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.
Honigbienen zu erhalten Nährstoffe aus Pollen sie sammeln und speichern im Bienenstock als Bienenbrot. Wir entwickelten Methoden, um die Pollenquelle, die Bienen sammeln und zu konvertieren, indem Kolonien in einem speziell konstruierten geschlossenen Fluggebiet Bienenbrei steuern. Es wurden Methoden entwickelt, um das Protein und Aminosäurezusammensetzung der Pollen und beebread analysieren. Wir beschreiben auch, wie Verbrauch des Bienenbrei wurde gemessen und Verfahren zur Behandlung von erwachsenen Arbeitnehmer Biene Hämolymphe Protein-Titer nach der Fütterung auf Bienenbrei für 4, 7 und 11 Tage nach dem Auflaufen zu bestimmen. Methoden wurden angewandt, um festzustellen, ob Genotyp beeinflusst die Umwandlung von Pollen Bienenbrot und das Tempo der Bienen verbrauchen und Protein zu erwerben von ihm. Zwei Unterarten (europäischen und Africanized Honigbienen; EHB und AHB) wurden mit demselben Pollenquelle zur Verfügung gestellt. Auf Basis der entwickelten Methoden, Bienenbrei von beiden Unterarten gemacht hatten niedrigere Proteinkonzentrationen und pH-Werte als die Pollen. Im Allgemeinen Aminosäure conzent in Bienenbrei entweder EHB oder AHB gemacht waren ähnlich und trat auf höheren Ebenen in Bienenbrei als im Pollen. Sowohl AHB und EHB verbraucht deutlich mehr der Bienenbrei von AHB als durch EHB gemacht. Obwohl EHB und AHB verbraucht ähnliche Mengen von jeder Art von Bienenbrot waren Hämolymphe Proteinkonzentrationen in AHB höher als in EHB. Unterschiede in der Protein Erwerb von AHB und EHB Umwelt Anpassungen an die geografische Region, in der jeweils Unterarten entwickelt Zusammenhang widerspiegeln könnten. Diese Unterschiede könnten auf die erfolgreiche Etablierung der AHB Populationen in der Neuen Welt wegen der Auswirkungen auf die Brutaufzucht und Koloniewachstum beitragen.
Ernährung spielt eine grundlegende Rolle bei der Gesundheit und Vitalität von Bienenvölkern und deren Etablierung als Populationen. Nährstoffe aus der Nahrung liefern Energie und die biochemischen Komponenten für die Brutaufzucht, Thermoregulation notwendig, Nahrungssuche und Immunantwort. Für Bienenvölker, benötigt die Nährstoffe Kolonie Bevölkerungen wachsen und pflegen ihre Gesundheit von Nektar und Pollen zu kommen. Nectar bietet Kohlenhydrate und Pollen liefert die verbleibenden diätetischen Anforderungen wie zB Protein, Lipide, Vitamine und Mineralien ein.
Unterarten der Honigbienen in ernährungsphysiologisch basierten Kolonie-Level-Parameter, wie Arbeiter Langlebigkeit, Brutaufzucht und Mechanismen der sozialen Immunität 2-6 unterscheiden. Diese Unterschiede könnten, wie Lebensmittel, insbesondere Pollen wird durch die Kolonie verarbeitet und verdaut Personen verknüpft werden. Pollen ist in Wabenzellen und durch mikrobiell vermittelte Milchsäuregärung wird chemisch verändert gespeichert <sup> 10.07. Das fermentierte Pollen wird als Bienenbrot. Es könnte genotypische Unterschiede zwischen den Unterarten in ihrer Fähigkeit, Nährstoffe aus dem Pollen sie sammeln und speichern zu erwerben und dies könnte Kolonie Wachstum und Überleben beeinflussen. Genotypische Auswirkungen auf die Lebensmittelverarbeitung und Nährstoff Erwerb haben in anderen Organismen dokumentiert was manche Menschen, mehr Nährstoffe und Kalorien als andere zu erhalten und verbrauchen dabei die gleichen Nahrungsmittel 11-14.
Wir beschreiben hier verwendet, um die Zusammensetzung und den Verbrauch von Bienenbrei durch verschiedene Unterarten der Honigbienen gemacht vergleichen Methoden. Methoden, um die resultierenden Hämolymphe Protein-Titer bei Arbeiterinnen beschrieben sind zu messen. Frühere Studien über die Nährstoffzusammensetzung Bienenbrei wurden mit europäischen Honigbienen (EHB) 10,15,16 getan. Allerdings kann es Unterschiede in Bienenbrei von Bienen der verschiedenen Unterarten gemacht, selbst wenn sie auf der gleichen Pollen ernähren. EHB und AHB miteinander verglichen, da diese U-BootePecies haben unterschiedliche verhaltensmäßigen und physiologischen Unterschiede, die Lebensmittel- und Nährstofferfassung 17 in Zusammenhang stehen könnten. Einige der bemerkenswertesten Unterschiede sind, dass AHB sammeln und verbrauchen mehr Pollen als EHB und scheinen, um es leichter in Brut 18 umzuwandeln. AHB Kolonien haben höhere Schwärmen Raten als EHB und fliehen, wenn Nahrungsressourcen zu begrenzten 19-23. Flucht ist in EHB selten. AHB auch höhere Stoffwechselrate als EHB 24. Die Nahrungsgrundlage für die Kolonie-Pegeldifferenzen zwischen EHB und AHB könnte zu der Rate der Pollensammlung sowie dessen Nährstoffgehalt (zB Aminosäuren und Proteinen), nachdem es umgewandelt Bienenbrei hängen. Bienenbrei Verbrauch und das resultierende Protein Akquisition könnte auch eine Rolle in der Kolonie-Niveauunterschiede zwischen EHB und AHB zu spielen. Mit den entwickelten Methoden, EHB und AHB gemacht Bienenbrei aus demselben Pollenquelle. Die Bienenbrot wurde dann zurück auf die Bienen gefüttert each Unterart und kann bestimmen, ob Bienen erwerben Protein aus beebread in einer Weise kennzeichnend für deren Unterarten oder an die Source des beebread.
Unter Verwendung der oben beschriebenen Verfahren, haben wir festgestellt, dass die beebread Firma AHB wurde in größeren Mengen sowohl von AHB und EHB verbraucht. Obwohl EHB und AHB verbraucht ähnliche Mengen der einzelnen Arten von Bienenbrot hatte AHB höher Hämolymphe Protein-Titer. Erkenntnisse auf der Grundlage unserer Methoden waren ähnlich zu früheren Berichten, wo Hämolymphe Protein-Ebene in AHB höher als in EHB obwohl beide die gleichen Diäten 26 zugeführt wurden. Durch die Messung des Verbrauchs von EBB und ABB, die mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten sowohl EHB und AHB verbraucht wurden, wurde bestimmt, dass Hämolymphe Proteinkonzentration in den einzelnen Unterarten nicht durch eine Erhöhung der Nahrungsaufnahme erhöht werden. Es scheint ein Plateau für Hämolymphe Proteinkonzentration in Arbeiter Krankenschwester Biene Alter und dass der Sollwert für die Hochebene ist in AHB als EHB höher sein.
Es gibt mehrere wichtige Voraussetzungen für die Bildung Kolonien beebread Produktion, die die Rate der Pollenspeicher optimieren. Erstens, die colonies müssen Rahmen mit offenen Brut. Ohne offene Brut zu füttern, werden die Arbeiter nicht viel Pollen sammeln. Zweitens muß der Kolonie weisellos sein, so dass keine zusätzlichen Brut erzeugt. Brutaufzucht benötigt große Mengen an Pollen und nur überschüssiges Pollen gespeichert. In den kleinen Kolonien in EFA gegründet, gäbe es wenig Pollen als Bienenbrot, wenn Brutbereiche wurden erweitert, so Kolonien müssen weisellos sein gespeichert werden können. Schließlich wird für beebread gemacht werden, Pollen müssen corbicular Lasten gesammelt und in Wabenzellen gespeichert werden. Wenn der Pollen in Pollenfallen gesammelt, muss es zu einem feinen Pulver, bevor er sich für die Bienen, so dass sie es als corbicular Lasten sammeln können geschliffen werden.
Die Methoden zur Messung der Verbrauch von Bienenbrei erzeugt eher qualitative als absolute Schätzungen. Der einzige, der Verbrauch gezählt wurde, war, wenn die Zellen vollständig von Bienenbrot entleert. Eine genauere Schätzung der gesamten Bienenbrot Verbrauch könnte durch Entfernen der Bienen br erhaltenead aus den Zellen und damit zu einer Pastete, die vor und nach der Studie Zeitraum gewogen werden konnte. Wollten wir jedoch, das Bienenbrot in den Zellen zu halten, damit die Bienen könnten darauf, wie sie es in einer Kolonie und vielleicht auch weiterhin während der Studiendauer Verarbeitung füttern. Der Gewichtsunterschied der Kammabschnitte vor und nach der Studie nicht als eine Schätzung des Konsums verwendet, weil das Gewicht steigt an, weil Bienen setzen Sie den verdünnten Honig, sie in einigen Zellen zugeführt.
Die Arbeiter könnten auch einige der verdünnten Honig auf die Bienenbrot hinzugefügt haben. Aus diesen Gründen wurden die Zellen, das etwa gleiche Mengen von Bienenbrot vor und nach der Fütterungsperiode gezählt und erzeugt einen qualitativen Messung. Dennoch gab es einen auffallenden Unterschied zwischen den beiden Arten von beebread der Anzahl der leeren Zellen ABB Vergleich EBB gezählt nach 11 Tagen.
Festlegen, wann gespeichert Pollen wird Bienenbrei kann difficult weil Bienen ständig hinzufügen Pollen, Zellen. Die für die Herstellung von Bienenbrot verwendet Kolonien wurden mit Rahmen von offenen Brut hergestellt, so würden die Bienen Pollen zu sammeln. Allerdings waren die Kolonien weisellos so gab es Larven für nur 9 Tage zu ernähren, nachdem die Kolonie gegründet wurde. Für den Rest des Zeitraums von 3 Wochen bei Kolonien wurden in EFA, Pollen, die die gesammelten Bienen wurde gespeichert und umgewandelt, um Bienenbrot. Halten Sie die gespeicherten Pollen in den Kamm Zellen für weitere 11 Tage bei Verfütterung an Bienen in Käfigen kann auch die Verarbeitung von Pollen weiter Bienenbrei haben. Die Umwandlung von Pollen Bienenbrot dauert ca. 7 Tage 8. Die auf EHB und AHB gefüttert Bienenbrei hatten niedrigere pH-Wert und reduziert die Proteinkonzentrationen im Vergleich mit dem Pollen gefüttert. Ähnliche Ergebnisse von Änderungen der Pollen nach Umwandlung Bienenbrei wurden von anderen 7,10,27 berichtet. Die Ergebnisse unterschieden sich von früheren Berichten jedoch darin, dass es Unterschiede in Konzentrationen of bestimmte Aminosäuren zwischen Bienenbrot und Pollen. Die Veränderungen der beiden Protein und Aminosäurekonzentrationen konnte aufgrund der Aktivität von proteolytischen Enzymen, könnte die Quelle, von denen die Bienen selbst oder die mikrobiellen Gemeinschaften im Bienenbrot 7,8,28,29 etabliert sein.
Die verwendet werden, um die Proteinkonzentration zu messen Verfahren waren ähnlich den zuvor beschriebenen, um die Wirkungen von Nahrungsprotein auf Africanized und europäischen Bienen 26 bestimmen. Als Erweiterung der Verfahren, waren wir in der Lage, lösliche Protein in Pollen und beebread abzuschätzen. Diese Methoden erzeugt ähnliche Ergebnisse zu früheren Berichten 7,10,27. Unsere Ergebnisse liefern weitere Beweise dafür, dass AHB Nahrungsprotein effizienter assimilieren als EHB, und dass dies ein Schlüsselfaktor für den ökologischen Dominanz des AHB in den meisten Regionen, in denen sie eingewandert sind und sich etabliert hat 30-32 sein.
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 |