Here are methods to quantify nutrients in pollen before and after its conversion to beebread by two subspecies of honeybees. We describe techniques to measure beebread consumption and resulting protein titers in both subspecies.
Honingbijen verkrijgen voedingsstoffen uit stuifmeel die ze verzamelen en op te slaan in de korf als beebread. We ontwikkelde methoden om het stuifmeel bron die bijen verzamelen en omzetten naar beebread door het plaatsen van kolonies in een speciaal geconstrueerde afgesloten vlucht gebied te controleren. Werkwijzen zijn ontwikkeld om de eiwitten en aminozuursamenstelling van het stuifmeel en beebread analyseren. We beschrijven ook hoe de consumptie van de beebread werd gemeten en methoden gebruikt om volwassen werkbij hemolymph eiwit titers te bepalen na het voeden op beebread voor 4, 7 en 11 dagen na opkomst. Methoden werden toegepast om te bepalen of genotype van invloed op de omzetting van pollen tot beebread en het tarief dat bijen verbruiken en het verwerven van eiwit uit het. Twee ondersoorten (Europese en Africanized honingbijen; respectievelijk EHB en AHB) werden voorzien van dezelfde pollen bron. Op basis van de ontwikkelde methoden, beebread door beide ondersoorten hadden lagere eiwitconcentraties en pH-waarden dan de pollen. In het algemeen, aminozuur concentraties in beebread gemaakt door een van beide EHB of AHB waren vergelijkbaar en traden op hogere niveaus in beebread dan in pollen. Zowel AHB en EHB verbruikt aanzienlijk meer van de beebread gemaakt door AHB dan door EHB. Hoewel EHB en AHB verbruikt vergelijkbare hoeveelheden van elk type beebread, hemolymph eiwit concentraties in AHB waren hoger dan in EHB. Verschillen in eiwit overname tussen AHB en EHB misschien milieu aanpassingen in verband met de geografische regio waar elke ondersoort geëvolueerd weerspiegelen. Deze verschillen kunnen bijdragen aan de succesvolle oprichting van AHB bevolking in de Nieuwe Wereld, omdat de effecten op broedaanzet en kolonie groei.
Voeding speelt een fundamentele rol in de gezondheid en kracht van honingbij kolonies en in hun inrichting als populaties. Voedingsstoffen uit voedsel te voorzien van energie en de biochemische componenten die nodig zijn voor broedaanzet, thermoregulatie, foerageren en immuunrespons. Voor bijenkolonies, de voedingsstoffen die nodig zijn om kolonie populatie groeien en behouden van hun gezondheid komen van nectar en stuifmeel. Nectar levert koolhydraten en pollen levert de resterende voedingsbehoeften zoals eiwitten, lipiden, vitaminen en mineralen 1.
Ondersoorten van honingbijen kunnen verschillen in wat de voeding gebaseerd kolonie-niveau parameters zoals werknemer levensduur, broedaanzet, en mechanismen van sociale immuniteit 2-6. Deze verschillen kunnen worden gekoppeld aan hoe voedsel, met name stuifmeel wordt verwerkt door de kolonie en verteerd in individuen. Stuifmeel wordt opgeslagen in kam cellen en door microbieel gemedieerde melkzuur fermentatie wordt chemisch veranderd <sup> 7-10. De gefermenteerde pollen heet beebread. Er kunnen genotypische verschillen tussen ondersoorten in hun vermogen om voedingsstoffen te nemen van het stuifmeel die ze verzamelen en op te slaan en dit zou de groei kolonie en overleving beïnvloeden. Genotypische effecten op de verwerking van levensmiddelen en de overname van voedingsstoffen zijn gedocumenteerd in andere organismen waardoor sommige individuen om meer voedingsstoffen en calorieën dan anderen te verkrijgen terwijl het verbruiken van hetzelfde voedsel 11-14.
Hier beschrijven we methoden die worden gebruikt om te vergelijken de samenstelling en de consumptie van beebread gemaakt door verschillende ondersoorten van de honingbijen. Methoden om de resulterende hemolymph eiwit titers in werkbijen ook worden beschreven meten. Eerdere studies over de voedingskundige samenstelling van beebread werden gedaan met Europese honingbijen (EHB) 10,15,16. Er kunnen echter verschillen in beebread door bijen verschillende ondersoorten, zelfs wanneer zij zich voeden met dezelfde pollen. EHB en AHB werden vergeleken omdat deze subspecies hebben verschillende gedrags- en fysiologische verschillen die verband kunnen houden met de verwerking van levensmiddelen en voedingsstoffen overname 17. Enkele van de meest opvallende verschillen zijn dat AHB verzamelen en verbruiken meer pollen dan EHB en lijken het gemakkelijker om te zetten in broed 18. AHB kolonies hebben hogere zwermende tarieven dan EHB en onderduiken wanneer voedsel middelen steeds beperkt 19-23. Aantoonbaar vertrek is zeldzaam in EHB. AHB hebben ook een snellere stofwisseling dan EHB 24. De voedingswaarde basis van de kolonie-niveauverschillen tussen EHB en AHB kan worden gerelateerd aan de snelheid van pollen verzamelen en om de voedingswaarde (bijvoorbeeld aminozuren en eiwitten) nadat deze is geconverteerd naar beebread. Beebread consumptie en het resulterende eiwit overname ook mogelijk een rol spelen in de kolonie-niveau verschillen tussen EHB en AHB spelen. Met behulp van de ontwikkelde methoden, EHB en AHB gemaakt beebread uit dezelfde pollen bron. De beebread werd vervolgens teruggekoppeld naar de bijen van each ondersoorten en kan bepalen of bijen verwerven eiwit uit beebread op een wijze die kenmerkend is voor hun ondersoorten of de bron van de beebread.
Met behulp van de hierboven beschreven methoden, vonden we dat de beebread gemaakt door AHB werd geconsumeerd in grotere hoeveelheden door zowel AHB en EHB. Hoewel EHB en AHB verbruikt vergelijkbare hoeveelheden van elk type beebread, AHB hadden hogere hemolymph eiwit titers. Bevindingen op basis van onze methoden waren vergelijkbaar met eerdere verslagen waar hemolymph eiwitgehalten in AHB hoger dan in EHB hoewel beide werden gevoed dezelfde diëten 26 waren. Door het meten van het verbruik van EBB en ABB die werden verbruikt verschillende snelheden door zowel EHB en AHB werd vastgesteld dat hemolymfe eiwitconcentratie in elk ondersoorten niet door verhoging voedselconsumptie kan worden verhoogd. Er lijkt een plateau voor hemolymph eiwitconcentratie bij werknemers van de verpleegkundige bij de leeftijd en dat het setpoint voor het plateau is hoger in AHB dan EHB zijn.
Er zijn een aantal belangrijke voorwaarden voor de oprichting van kolonies voor beebread productie die het tempo van de pollen opslag zal optimaliseren. Ten eerste, de colonies moet frames met open broed. Zonder geopend kroost te voeden, zullen werknemers niet verzamelen veel stuifmeel. Ten tweede moet de kolonie queenless dus geen extra broed is geproduceerd. Broedaanzet vereist grote hoeveelheden pollen, en alleen overtollige stuifmeel wordt opgeslagen. In de kleine kolonies in EFA opgericht, zou er weinig pollen worden opgeslagen als beebread als broed gebieden werden uitbreiden zodat kolonies moeten queenless zijn. Tenslotte, voor beebread worden gemaakt, pollen worden als corbicular ladingen verzameld en opgeslagen kam cellen. Als het stuifmeel wordt verzameld in stuifmeelvallen, moet deze worden vermalen tot een fijn poeder alvorens het naar de bijen, zodat ze kunnen verzamelen als corbicular belastingen.
De methoden voor het meten van het verbruik van beebread gegenereerd kwalitatieve dan absolute schattingen. De enige verbruik dat werd geteld was wanneer de cellen volledig werden ontdaan van bijen brood. Een meer nauwkeurige schatting van de totale bijenbrood verbruik kan worden verkregen door het bij bread uit de cellen en maakt het een pasteitje dat kan worden gewogen vóór en na de studieperiode. Echter, we wilden de honingbij brood in de cellen behouden zodat de bijen kan voeden als ze zouden in een kolonie en misschien verder verwerken tijdens de onderzoeksperiode. Het verschil in gewicht van de kam secties voor en na de studie niet werd gebruikt als een schatting van het verbruik omdat het gewicht kunnen verhogen omdat bijen zet het verdunde honing toegevoerd ze in sommige cellen.
De arbeiders misschien ook een deel van de verdunde honing aan de bijen brood hebt toegevoegd. Daarom werden cellen die ongeveer gelijke hoeveelheden van bij brood voor en na de voertijd geteld en genereerde een kwalitatieve meting. Toch was er een opvallend verschil tussen de twee soorten beebread het aantal lege ABB cellen geteld opzichte EBB na 11 dagen.
Bepalen wanneer opgeslagen stuifmeel wordt beebread kan difficult omdat bijen voegen voortdurend pollen aan cellen. De volken die gebruikt zijn voor de productie van beebread werden opgericht met frames open broed zo bijen stuifmeel zou verzamelen. De kolonies waren queenless dus er larven te voeden slechts ongeveer 9 dagen na de kolonie werd vastgesteld. Voor de rest van de periode van 3 weken bij kolonies waren in de EFA, het stuifmeel dat de verzamelde bijen is opgeslagen en wordt omgezet in beebread. Het bijhouden van de opgeslagen stuifmeel in de kam cellen voor een extra 11 dagen wanneer dit naar bijen in kooien ook kan de verwerking van de pollen zijn blijven beebread. De omzetting van pollen tot bijenbrood duurt ongeveer 7 dagen 8. De beebread gevoerd aan EHB en AHB hadden lagere pH en verminderde concentraties eiwit in vergelijking met het stuifmeel gevoed. Soortgelijke bevindingen van veranderingen in de pollen na conversie beebread zijn gemeld door anderen 7,10,27. Onze resultaten verschilden van eerdere rapporten echter in dat waren er verschillen in concentraties of bepaalde aminozuren tussen beebread en stuifmeel. De veranderingen in zowel eiwit en aminozuurconcentraties kan te wijten zijn aan de activiteit van proteolytische enzymen, kan de bron met als bijen zelf of microbiële populaties in het beebread 7,8,28,29 vastgesteld.
De methoden voor de eiwitconcentratie te meten waren vergelijkbaar met die eerder beschreven om de effecten van eiwitten op Africanized en Europese bijen 26 bepalen. Als een verlengstuk van de methoden, waren we in staat in te schatten oplosbaar eiwit in de pollen en beebread. Die methoden gegenereerde vergelijkbare bevindingen aan eerdere verslagen 7,10,27. Onze bevindingen bieden aanvullend bewijs dat AHB efficiënter te assimileren eiwitbehoefte dan EHB, en dat dit een belangrijke factor in de ecologische dominantie van AHB in de meeste regio's waar het is geëmigreerd en ingeburgerd 30-32 zou kunnen zijn.
The authors have nothing to disclose.
The authors thank Mona Chambers, Geoffrey Hidalgo and Maurissa Two Two for their technical assistance. We also thank Dr. Earl White for amino acid analysis, Dr. Roger Simonds for analysis of pollen for pesticides, and Drs. Stanley S. Schneider, Vanessa Corby-Harris and Kirk Anderson for their reviews and discussion of earlier versions of the manuscript and many helpful suggestions.
Name of the Material/Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
waterproof double junction pH spear | Thermo Fisher | ||
Scientific | |||
Coffee Grinder | Mr. Coffee | model 1DS77 | |
Dulbecco's phosphate buffer solution | Emd-millipore | BSS-1005-B | |
EIA/RIA polystyrene plate | Sigma-Aldrich-Corning | CLS3590-100EA | |
microcapillary pipets | Kimble Glass Inc. | ||
Quick Start Bradford Protein Assay Kit 2 | Bio-Rad | #500-0202 | |
Laboratories | |||
Spectrophotometer | Biotek Synergy HT | ||
Mass Selective Detector | Agilent | 5973N | |
HLB cartridge | |||
gas chromatograph | Agilent | 6930 | |
gas chromatography column | A J&W Scientific | DB-1701 | |
d4-alanine | Sigma-Aldrich | 488917 | |
d23-lauric acid | Sigma-Aldrich | 451401 | |
13C6-glucose | Sigma-Aldrich | 389374 | |
Pyridine | Sigma-Aldrich | 270970 | |
N,O-Bis (trimethylsilyl)trifluoroacetamide + | |||
Trimethylchlorosilane (BSTFA + TMCS) | Sigma-Aldrich | 33148 | |
Perfluorotributylamine (PFTBA) | Sigma-Aldrich | 442747-U | |
d39-arachidiac acid | Cambridge Isotope | ||
Laboratories |