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.
Honningbier få næringsstoffer fra pollen de indsamler og butik i bikuben som beebread. Vi udviklede metoder til at kontrollere pollenkilden at bier indsamle og konvertere til beebread ved at placere kolonier i et specielt konstrueret lukket flyvning område. Metoder blev udviklet til at analysere protein og aminosyresammensætningen af pollen og beebread. Vi beskriver også, hvordan forbruget af beebread blev målt og metoder til at bestemme voksen arbejdstager bi hæmolymfe protein titre efter fodring på beebread for 4, 7 og 11 dage efter fremkomsten. Metoder blev anvendt for at bestemme om genotype påvirker omdannelsen af pollen til beebread og satsen, at bier forbruge og købe protein fra det. To underarter (europæiske og Africanized honningbier, EHB og AHB henholdsvis) blev leveret med det samme pollen kilde. Baseret på de udviklede metoder, beebread fra begge underarter havde lavere proteinkoncentrationer og pH-værdier end pollen. Generelt aminosyre contrationer i beebread foretages af parterne EHB eller AHB var ens og forekom ved højere niveauer i beebread end i pollen. Både AHB og EHB forbruges betydeligt mere af beebread fra AHB end EHB. Selvom EHB og AHB forbruges tilsvarende mængder af hver type beebread, hæmolymfe protein koncentrationer i AHB var højere end i EHB. Forskelle i protein erhvervelse mellem AHB og EHB kan afspejle miljømæssige tilpasninger, der vedrører det geografiske område, hvor hver underart udviklet sig. Disse forskelle kan bidrage til en vellykket etablering af AHB populationer i den nye verden på grund af virkningerne på yngel opdræt og koloni vækst.
Ernæring spiller en fundamental rolle for sundhed og livskraft honningbien kolonier og i deres virksomhed som befolkninger. Næringsstoffer fra mad giver energi og de biokemiske komponenter, der kræves for yngel opdræt, termoregulering, fouragere og immunrespons. For honningbikolonier, de næringsstoffer er nødvendige for at vokse koloni befolkninger og bevare deres helbred kommer fra nektar og pollen. Nectar giver kulhydrater og pollen leverer de resterende kostbehov såsom protein, lipider, vitaminer og mineraler 1.
Underart af honningbier kan variere i ernæringsmæssigt baseret koloni-level parametre som arbejdstager levetid, yngel opdræt, og mekanismer for social immunitet 2-6. Disse forskelle kan være knyttet til hvordan fødevarer, især pollen behandles af koloni og fordøjes i individer. Pollen er lagret i kam celler og gennem mikrobielt medierede mælkesyrefermentering er kemisk ændret <sup> 7-10. Den gærede pollen hedder beebread. Der kan være genotypiske forskelle mellem underarter i deres evne til at tilegne sig næringsstoffer fra pollen, de indsamle og opbevare, og dette kan påvirke koloni vækst og overlevelse. Genotypiske virkninger på fødevareforarbejdning og erhvervelse af næringsstoffer er blevet dokumenteret i andre organismer forårsager nogle personer at få flere næringsstoffer og kalorier end andre, men bruger de samme fødevarer 11-14.
Her beskriver vi metoder anvendt til at sammenligne sammensætning og forbrug af beebread fra forskellige underarter af honningbier. Metoder til at måle de resulterende hæmolymfe protein titre i bier også er beskrevet. Tidligere undersøgelser om den ernæringsmæssige sammensætning beebread blev gjort med europæiske honningbier (EHB) 10,15,16. Dog kan der være forskelle i beebread fremstillet af bier af forskellige underarter, selv når de lever på samme pollen. EHB og AHB blev sammenlignet fordi disse subspecies har forskellige adfærdsmæssige og fysiologiske forskelle, der kunne relateres til køb 17 forarbejdning og næringsstof mad. Nogle af de mest bemærkelsesværdige forskelle er, at AHB indsamle og forbruge mere pollen end EHB og synes at omdanne det lettere i kuld 18. AHB kolonier har højere myldrende satser end EHB og forsvinde når fødevareressourcer bliver begrænset 19-23. Forsvinder er sjælden i EHB. AHB har også en højere stofskifte end EHB 24. Den ernæringsmæssige grundlag for forskellene koloni plan mellem EHB og AHB kan være relateret til hastigheden af pollen indsamling og også dens næringsindholdet (f.eks, aminosyrer og protein), efter at det er konverteret til beebread. Beebread forbrug og det resulterende protein købet også kan spille en rolle i forskellene koloni plan mellem EHB og AHB. Brug de udviklede metoder, EHB og AHB gjort beebread fra samme pollen kilde. Den beebread blev derefter føres tilbage til bierne i each underarter og kunne afgøre, om bier erhverve protein fra beebread på en måde karakteristisk for deres underart eller kilden til beebread.
Ved hjælp af de ovenfor beskrevne metoder, fandt vi, at beebread fra AHB blev indtaget i større mængder af både AHB og EHB. Selvom EHB og AHB forbruges tilsvarende mængder af hver type beebread, AHB havde højere hæmolymfe protein titre. Resultaterne er baseret på vores metoder lignede tidligere rapporter, hvor hæmolymfe protein niveauer i AHB var højere end i EHB selvom begge blev fodret de samme kost 26. Ved at måle forbruget af ebbe og ABB, som blev forbrugt ved forskellige satser med både EHB og AHB blev det bestemt, at hæmolymfe protein koncentrationen i hver underart ikke kunne hæves ved at øge fødevareforbrug. Der synes at være et plateau for hæmolymfe proteinkoncentration i arbejdstagere sygeplejerske bi alder, og at setpunktet for plateauet er højere i AHB end EHB.
Der er flere vigtige forudsætninger for oprettelse af kolonier for beebread produktion, der vil optimere hastigheden af pollen opbevaring. Først colonies brug rammer med åben yngel. Uden åben yngel at fodre, vil arbejderne ikke indsamle meget pollen. For det andet skal koloni være queenless så ingen ekstra kuld produceres. Brood opdræt kræver store mængder pollen, og kun overskydende pollen er gemt. I de små kolonier, der er etableret i EFA, ville der være lidt pollen skal lagres som beebread hvis yngel områder blev ekspanderende så kolonier skal være queenless. Endelig for beebread skal foretages, pollen skal indsamles som corbicular belastninger og opbevares i kam celler. Hvis pollen opsamles i pollenfælder, skal det slibes til et fint pulver, inden han forelægger det for bierne, så de kan indsamle det som corbicular belastninger.
Metoderne til at måle forbruget af beebread genereret kvalitative snarere end absolutte skøn. Den eneste forbrug, der blev talt var, da celler blev fuldstændig tømt for bi brød. Et mere nøjagtigt skøn over det samlede forbrug bi brød kan opnås ved at fjerne bi brEAD fra cellerne og gøre det til en patty, der kunne vejes før og efter forsøgsperioden. , Men vi ønskede at holde bi brød i cellerne, så bierne kan æde det som de ville i en koloni og måske fortsætte behandlingen det i løbet af undersøgelsen periode. Forskellen i vægt af kammen sektioner før og efter undersøgelsen blev ikke brugt som et skøn over forbruget, fordi vægten kunne have steget, fordi bierne sætte den fortyndede honning fodret med dem i nogle celler.
Arbejderne også kunne have tilføjet nogle af den fortyndede honning til bi brød. Af disse årsager blev celler indeholdende omtrent lige mængder af bi brød før og efter fodring periode talt og genererede en kvalitativ måling. Alligevel var der en slående forskel mellem de to typer af beebread i antallet af tomme ABB talte celler sammenlignet med EBB efter 11 dage.
Bestemmelse når de opbevares pollen bliver beebread kan være difficult fordi bierne tilføjer løbende pollen til celler. Kolonierne, der anvendes til fremstilling beebread blev etableret med rammer af åben kuld så bierne ville indsamle pollen. Men kolonierne var queenless så der var larver foder kun omkring 9 dage efter koloni blev etableret. For den resterende del af perioden 3. uge, da kolonier var i EFA, pollen, som bierne indsamlet blev opbevaret og bliver konverteret til beebread. Holde den lagrede pollen i kammen celler til yderligere 11 dage, hvor tilføre den til bier i bure kan også have fortsat behandling af pollen til beebread. Omdannelsen af pollen til bi brød tager omkring 7 dage 8. Den beebread tilføres EHB og AHB havde en lavere pH og reducerede proteinkoncentrationer sammenlignet med pollen fodres. Lignende fund af ændringer i pollen omregnet beebread er blevet rapporteret af andre 7,10,27. Vores resultater afveg fra tidligere rapporter dog i, at der var forskelle i koncentrationer of visse aminosyrer mellem beebread og pollen. Ændringerne i både protein og aminosyre koncentrationer kan skyldes aktiviteten af proteolytiske enzymer, kan den kilde, som er bierne selv eller mikrobielle samfund etableret i beebread 7,8,28,29.
De metoder, der anvendes til at måle proteinkoncentrationen lignede dem tidligere beskrevet for at bestemme virkningerne af protein i kosten på Africanized og europæiske bier 26. I forlængelse af de metoder, var vi i stand til at estimere opløseligt protein i pollen og beebread. Disse metoder genereret lignende resultater til tidligere rapporter 7,10,27. Vores resultater giver yderligere beviser for, at AHB mere effektivt assimilere kosten protein end EHB, og at dette kan være en afgørende faktor i den økologiske dominans AHB i de fleste regioner, hvor det er indvandret og etablere 30-32.
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 |