Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Environment
Click here for the English version

Environment

In Vitro Fokken van Solitaire bijen: een instrument voor de beoordeling van larvale risicofactoren

Published: July 16, 2018 doi: 10.3791/57876
Automatic Translation
1, 2, 3,4, 1,5
1Department of Entomology, University of Wisconsin-Madison, 2Department of Bacteriology, University of Wisconsin-Madison, 3Department of Horticulture, University of Wisconsin-Madison, 4Instituto Nacional de Investigaciones Forestales Agricolas y Pecuarias, 5USDA-ARS, Vegetable Crop Research Unit

Summary

Fungicide sprays op tweezaadlobbige planten kunnen Solitaire bijen aan hoge concentraties van stuifmeel overgedragen fungicide residuen blootstellen. Met behulp van laboratorium gebaseerde experimenten waarbij in vitro-gefokte bijen larven, deze studie onderzoekt de interactieve effecten van de consumptie van fungicide-behandelde stuifmeel afkomstig van planten van de host en niet-host.

Abstract

Hoewel Solitaire bijen cruciale bestuiving dienstverlening voor wild en beheerde gewassen, deze soortenrijke groep heeft grotendeels over het hoofd gezien in bestrijdingsmiddelen verordening onderzoeken. Het risico van blootstelling aan residuen fungicide is waarschijnlijk vooral hoog als de spray alleen op of in de buurt van de waardplanten optreedt, terwijl de bijen stuifmeel verzamelen om het inrichten van hun nesten. Voor de soorten van Osmia die consumeren van stuifmeel van een selecte groep van planten (oligolecty), kan de onmogelijkheid tot gebruik van stuifmeel van niet-gastheerplanten hun risicofactor voor fungicide-gerelateerde toxiciteit verhogen. Dit manuscript wordt beschreven protocollen gebruikt om te oligolectic mason bijen, Osmia ribifloris sensu lato, van ei tot prepupal fase in cel cultuur platen onder gestandaardiseerde laboratoriumomstandigheden met succes aan de achterkant. De in vitro-gefokte bijen worden vervolgens gebruikt om te onderzoeken van de effecten van de blootstelling en pollen bron fungicide op bee fitness. Op basis van een 2 × 2 volledig gekruist faculteit ontwerp, bespreekt het experiment de belangrijkste en interactieve effecten van fungicide blootstelling en pollen bron op larvale fitness, gekwantificeerd door prepupal biomassa, larvale ontwikkelings tijd en nabestaanden. Een groot voordeel van deze techniek is dat met behulp van in vitro-gefokte bijen vermindert natuurlijke achtergrond variabiliteit en de gelijktijdige manipulatie van meerdere experimentele parameters. Het beschreven protocol biedt een veelzijdig instrument voor hypotheses testen waarbij de suite van factoren die de gezondheid van de bijen. Voor pogingen tot instandhouding te worden voldaan, met aanzienlijke en blijvende succes, zal dergelijke inzichten in het complexe samenspel van fysiologische en ecologische factoren rijden bee dalingen blijken te zijn kritisch.

Introduction

Gezien hun rol als de dominante groep van insecten bestuivers1, vormt het wereldwijde verlies in bijenvolken een bedreiging voor de voedselzekerheid en ecosysteem stabiliteit2,3,4,5,6 ,7. De dalende trends in beide beheerde en wilde bijenvolken zijn toegeschreven aan verschillende gedeelde risicofactoren, met inbegrip van habitatfragmentatie, opkomende parasieten en ziekteverwekkers, verlies van genetische diversiteit, en de introductie van invasieve soorten3 ,4,7,8,9,10,11,12. In het bijzonder is de dramatische toename van het gebruik van pesticiden, (bijvoorbeeld neonicotinoids) rechtstreeks gekoppeld aan schadelijke gevolgen onder bijen13,14,15. Verschillende studies hebben aangetoond dat de synergie tussen neonicotinoids en ergosterol-biosynthese-remmende (EBI) fungiciden tot hoge mortaliteit over meerdere bee soorten16,17,18 leiden kan , 19 , 20 , 21 , 22. niettemin, fungiciden, lange tijd beschouwd als 'bee-veilig', nog steeds worden gespoten op in-bloei gewassen zonder veel controle23. Foerageren bijen zijn gedocumenteerd routinematig terug te brengen stuifmeel ladingen besmet met fungicide residuen24,25,26. De consumptie van dergelijke fungicide-ladenpollen kan leiden tot hoge sterfte onder de larven bijen27,28,29,30, en een suite van subletale effecten onder de volwassen bijen16 , 31 , 32 , 33 , 34. een recente studie suggereert dat fungiciden bijen verliezen door een wijziging van de microbiële Gemeenschap in korf-opgeslagen stuifmeel, waardoor het verstoren van de kritische symbiose tussen bijen en stuifmeel overgedragen microben35kunnen veroorzaken.

Hoewel Solitaire bijen essentieel voor de bestuiving van verschillende planten wild en landbouw36,37,zijn heeft38, deze diverse groep van bestuivers veel minder aandacht gekregen in bestrijdingsmiddelen controle studies. Het nest van een volwassen eenzame vrouw bevat 5-10 verzegelde brood kamers, elk gevuld met een eindige hoeveelheid maternally verzamelde stuifmeel en nectar, en een enkel ei39. Na het uitkomen, de larven zijn afhankelijk van de toegewezen stuifmeel bepaling, en de bijbehorende stuifmeel overgedragen microbiota verkrijgen van voldoende voeding40,41. Wegens hun gebrek aan de voordelen van een sociale levensstijl, Solitaire bijen meer kwetsbaar zijn voor bestrijdingsmiddelen blootstelling42. Bijvoorbeeld, terwijl de tekorten in de sociale bijen na een spray kan worden vergoed aan sommige uit te breiden door werknemers en nieuwe opkomende brood, de dood van een enkele volwassen eenzame vrouw eindigt alle reproductieve activiteit43. Dergelijke verschillen in gevoeligheid wijzen op de noodzaak om op te nemen van uiteenlopende bee taxa in ecotoxicologische onderzoeken om adequate bescherming voor zowel beheerde en wilde bijen. Echter, afgezien van een handvol studies, onderzoek naar de effecten van fungicide blootstelling heeft voornamelijk gericht is op sociale bijen18,23,32,44,45 ,46,47,48,49.

Solitaire bijen die behoren tot het geslacht Osmia (Figuur 1) zijn opgebruikt wereldwijd als efficiënte bestuivers van verschillende belangrijke vruchten en noten gewassen39,50,51,53, 53. als groepen met andere beheerde pollinator24,54,55,56,,57,58, volwassen Osmia bijen zijn routinematig blootgesteld aan fungiciden gespoten op in-bloei gewassen44. Volwassen vrouwtjes foerageren op onlangs gespoten gewassen kunnen verzamelen en voorraad hun brood kamers met fungicide-beladen stuifmeel, die later het enige dieet voor de ontwikkeling van de larven vormt. De bepalingen van de verontreinigde stuifmeel consumeren kan vervolgens de larven fungicide residuen42worden blootgesteld. Het risico van blootstelling mogelijk hoger onder oligolectic soorten, die slechts op een paar nauw verwante host planten59,60,,61foerageren. De bijen van bepaalde megachilid, bijvoorbeeld, verschijnen bij voorkeur voedergewassen voor het stuifmeel van de Asteraceae van lage kwaliteit, als een middel van vermindering van parasitisme62. Echter, de mate waarop invloed fungiciden larvale fitness onder oligolectic Solitaire bijen heeft niet empirisch gekwantificeerd. Het doel van deze studie is het ontwikkelen van een protocol om te testen van de belangrijkste en interactieve effecten van fungicide blootstelling en pollen bron op de geschiktheid van in vitro gefokt Solitaire bijen. Om te onderzoeken, eieren van O. ribifloris sensu lato (s.l.) kunnen worden verkregen commercieel (tabel of Materials). Deze populatie is ideaal vanwege het belang ervan als een native pollinator, en haar sterke voorliefde voor de nectar-rijke Mahonia aquifolium (Oregon druif) gevonden binnen de regio53,63,64 (Figuur 2).

Figure 1
Figuur 1. Een foto met hoge resolutie van een volwassen Osmia ribifloris. Foto krediet Dr. Jim Cane, onderzoek de entomoloog, USDA-ARS Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 2
Figuur 2. Phragmite nesten van riet van Osmia ribifloris (s.l.) met een geneste vrouw op de voorgrond. Kamer partities en terminal stekkers voor de rieten zijn opgebouwd uit wat bladeren. Foto credit Mr. Kimball Clark, NativeBees.com Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

De eerste doelstelling van deze studie is om te evalueren van het effect van het nuttigen van stuifmeel fungicide-behandeld op larvale fitness (gemeten in termen van ontwikkeltijd en prepupal biomassa). Terwijl blootstelling aan de algemeen toegepaste fungicide propiconazool is gekoppeld aan een verhoogde sterfte onder de volwassen bijen over verschillende soorten 23,24,32,44,45, 54,55,56,,57,58,65,66,,67, het effect ervan op de larvale bijen is minder bekend. De tweede doelstelling van deze studie is om te evalueren van de effecten van de consumptie van niet-host pollen op larvale fitness. Eerdere studies blijkt dat de larven van oligolectic bijen niet ontwikkelen wanneer gedwongen om te consumeren niet-host stuifmeel68. Dergelijke resultaten kunnen worden toegeschreven aan variaties in bee fysiologie69, stuifmeel biochemie70en de gunstige microbiome natuurlijke stuifmeel bepalingen71is gekoppeld. De derde doelstelling van deze studie is om te evalueren van de interactieve effecten van fungicide behandeling en dieet stuifmeel op larvale fitness.

Talrijke biologische eigenschappen met inbegrip van maternale lichaamsgrootte, zijn inrichten van tarief, foerageren strategie en stuifmeel hoeveelheid72,73,74,75 beïnvloeden larvale fitness onder Solitaire bijen bekend. Deze factoren kunnen leiden tot aanzienlijke variabiliteit tussen riet, die een uitdaging bij de ontwikkeling van verdedigbaar experimentele designs bij de beoordeling van larvale gezondheid. Bovendien, gezien het feit dat larvale ontwikkeling binnen verzegelde nesten riet optreedt, de effecten van dergelijke variabiliteit bij het nageslacht zijn moeilijk te visualiseren en gekwantificeerde zonder gebruik te maken van niet-dodelijke technieken (Figuur 3). Om te overwinnen deze uitdaging, zijn alle hypothesen binnen deze studie getest met behulp van larven gefokt buiten hun nesten riet. De proefopzet vertegenwoordigt een volledig gekruiste 2 × 2 factoriële set-ups, met elke factor die bestaat uit 2 verdiepingen; Factor 1: Fungicide blootstelling (Fungicide; Geen fungicide); Factor 2: Stuifmeel bron (gastheer pollen, stuifmeel van de Non-host). Bijen zijn verhoogd van het ei tot de prepupal fase in steriele multiwell cel cultuur platen onder gecontroleerde laboratoriumomstandigheden. Elk is goed afzonderlijk gevuld met een gestandaardiseerde hoeveelheid stuifmeel bepaling en een enkel ei. Na het uitkomen, de larve voedt zich met het toegewezen stuifmeel binnen de put larvale ontwikkeling voltooit en initieert verpopt. Afgelopen studies hebben aangetoond dat onverklaarbare sterfte lager onder bijen aan de orde gesteld binnen deze omgeving kunstmatig fokken dan die aangetroffen in het wild49,-76is. Het gebruik van in vitro-gefokte bijen heeft diverse voordelen ten opzichte van veld gebaseerde studies: 1) het minimaliseert de storende effecten van natuurlijke variabiliteit en ongecontroleerde factoren meestal gekoppeld veld gebaseerde studies; 2) hierdoor meerdere niveaus van manipulatie voor elke factor(en) van belang zijn voor het gelijktijdig worden beproefd over behandelgroepen; 3) het aantal replicatieonderzoeken kan vooraf bepaald worden, en experimentele factoren voor elk replicatieonderzoek individueel kunnen worden gemanipuleerd; 4) larval reactie variabelen kunnen gemakkelijk worden gevisualiseerd en onafhankelijk geregistreerd zonder storende aangrenzende larven; 5) het protocol kan worden gewijzigd voor complexere experimentele designs waarbij meerdere factoren en antwoord variabelen.

Figure 3
Figuur 3. Inhoud binnen een natuurlijke nesten reed van Osmia ribifloris (s.l.). Close up van (A) een ontleed riet met afzonderlijke ruimten, stuifmeel bepalingen, en partities, en (B) vers geoogst stuifmeel bepalingen, en de bijbehorende eieren (aangegeven door een zwart bolletje). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. Prepareer propiconazool oplossingen Fungicide blootstelling experimenten

  1. 0.1 x fungicide oplossing voor te bereiden door het oplossen van de juiste hoeveelheid commercieel aangeschafte propiconazool 14,3% in steriel water de dag van het experiment. Zorg ervoor dat alleen vers bereide fungicide oplossing wordt gebruikt voor alle behandelingen.
  2. Voeg 23 µL van 0.1 x fungicide oplossing per gram stuifmeel bepaling te verkrijgen van de maximale concentratie van propiconazool eerder gemeld van bee-verzamelde stuifmeel24 (0.361 PPM of werkzame bestanddeel g-1 van stuifmeel µg).

2. de oogst van eieren en Host stuifmeel bepalingen van Osmia riet

  1. Met behulp van een gesteriliseerde scalpel, ontleden vers aangesloten nesten van Osmiariet, het splitsen in twee delen langs de lengte van het riet bloot van de afzonderlijke ruimten.
    Opmerking: Elk nest tussen de 8 tot en met 14 kamers en een enkel ei in een vergaderzaal kan bevatten.
  2. Inspecteer het riet visueel ter identificatie van de kamers met mannelijke eieren op basis van eerder gepubliceerde richtsnoeren77. Gebruik een gesteriliseerde gebogen naald te verwijderen elke bepaling stuifmeel samen met het bijbehorende ei uit de nesten reed, en in een schone wegen boot.
  3. Zachtjes scheiden van het ei van de bepaling met behulp van een schone fijne kwast en het verse gewicht van de stuifmeel-bepaling opnemen en ei met behulp van een standaard laboratorium evenwicht. Bereken het gemiddelde gewicht van de mannelijke stuifmeel bepalingen.
  4. Voer de volgende stappen met minimale vertraging te verminderen de kans op schade aan het ei tegen blootstelling aan bovenmatige temperatuur en uitdroging.

3. voorbereiding van de Host Plant stuifmeel bepalingen

  1. Inspecteer visueel of het stuifmeel van de maternally verzamelde waardplant opgegraven uit de nesten kamers om ervoor te zorgen dat geen parasieten huidige78 zijn. Teneinde potentiële moeders vooringenomenheid, combineren de stuifmeel-bepalingen tot een enkele massa in een steriele petrischaal en meng goed met behulp van een gesteriliseerde naald.
  2. Verdeel de gecombineerde massa in nieuwe bepalingen van het stuifmeel, ervoor te zorgen dat het gewicht van elke gereconstitueerde bepaling ongeveer gelijk aan het gemiddelde gewicht van een natuurlijk toegewezen mannelijke bepaling is (bedoel ± SE, 0.35 ± 0,01 g, N = 42).
    Opmerking: Omdat Osmia sp. kleinere stuifmeel bepalingen aan de mannelijke nakomelingen, dit resulteert in lagere lichaam gewichten van de mannelijke larven vergeleken met die van de vrouwtjes77toegewezen. Om te voorkomen dat een dergelijke bias die voortvloeien uit verschillen van het geslacht wordt bepaald, gebruik alleen mannelijke eieren in de experimenten.

4. voorbereiding van de niet-waardplant stuifmeel bepaling

  1. Verpulveren commercieel aangeschafte honey bee-verzamelde stuifmeel tot een fijn poeder met behulp van een standaard laboratorium bal-molen.
  2. Op basis van het vochtgehalte van gastheer maternally verzamelde stuifmeel bepalingen (~ 20%), hydrateren het stuifmeel poeder gebruik van passende volumes 40% gesteriliseerd suiker oplossing79 en meng grondig om te vormen van een deeg-achtige consistentie.
  3. Verdelen in afzonderlijke stuifmeel massa's, elk met een gewicht van ongeveer hetzelfde als het gemiddelde gewicht van een natuurlijk toegewezen mannelijke bepaling.
    Opmerking: Vochtgehalte van maternally verzamelde host stuifmeel bepalingen in voorafgaande kunnen worden gestandaardiseerd door het vergelijken van het verse en droge gewicht van stuifmeel bepalingen 30 willekeurig geselecteerde mannelijke chambers €80. Voor het verkrijgen van de droge stof, pollen bepalingen moeten worden gevriesdroogd in een lyophilizer (1.5 Pa gedurende 72 uur).

5. voorbereiding Multiwell cel cultuur platen

  1. Lijn individuele putjes van steriele 48-well cultuur plaat met gesteriliseerde met autoclaaf tin cups (5 × 9 cm). Met behulp van steriele pincet, zachtjes flair uit de bovenste rand van de capsule zodat het rekening met de bepaling van het stuifmeel houden kan.
  2. Plaats een enkele massa van host of niet-host stuifmeel bepaling binnen de tin beker met behulp van steriele instrumenten op basis van de behandelde groep.
    Opmerking: Voorkom kruisbesmetting, gebruiken afzonderlijke platen voor behandeling en controlegroepen.

6. Voeg fungiciden

  1. Het maken van een centraal geplaatste depressie binnen de stuifmeel massa met behulp van een steriele houten stok. Gebruik een nieuwe stick voor elke bepaling van stuifmeel.
  2. Juiste hoeveelheid fungicide oplossing (voor behandeling), of steriel water (voor besturingselementen) toevoegen in de depressie. Knijp de opening van de depressie met behulp van steriele pincet te minimaliseren oppervlak contact tussen het fungicide / steriel water en het ei.
  3. Zorgen dat de faculteit opzet van de proefopzet worden uitgelijnd met die afgebeeld in de schematische weergave (Figuur 4).

Figure 4
Figuur 4. Schematische weergave van de experimentele opstelling. Het experiment vertegenwoordigt een volledig-crossed 2 × 2 factoriële setups. Factor 1 vertegenwoordigt Fungicide blootstelling en bestaat uit 2 niveaus: (i) geen fungicide (N = 10), en (ii) Fungicide (N = 10). Factor 2 stuifmeel bron vormt en bestaat uit 2 niveaus: (i) ontvangende stuifmeel (N = 8), en (ii) niet-host pollen (N = 8). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

7. aan de achterkant en observeren van de larven

  1. Plaats een willekeurig geselecteerde mannelijke ei op de bovenkant van de stuifmeel-bepaling met behulp van een schone fijne kwast. Zodra de eieren hebben gelegd op alle bepalingen, vervangt u de deksel van de cel cultuur plaat, vastzetten met het labelen van tape op de hoeken.
  2. Plaats de platen goed op een schone lade en bedek het met een donker doek te dwarsbomen contact met direct licht. Plaats een 6 goed plaat met 30 mL steriel water binnen de lade om uitdroging te voorkomen. Incubatie dienbladen ongestoord binnen een incubator verlaten bij kamertemperatuur.
  3. Observeer goed platen dagelijks onder een ontleden Microscoop zonder het verwijderen van het deksel van de goed platen. Ervoor zorgen dat de larven leven door te controleren voor verkeer. Als er geen beweging is gedetecteerd, gooi de tin cup met de dode larven en de resterende stuifmeel-bepaling. Toestaan van alle overlevende larven te ontwikkelen binnen de goed platen ongestoord tot ze de prepupal fase te bereiken.
  4. De larve van de tin cup verwijderen zodra zij de prepupal fase41 tot. Gebruik een borstel schoon om het even welk te poepen van de zijde cocon. Zorgvuldig gesneden door de zijde cocon met behulp van een Microscoop ontleden en uittreksel van de prepupa met rubber pincet.
  5. Omgaan met de prepupa voorzichtig om ervoor te zorgen dat de hulpmiddelen niet het zachte lichaam doen doorboren. Record het verse gewicht van de prepupa (prepupal biomassa) en de ontwikkelings tijd van ei naar de prepupal fase (larvale ontwikkelings tijd).
    Opmerking: Elke dode larve moet onmiddellijk worden weggegooid om te voorkomen dat ongewenste microbiële groei op de cadaver en overgebleven stuifmeel bepaling. Dit vermindert het risico van infectie op de resterende gezonde larven.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Larvale fitness werd gekwantificeerd aan de hand van drie statistieken (i) larval ontwikkelings tijd, (ii) prepupal biomassa en (iii) percentage overlevingspensioen. Een two-way ANOVA werd uitgevoerd met behulp van Fungicide blootstelling (twee niveaus: geen fungicide, Fungicide) en stuifmeel bron (twee niveaus: Host stuifmeel, Non-host stuifmeel) als de onafhankelijke variabelen, en larvale ontwikkelings tijd als de afhankelijke variabele. Het belangrijkste effect voor Fungicide blootstelling (F1,28 = 1.24, P = 0,28) was niet-significant tussen de fungicide-behandeld (gemiddelde ± SE) (28.14 ±1.98 d, N = 14), en onbehandeld (25.39 ± 1.65 d, N = 18) groepen. Het belangrijkste effect voor stuifmeel bron echter aangegeven een significant verschil tussen ontwikkelings tijd voor larven getogen op host stuifmeel (20.00 ± 0,50 d, N = 16) en niet-host pollen (33.19 ±0.81 d, N = 16) (F1,28 = 179.83, P < 0,001). Bonferroni gecorrigeerde Post-hoc vergelijkingen aangegeven dat larvale ontwikkelings tijd niet aanzienlijk tussen variëren deed fungicide-behandeld en onbehandeld groepen aan de orde gesteld op host (P = 0.57) en niet-host (P = 0.32) stuifmeel. Larvale ontwikkelings tijd was echter aanzienlijk korter voor larven getogen op host stuifmeel in vergelijking met niet-host stuifmeel voor beide fungicide-behandeld (P < 0.001) en onbehandelde (P < 0.001) stuifmeel. Het interactie effect (Fungicide blootstelling × stuifmeel bron) was niet significant (F1,28 = 0,09, P = 0.77). De analyse werd herhaald met gebruikmaking van prepupal biomassa als de afhankelijke variabele. Het belangrijkste effect voor Fungicide blootstelling aangegeven een significant verschil (F1,28 = 4,66, P = 0,04) tussen het fungicide-behandeld (0.123 ±0.01 g, N = 14), en onbehandeld (0.149 ± 0,01 g, N = 18) groepen. Het belangrijkste effect voor stuifmeel source (F1,28 = 56.30, P < 0.001) aangegeven van een significant verschil tussen de larven aan de orde gesteld op host stuifmeel (0.170 ± 0,01 g, N = 16) en niet-host pollen (0.105 ±0.01 g, N = 16) . Bonferroni gecorrigeerde Post-hoc vergelijkingen aangegeven prepupal biomassa deed niet variëren aanzienlijk tussen fungicide-behandeld en onbehandeld groepen aan de orde gesteld op host (P = 0,22) en niet-host (P = 0,08) stuifmeel. Prepupal biomassa was echter aanzienlijk hoger onder larven getogen op host stuifmeel in vergelijking met niet-host stuifmeel voor beide fungicide-behandeld (P < 0.001) en onbehandelde (P < 0.001) stuifmeel. Het interactie effect (Fungicide blootstelling × stuifmeel bron) was niet significant (F1,28 = 0.132, P = 0.72). Figuur 5 en Figuur 6 zijn grafische representaties van de resultaten van de bovengenoemde analyse. Independent-samples t-test aangegeven een significant effect van stuifmeel bron op larvale overlevingspensioen (N = 18, t9 =-2.45, P =0.04).

Figure 5
Figuur 5. Staafdiagram toont statistieken voor larvale fitness op basis van larvale ontwikkelings tijd en prepupal biomassa. Larvale fitness statistieken geclusterd zijn gebaseerd op (A) en (B) stuifmeel source; en (C) en (D) Fungicide blootstelling. (Gemiddelde ± 1 SE). P < 0.001 Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figure 6
Figuur 6. De plot van de interactie voor larvale fitness metrics. Interactieve effecten van Fungicide blootstelling en stuifmeel bron op de larvale ontwikkelings tijd (A) en (B) prepupal biomassa. (Gemiddelde ± 1 SE). Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Pearsons correlatie werd gebruikt voor het verkennen van de relatie tussen het larvale ontwikkelings tijd en prepupal biomassa (Figuur 7). Een significante negatieve correlatie werd opgemerkt over alle behandelgroepen (r =-0.83, P < 0.001, N = 32), en over fungicide behandelingen (geen fungicide: r =-0.76, P < 0.001, N = 18; Fungicide: r =-0.92, P < 0.001, N = 14). Hoewel er een significante negatieve correlatie voor larven gerezen over niet-host stuifmeel was (r =-0.64, P < 0,01, N = 16), geen dergelijke relatie werd waargenomen voor larven getogen op host-stuifmeel (r =-0.01, P = 0.98, N = 16).

Figure 7
Figuur 7. Relatie tussen het larvale ontwikkelings tijd en prepupal biomassa. Pearson correlatie tussen ontwikkelings tijd en prepupal biomassa over (A) alle behandelgroepen (P < 0.001) (B) stuifmeel bron (gastheer stuifmeel: P = 0,98, Non-host stuifmeel: P < 0.01); (C) Fungicide blootstelling (geen fungicide: P < 0.001, Fungicide: P < 0,001). Panelen zijn (B) en (C), trendlijnen kleur-matched met symbolen in de legenda van de figuur. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Video 1
Geanimeerde afbeelding 1. Vijfde etappe larvale instar van O. ribifloris binnen een enkel putje van een multiwell plaat. De larve is opgemerkt te spinnen een silken cocon verpopt voorbereiding zijn begonnen. Gelieve Klik hier om deze video te bekijken. (Klik met de rechtermuisknop om te downloaden.)

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Fokken van bijen buiten hun natuurlijke nesten rieten, onder laboratoriumomstandigheden, kan het testen van meerdere hypotheses met betrekking tot larvale fitness. In de mate dat onbekende factoren blijven veroorzaken bijensterfte, lopen het risico-evaluatieonderzoek met behulp van in vitro kunt experimenten identificeren van potentiële bedreigingen en informeren beheerspraktijken voor deze soortenrijke groep wilde bestuivers 12 ,38,49,76,,81,82.

In het algemeen wordt korter developmental tijden en hogere prepupal biomassa geassocieerd met hogere larvale fitness. Over alle behandelingen, werd duur van larvale ontwikkeling negatief gecorreleerd met prepupal biomassa. Er waren echter aanzienlijke verschillen tussen de duur van larvale ontwikkeling en prepupal biomassa van de vier fracties. Larven die elke fungiciden niet hebt ontvangen en mochten host stuifmeel consumeren had de kortste larvale ontwikkelings tijd, en de hoogste prepupal biomassa. In tegenstelling, die larven die verbruikt fungicide-behandelde niet-host stuifmeel, nam de langste naar volledige larvale ontwikkeling, en had de laagste prepupal biomassa. De trends voor larvale nabestaanden waren echter minder duidelijk, met sterfte alleen voor het fungicide-testgroep getogen op host stuifmeel wordt genoteerd. Deconstrueren de hoofd- en interactie-effecten van Fungicide blootstelling en stuifmeel bron bleek dat: (i) het belangrijkste effect van het nuttigen van stuifmeel fungicide-behandeld had een aanzienlijke negatieve invloed op prepupal biomassa, maar niet larvale developmental duur. Terwijl een eerdere studie heeft aangetoond acute orale toxiciteit in volwassen Osmia bij hogere concentraties, suggereren deze resultaten dat orale blootstelling aan propiconazool op veel lagere concentratie fitness beïnvloeden kan doordat prepupal biomassa23 . (ii) het belangrijkste effect van het nuttigen van stuifmeel van de niet-host heeft een negatief effect op de larvale fitness. Deze resultaten zijn in overeenstemming met eerder gepubliceerde studies die stuifmeel kwaliteit (dat wil zeggen, de aanwezigheid van toxines, beschermende stoffen, gebrek aan essentiële voedingsstoffen suggereren), en verschillen in bee fysiologie bijen kunnen beperken met behulp van niet-host stuifmeel68 . Het is ook waarschijnlijk dat het ontbreken van gunstige microbiota meestal verworven van host-stuifmeel en/of bee oogst dit effect kan verergeren. (iii) er was geen significant interactie tussen Fungicide blootstelling en stuifmeel bron op larvale fitness. Over zowel fungicide-behandeld en onbehandeld groepen had larven consumeren niet-host stuifmeel aanzienlijk lager prepupal biomassa en langer larvale ontwikkelings tijd in vergelijking met larven op host stuifmeel aan de orde gesteld. Ongeacht de bron van het stuifmeel had larven consumeren fungicide-behandelde bepalingen aanzienlijk lager prepupal biomassa in vergelijking met larven op onbehandelde stuifmeel aan de orde gesteld. Afgezien van de aanzienlijke gevolgen voor de belangrijkste, het interactieve effect van beide factoren gelijkvormig aan het additief model, dat wil zeggen, de negatieve gevolgen van de blootstelling en pollen type fungicide voor larvale fitness waren niet synergetische. Onzekerheden die voortvloeien uit het samenspel van verschillende gezondheidsdeterminanten bee (zoals hier gedetailleerd), beperken de doeltreffendheid van de strategieën voor het beheer van pollinator. Door te helpen bij het voorspellen van de interactieve effecten van meerdere risicofactoren, kunt resultaten van soortgelijke laboratorium gebaseerde experimenten omzeilen deze langdurige uitdaging in bee behoudsinspanningen.

Er zijn verschillende kritische stappen binnen dit protocol dat de uitkomst van het experiment kan beïnvloeden. Waar mogelijk, is het raadzaam om het gebruik van biologische stuifmeel die vrij is van residuen van bestrijdingsmiddelen. Met behulp van stuifmeel van onbekende bronnen verhoogt het risico van besmetting met verschillende agrochemicals, die experimentele bevindingen verwarren kunnen. Het is belangrijk om vers aangesloten Osmia nesten van riet, zodat alleen unhatched eieren of zeer jonge larven worden gebruikt in de studie. Dit zorgt ervoor dat de larven bijna volledig op het stuifmeel van de beoogde behandeling type worden verhoogd. De nesten reed moet worden ontleed met behulp van een ondiepe incisie, bij gebreke waarvan de bepalingen van het stuifmeel en eieren kunnen beschadigd worden tijdens de oogst. Zodra de eieren zijn verwijderd moeten ze voorzichtig om schade te voorkomen en in de weeg-boten in een koele donkere hygiënische omgeving (b.v., bioveiligheid kabinet) bewaard totdat zij worden overgebracht. Ditmaal bedrijf moet worden gehouden tot een minimum (< 30 min) om ervoor te zorgen dat de kwaliteit van het ei niet in gevaar komt. Alle procedures moeten worden uitgevoerd in een bioveiligheid kabinet om een schone omgeving werken en verminderen van de kans op besmetting. Gebruik om hun werkzaamheid alleen vers bereide fungicide oplossingen voor behandelingen. Gezien het feit dat stuifmeel hydrofobe, de fungicide oplossing / steriel water in de depressie binnen stuifmeel bepalingen gedaan dient te worden ingevoerd. Dit maximaliseert de hoeveelheid vloeibare doordringt via de bepaling. Het is echter belangrijk dat de depressie niet de hele diepte van deze bepaling doorboren doet, aangezien het zou resulteren in verlies van volume van de oplossing vast te houden aan de capsule vloer. De individuele behandelingen en controles moeten worden uitgevoerd in afzonderlijke goed platen te verminderen kans op kruisbesmetting van vluchtige stoffen en/of stuifmeel overgedragen microbiota. Stukken van gevouwen tape moeten worden gekoppeld aan de randen van de plaat dat voldoende luchtspleet zodra de deksels in plaats. Tijdens de dagelijkse observaties, moeten de platen voorzichtig worden behandeld om te minimaliseren van de verstoring van de larven. De dieren moeten worden geobserveerd onder de microscoop met minimale lichtintensiteit en de deksels moeten niet worden verwijderd tenzij te ontdoen van dode larven. In het geval van onverwachte wijdverbreide sterfte, moeten zowel de larven als de bepalingen van hun stuifmeel visueel worden gecontroleerd om te controleren op tekenen van infectie of besmetting. De goed platen met de gecompromitteerde replicatieonderzoeken moet meteen weggegooid, de werkruimte ontsmet, en tools gesteriliseerd ter voorkoming van de verspreiding van de infectie.

Ondanks de brede toepassing ervan zijn er bepaalde beperkingen aan deze methode. Bijvoorbeeld, terwijl het wordt aanbevolen om te gebruiken organische stuifmeel indien beschikbaar, is het opheffen van installaties binnen een instelling van de broeikasgassen aan opbrengst van voldoende hoeveelheden van pure niet-verontreinigde stuifmeel logistiek onbetaalbaar. In dergelijke gevallen, kan wild-verzamelde stuifmeel worden gebruikt, mits het is gescreend op de aanwezigheid van residuen van bestrijdingsmiddelen. Een andere strategie ter beperking van het risico van besmetting, bij het gebruik van wild-verzamelde stuifmeel is het verkrijgen van stuifmeel van een bron die is minder waarschijnlijk te hebben gespoten (bijvoorbeeld, ongerepte ongestoord gebieden ligt ver van agrarische bedrijven). Het stuifmeel van de host gebruikt in deze studie is verkregen uit nesten riet die werden geplaatst in natuurlijke bossen en graslanden rond de uitlopers van het bereik van de Wasatch in de buurt van Kaysville, Utah. Gegeven dat dit gebied wordt gedomineerd door wilde, onbeheerde natuurlijke bossen ver van elke commerciële agrarische gebieden, en dat deze bijen doen niet zo ver als honingbijen vliegen wanneer foerageren83,84,85, het is zeer onwaarschijnlijk dat het stuifmeel verzameld zij zou hebben bespoten. Residuen van bestrijdingsmiddelen in het stuifmeel hier verzameld zijn dus waarschijnlijk triviaal. Foerageren in dergelijke wilde landschappen, is de volwassen vrouwtje minder waarschijnlijk tegenkomen verontreinigde stuifmeel, vermindering van het risico van blootstelling van de larven. De commercieel aangeschafte honingbij pollen gebruikt in deze studie wordt verzameld uit natuurlijke bosgebieden in Noord-Wisconsin en Michigan. Voor menselijke consumptie in de handel gebracht, openbaar beschikbare informatie en persoonlijke communicatie met de leverancier geeft aan dat de kasten niet chemisch behandeld worden, en het stuifmeel wordt verkocht in zijn natuurlijke, onbewerkte vorm zonder enige wijzigingen-86. Daarom is het redelijk te veronderstellen dat de belasting van de verontreinigingen in het commercieel aangeschafte honingbij stuifmeel minimaal zou zijn. Voor studies die niet van stuifmeel uit onbeheerde gebieden met wild natuurlijke vegetatie verkrijgen doen, is het raadzaam om directe empirisch bewijs van stuifmeel chemie analyse om ervoor te zorgen dat pollen gebruikt in de risico analyses verontreinigingen gratis. Een andere beperking betreft de misleiding geïntroduceerd door het kunstmatig fokken milieu. Ondanks beste inspanningen, is het niet logistiek haalbaar om te repliceren de exacte communicatie binnen een natuurlijke nesten riet (bv., vocht, zuurstofconcentratie, de driedimensionale structuur van individuele kamers), die mogelijk van invloed op larvale Fitness tot onbekende graden. Om te defensibly simuleren de kenmerken van het natuurlijke dieet, moeten voorlopige gegevens van nesten van riet zijn verkregen vóór in vitro de studies van de manipulatie van het dieet. Hoewel het stuifmeel van de niet-host gebruikt in deze studie wordt verkregen uit gebieden waar de Oregon druif afwezig of zeldzame87 is, kunnen er sporen van stuifmeel van de host binnen het commercieel aangeschafte stuifmeel, potentieel beïnvloeden de resultaten gemengd. Een ander nadeel van deze techniek is dat het hanteren van stress tijdens de experimentele periode leiden nadelige gevolgen voor de bijen tot kan. Tot slot, terwijl het is gebruikelijk om unhatched eieren in de natuur63tegenkomen, onder laboratoriumomstandigheden is het moeilijk om na te gaan of de mislukking om uit te komen was toe te schrijven aan de behandeling van stress, experimentele behandeling, of een gevolg van natuurlijke oorzaken. Aangezien deze factoren onbekend graden van bias in de studie kunnen invoeren moet men gebruik maken van voorzichtigheid tijdens het interpreteren van de resultaten verkregen.

Door het beheersen van het beschreven protocol voor factoren die kunnen aantoonbaar bias experimentele resultaten (bijvoorbeeld moeders foerageren efficiëntie75, geslacht-specifieke variaties77en dieet stuifmeel68,72), biedt substantiële verbeteringen meer dan eerder gepubliceerd technieken76, en biedt een meer strikt kader voor hypotheses testen. Bijvoorbeeld met behulp van in vitro-gefokte bijen kunt onderzoeken geslacht-specifieke reacties op xenobiotische behandeling, die anders zouden worden uitdagend om te studeren onder wilde populaties van holte-nesten bijen49,88. De mogelijkheden voor het manipuleren van en het testen van meerdere interagerende factoren (bijvoorbeeld, dieet kwaliteit en kwantiteit, dieet-geassocieerde microbiota, blootstelling aan synergetische pesticiden), kan waardevolle inzicht verwerven in de belangrijkste determinanten van bee fitness. De flexibiliteit van het protocol kan gemakkelijk wijzigingen (bijvoorbeeld met behulp van verschillende grootte goed platen zodat de larven van verschillende maten, wijzigen van het type en de hoeveelheid voedsel), waardoor het vatbaar voor gebruik met verschillende andere soorten solitaire bijen en wespen 76. tijdens deze studie geëvalueerd fitness op basis van de ontwikkeling en de nabestaanden in de voeding stadium, insecten kunnen worden geïncubeerd tot opkomst aan het verkrijgen van extra gegevens over de opkomst percentage voedsel-to-body conversie en na opkomst levensduur 49. deze informatie kan helpen de subletale effecten van behandelingen in toxicity tests beoordelen. Met de toenemende interesse in de functie van de stuifmeel-microbiome, kunnen laboratorium gebaseerde studies gevoelige versus resistente bee soorten op basis van hun stuifmeel microbiota71identificeren. Verschillen in de gevoeligheid van het fungicide over bee groepen kunnen worden onderzocht door de rangschikking van de microbiota binnen korf-opgeslagen stuifmeel. Dit kan helpen vast van de rol van de stuifmeel-microbiome in verschillende gradaties van weerstand tegen xenobiotische stressoren toekennen. Toekomstige studies kunnen ook helpen identificeren van verschillen tussen de natuurlijke microbiota van host- en niet-host stuifmeel, die kan dienen als een onderliggende factor oligolectic gedrag binnen select bee soorten rijden.

De in vitro kweek van larvale Solitaire bijen kan helpen bij de controle voor de natuurlijke variabiliteit ervaren in het wild, waardoor de rol van individuele en interagerende factoren beïnvloeden bee fitness uitgezet. Deze toegankelijke en goedkope techniek breidt de entomologen toolkit doordat voor het manipuleren van meerdere parameters, die kan eenvoudig worden aangepast aan de specifieke onderzoekdoelstellingen adres. Als bewijs uit in vitro experimenten identificeren van zwakkere bevolkingsgroepen helpen kan, is de impact op de strategieën van het behoud van de bijen zullen aanzienlijke.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

De auteurs hebben niets te onthullen.

Acknowledgments

De auteurs bedanken Kimball Clark en Tim Krogh voor het verstrekken van Osmia nesten riet, Meredith Nesbitt en Molly Bidwell voor bijstandsverlening in het lab, Drs. Cameron Currie, Christelle Guédot, Terry Griswold, Michael Branstetter en drie Anoniem reviewers voor hun nuttige opmerkingen dat het manuscript is verbeterd. Dit werk werd ondersteund door de USDA-Agricultural Research Service toegeëigend fondsen (huidige Research Information System #3655-21220-001), Wisconsin ministerie van landbouw, handel en de bescherming van de consument (#197199), National Science Foundation (onder Grant nr. DEB-1442148), het DOE grote meren bio-energie Research Center (DOE Office van wetenschap BER DE-FC02-07ER64494).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
eggs of O. ribifloris sensu lato (s.l.) Kaysville, Davis County, Utah, USA
Osmia reeds Nativebees.com NA Freshly plugged reeds
Dissection set VWR 89259-964 Sterilize before use
Long Nose Pliers Husky 1006
6 well culture plates VWR 10062-892 Sterile sealed
48 well culture plates VWR 10062-898 Sterile sealed
Petri dishes VWR 25373100 Sterile sealed
Square Weighing Boats VWR 10770-448
Camel Hair Brush Bioquip 1153A
Tin capsules EA Consumables D1021 Sterilize before use
Sucrose VWR 470302-808
Propiconazole 14.3 Quali-Ppro 60207-90-1 Propiconazole 14.3%
Honey bee pollen Bee energised 897098001244 Untreated, natural, raw pollen
Microbalance VWR 10204-990
Pulverisette LAB SYNERGY INC. 30334913
Wooden sticks VWR 470146908 Sterilize before use
Sealing tape VWR 89097-912
Microscope VWR 89403-384
Planting tray VWR 470150-632
Ethanol VWR BDH1158-4LP
Centrifuge tube VWR 21008936
Microsyringe Cole-Palmer UX-07940-07
Rubber tweezer Amazon B0135HWPN4
Syringe needles VWR 89219-334
Freeze drier Labcono LFZ-1L
Statistical software SPSS Version 21.0

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Klein, A. -M., et al. Importance of pollinators in changing landscapes for world crops. P Roy Soc Lond B Bio. 274 (1608), 303-313 (2007).
  2. Biesmeijer, J. C. J., et al. Parallel declines in pollinators and insect-pollinated plants in Britain and the Netherlands. Science. 313 (5785), 351-354 (2006).
  3. Potts, S. G., Biesmeijer, J. C., Kremen, C., Neumann, P., Schweiger, O., Kunin, W. E. Global pollinator declines: Trends, impacts and drivers. Trends Ecol Evol. 25 (6), 345-353 (2010).
  4. Cameron, S. A., et al. Patterns of widespread decline in North American bumble bees. P Natl Acad Sci USA. 108 (2), 662-667 (2011).
  5. Gallai, N., Salles, J. M., Settele, J., Vaissière, B. E. Economic valuation of the vunerability of world agriculture confronted with pollinator decline. Ecol Econ. 68 (3), 810-821 (2009).
  6. Fontaine, C., Dajoz, I., Meriguet, J., Loreau, M. Functional diversity of plant-pollinator interaction webs enhances the persistence of plant communities. Plos Biol. 4 (1), 0129-0135 (2006).
  7. Kluser, S., Peduzzi, P. Global pollinator decline: a literature review. , UNEP/GRID Europe. (2007).
  8. Brown, M. J. F., Paxton, R. J. The conservation of bees: a global perspective. Apidologie. 40 (3), (2009).
  9. Lebuhn, G., et al. Detecting insect pollinator declines on regional and global scales. Conserv Biol. 27 (1), (2013).
  10. Vanengelsdorp, D., Meixner, M. D. A historical review of managed honey bee populations in Europe and the United States and the factors that may affect them. J Invertebr Pathol. , Suppl 103. S80-S95 (2010).
  11. Pettis, J. S., Delaplane, K. S. Coordinated responses to honey bee decline in the USA. Apidologie. 41 (3), 256-263 (2010).
  12. Sandrock, C., Tanadini, L. G., Pettis, J. S., Biesmeijer, J. C., Potts, S. G., Neumann, P. Sublethal neonicotinoid insecticide exposure reduces solitary bee reproductive success. Agr Forest Entomol. 16 (2), (2014).
  13. Van der Sluijs, J. P., Simon-Delso, N., Goulson, D., Maxim, L., Bonmatin, J. M., Belzunces, L. P. Neonicotinoids, bee disorders and the sustainability of pollinator services. Curr Opin Env Sust. 5 (3), (2013).
  14. Goulson, D., Nicholls, E., Botías, C., Rotheray, E. L. Bee declines driven by combined stress from parasites, pesticides, and lack of flowers. Science. 347 (6229), (2015).
  15. Johnson, R. M., Ellis, M. D., Mullin, C. A., Frazier, M. Pesticides and honey bee toxicity - USA. Apidologie. 41 (3), (2010).
  16. Iwasa, T., Motoyama, N., Ambrose, J. T., Roe, R. M. Mechanism for the differential toxicity of neonicotinoid insecticides in the honey bee, Apis mellifera. Crop Protection. 23 (5), 371-378 (2004).
  17. Glavan, G., Bozic, J. The synergy of xenobiotics in honey bee Apis mellifera: mechanisms and effects. Acta Biol. Slov. 56, 11-27 (2013).
  18. Biddinger, D. J., et al. Comparative toxicities and synergism of apple orchard pesticides to Apis mellifera (L.) and Osmia cornifrons (Radoszkowski). PLoS ONE. 8 (9), e72587 (2013).
  19. Thompson, H. M., Fryday, S. L., Harkin, S., Milner, S. Potential impacts of synergism in honeybees (Apis mellifera) of exposure to neonicotinoids and sprayed fungicides in crops. Apidologie. 45 (5), 545-553 (2014).
  20. Jansen, J. -P., Lauvaux, S., Gruntowy, J., Denayer, J. Possible synergistic effects of fungicide-insecticide mixtures on beneficial arthropods. IOBC-WPRS Bulletin. 125, 28-35 (2017).
  21. Robinson, A., Hesketh, H., et al. Comparing bee species responses to chemical mixtures: Common response patterns? PLoS ONE. 12 (6), (2017).
  22. Sgolastra, F., Medrzycki, P., et al. Synergistic mortality between a neonicotinoid insecticide and an ergosterol-biosynthesis-inhibiting fungicide in three bee species. Pest Management Science. 73 (6), 1236-1243 (2017).
  23. Ladurner, E., Bosch, J., Kemp, W. P., Maini, S. Assessing delayed and acute toxicity of five formulated fungicides to Osmia lignaria and Apis mellifera. Apidologie. 36 (3), 449-460 (2005).
  24. Mullin, C. A., et al. High levels of miticides and agrochemicals in North American apiaries: implications for honey bee health. PloS one. 5 (3), e9754 (2010).
  25. Pettis, J. S., Lichtenberg, E. M., Andree, M., Stitzinger, J., Rose, R., Vanengelsdorp, D. Crop pollination exposes honey bees to pesticides which alters their susceptibility to the gut pathogen Nosema ceranae. PloS one. 8 (7), e70182 (2013).
  26. David, A., et al. Widespread contamination of wildflower and bee-collected pollen with complex mixtures of neonicotinoids and fungicides commonly applied to crops. Environ Int. 88, 169-178 (2016).
  27. Zhu, W., Schmehl, D. R., Mullin, C. A., Frazier, J. L. Four common pesticides, their mixtures and a formulation solvent in the hive environment have high oral toxicity to honey bee larvae. PloS one. 9 (1), e77547 (2014).
  28. Simon-Delso, N., Martin, G. S., Bruneau, E., Minsart, L. A., Mouret, C., Hautier, L. Honeybee colony disorder in crop areas: The role of pesticides and viruses. PLoS ONE. 9 (7), (2014).
  29. Park, M. G., Blitzer, E. J., Gibbs, J., Losey, J. E., Danforth, B. N. Negative effects of pesticides on wild bee communities can be buffered by landscape context. P Roy Soc B-Biol Sci. 282 (1809), 20150299-20150299 (2015).
  30. Bernauer, O. M., Gaines-Day, H. R., Steffan, S. A. Colonies of bumble bees (Bombus impatiens) produce fewer workers, less bee biomass, and have smaller mother queens following fungicide exposure. Insects. 6 (2), 478-488 (2015).
  31. Williamson, S. M., Wright, G. A. Exposure to multiple cholinergic pesticides impairs olfactory learning and memory in honeybees. J Exp Biol. 216 (10), 1799-1807 (2013).
  32. Artz, D. R., Pitts-Singer, T. L. Effects of fungicide and adjuvant sprays on nesting behavior in two managed solitary bees, Osmia lignaria and Megachile rotundata. PLoS ONE. 10 (8), e0135688 (2015).
  33. Pilling, E. D., Bromleychallenor, K. A. C., Walker, C. H., Jepson, P. C. Mechanism of synergism between the pyrethroid insecticide lambda-cyhalothrin and the imidazole fungicide prochloraz, in the honeybee (Apis mellifera L). Pestic Biochem Phys. 51 (1), 1-11 (1995).
  34. Johnson, R. M., Wen, Z., Schuler, M. A., Berenbaum, M. R. Mediation of pyrethroid insecticide toxicity to honey bees (Hymenoptera: Apidae) by cytochrome P450 monooxygenases. J. Econ. Entomol. 99 (4), 1046-1050 (2006).
  35. Steffan, S. A., Dharampal, P. S., Diaz-Garcia, L. A., Currie, C. R., Zalapa, J. E., Hittinger, C. T. Empirical, metagenomic, and computational techniques illuminate the mechanisms by which fungicides compromise bee health. JoVE. (128), e54631 (2017).
  36. Batra, S. W. T. Solitary bees. Sci Am. 250 (2), 120-127 (1984).
  37. Linsley, E. G. The ecology of solitary bees. Hilgardia. 27 (19), 543-599 (1958).
  38. Garibaldi, L. A., et al. Wild Pollinators Enhance Fruit Set of Crops Regardless of Honey Bee Abundance. Science. 339 (6127), 1608-1611 (2013).
  39. Bosch, J., Kemp, W. P. How to manage the blue orchard bee. , Sustainable Agriculture Network. Washington, DC. (2001).
  40. Keller, A., Grimmer, G., Steffan-Dewenter, I. Diverse microbiota identified in whole intact nest chambers of the red mason bee Osmia bicornis (Linnaeus 1758). PLoS ONE. 8 (10), e78296 (2013).
  41. Bosch, J., Kemp, W. P. Development and Emergence of the Orchard Pollinator Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae). Environmental Entomology. 29 (1), 8-13 (2000).
  42. Brittain, C., Potts, S. G. The potential impacts of insecticides on the life-history traits of bees and the consequences for pollination. Basic and Applied Ecology. 12 (4), 321-331 (2011).
  43. Arena, M., Sgolastra, F. A meta-analysis comparing the sensitivity of bees to pesticides. Ecotoxicology. 23 (3), 324-334 (2014).
  44. Ladurner, E., Bosch, J., Kemp, W. P., Maini, S. Foraging and nesting behavior of Osmia lignaria (Hymenoptera: Megachilidae) in the presence of fungicides: cage studies. J Econ Entomol. 101 (3), 647-653 (2008).
  45. Huntzinger, A. C. I., James, R. R., Bosch, J., Kemp, W. P. Fungicide tests on adult alfalfa leafcutting bees (Hymenoptera: Megachilidae). J Econ Entomol. 101 (4), 1088-1094 (2008).
  46. Tsvetkov, N., et al. Chronic exposure to neonicotinoids reduces honey bee health near corn crops. Science. 356 (6345), 1395-1397 (2017).
  47. Mao, W., Schuler, M. A., Berenbaum, M. R. Disruption of quercetin metabolism by fungicide affects energy production in honey bees (Apis mellifera). P Natl Acad Sci. 114 (10), 2538-2543 (2017).
  48. Blacquière, T., Smagghe, G., Van Gestel, C. A. M., Mommaerts, V. Neonicotinoids in bees: A review on concentrations, side-effects and risk assessment. Ecotoxicology. 21 (4), 973-992 (2012).
  49. Sgolastra, F., Tosi, S., Medrzycki, P., Porrini, C., Burgio, G. Toxicity of spirotetramat on solitary bee larvae, Osmia cornuta (Hymenoptera: Megachilidae), in laboratory conditions. Journal of Apicultural Science. 59 (2), 73-83 (2015).
  50. Mader, E., Spivak, M., Evans, E. Managing Alternative Pollinators. , Sustainable Agriculture Research and Education (SARE), US Dept. of Agriculture. (2010).
  51. Bosch, J., Kemp, W. P. Developing and establishing bee species as crop pollinators: the example of Osmia spp.(Hymenoptera: Megachilidae) and fruit trees. B Entomol Res. 92 (1), 3-16 (2002).
  52. Sampson, B. J., Rinehart, T. A., Kirker, G. T., Stringer, S. J., Werle, C. T. Phenotypic variation in fitness traits of a managed solitary bee, Osmia ribifloris (Hymenoptera: Megachilidae). J Econ Entomol. 108 (6), 2589-2598 (2015).
  53. Sampson, B. J., Cane, J. H., Kirker, G. T., Stringer, S. J., Spiers, J. M. Biology and management potential for three orchard bee species (Hymenoptera: Megachilidae): Osmia ribifloris Cockerell, O. lignaria (Say) and O.chalybea Smith with emphasis on the former. Acta Hort. 810, 549-555 (2009).
  54. Hladik, M. L., Vandever, M., Smalling, K. L. Exposure of native bees foraging in an agricultural landscape to current-use pesticides. Sci Total Environ. 542, 469-477 (2016).
  55. Long, E. Y., Krupke, C. H. Non-cultivated plants present a season-long route of pesticide exposure for honey bees. Nat Commun. 7, (2016).
  56. Krupke, C. H., Hunt, G. J., Eitzer, B. D., Andino, G., Given, K. Multiple routes of pesticide exposure for honey bees living near agricultural fields. PLoS ONE. 7 (1), e29268 (2012).
  57. Stoner, K. A., Eitzer, B. D. Using a hazard quotient to evaluate pesticide residues detected in pollen trapped from honey bees (Apis mellifera) in Connecticut. PLoS ONE. 8 (10), e77550 (2013).
  58. Sánchez-Bayo, F., Goulson, D., Pennacchio, F., Nazzi, F., Goka, K., Desneux, N. Are bee diseases linked to pesticides? - A brief review. Environ Int. 89, 7-11 (2016).
  59. Steffan-Dewenter, I., Klein, A. -M., Gaebele, V., Alfert, T., Tscharntke, T. Bee diversity and plant-pollinator interactions in fragmented landscapes. Specialization and generalization in plant-pollinator interactions. , 387-410 (2006).
  60. Kremen, C., Ricketts, T. Global perspectives on pollination disruptions. Conserv Biol. 14 (5), 1226-1228 (2000).
  61. Memmott, J., Waser, N. M., Price, M. V. Tolerance of pollination networks to species extinctions. P Roy Soc B-Biol Sci. 271 (1557), 2605-2611 (2004).
  62. Spear, D. M., Silverman, S., Forrest, J. R. K. Asteraceae pollen provisions protect Osmia mason bees (Hymenoptera: Megachilidae) from brood parasitism. The American Naturalist. 187 (6), 797-803 (2016).
  63. Rust, R. W. Biology of Osmia (Osmia) ribifloris Cockerell (Hymenoptera: Megachilidae). J Kansas Entomol Soc. 59, 89-94 (1986).
  64. Torchio, P. F. Osmia ribifloris, a native bee species developed as a commercially managed pollinator of highbush blueberry (Hymenoptera: Megachilidae). J Kansas Entomol Soc. 63 (633), 427-436 (1990).
  65. Sanchez-Bayo, F., Goka, K. Pesticide residues and bees - A risk assessment. PLoS ONE. 9 (4), e94482 (2014).
  66. Kasiotis, K. M., Anagnostopoulos, C., Anastasiadou, P., Machera, K. Pesticide residues in honeybees, honey and bee pollen by LC-MS/MS screening: Reported death incidents in honeybees. Sci Total Environ. 485 (1), 633-642 (2014).
  67. Stanley, J., Sah, K., Jain, S. K., Bhatt, J. C., Sushil, S. N. Evaluation of pesticide toxicity at their field recommended doses to honeybees, Apis cerana and A. mellifera through laboratory, semi-field and field studies. Chemosphere. 119, 668-674 (2015).
  68. Praz, C. J., Müller, A., Dorn, S. Specialized bees fail to develop on non-host pollen: Do plants chemically protect their pollen? Ecology. 89 (3), 795-804 (2008).
  69. Sedivy, C., Müller, A., Dorn, S. Closely related pollen generalist bees differ in their ability to develop on the same pollen diet: Evidence for physiological adaptations to digest pollen. Funct Ecol. 25 (3), 718-725 (2011).
  70. Williams, N. M. Use of novel pollen species by specialist and generalist solitary bees (Hymenoptera: Megachilidae). Oecologia. 134, (2003).
  71. Graystock, P., Rehan, S. M., McFrederick, Q. S. Hunting for healthy microbiomes: determining the core microbiomes of Ceratina, Megalopta, and Apis bees and how they associate with microbes in bee collected pollen. Conserv Genet. 18 (3), 1-11 (2017).
  72. Bosch, J., Vicens, N. Relationship between body size, provisioning rate, longevity and reproductive success in females of the solitary bee Osmia cornuta. Behav Ecol Sociobiol. 60 (1), 26-33 (2006).
  73. Bosch, J., Vicens, N. Body size as an estimator of production costs in a solitary bee. Ecol Entomol. 27 (2), 129-137 (2002).
  74. Radmacher, S., Strohm, E. Factors affecting offspring body size in the solitary bee Osmia bicornis (Hymenoptera, Megachilidae). Apidologie. 41 (2), 169-177 (2010).
  75. Seidelmann, K. Open-cell parasitism shapes maternal investment patterns in the Red Mason bee Osmia rufa. Behav Ecol. 17 (5), (2006).
  76. Becker, M. C., Keller, A. Laboratory rearing of solitary bees and wasps. Insect Science. 23 (6), 918-923 (2016).
  77. Bosch, J. The nesting behaviour of the mason bee Osmia cornuta (Latr) with special reference to its pollinating potential (Hymenoptera, Megachilidae). Apidologie. 25, 84-93 (1994).
  78. Krunić, M., Stanisavljević, L., Pinzauti, M., Felicioli, A. The accompanying fauna of Osmia cornuta and Osmia rufa and effective measures of protection. B Insectol. 58 (2), 141-152 (2005).
  79. Elliott, S. E., Irwin, R. E., Adler, L. S., Williams, N. M. The nectar alkaloid, gelsemine, does not affect offspring performance of a native solitary bee, Osmia lignaria (Megachilidae). Ecol Entomol. 33 (2), 298-304 (2008).
  80. Toby Mordkoff, J. The Assumption(s) of Normality. , Available from: http://www2.psychology.uiowa.edu/faculty/mordkoff/GradStats/part 1/I.07 normal.pdf (2016).
  81. Hendriksma, H. P., Härtel, S., Steffan-Dewenter, I. Honey bee risk assessment: New approaches for in vitro larvae rearing and data analyses. Methods Ecol and Evol. 2 (5), 509-517 (2011).
  82. Aupinel, P., et al. Improvement of artificial feeding in a standard in vitro method for rearing Apis mellifera larvae. B Insectol. 58 (2), 107-111 (2005).
  83. Beekman, M., Ratnieks, F. L. W. Long-range foraging by the honey-bee, Apis mellifera L. Funct Ecol. 14 (4), 490-496 (2000).
  84. Gathmann, A., Tscharntke, T. Foraging ranges of solitary bees. J Anim Ecol. 71 (5), 757-764 (2002).
  85. Greenleaf, S. S., Williams, N. M., Winfree, R., Kremen, C. Bee foraging ranges and their relationship to body size. Oecologia. 153 (3), 589-596 (2007).
  86. Bee Pollen Supplement - Bee Rescued. , Available from: https://beerescued.com/product/bee-rescued-bee-pollen-supplement/ (2018).
  87. Holly-Leaf Oregon-Grape (Mahonia aquifolium) Species Details and Allergy Info, Teton county, Wyoming. , Available from: http://www.pollenlibrary.com/Local/Specie/Mahonia+aquifolium/in/Teton County/WY/ (2018).
  88. Cane, J. H., Griswold, T., Parker, F. D. Substrates and Materials Used for Nesting by North American Osmia Bees (Hymenoptera: Apiformes: Megachilidae). Annals of the Entomological Society of America. 100 (3), 350-358 (2007).

Tags

Milieuwetenschappen kwestie 137 daling van de honingbij dieet manipulatie fungicide blootstelling stuifmeel voorkeur larvale fitness mason bijen
<em>In Vitro</em> Fokken van Solitaire bijen: een instrument voor de beoordeling van larvale risicofactoren
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Dharampal, P. S., Carlson, C. M.,… More

Dharampal, P. S., Carlson, C. M., Diaz-Garcia, L., Steffan, S. A. In Vitro Rearing of Solitary Bees: A Tool for Assessing Larval Risk Factors. J. Vis. Exp. (137), e57876, doi:10.3791/57876 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter