Name: バンブルビー(ボンバス)ハイブ入口のための3Dプリント花粉トラップ (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-07-09T14:30:00.000+00:00
Duration: 7 min 19 s
Description: 学ぶ3Dプリント花粉トラップを用いたBombusハイブへの非侵襲的花粉採取法。複数コロニー同時収集が可能で、受粉生態や農薬影響研究に貢献する効率的な手法です。

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コルビー・カーペンターとスペンサー・マティアスが3Dプリンティングデザインを支援してくれたことに感謝します。エレン・クリンガーが写真の人物を制作し、ジョナサン・B・コッホが改訂を支援してくれたことに感謝します。資金は、USDA-ARS受粉昆虫生物学、管理、系統研究ユニットによって提供されました。

1. 花粉トラップ構造の印刷
<ol><li>バンブルミツバチが巣を作っている巣箱に適したSTLファイルをダウンロードします(例えば、バイオベストやコッパート風のじんましん、https://www.ars.usda.gov/pacific-west-area/logan-ut/pollinating-insect-biology-management-systematics-research/docs/pollen-traps/)。ファイルは、エンドユーザーがダウンロードおよび変更のために無料で、一般に利用可能です。</li>
	<li>STL ファイルをプリンタ プログラムで開きます。プリンタの製造元の指示に従って、4 つのトラップ コンポーネントを作成します。 注:トラップボディが印刷するには約3時間、キャッチ盆地が印刷する場合は2時間、フィルタとトラップクロージャ挿入でそれぞれ30分を印刷します。トラップ本体サイズは6cm×3.8cm×7cmです。</li>
</ol>2. 花粉トラップアセンブリ
<ol><li>トラップ本体とキャッチ盆地と共に印刷された支持構造を取り外し、トラップ本体の篩構造のものを含む(図1)。</li>
	<li>3/16 in(0.476 cm)のドリルビットをハンドドリルに取り付けて、花粉フィルターの隆起した端を横切るプラスチックストランドを取り除き、ハエがフィルターホールを通過するのを妨げる可能性があります。花粉フィルターの平らな側面に任意のバンプや隆起エッジを均等にするために、カミソリの刃とサンドペーパーを切断ボックスを使用してください。</li>
	<li>プラスチックフィルターをトラップ本体の片側にそっと押し込んで、花粉フィルターをトラップ本体に入れます。トラップの左側には、上げられたフィルタコーンの通過に対応する大きな開口部が付いているため、フィルタは一つの方法でのみ適合します。<ol>
<li>側面のスリットが小さすぎて花粉フィルターが滑らかに滑り落ちる場合は、一度にプラスチックの小さな部分を取り除くことができるカミソリまたは他のツールでトラップボディのスリットから十分なプラスチックを削ります。花粉フィルターとトラップ本体の間に 2 mm の隙間があって、花粉フィルターがしっかりと収まることを確認します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>トラップボディの底部の隆起したエッジをキャッチ盆地の上部の溝にスライドさせて、キャッチ盆地をトラップボディに取り付けます。捕捉盆は、トラップ本体の篩領域の真下に配置する必要があります(図1A\u2012E)。</li>
	<li>プラスチックを切断またはサンディングして、トラップ本体からのキャッチ盆地の滑らかな配置と除去を可能にすることで、適切な修正を行います。キャッチ盆地の配置は、所定の位置に花粉フィルターを確保し、キャッチ盆地が取り外されるまで除去することはできませんし、また、キャッチ盆地が所定の位置にある間に花粉フィルターを挿入することはできません。 注: 複数のじんましんが互いに近くに配置されている場合、各ハイブにトラップボディの一意の色の組み合わせを提供し、さまざまな方向のハイブを展開することに加えて、流域と花粉フィルタ構造をキャッチすると、戻ってくる作業者が巣を見つけるのに役立ちます。</li>
</ol>3. バンブルミツバチコロニーの準備
<ol><li>コロニーを展開する前に24\u201248 hの花粉の給餌を停止します。これにより、労働者は保存された花粉を使い切り、花粉を求めて巣を離れるように刺激します。</li>
	<li>トラップのインストール中にミツバチがエスケープするのを防ぐために、フィルタースロットにトラップクロージャ挿入を挿入して、インストール用のハイブトラップ本体を準備します。</li>
	<li>赤い光の下でミツバチが飛ぶのを防ぐために、段ボールの外側の箱からプラスチック製の巣箱を持ち上げます。</li>
	<li>巣の前にプラスチック製の巣の入り口を見つけます。巣の供給者に応じて入り口の2つのスタイルがあります:コッパースタイルのボックス(ステップ3.5)とBiobestスタイルのボックス(ステップ3.6)。。</li>
	<li>コッパースタイルのハイブの入り口の場合は、両方の入り口の穴が開くまで入り口タブを引き上げて巣の入り口に花粉トラップを取り付けます。<ol>
<li>花粉トラップの2本のチューブを入口穴に挿入し、花粉トラップのふるいが底にあることを確認します。プラスチック製の入り口タブをそっと押し下げて、花粉トラップを所定の位置に固定します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>バイオベストスタイルのハイブの入り口に花粉トラップを取り付けるには、平らなヘッドドライバーを使用して、巣箱からプラスチック製の入り口装置をそっとこじてください。花粉トラップを巣にしっかりと当てはめて入口穴に入れ込む(図1E)。<ol>
<li>必要に応じて、トラップが巣箱に接触するテープまたはクイックドライ接着剤を使用して、ネストにトラップを固定します。</li>
	</ol>
</li>
	<li>プラスチック製の巣箱を段ボール箱に戻します。花粉トラップに対応するために段ボールを切り取る必要があるかもしれません。</li>
</ol>4. 巣の展開
<ol><li>分析範囲にネスト ボックスを配置します。これらは、収集される花粉の質と量に悪影響を与える可能性がありますので、風のための降水量と停泊から保護するためにカバーを提供します。温室に入れたじんましんに十分な日焼け止めを施して過熱を減らします。</li>
	<li>トラップボディからトラップクロージャ挿入物を取り外して、飼育者が周囲の領域とその巣の位置を自分で向けることができるように、ミツバチが自由に飼育できるようにします。オリエンテーション飛行時間は、通常の条件下で24時間で完了する必要があります。</li>
</ol>5. 花粉コレクション
<ol><li>トラップを固定するには、花粉フィルターをフィルター スロットにスライドさせて、確実に適切な位置に配置します。</li>
	<li>キャッチ洗面器を、完全に閉じるまで、前部からトラップ本体にスライドさせて設置します。捕捉盆が過度に緩んでいる場合や、トラップ本体から落ちる場合は、ゴムバンドを使用してトラップボディに固定します。</li>
	<li>最初の展開で花粉トラップに出入りするミツバチを観察し、花粉フィルターの穴がミツバチを収容するのに十分な大きさであることを確認します。<ol>
<li>作業者が花粉フィルターを通過できない場合は、フィルターを取り外し、3/16 in (0.476 cm) より大きいドリル ビットを使用して穴のサイズを大きくします。大きすぎる穴は花粉を集めないので、毎回穴径1/32インチ(0.079 cm)を増やして、連続的に行います。</li>
		<li>ミツバチがフィルターを通過できるようになると、入り口を観察し続け、再入国時に花粉が取り除かれていることを確認します。 注:ミツバチは花粉フィルターの穴、特に彼らが通過する最初の数回を動かすのに苦労するはずです。彼らがあまりにも簡単に通過した場合、花粉はコルビキュラから外れない可能性があります。</li>
	</ol>
</li>
	<li>花粉の収集の指定期間の後、滑り、トラップ本体から捕まえる盆地を除去します。</li>
	<li>実験計画に従って花粉の負荷を処理します。</li>
	<li>花粉の収集の次の期間まで労働者が自由に飼育できるように花粉フィルターを削除します。トラップボディは、実験の間ハイブにアタッチされたままになることがあります。 注:研究者がコロニーから花粉を収集することを望む限り、花粉トラップが従事している可能性があります。しかし、1週間に24時間以上の花粉トラップの展開は、ハイブと遅滞コロニーの発達中のブロードの飢餓をもたらす可能性があります。</li>
</ol>

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</ol>

著者らは開示するものは何もない。

バンブルミツバチコロニーの入り口からの花粉のコレクションは、生態学的および農業的研究の様々なことができます。バンブルミツバチが花粉を収集する花の源を特定することは、コロニーの全体的な食事に貢献する植物の多様性に関する貴重な情報と洞察を提供します19.花粉源を特定することは、野生の土地における生態系サービスの農業生産と研究の両方に影響を及ぼす12,20.比較的大きなサンプルのコルボキュラー花粉負荷を集めることで、研究者は、バンブルミツバチが21に配備された目標作物、バンブルミツバチダイエット8の他の重要な構成成分、および領域7内の特定の種の好ましい飼料に飼育されているかどうかを判断することができる。花粉トラップを使用してバンブルミツバチのコロニーからの花粉収集を自動化することは、バンブルミツバチの採餌、栄養および農薬暴露の拡大研究を可...

バンブルミツバチ(ボンバスspp.)は、世界の温帯、高山、北極地域で発見された大きな堅牢な昆虫です1.彼らは、植物のコミュニティに重要であり、彼らが訪問する農作物のための重要な受粉サービスを提供します 2.最近、いくつかの種の豊富さと分布の減少は、受粉者としての重要性を国民の意識の最前線に持って来ています3.研究者は、ミツバチが飼育する多様で豊富な花資源の欠如を含む人口減少に寄与している可能性が高いいくつかのストレッサーを特定しました。ミツバチが飼育する植物種を特定することで、研究者や土地管理者は、バンブルミツバチが資源の入手可能性、競争、および人為的障害の変化にどれほど反応しているかを理解することができます5,6.
バンブルミツバチの花粉採餌の好みを調査する研究は、多くの場合、研究者が花で飼育する個々のミツバチを捕まえて、さらに処理し、7、8、9、10を同定するために標本からコルボリ花粉負荷を取り除くことによって行われます。この方法は、バンブルミツバチ種の種または集合体が領域7の資源をどのように利用しているかについての洞察を提供するが、それは時間がかかり、飼育蜂11の起源のコロニーを特定するために追加の分子分析なしには、じんましん間の好みの潜在的な違いを識別することができない時間がかかる。
採餌力学のいくつかの研究のために、 個々のコロニーで研究を行うことを望む。しかし、野生のバンブルミツバチの巣は、一般的に地下または地上階に位置し、12を見つけるのが困難です。商業的に生産されたバンブルミツバチのじんましんは、研究者により大きなアクセスとより良い実験的制御を提供し、労働者からの花粉の除去は、主に彼らがハイブに戻るときに飼料を捕獲し、手動で彼らのコルバスキュラー花粉負荷13、14を除去することによって行われます。ミツバチの角膜から手で花粉を除去することは、特に花粉飼料の戻る率が低い可能性があるハイブの入り口で花粉の低い毎時収量で時間がかかる。さらに、ミツバチから花粉を手動で取り除くことは、乱れた労働者から刺傷を引き起こす可能性があります。
花粉トラップは、ミツバチから花粉を実験的に除去するために何十年も使用されてきました。しかし、バンブルミツバチから花粉を除去する受動的な方法は開発されていない。花粉を戻すフォアガーバンブルミツバチから除去するメカニズムを開発する際の主な障害は、バンブルミツバチコロニー16に存在する労働者サイズの大きな変動である。ミツバチの花粉トラップは、ミツバチの労働者の大きさがあまり変わらないので、主に効果的です。さらに、これらのトラップはインストール後にわずかな操作しか必要としないし、ミツバチを犠牲にする必要はありません17.これは、ハイブに戻るときに労働者の後ろ足から花粉を取り除くスクリーンまたはプラスチック表面を使用して達成されます。これらのトラップは、花粉の負荷の一部のみを飼料から取り除き、それらの様々なデザインは花粉の収集で多様な効率をもたらす。花粉がミツバチの足から取り除かれると、それはスクリーンを通って、ミツバチがアクセスできないコレクション盆地に落ちるので、研究者はハイブにわずかな妨害でしか取り除かれなくなります。
本研究の目的は、ミツバチのじんましんから花粉を採取するために使用される技術を適応させ、3Dプリント構造を使用してそれらをバンブルミツバチの巣に適用し 、Bombus huntiiのコロニー上のトラップデザインをテストすることです。設計プロセスは、トラップが生産するために安価で、様々なバンブルミツバチ種に適応可能で、ミツバチに害や妨害を最小限に抑え、花粉除去率が花粉の手のコレクションを超えるべきであるという仮定に従った。3次元印刷技術は、汎用性が高く、簡単にアクセスでき、費用対効果の高いツールであり、研究者は特定の目的のためにオブジェクトを複製および変更することができます18.ここに示す技術は、花粉トラップを構築し、市販のバンブルミツバチのコロニーにそれらを取り付けるためにユーザーに指示します。トラップは野生のコロニーで使用するようには設計されていません。これらのトラップは、巣箱に戻るときに、バンブルミツバチを運ぶ花粉の後ろ足からコルボキュラー花粉の負荷を受動的に取り除きます。

<table><tbody><tr><td>MakerBot Replicator+</td><td>MakerBot</td><td>Model PABH65</td><td></td></tr><tr><td>MakerBot タフ素材</td><td>PLAフィラメント</td><td></td><td>様々な色</td></tr><tr><td>ネストボックス</td><td>バイオベスト</td><td></td><td>ミツバチの購入なしでは一般販売されていません</td></tr></tbody></table>

バンブルビー(ボンバス)ハイブ入口のための3dプリント花粉トラップ

A 3D Printed Pollen Trap for Bumble Bee (Bombus) Hive Entrances

花粉の飼育からバンブルミツバチの植物源を確認するには、個人を収集して、分析のためにコルボキュラー花粉の負荷を取り除く必要があります。 これは伝統的に、巣の入り口や花の上で飼料をネットし、氷の上でミツバチを冷やし、鉗子やブラシでコルビクエから花粉の負荷を取り除くことによって行われてきました。 この方法は時間と労力を要し、通常の採餌行動を変更する可能性があり、タスクを実行する作業者に対してインシデントが発生する可能性があります。 ミツバチのじんましんに使用されるような花粉トラップは、巣の入り口でスクリーンを通過する労働者の足からコルブロック花粉の負荷を取り除くことによって花粉を収集します。 トラップは、最小限の労働力でフォアガーミツバチを返すことから大量の花粉を取り除くことができますが、現在までにそのようなトラップはバンブルミツバチのコロニーで使用することはできません。バンブルミツバチコロニー内の労働者は、商業的に飼育されたバンブルミツバチのじんましんにこのメカニズムを適応させることが困難な入り口のサイズ選択を行うサイズが異なる可能性があります。 3D印刷デザインプログラムを使用して、私たちは正常にバンブル飼料の足から角膜花粉の負荷を除去する花粉トラップを作成しました。 この方法は、コロニーに戻るバンブルミツバチの飼育員から花粉を収集するために研究者が必要とする時間を大幅に削減する。我々は、設計、花粉除去効率試験の結果を提示し、様々なバンブルミツバチ種または巣箱の設計にトラップを適応させるために研究者のための変更の領域を提案する。

8つの異なる花粉フィルター設計は、戻ってくるバンブルミツバチ労働者から角膜花粉の負荷を除去する際の有効性と効率を決定するためにテストされた。すべての設計は、戻ってくる偽造者から少なくとも1つのコルキュール花粉の負荷を取り除くことに成功しました。しかし、一部の労働者がハイブを離れたり入ったりするのを遅くしたり、花粉の負荷を取り除くことができなかったことが判明しました(表1)。様々なフィルターを持つ花粉トラップは、7日間にわたって収集された7日間(3/2/16\u20123/86)で収集された累積合計138.5時間および229個のコルボラー花粉負荷のために温室で栽培されたファセリア・タナセチフォリアのB.ハンティ・グリーン飼育コロニー4つの実験室飼育コロニーで順次試験された(表1)。花粉トラップが偽造活動を記録するために従事している間、ビデオカメラは巣の入り口の前に置かれました。トラップの入り口の設計は、その期間にわたって試行錯誤によって進めました。試験期間中に52時間のビデオ観察と142回のコーブリキュラー花粉負荷を採取した(<stro...

ハイブに戻るバンブルミツバチ(ボンバス)の労働者から花粉を集める非致死的で自動化されたメカニズムを提示します。デバイスの製造、準備、インストール、および使用に関する説明書が含まれています。3D プリントオブジェクトを使用することで、設計の変更はタイムリーで効率的で、テストの迅速なターンアラウンドが可能になりました。

バンブルビー(ボンバス)ハイブ入口のための3Dプリント花粉トラップ

To verify the plant sources from which bumble bees forage for pollen, individuals must be collected to remove their corbicular pollen loads for analysis.  ...

この方法により、研究者はマルハナバチのコロニーから花粉を収集でき、ミツバチへの妨害を最小限に抑え、研究者にハチ刺されのリスクを低く抑えることができます。このプロトコルを使用すると、花粉を複数のコロニーから同時に収集できるため、研究者は手で花粉を収集するよりも少ない労力と費用でより多くのコロニーを使用できます。この方法は、受粉とミツバチの健康、農薬科学、環境汚染の研究に役立ち、マルハナバチの複数の種に適応できます。まず、トラップ本体とキャッチベイスンに印刷された支持構造(ふるい構造とトラップ本体の支持構造を含む)を取り外します。ハンドドリルで花粉フィルターの隆起したエッジを横切るプラスチックストランドをすべて取り除き、ボックスカミソリの刃とサンドペーパーを使用して、フィルターの平らな面の隆起や隆起したエッジを均一にします。プラスチック製の花粉フィルターをトラップ本体の片側にそっと押し込みます。トラップの左側には、隆起したフィルターコーンの通過に対応するために大きな開口部があるため、フィルターは一方向にしか収まりません。サイドスリットが小さすぎて花粉フィルターがスムーズにスライドしない場合は、カミソリを使用してトラップ本体のスリットから十分なプラスチックをこすり落とします。フィルターがトラップ本体との間に2ミリメートル以下の隙間を空けて所定の位置にしっかりと収まることを確認してください。トラップ本体の下部にある隆起した端を、キャッチベイスン上部の溝にスライドさせます。集水池は、トラップ本体のふるい領域の真下に配置する必要があります。プラスチックをカットまたは研磨して、キャッチベイスンをスムーズに配置および除去できるようにします。集水池を配置すると、花粉フィルターが所定の位置に固定されます。コロニーを展開する24〜48時間前に花粉の供給を停止します。これにより、働きバチは貯蔵された花粉を使い果たし、巣を離れるように刺激されます。ミツバチが逃げるのを防ぐために、トラップクロージャーインサートをフィルタースロットに配置して、ハイブトラップ本体を設置用に準備します。赤信号の下で作業し、プラスチック製の巣箱を段ボールの外箱から持ち上げて、巣の正面にある入り口を見つけます。コーポレートスタイルのハイブエントランスの場合は、両方のエントランスホールが開くまでエントランスタブを引き上げます。次に、花粉トラップの2本のチューブを入り口の穴に挿入し、花粉トラップのふるいが底にあることを確認します。プラスチック製の入り口タブをそっと押し下げて、花粉トラップを所定の位置に固定します。花粉トラップをバイオベストスタイルの巣箱の入り口に取り付けるには、マイナスドライバーを使用して、プラスチック製の入り口デバイスを巣箱からそっとこじ開けます。花粉トラップを巣の入り口の穴にしっかりと挿入します。次に、トラップが巣箱に接触する場所で、テープまたは速乾性接着剤で巣に固定します。巣箱をこの調査エリアにひもで締め、降水や風の停泊から身を守ってください。過熱を防ぐために、じんましんに適切な日焼け止めを提供します。トラップ本体からトラップクロージャーインサートを取り外して、ミツバチが自由に採餌できるようにし、周囲と巣の位置に合わせて向きを変えることができます。オリエンテーション飛行時間は、通常の条件下では24時間以内に完了する必要があります。トラップを作動させるには、花粉フィルターをフィルタースロットにスライドさせ、しっかりと固定されていることを確認します。キャッチベイスンをトラップ本体に正面からスライドさせて、完全に閉じるまで取り付けます。キャッチベイスンが緩んでいるか、トラップ本体から落ちた場合は、輪ゴムを使用して固定してください。最初の展開で花粉トラップに出入りするミツバチを観察して、花粉フィルターの穴が十分に大きいことを確認します。作業者が花粉フィルターを通過できない場合は、フィルターを取り外し、ハンドドリルを使用して穴を広げます。穴が大きすぎると花粉が溜まらなくなるため、直径を順番に大きくします。ミツバチがフィルターを通過できるようになったら、入り口を観察し続けて、再侵入時に花粉が除去されていることを確認してください。指定された花粉収集期間が経過すると、トラップ本体から捕獲池を取り外し、実験計画に従って花粉負荷を処理します。花粉フィルターを取り外して、労働者が自由に採餌できるようにし、実験中はトラップ本体を巣箱に取り付けたままにします。マルハナバチの帰還労働者から皮状花粉の負荷を除去する効果と効率を決定するために、8つの花粉フィルターの設計がテストされました。すべての設計は、少なくとも1つの負荷を取り除くことに成功しましたが、一部の設計では、働きバチが巣箱を出たり入ったりするのを遅らせたり、花粉の負荷を取り除くのに失敗したりしました。フィルターは、Phacelia tanacetifoliaで採餌するミツバチグリーンの4つの実験室飼育コロニーで、累積138.5時間、7日間で229回の皮質花粉負荷を収集するために順次テストされました。試験期間中、52時間のビデオ観察と142回の花粉負荷が収集されました。収集された皮状花粉負荷の数を、効率を計算するためにフィルターを通過した観察された花粉を積んだ採餌者の数で割った。花粉フィルターの設計効率は2〜58.9%の範囲でした Corbicular Loadsが脚から取り除かれ、花粉の凝集性ペレットとして集水池に落ちました。円形のフィルター開口部により、花粉の収集と作業員の巣環境への移動が改善されました。さらに、巣箱から離れて伸びる構造を隆起させたフィルター設計も、採餌者の後ろ足からの花粉除去を改善しました。デザイン番号8、隆起したエッジを持つ円形のトラップエントランスが最終的なデザインでした。花粉トラップ本体をマルハナバチの巣箱本体に固定すると、ミツバチが逃げ出し、研究者が刺される危険性があります。これを試みる前に、トラップクロージャーをトラップに配置することが重要です。赤信号の下での作業は、リスクをさらに軽減します。花粉の収集後、研究者は採餌の好み、農薬曝露研究、または環境汚染物質曝露研究を比較できます。この技術により、マルハナバチの採餌行動とミツバチの採餌行動を比較することができ、汚染された花粉を持って巣に戻ったマルハナバチの農薬曝露を調べるために使用されてきました。

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Research

JoVE Journal

Biology

生物学

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学ぶ3Dプリント花粉トラップを用いたBombusハイブへの非侵襲的花粉採取法。複数コロニー同時収集が可能で、受粉生態や農薬影響研究に貢献する効率的な手法です。

バンブルビー(ボンバス)ハイブ入口のための3Dプリント花粉トラップ

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