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.
As abelhas do mel obter nutrientes do pólen que coletar e armazenar na colméia como beebread. Nós desenvolvemos métodos para o controle da fonte de pólen que as abelhas coletam e converter para beebread colocando colônias em uma área de vôo fechado especialmente construído. Os métodos foram desenvolvidos para analisar a composição dos ácidos da proteína e de aminoácidos do pólen e beebread. Nós também descrevem como consumo do beebread foi medida e os métodos utilizados para determinar trabalhador adulto títulos proteína abelha hemolinfa após a alimentação em beebread para 4, 7 e 11 dias após a emergência. Os métodos foram aplicados para determinar se o genótipo afecta a conversão do pólen para beebread e que a taxa de abelhas consumir e adquirir proteína a partir dele. Duas subespécies (abelhas africanizadas europeus e mel; EHB e AHB respectivamente) foram fornecidos com a mesma fonte de pólen. Com base nos métodos desenvolvidos, beebread feito por ambas as subespécies tinham concentrações de proteína mais baixos e valores de pH do que o pólen. Em geral, con amino ácidocentrações em beebread feitas por qualquer EHB ou AHB foram semelhantes e ocorreu em níveis mais elevados em beebread do que no pólen. Ambos AHB e EHB consumiram significativamente mais do beebread feita por AHB que por EHB. Embora EHB e AHB consumiram quantidades semelhantes de cada tipo de beebread, concentrações de proteína hemolinfa em AHB foram maiores do que em EHB. As diferenças na aquisição de proteína entre AHB e EHB pode refletir adaptações ambientais relacionados com a região geográfica onde cada subespécie evoluiu. Estas diferenças podem contribuir para o sucesso da criação populações AHB no Novo Mundo por causa dos efeitos sobre a criação de ninhada e o crescimento da colônia.
A nutrição desempenha um papel fundamental na saúde e vigor de colônias de abelhas produtoras de mel e em seu estabelecimento como populações. Nutrientes dos alimentos fornecem energia e os componentes bioquímicos necessários para a criação ninhada, termorregulação, forragem e resposta imune. Para colônias de abelhas produtoras de mel, os nutrientes necessários para crescer populações colônia e manter a sua saúde vêm de néctar e pólen. Nectar fornece carboidratos e pólen abastece as restantes necessidades dietéticas, tais como proteínas, lipídios, vitaminas e minerais 1.
Subespécies de abelhas podem diferir em parâmetros de nível de colônia com base nutricionalmente como longevidade trabalhador, criação de larvas, e mecanismos de imunidade sociais 2-6. Estas diferenças podem ser ligados a forma como os alimentos, especialmente pólen é processado pela colónia e digeriu-se em indivíduos. O pólen é armazenado nas células de pente e através da fermentação microbiana de ácido láctico é alterada quimicamente mediada <sup> 7-10. O pólen fermentado é chamado beebread. Pode haver diferenças genotípicas entre subespécies na sua capacidade de adquirir nutrientes do pólen que recolhem e armazenam e isso poderia afetar o crescimento da colônia e sobrevivência. Efeitos genotípicas no processamento de alimentos e aquisição de nutrientes têm sido documentadas em outros organismos causadores alguns indivíduos para obter mais nutrientes e calorias do que os outros, enquanto consumir os mesmos alimentos 11-14.
Aqui, descrevemos métodos utilizados para comparar a composição e o consumo de beebread feita por diferentes subespécies de abelhas. Métodos para medir os títulos de proteína hemolinfa resultantes em abelhas operárias são também descritos. Estudos anteriores sobre a composição nutricional do beebread foram feitos com as abelhas européias (EHB) 10,15,16. No entanto, pode haver diferenças na beebread feita por abelhas de diferentes subespécies, mesmo quando eles se alimentam no mesmo pólen. EHB e AHB foram comparados porque esses subspecies têm diferenças comportamentais e fisiológicos distintos que podem estar relacionados ao processamento de alimentos e nutrientes aquisição 17. Algumas das diferenças mais notáveis são que AHB recolher e consumir mais do que o pólen EHB e parecem convertê-lo mais facilmente em ninhada 18. Colónias AHB têm taxas mais elevadas do que pululantes EHB e fugir quando os recursos alimentares tornam-se limitadas 19-23. Fuga é rara em EHB. AHB também têm taxas metabólicas mais elevadas do que EHB 24. A base nutricional para as diferenças de nível entre colônia EHB e AHB pode estar relacionado com a taxa de coleta de pólen e também ao seu conteúdo de nutrientes (por exemplo, aminoácidos e proteínas), depois ele é convertido para beebread. Beebread consumo e aquisição de proteína resultante também pode desempenhar um papel nas diferenças de nível entre colônia EHB e AHB. Usando os métodos desenvolvidos, EHB e AHB fez beebread da mesma fonte de pólen. O beebread foi então alimentado de volta para as abelhas de each subespécies e pode determinar se a proteína de abelhas adquirir beebread de um modo distinto para seus subespécie ou à fonte do beebread.
Utilizando os métodos descritos acima, verificou-se que o beebread feita por AHB foi consumido em maiores quantidades por ambos AHB e EHB. Embora EHB e AHB consumiram quantidades semelhantes de cada tipo de beebread, AHB teve maiores títulos de proteínas da hemolinfa. Apreciação com base em nossos métodos foram semelhantes aos relatórios anteriores, onde os níveis de proteína na hemolinfa AHB foram maiores do que em EHB embora ambos foram alimentados com as mesmas rações 26. Por medição do consumo de EBB e ABB que foram consumidas em taxas diferentes, tanto de EHB e AHB, determinou-se que a concentração de proteína na hemolinfa cada subespécie não poderia ser elevada pelo aumento do consumo de alimentos. Parece haver um platô para concentração de proteína hemolinfa em trabalhadores de idade enfermeira abelha e que o ponto de ajuste para o patamar é mais elevado do que em AHB EHB.
Existem várias condições importantes para o estabelecimento de colônias para a produção beebread que irão otimizar a taxa de armazenamento de pólen. Primeiro, a colonies precisa quadros com ninhada aberto. Sem ninhada aberto para alimentar, os trabalhadores não coletará muito pólen. Em segundo lugar, a colônia deve ser colmeia sem rainha de modo nenhum ninhada adicional é produzido. Brood criação requer grandes quantidades de pólen, e apenas o excesso de pólen é armazenado. Nas pequenas colônias estabelecidas em EFA, haveria pouco pólen para ser armazenado como beebread se as áreas de cria foram se expandindo tão colônias precisam ser colmeia sem rainha. Finalmente, para beebread para ser feita, pólen deve ser recolhido como cargas corbicular e armazenado em células dos favos. Se o pólen é coletado em coletores de pólen, deve ser motivo para um pó fino antes de apresentá-lo para as abelhas, para que possam recolher-lo como cargas corbicular.
Os métodos para medir o consumo de beebread gerado mais qualitativo do que as estimativas absolutos. A única consumo que foi contado era quando as células foram completamente esvaziados de pão de abelha. Uma estimativa mais precisa do consumo total de pão de abelha pode ser obtido por remoção do largo abelhaead a partir das células e transformá-la numa empada que poderia ser pesado antes e após o período de estudo. No entanto, queríamos manter o pão de abelha nas células para que as abelhas poderiam alimentar sobre ele como se estivessem em uma colônia e, talvez, continuar a processar-lo durante o período de estudo. A diferença de peso das secções de pente antes e depois de o estudo não foi utilizado como uma estimativa do consumo, pois o peso pode ter aumentado porque a colocar abelhas mel diluído alimentado a eles em algumas células.
Os trabalhadores também poderia ter acrescentado alguns dos mel diluído ao pão de abelha. Por estas razões, as células que contêm quantidades aproximadamente iguais de pão de abelha antes e após o período de alimentação foram contadas e gerou uma medida qualitativa. Ainda, houve uma diferença notável entre os dois tipos de beebread no número de células vazias ABB contados em comparação com EBB após 11 dias.
Determinar quando pólen armazenado fica beebread pode ser difficult porque as abelhas adicionar continuamente pólen para as células. As colónias usadas para beebread produtoras foram estabelecidos com quadros de ninhada aberta para que as abelhas coletavam pólen. No entanto, as colônias foram colmeia sem rainha assim havia larvas para alimentar-se apenas cerca de 9 dias após a colônia foi estabelecida. Para o restante do período de 3 semanas quando as colónias foram em EFA, o pólen que as abelhas recolhidas e foi armazenado a ser convertido em beebread. Mantendo o pólen armazenado nas células de pente para mais 11 dias, quando o alimentam de abelhas em gaiolas também pode ter continuado a transformação do pólen para beebread. A conversão de pólen para pão de abelha leva cerca de 7 dias 8. O beebread alimentado para EHB e AHB apresentaram menor pH e concentrações de proteína reduzida em comparação com o Fed pólen. Achados semelhantes de mudanças no pólen após beebread conversão foram relatados por outros 7,10,27. Nossos resultados diferem dos relatórios anteriores no entanto, em que houve diferenças nas concentrações de of certos aminoácidos entre beebread e pólen. As alterações em ambas as concentrações de proteína e de ácidos aminados pode ser devido à actividade de enzimas proteolíticas, a origem dos quais podem ser os mesmos ou as comunidades microbianas estabelecidos no beebread 7,8,28,29 abelhas.
Os métodos usados para medir a concentração de proteína foram semelhantes aos descritos anteriormente para determinar os efeitos da proteína dietética sobre africanizadas e as abelhas europeias 26. Como uma extensão dos métodos, que foram capazes de estimar proteína solúvel no pólen e beebread. Esses métodos gerado resultados semelhantes aos relatórios anteriores 7,10,27. Nossos resultados fornecem evidências adicionais de que AHB assimilar de forma mais eficiente de proteínas na dieta de EHB, e que este poderia ser um fator-chave no domínio ecológico da AHB na maioria das regiões onde ele emigrou e se estabelecer 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 |