خط ورسم خط على عرض أنبوب microcapillary في إطار الفيديو. انقر بزر الماوس الأيمن على الخط وحدد "معايرة قياس. إدخال عرض الأنابيب الشعرية وحدة المناظرة.
- اختر 'صورة' ثم 'تنسيق أصل النظام ". في النافذة الجديدة انقر على طرف خرطوم وحدد9؛ تطبيق '.
- حدد أداة تحرك اليد، انقر على الحق في غيض من خرطوم في إطار الفيديو وحدد "المسار مسار". الانتقال إلى الإطار التالي وتعديل وجهة تتبع غيض من خرطوم.
- انقر بزر الماوس الأيمن على نقطة التتبع واختر 'تكوين'. اختر 'المسار الكامل' وحدد 'السرعة' تحت القياس. اختر 'تطبيق'. ثم يتم عرض السرعة.
النتائج
يتم استخدام فحص جديد لاختبار ردود التغذية إلى 1 M السكروز، 1 M حل السكروز زائد 1 ملي الكينين والماء منزوع الأيونات وحدها. يتم تحديد استجابات التغذية فوري على كل معاملة عن طريق قياس مدة من الاتصالات خرطوم مع حل الاختبار، وتواتر نوبات التغذية وسرعة خرطوم التراجع بعيدا عن حل اختبار بعد الاتصال الأول خلال مرحلة الاختبار 2 دقيقة. يتم قياس حجم حل المستهلكة أيضا بعد مرحلة الاختبار. في هذه الدراسة، فقد اخترنا فاصل معيار نوبة من 5 ثانية (الشكل 1 راجع الملف التكميلي) على أساس عمل سابق قام به الفرنسيون وآخرون. 25 الذين استخدموا عتبة 5 ثانية لتوصيف السلوك خرطوم تراجع من ذبابة الفاكهة في استجابة لرادعة المركبات 25. وبالتالي، فإننا تعريف نوبة التغذية كجهة اتصال بين خرطوم الموسعة والحل لار توقفت بسبب عدم وجود من الاتصالات من 5 ثانية أو أكثر.
بالمقارنة مع السكروز والماء منزوع الأيونات وحدها، مضيفا الكينين إلى حل السكروز الواضح يردع تغذية النحل تلعثم لأنها سوف تتحرك بسرعة بعيدا إذا ما كشف عن وجود مادة مكره (فيديو الشكل 1).
في هذه التجربة، والعلاج يكون لها تأثير كبير على مدة التراكمية للاتصالات خرطوم خلال مرحلة اختبار (ANOVA على بيانات تحويل السجل، F 2،31 = 41، ع <0.001). يتم تخفيض مدة تراكمية من وقت الاتصال مع السكروز التي تحتوي على الكينين بشكل ملحوظ بالمقارنة مع السكروز وحدها (ع <0.001) ولكن ليس في الماء منزوع الأيونات وحدها (ع = 0.219) (الشكل 2). وبالمثل، فإن العلاج يكون لها تأثير كبير على مدة تراكمية من نوبات التغذية (ANOVA على بيانات تحويل السجل، F 2،31 = 27.95، ف <0.001، الشكل 3A). يتم تخفيض مدة التراكمية للتغذية نوبات مع السكروز التي تحتوي على الكينين بشكل ملحوظ بالمقارنة مع السكروز وحدها (ع <0.001) ولكن ليس بالمقارنة مع الماء منزوع الأيونات وحدها (ع = 0.41). العلاجات أيضا أن يكون لها تأثير كبير على وتيرة نوبات التغذية (بواسون GLM مع وظيفة الارتباط السجل، وتغير في الانحراف مقارنة مع توزيع ج 2: ص <0.050)، حيث عدد نوبات مع السكروز التي تحتوي على الكينين هو أعلى بكثير في بالمقارنة مع السكروز (ع <0.01)، ولكن بشكل طفيف مختلفة إلى حد كبير في معالجة المياه منزوع الأيونات (ع = 0.055، نظرا لنحلة واحدة تعرض سبعة نوبات تتغذى على المياه، الشكل 3B). وبالمثل، فإن سرعة سحب خرطوم اختلافا كبيرا بين العلاجات (ANOVA على بيانات تحويل السجل، F 2،31 = 5،12، ف <0.050). النحل تلعثم تتراجع العلاقات العامة oboscis بعيدا عن حل اختبار أسرع بكثير بعد أول اتصال مع السكروز التي تحتوي على الكينين من مع السكروز أو منزوع الأيونات الماء وحده (ع <0.050، الشكل 3C). وتشير هذه النتائج إلى أن الكينين يؤدي إلى سلوك التهرب نشط في النحل تلعثم. يكون العلاج أيضا تأثير كبير على الحجم الكلي للحل المستهلكة (ANOVA على بيانات تحويل السجل، F 2،32 = 62.5، ف <0.001)، حيث يتم تقليل استهلاك السكروز التي تحتوي على الكينين بالمقارنة مع السكروز (ص <0.001) ولكن ليس في الماء منزوع الأيونات (ع = 0.457) (الشكل 4B). حجم حل تبخرت من الشعيرات الدموية خلال فترة الاختبار لا يكاد يذكر. في ظروف المختبر (25 ± 2 درجة مئوية و 28 ± 2٪ RH)، يختلف التبخر بين 0،033-0،883 ميكرولتر بمتوسط 0.276 ميكرولتر و0.171 ميكرولتر عن الماء منزوع الأيونات و 1 M السكروز على التوالي.
together.within الصفحات = "1"> في هذا الاختبار الاتصالات بين الهوائي وحل الاختبار لا يمكن منعها. ومع ذلك، فإن نسبة من النحل تلعثم باستخدام هوائيات لتذوق حل التغذية خلال مرحلة الاختبار (السكروز: 46.1٪ والسكروز بالإضافة إلى الكينين: 60.0٪ ومنزوع الأيونات الماء: 33.3٪) لا تختلف كثيرا بين العلاجات (ذي الحدين GLM، وتغير في الانحراف مقارنة مع توزيع ج 2: ص = 0.450). تم العثور على أي أثر المعاملات على الكمون بين الاتصالات antennal الأولى وحل الاختبار والاتصالات الأولى من خرطوم (الوسيط: 2.67 ثانية عن السكروز، 1.10 ثانية عن السكروز بالإضافة إلى الكينين، 0.80 ثانية عن الماء منزوع الأيونات، أنوفا على بيانات تسجيل تحولت، F 2،13 = 0.620، ع = 0.550). وبالإضافة إلى ذلك، فإن نسبة النحل تلعثم توسيع خرطوم لتذوق حل الاختبار لا تزال مستمرة عبر العلاجات (السكروز: 66.7٪، السكروز بالإضافة إلى الكينين: 50.0٪، منزوع الأيونات الماء: 52.2٪. الحدين GLM، وتغير في الانحراف مقارنة مع توزيع ج 2: ص = 0.840). معا تشير هذه النتائج إلى أن الهوائيات تلعب دورا ثانويا في الكشف عن السموم في هذا الاختبار.
تجربة منفصلة تدرس ما إذا كان من الضروري اختبار النحل لفترة من الوقت أطول من مدة 2 دقيقة. يتم اختبار كمية الطعام التي يستهلكها النحل مع 1 M السكروز أو 1 الكينين مم في 1 م حلول السكروز في شرطين: فترة اختبار 2 دقيقة وفترة الاختبار 10 دقيقة. لكل من العلاجات، لا يختلف إجمالي استهلاك الغذاء لفترات الاختبار وتحدث أية تفاعلات كبيرة بين فترة الاختبار والعلاج (N = 6-13، ANOVA على بيانات السجل تحول، أثر المعاملات: F = 1،31 54.8، ف <0.001؛ تأثير فترة الاختبار: F 1،31 = 0، ص = 0.979؛ تأثير التفاعل: F = 0.1، ع = 0.457). في خلاصة القول،2 فترة اختبار دقيقة كافية لتقييم تأثير الحل على المبلغ الإجمالي من المواد الغذائية التي يستهلكها النحل والآثار رادع من المواد السامة أو طارد في هذا الاختبار. وهكذا، من خلال قياس استهلاك الأغذية ومعايرة سلوك التغذية، فمن الممكن لربط إجمالي استهلاك المواد الغذائية إلى التركيب الدقيق للتغذية أثناء الفحص.
الشكل 1: حقب الكامنة بين ململة اتصالات خلال الأول 2 دقيقة من الفحص تغذية المؤامرات كثافة فترات كمون الوقت الفاصل بين كل اتصال خرطوم مع حل السكروز 1 م، والحل الكينين 1 M السكروز + 1 ملم والمياه. يتم تمثيل البيانات التراكمية في الفترة من 13 و 10 و 11 النحل على التوالي. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل 2: خرطوم الاتصال الآماد خلال الأول 2 دقيقة من الفحص تغذية المؤامرات كثافة مدد خرطوم الاتصال عن طريق النحل تتغذى على 1 M السكروز، 1 M السكروز + 1 ملم الكينين أو المياه. حجم العينة كما في الشكل 1. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الشكل (3): ململة آخر من النحل تغذية في 1 M السكروز، 1 M السكروز + 1 ملم الكينين أو المياه (A) مدة تراكمية من نوبات التغذية خلال مرحلة الاختبار (ب) وتيرة تغذية نوبات و (ج) وسرعة. لإعادة خرطومالجر بعد أول اتصال. يشير حروف فرق كبير: العلاجات بأحرف مختلفة تشير P <0.05. تمثل المؤامرات مربع متوسط (أشرطة سوداء)، وهو أدنى مستوى وأعلى نقاط البيانات لا يزال ضمن 1.5 من مجموعة الشرائح الربعية (شعيرات) والقيم المتطرفة (الدوائر). حجم العينة كما في الشكل 1. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الرقم 4: يقمع الكينين تغذية النحل تلعثم (A) الصور الممسوحة ضوئيا من أنابيب microcapillary تبين مستوى من السكروز 1 م أو 1 M السكروز زائد 1 ملي حل الكينين (المشار إليها خط أسود) قبل وبعد مرحلة الاختبار على التوالي. (ب) استهلاك من 1 M السكروز، 1 M السكروز زائد 1 ملي الكينين أو منزوع الأيونات الماء وحده من قبل النحل تلعثم بعد مرحلة الاختبار. يشير حروف فرق كبير: العلاجات بأحرف مختلفة تشير P <0.001. تمثل المؤامرات مربع متوسط (أشرطة سوداء)، وهو أدنى مستوى وأعلى نقاط البيانات لا يزال ضمن 1.5 من مجموعة الشرائح الربعية (شعيرات) والقيم المتطرفة (الدوائر). حجم العينة كما في الشكل 1. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
فيديو الشكل 1: تسجيلات فيديو لآخر ململة نحو (A) 1 M السكروز ، (ب) 1 M السكروز زائد 1 ملم الكينين و (C)د / 54233 / Video_figure_1C_Water.m4v "الهدف =" _ فارغة "> منزوع الأيونات الماء أثناء اختبار المرحلة.
المناقشة
مع هذا الاختبار السلوكي الرواية، ويظهر الكينين لردع التغذية من تلعثم نحلة الذيل برتقالي. ويفسر انخفاض الوقت خرطوم الاتصال والتغذية تردد نوبة مع الماء أو محلول السكروز الذي تغلب عليه اسهم مع الكينين هنا على أنه رفض لبدء مزيد من تتغذى على الحلول غير الغذائية أو يحتمل أن تكون سامة. عند إضافة الكينين إلى 1 M حل السكروز والنحل تلعثم لا يقلل فقط من حجم محلول يستهلكونه من الطاقة فإنهم أيضا سحب خرطوم أسرع، وبالتالي تقليل وقت الاتصال بين فمها ومحلول يحتوي على مادة سامة. معا، وتشير هذه النتائج إلى أن الكينين يتصوره الخلايا المستقبلة للالذوقية على فمها من النحلة تلعثم، كما سبق تحديدها سابقا في عسل النحل 9. الكينين هو السم للحشرات أن يدفع سلوك مثل الشعور بالضيق في عسل النحل 10 وضربة قاضية في البعوض والملاريا (بعوض الملاريا) 23. هذا الاختبار يمكن أن يؤدي أيضا إلى identificatأيون بعض رادع ويحتمل أن تكون سامة المركبات التي ينظر إليها من قبل خلايا الذوق مستقبلات على فمها في النحل تلعثم.
ومن الأهمية بمكان لأنبوب microcapillary المراد شغلها مع كمية كافية من محلول الاختبار إلى آخر طوال مرحلة الاختبار. فمن المستحسن أن ما لا يقل عن حوالي ثلاثة أرباع أنبوب microcapillary (على سبيل المثال 70-80 ميكرولتر) شغل. ومع ذلك، ينبغي الحرص على عدم ملء تماما أنبوب microcapillary للحد من خطر تسرب أثناء عملية المسح الضوئي وربط أنبوب microcapillary لجهاز تجريبي. وينبغي أيضا توخي الحذر عند تقديم 500 ملي قطرة السكروز إلى تلعثم نحلة، بحيث المجرب يتجنب تسرب الحبرية في أنبوب القابضة.
حفرة 4 مم في طرف الأنبوب عقد كبير بما فيه الكفاية لشخص بالغ عامل تلعثم نحلة تمديد طبيعي خرطوم تجاه حل الاختبار. ومع ذلك فمن الممكن أنالنحل تلعثم يمكن تذوق حل مع الهوائيات الخاصة بهم قبل تقديم proboscises بهم. وهذا قد يؤثر على احتمال تمديد خرطوم كما PER يمكن استخلاصها في النحل تلعثم من خلال تحفيز الهوائيات الخاصة بهم مع محلول السكر 15. في الواقع تم تجهيز هوائيات من غشائيات الأجنحة مثل دبور الطفيل (Trissolcus brochymenae) 24 أو عسل النحل 13 مع الشعيرات طعم، والسماح لهم لتذوق السكريات والسموم مثل الكينين. ونتيجة لذلك، يمكن أن الاتصالات الأولية مع antennal الحلول التي تحتوي على مركبات الرادعة للغاية مثل الكينين أيضا أن يقلل من الحافز للنحلة تلعثم لتوسيع خرطوم، وبالتالي تؤثر على معدل نجاح التجربة. على الرغم من أن الاتصال antennal مع حل الاختبار لا يمكن السيطرة عليها، في هذه الدراسة لم نجد أي أثر ملموس للاتصال antennal على تمديد خرطوم تجاه حل الاختبار. في هذا الاختبار، ووضع على الفور الأنبوب microcapillary بعد مرحلة ما قبل الاختبار ثالدجاجة هوائيات النحل تلعثم "لا تزال داخل أنبوب عقد يمكن أن تقلل من فرصة للنحل تلعثم لتذوق حل الاختبار مع الهوائيات الخاصة بهم.
القيد الرئيسي من هذا الاختبار ينشأ عندما تتبع تراجع خرطوم بعيدا عن حل اختبار بعد الاتصال خرطوم الأول باستخدام برنامج تتبع الحركة الفيديو. لقطات فيديو يعرض سوى حركة 2D للخرطوم، وبالتالي فإن ناتج معين للقياس سرعة يمكن أن يكون تحت أو فوق المقدرة. ولكن مع بعض التعديلات، ويمكن تحسين هذا الجانب من الفحص.
هذا الاختبار يمكن استخدامها لمراقبة ردود التغذية الطبيعية نحو الحلول التي تحتوي على مركبات مختلفة بما في ذلك المركبات الثانوية النباتية الطبيعية التي تحدث. مراقبة ردود تغذية فورية مع هذا الاختبار يعطي معلومات مفصلة حول كيفية يكتشف النحل تلعثم هذه المركبات. هذا هو مفيد أكثر الحاليين الذهاب لا تذهب "أساليب مثل PER 18،19 وخلال فحوصات اثنين من الخيارات 7 لأن هذا الأسلوب ينتج العديد من تدابير الاستجابة السلوكية بما في ذلك استهلاك الغذاء خلال نوبة تغذية منفصلة.
قياس العديد من المعلمات يسمح في الوقت نفسه إجراء تقييم أفضل للاستساغة من مركب. على سبيل المثال في مقايسة لدينا، والنحل تلعثم تجنب الماء أو محلول السكروز الذي تغلب عليه اسهم مع الكينين طويلا. يمكن أن يكون سبب تراجع للخرطوم عن تغيير في استجابات الخلايا المستقبلة للسكر 12،13. يظهر لدينا فحص أن النحل تلعثم تتراجع خرطوم أسرع بعد الاتصال السكروز بالإضافة إلى الكينين حل من الماء وحده. وهذا يمكن أن تشير إلى أن الكينين يؤثر على مجموعة متميزة من الخلايا العصبية بالإضافة إلى تثبيط الخلايا العصبية الاستشعار عن السكر 9،12،13،25.
يسمح لنا فحص تحليل نمط الزمني من الاستجابات السلوكية أثناء الرضاعة. بروتوكول مماثل حيث يتم قياس الوقت الاستهلاك وعدد نوبات له اللهتم تنفيذها على استعداد لتقييم الاستجابة للتغذية من ذبابة الفاكهة إلى السكريات الغذائية وغير الغذائية 26. نتوقع أن النحل سوف يحمل استجابة أكثر موثوق بها لتغذية المنشطات في فحص لدينا من في وسائل أخرى مثل PER لأن النحل أحرار في التحرك في أنبوب عقد 21. وهذه التقنية تسمح تحليلا شاملا للعتبات طعم المواد الغذائية والسموم لإلقاء الضوء على آليات التغذية في النحل تلعثم وأنواع النحل الأخرى المحتملة.
الإفصاحات
الكتاب تعلن أي تضارب في المصالح.
شكر وتقدير
وقد تم تمويل هذا العمل من قبل منحة Leverhulme الثقة (RPG-2012-708) ومنحة BBSRC (BB / M00709X / 1) لأسبوع العمل العالمي.
المواد
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| مستعمرات النحل الطنان | Koppert Biological Systems | NATUPOL Behive | |
| كاميرا مجهرية رقمية | Dino-lite Europe | AM4815ZT | Dino-Lite Edge |
| 100 مو ؛ ل أنبوب الشعيرات الدموية الدقيقة ؛ | Blaubrand IntraEND | 709144 | |
| 15 مل أنبوب الطرد المركزي من مادة البولي بروبيلين | فيشر ساينتفيك | 11849650 | |
| 1 مل حقنة بلاستيكية قابلة للتصرف | BD | 300013 | |
| Dell Latitude 3550 كمبيوتر محمول | Dell | تحقق من التوافق مع برامج الفيديو | |
| Canon CanoScan LiDE 120 | Canon | تحقق من التوافق مع إصدار برنامج الكمبيوتر / الكمبيوتر المحمول | |
| Observer 5.0.25 | إصدار برنامج Noldus | ||
| Kinovea 0.8.15 | Kinovea | ||
| أنابيب | 6 ؛ طول سم ، 1 & nbsp ؛ مم داخل Ø ؛ & 6 طول سم ، 4 ؛ مم داخل Ø ؛ | ||
| ذكر لور x1/16 "محول البولي بروبلين الشائك خرطوم قياسي | Cole-Parmer | TW-45518-22 | |
| أنثى لور × 1/16 "محول البولي بروبيلين الشائك القياسي للخرطوم | Cole-Palmer | TW-45508-12 | |
| شبكة فولاذية ؛ | 0.5 مم حجم شبكة | ||
| السكروز (الصف الثاني) ؛ | Sigma-Aldrich | S5391 | |
| ثنائي هيدرات هيدروكلوريد الكينين | Sigma-Aldrich | Q1125 | |
| ImageJ إصدار البرنامج 1.48 | ImageJ |
المراجع
- Adler, L. S. The ecological significance of toxic nectar. Oikos. 91, 409-420 (2000).
- Hagler, J. R., Buchmann, S. L. Honey bee (Hymenoptera, Apidae) foraging responses to phenolic-rich nectars. J Kansas Entomol Soc. 66, 223-230 (1993).
- Irwin, R. E., Cook, D., Richardson, L. L., Manson, J. S., Gardner, D. R. Secondary compounds in floral rewards of toxic rangeland plants: Impacts on pollinators. J Agr Food Chem. 62, 7335-7344 (2014).
- Praz, C. J., Mueller, A., Dorn, S. Specialized bees fail to develop on non-host pollen: Do plants chemically protect their pollen. Ecology. 89, 795-804 (2008).
- Baker, H. G., Baker, I. Studies of nectar-constitution and pollinator-plant coevolution. Coevolution of animals and plants. Gilbert, L. E., Raven, P. H. , University of Texas Press. 100-140 (1975).
- Stout, J. C., Parnell, J. A. N., Arroyo, J., Crowe, T. P. Pollination ecology and seed production of Rhododendron ponticum in native and exotic habitats. Biodivers Conserv. 15, 755-777 (2006).
- Tiedeken, E. J., Stout, J. C., Stevenson, P. C., Wright, G. A. Bumblebees are not deterred by ecologically relevant concentrations of nectar toxins. J Exp Biol. 217, 1620-1625 (2014).
- Ayestaran, A., Giurfa, M., de Brito Sanchez, M. G. Toxic but drank: Gustatory aversive compounds induce post-ingestional malaise in harnessed honeybees. Plos One. 5, (2010).
- Wright, G. A., et al. Parallel reinforcement pathways for conditioned food aversions in the honeybee. Curr Biol. 20, 2234-2240 (2010).
- Hurst, V., Stevenson, P. C., Wright, G. A. Toxins induce 'malaise' behaviour in the honeybee (Apis mellifera). J Comp Physiol A. 200, 881-890 (2014).
- Whitehead, A. T., Larsen, J. R. Electrophysiological responses of galeal contact chemoreceptors of Apis mellifera to selected sugars and electrolytes. J Insect Physiol. 22, 1609-1616 (1976).
- de Brito Sanchez, M. G., et al. The tarsal taste of honey bees: behavioral and electrophysiological analyses. Front Behav Neurosci. 8, 25(2014).
- de Brito Sanchez, M. G., Giurfa, M., Mota, T. R. D., Gauthier, M. Electrophysiological and behavioural characterization of gustatory responses to antennal 'bitter' taste in honeybees. European Journal of Neuroscience. 22, 3161-3170 (2005).
- Bitterman, M. E., Menzel, R., Fietz, A., Schafer, S. Classical conditioning of proboscis extension in honeybees (Apis mellifera). J Comp Psychol. 97, 107-119 (1983).
- Laloi, D., et al. Olfactory conditioning of the proboscis extension in bumble bees. Entomol Exp Appl. 90, 123-129 (1999).
- Smith, B. H., Burden, C. M. A proboscis extension response protocol for investigating behavioral plasticity in insects: Application to basic, biomedical, and agricultural Research. J Vis Exp. , (2014).
- Felsenberg, J., Gehring, K. B., Antemann, V., Eisenhardt, D. Behavioural Pharmacology in classical conditioning of the proboscis extension response in honeybees (Apis mellifera). J Vis Exp. , (2011).
- Pankiw, T., Page, R. E. Effect of pheromones, hormones, and handling on sucrose response thresholds of honey bees (Apis mellifera L.). Journal of comparative physiology. A, Neuroethology, sensory, neural, and behavioral physiology. 189, 675-684 (2003).
- Scheiner, R., Page, R. E., Erber, J. Sucrose responsiveness and behavioral plasticity in honey bees (Apis mellifera). Apidologie. 35, 133-142 (2004).
- Kessler, S. C., et al. Bees prefer foods containing neonicotinoid pesticides. Nature. 521, 74-76 (2015).
- Mommaerts, V., Wackers, F., Smagghe, G. Assessment of gustatory responses to different sugars in harnessed and free-moving bumblebee workers (Bombus terrestris). Chem Senses. 38, 399-407 (2013).
- Chittka, L., Dyer, A. G., Bock, F., Dornhaus, A. Psychophysics: Bees trade off foraging speed for accuracy. Nature. 424, 388(2003).
- Kessler, S., González, J., Vlimant, M., Glauser, G., Guerin, P. M. Quinine and artesunate inhibit feeding in the African malaria mosquito Anopheles gambiae: the role of gustatory organs within the mouthparts. Physiol Entomol. 39, 172-182 (2014).
- Iacovone, A., Salerno, G., French, A. S., Conti, E., Marion-Poll, F. Antennal gustatory perception and behavioural responses in Trissolcus brochymenae females. J Insect Physiol. 78, 15-25 (2015).
- French, A. S., et al. Dual mechanism for bitter avoidance in Drosophila. J. Neurosci. 35, 3990-4004 (2015).
- LeDue, E., Chen, Y. -C., Jung, A. Y., Dahanukar, A., Gordon, M. D. Pharyngeal sense organs drive robust sugar consumption in Drosophila. Nat. Commun. 6, 6667(2015).
إعادة الطباعة والأذونات
