Beziehen Proben mit verlangsamt, Beschleunigte und Umge Aging in der Honig-Bienen-Modell

Das übergeordnete Ziel des folgenden Experiments ist es, Arbeitertypen von Honigbienen zu erhalten, bei denen sich die Mechanismen schnell verlangsamt und umgekehrt haben. Das Altern kann untersucht werden. Dies wird erreicht, indem zunächst die Seneszenz vom chronologischen Alter entkoppelt wird, indem Völker zusammengestellt werden, die neugeborene Bienen gleichen Alters erhalten.

Diese Bienen übernehmen schließlich unterschiedliche soziale Aufgaben, entweder beim Säugen oder bei der Nahrungssuche, während sie das gleiche chronologische Alter haben. Die Ammenbienen können im Vergleich zu einer schnelleren Alterung der Sammler eine verlangsamte Alterung aufweisen. Als nächstes wird eine Umkehrung der Alterungsdynamik von der Nahrungssuche zur Aufzucht induziert.

Zuerst werden die Schmiede von den Ammenbienen getrennt, dann kehren die Sammler, die einen Mangel an Ammen haben, zu Pflegeaufgaben zurück. Die Ergebnisse werden durch den Vergleich von Symptomen der Zellalterung bei revertierten Arbeiterinnen, regulären Schmiedebienen und Ammenbienen erhalten. Diese Methode kann helfen, wichtige Fragen im Bereich des Alterns zu beantworten, z. B. welche Mechanismen dazu beitragen können, den Funktionsverlust während des Alterns zu verlangsamen.

Ein wesentlicher Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass keine spezielle Ausrüstung erforderlich ist. Daher sollte es einfach sein, Experimente mit diesen Methoden zu reproduzieren. Einige der Verfahren wird Osman Craft Ulu, Projektmanager im Honigbienen-Forschungslabor hier an der Arizona State University, vorführen.

In diesem Abschnitt wird der Aufbau eines Volkes mit zwei Kohorten beschrieben, das aus einer altersgleichen Kohorte von besenderten Bienen und einer Kohorte von zufälligen Nestbienen besteht. Die besenderten Bienen trennen sich entweder in Ammenbienen oder Sammelbienen, die eine unterschiedliche Alterungsdynamik aufweisen. Die Experimente sollten aus zwei oder mehr solcher Kolonien bestehen.

Bereiten Sie zunächst eine normale Bienenstockkiste mit zwei Futterwaben mit Honig, eine weitere Futterwabe mit Pollen und zwei leere Waben vor. Suchen Sie dann eine begattete Königin sowie ein Spendervolk mit mehr als 3000 Nistbienen. Als nächstes sammeln Sie Waben mit versiegelter Brut, die kurz vor dem Schlüpfen stehen, zwischen drei und 5.000 verschlossene Brutzellen werden für ein Volk benötigt.

Diese Waben sollten aus mindestens drei Bienenstockquellen entnommen werden, um eine verzerrte Verteilung der mütterlichen Genotypen zu vermeiden. Inkubieren Sie nun die gesammelten Brutwaben bei 34 Grad Celsius und 60 bis 70 % relativer Luftfeuchtigkeit. Lassen Sie die Bienen zwei Tage lang schlüpfen und stellen Sie sicher, dass die Waben gelagert werden, damit die schlüpfende Brut nicht entweichen kann.

Markieren Sie als Nächstes die geschlüpften Bienen mit einem kleinen Farbetikett auf dem Brustkorb, um die Bienen der Alterskohorte zu identifizieren und sie von anderen replizierten Völkern zu unterscheiden. An diesem Tag wurden die jungen Bienen markiert. Sammeln Sie zwischen 2.503.000 Nistbienen von einem Spendervolk und legen Sie diese unmarkierten Bienen in den vorbereiteten Bienenkasten.

Fügen Sie dann eine Bienenkönigin hinzu, die in einem Käfig eingesperrt ist, der mit essbaren Süßigkeiten verschlossen wurde. Die robusten erwachsenen Arbeiterbienen geben die Königin langsam frei. Zum Schluss die neu geschlüpften markierten Bienen hinzufügen.

Der Schwerpunkt der Studie liegt auf der Beurteilung des Beginns und der Dynamik der Krankenschwester, um Ihren Übergang zu fördern. Beobachten Sie die demografische Entwicklung der Nahrungssuche jeden zweiten Tag für jedes Volk. Beginnen Sie fünf Tage nach der Gründung der Kolonien mit der Zählung.

Das Monitoring erfolgt durch Zählen der Gesamtzahl der Bienen, die von den Futtersuchflügen zurückkehren, über die Eingangszählungen. Dies geschieht in drei 20-Minuten-Perioden zu festgelegten Zeiten. Bienen während der Orientierungsphase nicht zählen.

Flüge, bei denen die Anzahl der Einreisen 100 pro Tag übersteigt. Beginnen Sie mit dem Markieren von Futter. Verwenden Sie eine weiche Pinzette, um einzelne markierte Bienen einzusammeln, wenn sie von ihren Flügen zurückkehren, um das Fangen von Bienen zu erleichtern.

Verengen Sie nach der Landung den Bienenstockeingang mit Schaumstoff oder Netz. Wenden Sie eine zweite Farbmarkierung an, die den Tag angibt, und ermöglichen Sie so eine spätere Bewertung des Alters des Beginns der Nahrungssuche. Verwenden Sie verschiedene Farben oder Farbkombinationen, um die Bienen an jedem Tag zu markieren.

Wenn Sie überlegen, wie viele Bienen für die Studie markiert werden müssen, rechnen Sie damit, dass fünf bis 10 % der markierten Sammelbienen zurückgeholt werden. Nach mindestens zwei Wochen der Nahrungssuche sammeln Sie die markierten Ammen ein und schmieden gleichzeitig die markierten Ammenbienen aus dem Bienenstock. Diese Bienen füttern und reinigen die Larven und stecken ihre Köpfe in offene Brutzellen. Sammelt auch die doppelt markierten Sammler ein.

Sammeln Sie ausgewogene Zahlen aus allen Testgruppen und replizieren Sie Kolonien. Bringen Sie die Bienen in belüftete Käfige und halten Sie sie bis zur Weiterverarbeitung im Dunkeln. Für molekulare Studien frieren Sie die gesammelten Bienen direkt in flüssigem Stickstoff ein.

Dieses Verfahren trennt eine einzelne Kolonie in zwei Bienenstöcke, einen mit der Amme, der B-Fraktion und den anderen mit der Schmiedefraktion. Dies erfordert einen Bienenstock, wie im vorherigen Abschnitt vorbereitet, der mindestens 500 markierte Sammler und eine vollständig markierte Futterpopulation enthält. Bereiten Sie am Tag vor der Umkehrung einen zweiten neuen Bienenstockkasten vor, wie zuvor beschrieben.

Als nächstes sammelst Du zwei Brutwaben aus Spenderbeuten. Bürsten Sie alle erwachsenen Bienen von den ausgewählten Waben ab. Sammle außerdem zwei Spender-Bienenstockköniginnen, eine Königin in einem mit Süßigkeiten versiegelten Käfig und eine Brutwabe.

Setzen Sie die Königin und die Brutwaben in den ursprünglichen Bienenkasten ein. Eine weitere Königin und Brutwaben werden am nächsten Tag für den anderen Bienenstockkasten verwendet. Dabei handelt es sich um eine Kontrolle, um später sowohl den Ammen- als auch den Sammlervölkern einen neuartigen Bienenstockgeruch zu verleihen.

Fotografieren Sie am Morgen des Rückkehrtages den Zustand der neuen Brutwaben. Gib dann eine neue Königin in einem mit Bonbons versiegelten Käfig und eine Brutwabe in die neue Box. Bringen Sie an diesem Tag, zur Hauptzeit der Nahrungssuche, das ursprüngliche Volk mit markierten Schmiede- und Ammenbienen mindestens 100 Meter vom ursprünglichen Standort weg zurück an den ursprünglichen Standort.

Richten Sie die neue Box für den vom Fälscher abgeleiteten Bienenstock ein. Lassen Sie den Fälscher für zwei Stunden an den ursprünglichen Ort zurückkehren. Dadurch wird eine nahezu vollständige Trennung der Schmiedepopulation von den Nestbienen erreicht.

Um die Trennung zu beenden, verschließen Sie den ursprünglichen Bienenstock und bringen Sie ihn in einen Bienenstand, der mindestens drei Kilometer entfernt ist. Kontrollieren Sie die Versuchsbeuten regelmäßig auf gesunde, offene Brut. Ersetzen Sie in den ersten Tagen unbeaufsichtigte und tote Brut, um die potenziellen Erregerlastbereiche durch zuvor nicht verschlossene Brut zu reduzieren, und durch offene Lebendbrut sind acht Tage nach Beginn der Umkehr zuverlässige Marker für die Säuglingsaktivität in von Sammlern abgeleiteten Völkern.

Unter Verwendung der zuvor beschriebenen Methode zur Probenahme von revertierten Arbeiterinnen und fortgesetzten Sammlern sowie von fortlaufenden Ammenbienen wurden Proben genommen. Wenn das Experiment abgeschlossen ist, machen Sie ein weiteres Foto der eingeführten Waben, um die Unterscheidung der Arbeitertypen zu überwachen, die mit der normalen Fälscherzahl einhergeht, die für sechs Völker bewertet wurde. Nach 10 Tagen wurde eine deutliche Zunahme der Nahrungsaktivität beobachtet.

Eine gewisse Variabilität, die durch die roten Zeitpunkte gekennzeichnet ist, ist auf wechselnde Wetterbedingungen zurückzuführen. Die umgekehrte Ontogenese von der Nahrungssuche zurück zu den Säuglingsaufgaben wurde durch die Untersuchung von Brutwaben validiert, die in die von Sammlern abgeleiteten Kolonien eingeführt wurden. Oben drauf ist der Kamm, bevor er eingeführt wurde.

Unten sehen Sie den gleichen Kamm acht Tage nach seiner Einführung. Flecken von frisch gebrüteten, gesunden Larven und eine vermehrte Pollenspeicherung um die brütenden Zellen deuten darauf hin, dass die ehemaligen Sammler typische Nestbau- und Pflegeaufgaben erfolgreich durchführten. Die Akkumulation von Lipofuszin, einem hochkonservierten Symptom der zellulären Seneszenz, wurde in verschiedenen Bienengeweben bei Ammen- und Sammlerbienen im gleichen Alter untersucht.

17 Tage Futtersuche führten zu einer signifikanten Zunahme der Lipofuszin-Granulatgröße. Dieser deutliche Anstieg der Lipofuszin-Akkumulation und der Granulatgröße war mit einer langen Schmiededauer verbunden, wie mit Pfeilen in D dargestellt. Beim Versuch dieser Verfahren ist es äußerst wichtig, die Arbeitertypen direkt zu identifizieren. Vermeiden Sie z.B. Fehler bei der Identifizierung des Futters von Bienen, indem Sie die Markierung der Bienen während der täglichen Zeiträume mit Orientierungsflügen einstellen, wenn auch vor der Nahrungssuche.

Die Bienen verlassen den Bienenstock oder betreten ihn nach unseren Verfahren. Andere Methoden wie Proteomik und Transkriptomik können durchgeführt werden, um molekulare Merkmale des flexiblen Alterns zu identifizieren.