Waiting
Login processing...

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

Biology

הערכת הסיכון האגרוכימי למלכות דבורת הדבש המויזות

Published: March 3, 2021 doi: 10.3791/62316
Automatic Translation
1, 2, 2, 2,3,4
1Invasive Species and Pollinator Health Research Unit, USDA-ARS, 2Carl R. Woese Institute for Genomic Biology, University of Illinois at Urbana-Champaign, 3Neuroscience Program, University of Illinois at Urbana-Champaign, 4Department of Entomology, University of Illinois at Urbana-Champaign

Summary

פרוטוקול זה פותח כדי לשפר את ההבנה כיצד אגרוכימיקלים משפיעים על דבורת הדבש (Apis mellifera) רבייה על ידי יצירת שיטות לחשוף מלכות דבורי דבש ומטפלים העובדים שלהם אגרוכימיקלים בפיקוח, הגדרה מעבדה וניטור קפדני של התגובות הרלוונטיות שלהם.

Abstract

אסטרטגיות הערכת סיכונים נוכחיות עבור דבורי דבש מסתמכות במידה רבה על בדיקות מעבדה שבוצעו על דבורים בוגרות או לא בוגרות, אך שיטות אלה עשויות שלא ללכוד במדויק את ההשפעות של חשיפה אגרוכימית על מלכות דבורי דבש. כמפיקה היחידה של ביצים מופרות בתוך מושבת דבורי דבש, המלכה היא ללא ספק החברה החשובה ביותר ביחידת מושבה מתפקדת. לכן, הבנת האופן שבו אגרוכימיקלים משפיעים על בריאות המלכה ועל הפרודוקטיביות צריכה להיחשב להיבט קריטי של הערכת סיכוני הדברה. כאן, מוצגת שיטה מותאמת לחשוף מלכות דבורי דבש ומטפלים מלכת עובדים ללחצים אגרוכימיים המנוהלים באמצעות דיאטה עובד, ואחריו מעקב אחר ייצור ביצים במעבדה והערכת אקסלוסיה ראשונה באמצעות כלוב מיוחד, המכונה כלוב ניטור המלכה. כדי להמחיש את השימוש המיועד של השיטה, תוצאות של ניסוי שבו דיילות מלכת העובדים קיבלו דיאטה המכילה מינונים sublethal של imidacloprid והשפעות על מלכות היו במעקב.

Introduction

בשל הביקוש העולמי הגובר למוצרים חקלאיים, שיטות חקלאיות מודרניות דורשות לעתים קרובות שימוש באגרוכימיקלים כדי לשלוט במזיקים רבים הידועים כמפחיתים או פוגעים בתפוקות היבול1. בו זמנית, המגדלים של גידולי פירות, ירקות ואגוזים רבים מסתמכים על שירותי ההאבקה המסופקים על ידי מושבות דבורי דבש מסחריות כדי להבטיח יבול בשפעתשואה 2. פרקטיקות אלה עלולות לגרום למאביקים, כולל דבורי דבש (Apis mellifera), להיחשף לרמות מזיקות של שאריות חומרי הדברה3. יחד עם זאת, הנוכחות הנרחבת של מכת קרדית טיהור Varroa טפילי במושבות דבורי דבש לעתים קרובות דורשים דבוראים לטפל בכוורות שלהם עם miticides, אשר עשוי גם להשפיע לרעה על הבריאות ואריכות ימים של המושבה4,5,6. כדי להפחית ולצמצם השפעות מזיקות של מוצרים אגרוכימיים, יש צורך להעריך באופן מלא את בטיחותם לדבורי הדבש לפני יישומן, כך שניתן יהיה לבצע המלצות לשימוש בהם כדי להגן על חרקים מועילים.

נכון לעכשיו, הסוכנות להגנת הסביבה (EPA) מסתמכת על אסטרטגיית הערכת סיכונים שכבתית לחשיפה לחומרי הדברה בדבורי דבש, הכוללת בדיקות מעבדה על דבורים בוגרות ולפעמים זחלי דבורי דבש7. אם בדיקות מעבדה ברמה נמוכה יותר אינן מצליחות להקל על החששות לרעילות, מומלץ לבצע בדיקות שדה ברמה גבוהה יותר ובדיקות שדה למחצה. בעוד שבדיקות מעבדה אלה מספקות תובנה חשובה על ההשפעות הפוטנציאליות של אגרוכימיקלים על אריכות ימים של עובדים, הם לא בהכרח מנבאים את השפעותיהם על מלכות, אשר שונים באופן משמעותי מעובדים ביולוגית8 והתנהגותית9. יתר על כן, ישנן השפעות פוטנציאליות רבות של אגרוכימיקלים על חרקים מעבר לתמותה, אשר יכול להיות השלכות ניכרות על חרקים חברתיים הנתמכים על התנהגויות מתואמות לתפקד כיחידה מושבה10,11.

למרות התמותה היא ההשפעה הנפוצה ביותר של חומרי הדברה אגרוכימיים12, מוצרים אלה יכולים להיות מגוון רחב של השפעות הן על פרוקי רגליים היעד ולא היעד כולל התנהגות שונה13,14,15,16, דוחה או משיכה17,18,19, שינויים בדפוסי האכלה20,21,22 ועלייה או ירידה ב-fecundity20,21,22,23,24,25. עבור חרקים חברתיים, השפעות אלה יכולות לשבש באופן שיטתי אינטראקציות המושבה פונקציות11. מתוך פונקציות אלה, רבייה, אשר מסתמכת בכבדות על מלכה מטילת ביצה אחת נתמך על ידי שאר יחידת המושבה9, עשוי להיות פגיע במיוחד מוטרד עקב חשיפה לחומרי הדברה.

מחקרים שבוצעו על מלכות לא בוגרות הראו כי חשיפה התפתחותית לחומרי מיתיקה יכולה להשפיע על התנהגות המלכה הבוגרת, פיזיולוגיה, הישרדות26,27. באופן דומה, מחקרים באמצעות מושבות בגודל מלא או מופחת הראו כי אגרוכימיקלים יכולים להשפיע על מלכות דבורי דבש בוגרות על ידי הפחתת הצלחת ההזדווגות28, הפחתת oviposition29, והפחתת הכדאיות של הביצים המיוצרות25,30,31. בעבר היה קשה לצפות בתופעות אלה ללא שימוש במושבות שלמות, בעיקר בשל היעדר שיטות מעבדה זמינות. עם זאת, שיטה לחקור oviposition המלכה תחת תנאי מעבדה מבוקרים היטב באמצעות כלובי ניטור המלכה (QMC)32 הותאמה לאחרונה כדי לבחון את ההשפעות של אגרוכימיה על פוריות המלכה33. כאן, טכניקות אלה מתוארות בפירוט יחד עם שיטות נוספות כדי למדוד ולעקוב אחר צריכת דיאטה עובד QMCs.

שיטות אלה הן יתרון יותר מאשר ניסויים הדורשים מושבות בגודל מלא כי הם מאפשרים ניהול של מינונים מדויקים של אגרוכימיקלים למספר מופחת מאוד של עובדים ביחס לעשרות אלפים בדרך כלל נוכח בתוך מושבה34, אשר לאחר מכן לספק את המלכה. טכניקת חשיפה זו משקפת את החשיפה יד שנייה כי מלכות יחוו בתרחישים בעולם האמיתי, כי בתוך מושבה, מלכות לא להאכיל את עצמם להסתמך על עובדים כדי לספק להם דיאטה9. באופן דומה, מלכות בדרך כלל לא לעזוב את הכוורת אלא במהלך רבייה המושבה (נחיל) עבור טיסות הזדווגות35. ניתן לרכוש מלכות דבורי דבש מויזות ממגדלי מלכות מסחריים ולשלוח אותם למשך הלילה. בדרך כלל, מגדלי מלכה למכור מלכות ישירות לאחר אישור כי הם התחילו להטיל ביצים, אשר נלקח כאינדיקציה של הזדווגות מוצלחת. אם יש צורך במידע מדויק יותר על גיל המלכה או על קשר, החוקרים עשויים להתייעץ עם מגדל המלכה לפני ביצוע הזמנה.

QMCs מאפשרים תצפית וכימות מדויקים של מלכת דבורי הדבש oviposition ושיעורי בקיעה ביצה32,33, מניב נתונים יקרי ערך הקשורים להשפעות של חשיפה אגרוכימית על פוריות המלכה. התוצאות הייצוגיות המוצגות כאן מתארות ניסוי לכימות oviposition, צריכת דיאטה, ואת הכדאיות העובר ב QMCs תחת חשיפה כרונית לריכוזים רלוונטיים לשדה של חומרי הדברה neurotoxicant מערכתי imidacloprid36. לאחר החלת, imidacloprid translocates לשתולרקמות 37, ושאריות התגלו אבקה וצוף של צמחים מואבקים דבורים רבים38,39,40. חשיפה imidacloprid יכול להיות מגוון רחב של השפעות מזיקות על דבורי דבש כולל לקוי מזון ביצועים16, תפקוד מערכת החיסון לקוי41, וירידה בשיעורי הרחבת המושבה והישרדות42,43. כאן, imidacloprid נבחר לשימוש כחומר בדיקה כי ניסויי שדה הראו כי זה יכול להשפיע על מלכת דבורי הדבש oviposition29

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. הרכבת QMC

  1. להרכיב QMCs מחלקים (איור 1A) עם צלחת מטיל ביצה אחת (ELP) מוכנס כפי שמוצג באיור 1B. אין להוסיף צינורות הזנה עד לאחר שהעובדים נוספו לכלוב. לכסות באופן זמני את 4 חורי ההזנה עם סרט כיתה מעבדה.
  2. הכנס את המלכה לא כוללת ואת דלת חדר ההאכלה מעל תא ההאכלה כדי למנוע מהמלכה להיכנס לתא ההאכלה ולפנות לתזונה המטופלת. ראה פיין ואח '32 לקבלת פרטי הרכבה נוספים.
  3. לאסוף את מסגרות מסרק שעווה המכיל את העובד capped גוזל ממושבות דבורי דבש 24 שעות לפני אקסלוס למבוגרים ומניחים אותם בחממה (34 °C (34 °F) בתוך תיבת מהורהר. 24 שעות מאוחר יותר, לצחצח את דבוריםeclosed את המסגרות לתוך מיכל פתוח כי כבר מרופד בצבע מחסום חרקים (למשל, Fluon) כדי למנוע את דבורים לזחול החוצה.
  4. הוסף לפחות 50 דבורים לפי משקל (5 גרם ≈ 50 דבורים44,45) לתא הנחת הביצים של כל QMC. כדי להבטיח כי מאגר גנטי מגוון של עובדים מיוצג בניסוי, להשיג מספר שווה בקירוב של דבורים עובדות משלוש מושבות לפחות ולערבב אותם לפני הוספתם QMCs.
    הערה: דבורים עובדים מעוקלים חדשים בני פחות מיום אחד אינם יכולים לעוף או לעקוץ בשל שרירי הטיסה הלא מפותחים שלהן וצורת הקיטור הלא מרופחת שלהן. אם הם מתווספים בגיל זה, אין צורך להחיש אותם לפני הטיפול. ניתן לשקול אותם על ידי איסוף עדין של דבורים מהמכל באמצעות מדידה קטנה של 1/4 מדידת נפח והנחתן במיכל שני (מרופד בצבע מחסום חרקים למשל, פלון) שזוהה בסולם. שטח המסגרות המכוסות על ידי גוזלים מכוסים צריך להיות שווה בערך כדי להבטיח כי מושבות המקור מיוצגות באופן שווה באוכלוסיות העובדים של QMC. הומוגניזציה של דבורים עובדים ניתן להשיג על ידי צחצוח דבוריםeclosed חדש ממסגרות שנלקחו מכל המושבות לתוך אותו מיכל ומאפשר להם לערבב במשך 5 דקות לפני הוספתם QMCs.
  5. הוסיפו את המאכילים המכילים תמיסה סוכרוז, מים ותוספת אבקה (ראו סעיף 2).
  6. לחשוף את מלכות ההסדוך הפרט לגז CO2 כדי לעורר הטלת ביצים46 כדי להקל על ההעברה לתוך QMC.
    1. השתמש במלכות שנרכשו ממגדל מסחרי תוך 48 שעות מקבלת. בזמן שהמלכה עדיין בתוך כלוב המשלוחים, הניחו אותו בשקית ניילון שקופה. מניחים קצה אחד של צינור פלסטיק המחובר למיכל גז CO2 בתוך השקית ופתח בעדינות את שסתום המיכל כדי לאפשר לגז CO2 לזרום.
    2. כאשר השקית מנופחת בגז, סגור בו זמנית את שסתום המיכל והחזק את השקית סגורה כדי ללכוד את הגז בפנים. שמור את התיק סגור במשך 30s או עד המלכה הפסיקה לנוע. הסר את המלכה ופתח את כלוב המשלוח ברגע שהיא נצפתה מחוסרת הכרה.
  7. פתחו חלקית את הדלת לתא הטלת הביצים, הניחו בעדינות את המלכה חסרת ההכרה בפנים וסגרו את המכסה, תוך כדי קפיד לא למחוץ את המלכה או העובדים בפנים. הוסיפו את צלחת הטלת הביצים השנייה לכל QMC כפי שמוצג באיור 1C. הנח פיסת סרט מעבדה על פני החלק העליון של שני ELPs כדי למנוע מהם להפריד ממסגרת QMC ולמנוע מעובדים לצאת מהכלוב.
  8. מניחים את הכלובים באינקובטור כהה עם תנאים סביבתיים יציבים של 34 ± 0.5 מעלות צלזיוס ו -60% ± 10% לחות יחסית, כמו התנאים בתוך מושבה רגילה.

Figure 1
איור 1. ת: פירוק QMC. ב: QMC מורכב חלקית עם 1 ELP נוסף. ג: QMC מורכב במלואו עם 2 ELPs. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

2. הכנת וניהול דיאטות משולבות אגרוכימיקלים

  1. להכנת 1000 גרם של 50% (g/g) פתרון סוכרוז, מניחים מוט ערבוב בתחתית בקבוק ריאגנט זכוכית 1 ליטר נקי. מוסיפים 500 גר' סוכרוז ו-500 מ"ל של מים מתובלים. פותחים את מכסה הבקבוק ומשתמשים בצלחת ערבוב מחוממת המוגדרת לחום נמוך כדי לערבב את התמיסה עד שכל הסוכרוז נמס. אפשר לפתרון להתקרר לטמפרטורת החדר לפני הוספת פתרונות המלאי האגרוכימיה.
  2. הכן את פתרונות המלאי של אגרוכימיקלים בממס מתאים, כגון אצטון, בריכוז שניתן להוסיף לתזונה כדי להשיג את הריכוז הסופי הרצוי של אגרוכימיה של עניין.
    הערה: בעת שימוש אצטון כממס רכב, הארגון לשיתוף פעולה כלכלי ופיתוח (OECD) הנחיות קובעות כי הריכוז הסופי של אצטון בתזונה חייב להיות ≤ 5% לבדיקות רעילות אוראלי כרונית על דבורי דבשמבוגרות 47. עם זאת, כמה ממיסים כגון n-מתיל-2-פירולידון5,31 ודימתיל סולפוקסיד25 יכול להפעיל השפעות רעילות מתחת לריכוז זה, ולכן מומלץ לשמור על ריכוזי ממס נמוך ככל האפשר בתזונה הטיפולית. בהתאם לאמצעי האחסון וסוג הממסים בהם נעשה שימוש, ייתכן שיהיה צורך לכלול הן קבוצת בקרה ממס וקבוצת בקרה שלילית כדי להבטיח כי אפקטים פוטנציאליים עקב רעילות ממס מזוהים. בעת שימוש במוצרים מנוסחים, יש להתאים את כמות המוצר המשמש בהתבסס על הריכוז הקיימים בניסוח. בהתאם ליציבות של אגרוכימיה של עניין הממס, פתרונות מלאי ניתן לשמור עד 2 שבועות ב -20 °C (50 °F).
  3. בחר מינונים sublethal בהתבסס על התוצאות של מבחן OECD מס '245: דבורת דבש (Apis mellifera L.), בדיקת רעילות אוראלי כרונית (האכלה של 10 ימים)47, ולזהות את הספרות הרלוונטית על ידי שאילתה על בסיס הידע Ecotox48.
  4. לנהל את הטיפולים האגרוכימיים בתמיסת סוכרוז, תוסף אבקה מסחרי (אם זמין כמו אבקה), או שניהם. הכן את הדיאטה הניסיונית לשימוש באותו יום על ידי הוספת כמות מתאימה של פתרון מלאי לטמפרטורת צמרמורת / חדר 50% תמיסת סוכרוז (w / w). מערבבים היטב על ידי מערבולת או עם מוט ערבוב להגדיר למהירות בינונית. עבור תוספי אבקה, להוסיף את פתרון סוכרוז שרוך אגרוכימיה תוספת אבקת במקום סירופ על פי פרוטוקולי היצרן, הקפד להתאים את נפח פתרון המלאי המשמש על פי המשקל הסופי של דיאטת האבקה. ראה טבלה 1 לדוגמה חישובים.
  5. הכן את צינורות המאכיל מצינורות מיקרוצנטריפוגה 2 מ"ל.
    1. עבור מאכילי דיאטה נוזלית, לחמם את קצה מחט 20 מד על צלחת חמה / כיריים ולנקב את החלק התחתון של הצינור פעמיים. סגור את מכסה הצינור ואת pipette כ 1.5 מ"ל של תמיסת סוכרוז או מים דרך אחד חורי לנקב. הגדר את הצינור כלפי מטה עם הצד המנוקב למעלה עד שהוא מתווסף ל- QMC.
    2. עבור מאכילי תוספת אבקה, השתמש בסכין גילוח כדי לחתוך את החלק התחתון של הצינור. סגור את המכסה ולדחוף כדור 1-2 גרם של תוספת אבקה לתוך הצינור עד שהוא נוגע במכסה.
  6. הקלט את משקולות המאכיל לפני הצבתם ב- QMCs. אין לשמור על תזונה שאינה בשימוש ב 4 °C (4 °F) במשך 48 שעות.
ריכוז רצוי ריכוז רכב ממס רצוי נפח סופי רצוי / מסה של פתרון סוכרוז Voume של פתרון מניות Imidacloprid בפתרון מניות מתכון פתרון מלאי מוצע
פתרון סוכרוז 10 ppb (w/w) 0.05% (v/v) 81.45 מ"ל/100 גרם* 40.7 μL 0.001 מ"ג/40.7 מיקרול 0.02 מ"ג/814 מיקרול
תוסף אבקה 10 ppb (w/w) 10 גרם** 4.07 μL 0.0001 מ"ג/4.07 מיקרול 0.02 מ"ג/814 מיקרול
פתרון סוכרוז 50 ppb (w/w) 0.05% (v/v) 78.5 מ"ל/100 גרם* 40.7 μL 0.005 מ"ג/40.7 מיקרול 0.1 מ"ג/814 מיקרול
תוסף אבקה 50 ppb (w/w) 10 גרם** 4.07 μL 0.0005 מ"ג/4.07 מיקרול 0.1 מ"ג/814 מיקרול

טבלה 1: מתכונים לדוגמה לפתרון סוכרוז מטופל, תוסף אבקה ופתרון מלאי. *נפח המבוסס על צפיפות של 50% (w/w) פתרון סוכרוז (1.228 גרם/מ"ל). **הצפיפות של תוסף האבקה תשתנה בהתאם למוצר שבו נעשה שימוש, אבל אם נפח ממס זה משמש, ריכוז הממס הסופי תוספת אבקה יהיה בטווח הרצוי של ≤ 5% לפי נפח.

3. ניטור - קצב ייצור הביצים

  1. לכמת את הטלת הביצה 1 עד 2 פעמים ביום בבוקר ו / או בערב. התחל על ידי הסרת QMCs מן האינקובטור כדי לבדוק ביצים.
    הערה: בניסוי מוצלח, ייצור הביצים יתחיל ברוב QMCs הבקרה בתוך 3 ימים של הרכבת כלוב ראשונית. הוציאו רק כמה שיותר QMCs מהקמצמה בבת אחת שניתן לבדוק ולהאכיל תוך 10 דקות. תקופות ארוכות יותר מחוץ לאינקובטור עלולות לשבש את ייצור הביצים.
  2. בדוק את הגב של ELPs ברור לביצים. אם ביצים קיימות, להסיר את לוח הדלת מול צלחת העניין. הסר את הקלטת מכל ELPs ולהחליק בזהירות את לוח הדלת בין ELP ואת דבורים בתוך QMC, הקפדה לא למחוץ כל דבורים שעשויות להיות ניקוי התאים ELPs.
  3. כאשר לוח הדלת במקומו, הסר את ה- ELP וספור ורשום את מספר הביצים בתוך תאי ELP. הסר את הביצים על ידי הקשה על קצה ELP, לפתוח את התא בצד למטה, על משטח קשה (כגון השפה של כלי קיבול פסולת). ברגע שהביצים נופלות, החליפו את ה-ELP הריק ב- QMC. הסר בעדינות והחלף את לוח הדלת שמאחורי ה- ELP בצד החיצוני של ה- QMC. חזור על הפעולה לפי הצורך עם ELP השני והחלף את הקלטת על פני QMC בסיום.
    הערה: ייצור הביצים בדרך כלל יורד והתמותה עולה QMCs לאחר שבועיים32,33, ולכן מומלץ לסיים ניסויים לאחר 14 ימים.

4. ניטור - צריכת מזון

  1. החלף את כל המזון שנותר במזינים QMC בתזונה טרייה כל יומיים. הכן צינורות הזנה חדשים (כולל מים) ושקל אותם לפני הסרת QMCs מהחממה לניטור. החליפו את כל הצינורות הישנים בצינורות חדשים ושקלו צינורות ישנים לפני שתפטרו מתזונה ללא מזון. השווה את המשקל הסופי של צינור המאכיל ותזונה ללא תזרים למשקל של אותו צינור מאכיל לפני הצבתו ב- QMC כדי להעריך את צריכת הדיאטה.
  2. בין ימים שבהם מאכילים מתוכננים להיות מוחלפים, בדוק את צריכת הדיאטה פעם ביום (באותו זמן כאשר QMCs מנוטרים לייצור ביצים) כדי להבטיח כי מאכילים לעולם לא ריקים. אם צינור מאכיל ריק או כמעט ריק, להסיר אותו, למלא אותו, להקליט את המשקל של הצינור לפני ואחרי ולהוסיף את ההבדל לצריכת דיאטה של יומיים הכולל עבור QMC.

5. ניטור - כדאיות העובר

  1. בנקודה שנבחרה במהלך ניסוי QMC, להסיר ELPs המכיל ביצים טריות שהונחו מן QMC על פי שלב 3, אבל לא להוציא ביצים מן ELP.
  2. מכסים את ה- ELP במכסה מיקרופלסטיק אוניברסלי ומניחים אותו בתוך חיטוי עם פתרון K2SO4 רווי (150 גרם K2SO4 ב 1 ליטר מים, נשמר בצלחת רדודה).
    הערה: קצת מלח צריך להיות גלוי בתחתית המנה לאחר התערובת מגיעה לטמפרטורה באינקובטור.
  3. שמור את התשן בחממה להגדיר 34 °C (5 °F), וכתוצאה מכך לחות יחסית של 95% בתוך התשן, בדומה לתנאים המשמשים קולינס49.
    הערה: כמעט כל הביצים יבקעו בתוך 72 ± 6 שעות של כאשר הם הוטלו49, ולכן שיעורי הבקיעה ניתן להעריך כבר 78 שעות לאחר ELPs הוסרו מן QMC. זחל בצורת "C" בתחתית התא מעיד על אירוע בקיעה מוצלח. שונות מסוימת בתזמון זה אפשרית אם, למשל, הביצים הן מזל"טים ולא עובדים50.

6. דגימת עובדים

  1. אם QMCs היו מאוכלסים בעובדים עודפים, לדגום את דבורי העובד בנקודת זמן שנבחרה במהלך הניסוי להערכת שינויים המושרה טיפול בפיזיולוגיה שלהם. בצע את האוספים בשילוב עם פעילויות האכלה יומיות וספירת ביצים כדי למזער את הזמן שעבורו QMCs הם מחוץ לאינקובטור.
  2. לפני הדגימה, הנח לוח דלת בין ELP לבין פנים ה- QMC, והסר את ה- ELP. הרימו בזהירות את לוח הדלת כ-0.5 ס"מ מבסיס הכלוב והוציאו דבורה עובדת מתוך ה-QMC באמצעות פינצטה במשקל נוצה. כדי למנוע מדים לברוח, לכסות חלקים של פתח 0.5 ס"מ עם אצבע כפפות או חתיכת כותנה לפי הצורך.
  3. שמור על דבורה שנאספה לניתוח מעקב ולחזור על תהליך זה עד מספר הדגימות הרצוי נאסף. לניתוח ביטוי גנים, הצמד דבורים הקפאה בחנקן נוזלי ואחסון מיידי ב -80 °C מומלץ מאוד51.

7. תמותת עובדים

  1. להעריך את תמותת העובדים במהלך הניסוי על ידי ספירת מספר דבורים מתות בתחתית תא ההאכלה ותא הטלת הביצים. בצע הערכה זו בשילוב עם כימות הטלת ביצים יומי.
  2. באמצעות מלקחיים, להסיר בזהירות את דבורים מת דרך חורי מאכיל, מכסה את החור עם אצבע כפפות או חתיכת כותנה בעוד המלקחיים אינם מוכנסים.
  3. הסר את דבורים מתות מתא הטלת הביצים על ידי הרמה בזהירות את לוח הדלת כ 0.5 ס"מ מבסיס הכלוב והכנסת מלקחיים. כדי למנוע מדים לברוח, לכסות חלקים של פתח 0.5 ס"מ עם אצבע כפפות או חתיכת כותנה לפי הצורך.
  4. להעריך את תמותת העובדים בסיום הניסוי על ידי הסרה וספירה של כל דבורים מתות מן QMCs באמצעות שיטות שתוארו בעבר לפני המתת חסד את דבורים הנותרות.
    הערה: בהיעדר דבורים עובדים, מלכות לא ייצרו ביצים ויגוועו ברעב תוך 24 שעות. לכן, אם כל העובדים ב- QMC נצפים כמתים, יש להסיר את ה- QMC מהניסוי. כמו כן, אם מלכה מתה במהלך הניסוי, יש להסיר את ה- QMC, ויש לצנזר את הנתונים כראוי.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

ייצור הביצים היה פיקוח QMCs התאספו ומתוחזקים כמתואר לעיל עם תצפיות יומיות של ייצור ביצים ו 15 כלובים לכל קבוצת טיפול. מלכות חדשות של בעיקר מלאי קרניולאן נרכשו ונשלחו בן לילה ממגדל מלכה, ועובדי דבורי דבש התקבלו מ -3 מושבות שנשמרו על פי שיטות מסחריות סטנדרטיות במתקן המחקר דבורים באוניברסיטת אילינוי אורבנה-שמפיין. כאן, 4 קבוצות טיפול תזונתי שימשו: 1) 50 ppb (g/g) imidacloprid בתמיסת סוכרוז ותוסף אבקה (50 ppb - p+s), 2) 10 ppb imidacloprid בתמיסת סוכרוז ותוסף אבקה (10 ppb - p+s), 3) 10 ppb imidacloprid בתוסף אבקה בלבד (10 ppb - p), ו 4) קבוצת ביקורת שניתנה דיאטה המכילה נפח שווה ערך של אצטון כמו קבוצות הטיפול (CTRL).

שינויים הקשורים לטיפול בספירת הביצים היומית הוערכו כמתואר בפיין ואח'32 עם שינויים קלים. בקצרה, יומן Poisson יומן ליניארי GEE עם מבנה מטריצת מתאם אוטומטית (AR-1) יושם כדי להעריך שינויים הקשורים לטיפול בייצור ביצים לאורך זמן. כאן, הזמן (יום) טופל כמשתנה מתמשך והטיפול היה קטגורי. בדיקות פוסט הוק וולד צ'י-סקוור שימשו כדי לקבוע משמעות. מכיוון שלא נצפתה הטלת ביצים ביום הראשון של הניסוי, היום הזה לא נכלל בניתוח כדי להתאים להנחות של ה- GEE. תוצאות ניתוח זה מוצגות בטבלה S1. ייצור הביצים היומי היה נמוך משמעותית ב- QMCs בקבוצת הטיפול 50 ppb p +s (χ2= 43.99, p<0.001; איור 2א).

ההבדלים במספר הכולל של ביצים המיוצרות QMCs על ידי טיפול נותחו באמצעות ANOVA חד כיווני Tukey HSD לאחר בדיקת hoc (איור 3). עבור ניתוח זה, כל QMC הוסר מהניסוי לפני תום תקופת הניטור של 14 יום עקב מוות מלכה או עובד לא נכלל, וכתוצאה מכך N = 13 כל אחד עבור CTRL ו 50 ppb - קבוצות p + s, N = 14 עבור 10 ppb - p, ו- N = 15 עבור 10 ppb - p +s. אפקט תלוי מינון נצפתה לטיפולים הניתנים הן סוכרוז אבקה, עם הירידה הגדולה ביותר בייצור הביצים ביחס לשליטה שנצפו 50 ppb - p +s ואחריו 10 ppb - p +s. לא נצפה הבדל בסך הביצים המיוצרות בין CTRL ל- 10 ppb - p (F3,52= 17.95, p<0.001, Tukey HSD).

צריכת תוספת אבקה ומים נרשמה כל 48 שעות במשך 10 ימים, וצריכת תמיסה סוכרוז נרשמה כל 48 שעות במשך 12 ימים. שינויים בשיעורי צריכת הדיאטה הוערכו באמצעות GEEs מבוזר גאוסאי עם אותם פרמטרים כפי שתואר לעיל (איור 2B-D). התוצאות מסוכמות בטבלה S1. בקצרה, השיעורים היומיים של צריכת סוכרוז גדלו באופן משמעותי ככל שהניסוי התקדם (χ2=6.03, p = 0.014), אך שיעורי צריכת תוספת האבקה ירדו (χ2= 174.98, p<0.001). שיעורים גבוהים משמעותית של צריכת אבקה נצפו כאשר imidacloprid נוהל ב 10 ppb תוספת אבקה לבד (χ2= 21.44, p<0.001) וירד באופן משמעותי כאשר הוא מנוהל ב 10 או 50 ppb תוספת אבקה ופתרון סוכרוז יחד (10 ppb - p +s: χ2=6.59, p = 0.010; 50 ppb - p +s: χ2=14.47, p=0.0001).

ביצים נאספו מ- QMCs ביום 7 של הניסוי, ושינויים במספר הביצים שבוקעות בהצלחה בעקבות חשיפה אימהית לטיפולים אגרוכימיים הוערכו באמצעות מודל מעורב ליניארי כללי (GMLR) עם התפלגות בינומית וזהות QMC מטופלים כאפקט אקראי. חשיפה אימהית לאימידקלופריד המנוהל ב-10 ppb באבקתה בלבד או בתמיסת אבקה ו סוכרוז לא השפיעה על שיעורי הבקיעה בביצים (10 ppb - p+s: Z=-0.139, p = 0.290; 10 ppb - p: Z = 0.182, p = 0.856). שיעורי הבקיעה לא ניתן היה להעריך עבור ביצים שהונחו על ידי מלכות QMCs שהוקצו עם 50 ppb imidacloprid שרוך דיאטה בשל שיעורים נמוכים של ייצור ביצים בקבוצת טיפול זו.

עבור עבודה זו, כל הניתוח הסטטיסטי בוצע בסטודיו R 1.2.5003 (בוסטון, MA, ארה"ב). הנתונים הוכנו באמצעות JMP Pro 15 ו- Photoshop CC 2019 (Adobe Inc. , סן חוזה, קליפורניה). נתונים זמינים בקובץ S1 משלים.

Figure 2
איור 2. ת: ממוצע ± SE ביצים ליום ב QMCs. B: ממוצע ± SE אבקה תוספת, C: פתרון סוכרוז, D: ומים (גרם) נצרך במהלך 48 שעות ב QMCs. משמעות הטיפולים (המצוין על ידי "*") נקבע על ידי GEE ווולד צ'י-ריבוע פוסט הוק מבחן. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

Figure 3
איור 3: סכום ממוצע ± SE של ביצים שהוטלו על ידי טיפול במהלך הניסוי. משמעות (המצוינת באותיות) נקבעה על ידי ANOVA ו- Tukey HSD לאחר בדיקת hoc. אנא לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.

טבלה S1:תוצאות של GEEs ניתוח שינויים בשיעורי הטלת ביצים וצריכת דיאטה QMCs לאורך זמן. נא לחץ כאן כדי להוריד טבלה זו.

קובץ משלים S1: אנא לחץ כאן כדי להוריד קובץ משלים זה.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

הפוריות של חרקים בודדים נקבות, כמו גם מלכות במושבות חרקים אוסוציאליות יכול להיות מושפע על ידי גורמי לחץ abiotic כגון אגרוכימיה25,28,29,30,33. בדבורי הדבש, ההשפעות של אגרוכימיקלים על מלכות עשויות להיות עקיפות, שכן הן יכולות להתרחש באמצעות שינויים בטיפולן ובהאכלתן על ידי דבורים העובדות. התוצאות הייצוגיות שלנו, הדומות לאלה שדווחו במחקר מבוסס שדה29, מראות כי ההשפעות של אגרוכימיקלים על ביצועי המלכה ניתן למדוד ביעילות בסביבת מעבדה באמצעות QMCs, יצירת תוצאות דומות גישות מבוססות שדה. יתר על כן, תוצאות אלה לשפוך אור על ההשפעה של imidacloprid על צריכת דיאטה העובד ועל הכדאיות הביצה.

Imidacloprid היו השפעות שליליות ברורות על ייצור הביצים כאשר הוא מנוהל פתרון סוכרוז תוספת אבקה יחד. זה דומה לתוצאות שדווחו באמצעות כוורות תצפית שהוקצו עם סירופ מעורבב imidacloprid מותר לחפש בחופשיות29. עם זאת, כאן, תגובה תלוית מינון נצפתה, עם האפקט הבולט ביותר שנראה QMCs שהוקצה עם 50 ppb imidacloprid ביחס לריכוז התחתון. שלא כמו מה שדווח עבור מושבות שדה, קבוצה זו חוותה כמעט הפסקת ייצור ביצים. יש לציין כי כל הריכוזים כולל 50 ppb בשימוש בעבודה זו גבוהים יותר אבקה ושאריות צוף שנצפו בדרך כלל כאשר imidacloprid מוחל כטיפול זרע והם מייצגים יותר של שאריות שנמצאו בעקבות יישומי קרקע40. דוגמאות של צמחים רלוונטיים כוללים cucurbits ונוי נמצאו בנופים עירוניים29, ולכן, תוצאות אלה יש לפרש בהקשר זה. בנוסף, ההבדלים שנצפו בין תוצאות אלה לבין אלה שנוצרו באמצעות מושבות שדה, שם התוצאות לא היו בולטות, אפילו בקבוצות הטיפול הגבוהות ביותר, מצביעים על כך שכמו התקפות מבוססות מעבדה אחרות, QMCs עשוי להיות רגיש יותר מאשר באמצעות מושבות בגודל מלא52, אשר יש לשקול בעת פרשנות הנתונים.

בעבר דווח על עבודה הבוחנת את ההשתתפות עם חשיפה לרגולטורים לצמיחת חרקים (IGR) ב- QMCs לא מצאה כי IGRs גורמים לירידה בשיעורי הטלת הביצים המלכה33, מה שמוכיח כי שיבוש ייצור הביצים אינו תגובת לחץ אחידה. למרות הערכות ברמת השדה באמצעות מושבות בגודל מלא עשוי לספק תצוגה הוליסטית יותר של ההשפעות של אגרוכימיקלים על בריאות המושבה, ממצאים אלה מראים כי QMCs יש פוטנציאל לשמש ככלי לזיהוי כימיקלים כמו imidacloprid שעשוי להשפיע על oviposition מלכת דבורת הדבש. כאשר נעשה שימוש בהקשר של אסטרטגיית הערכת סיכונים רחבה בחשבון עבור דפוסי שימוש, דפוסי חשיפה, והשפעות על מדדים אחרים של בריאות דבורי הדבש, נתוני ייצור הביצים שנוצרו על ידי QMCs עשויים להניב הבנה מקיפה יותר של ההשפעות הפוטנציאליות של אגרוכימיה על מושבות דבורי דבש.

בנוסף ליצירת נתוני oviposition כמותי, QMCs יכול לשמש כדי להעריך דפוסים בצריכת דיאטה עובד ושינויים בפיזיולוגיה. כאן, הוכח כי 10 ppb imidacloprid בדיאטת אבקה לבד מגרה צריכת תוספת אבקה אצל עובדים בנוכחות מלכה מזווגה. השפעה זו לא נצפתה בטיפולים תזונתיים אחרים כאשר QMCs הוקצו עם imidacloprid הן תוספת אבקה ופתרון סוכרוז, אפילו באותו ריכוז. יש לציין כי ניתן להשיג אומדנים מדויקים יותר של שיעור הצריכה על ידי מעקב אחר התמותה והתאמת מדדי צריכת הדיאטה בהתבסס על המספר המדויק של דבורים שנותרו ב- QMCs, אך אם התמותה נמוכה באופן עקבי על פני טיפולים, ניתן לבצע השוואות מסוימות. הפער בין טיפולים בצריכת דיאטת אבקה המכילה את אותו ריכוז של imidacloprid עשוי להיות קשור להבדל במינון הכולל הגבוה יותר שניתן לדבים כאשר imidacloprid קיים הן סוכרוז תוספת אבקה לעומת כאשר הוא קיים תוספת אבקה בלבד.

ברמות נמוכות, יש ראיות כי דבורי דבש מעדיפות מקורות מזון המכילים חומרי הדברה neonicotinoid18, והם דווחו להפגין העדפה דומה עבור משאבים פרחוניים המכילים ניקוטין53. הוצע כי העדפות אלה עשויות לנבוע מהתכונות הנוירו-גירוייות של ניקוטין וניאוניקוטינואידים, המפעילים קולטני אצטילכולינסטראז ניקוטיניים54 המתבטאים בחלקים של מוח דבורת הדבש המעורבים בלמידה ובזיכרון55. בקרדית עכביש, imidacloprid מגרה את צריכת הדיאטה, וכתוצאה מכך oviposition מוגברת פוריות22. כאן, עליות הקשורות imidacloprid בצריכת תוספת אבקה לא היו קשורים לעלייה oviposition, ואת ההשפעות של imidacloprid על פיזיולוגיה העובד בעבודה זו עדיין להיחקר. עם זאת, הבנת כמה דבורי דיאטה אגרוכימיות בתוך מושבה עשויים לצרוך, במיוחד עובדים הדורשים יותר אבקה בתזונה שלהם כדי לספק באופן פעיל מלכה הנחת56, יכול לעזור ליידע את הסיכון של אגרוכימיה להיבטים שונים של ביצועי המושבה.

Imidacloprid לא לגרום לשינויים מדידים בכדאיות העובר, כפי שנמדד על ידי שיעורי הבקיעה בביצים שנאספו QMCs שהוקצה עם 10 ppb imidacloprid תוספת אבקה לבד או הן תוספת אבקה תמיסת סוכרוז. זה שונה מהירידה בשיעורי בקיעה ביצה שדווחו בעקבות חשיפה IGR ב QMCs33, המוכיח שוב כי QMCs ניתן להשתמש כדי לבחון היבטים ספציפיים ומגוונים של פוריות המלכה. Imidacloprid הוא מסיס מאוד במים, סביר להניח מטבוליזם ומופרש על ידי דבורים באופן שונה מאשר אגרוכימיקלים מסיסים בשומן יותר כמו IGRs57, אשר עשוי להיות מסולק transovarially58,59,60,61 במידה מסוימת, וכתוצאה מכך השפעות על התפתחות העובר. לחלופין, imidacloprid, שהוא neurotoxin36 לא יכול להשפיע על העוברים המתפתחים באותו אופן כמו IGRs, אשר היעד מסלולים הקשורים להתפתחות חרקים62.

שאלה אחת הנפוצה על ידי חוקרים המבקשים להבין את ההשפעות של אגרוכימיקלים על רבייה דבורת דבש היא אם מלכות מבוגרות, אשר מסתמכות על עובדים לספק לה הפרשות בלוטות כמומזון 9,63, חשופים ישירות שאריות אגרוכימיה. זה לא נחקר ואינו מיוצג בתוצאות שדווחו כאן. עם זאת, שאריות אגרוכימיות בהפרשות בלוטות העובדים מצטמצמות בדרך כלל מאוד ביחס למה שעובדים מוקצים עם בתרחישי האכלה מבוקרת במושבה64. באופן דומה, כאשר מושבות בגודל מלא נחשפו לריכוזים של imidacloprid שהביאו לירידה oviposition, לא התגלו שאריות בקווינס29, דבר המצביע על כך שהשינויים בשיעורי oviposition שנצפו בעבודה המוזכרת נבעו מחשיפה ישירה לכמויות מעקב שהופרשו בקלות, או שההשפעות הנצפות על מלכות נבעו מהשפעות של כפייה על העובדים האחראים לטיפול ואספקת המלכה. השיטה המוצגת כאן מאפשרת דגימה של דבורים עובדים ידוע כי בלע את הדיאטה המטופלת מן העיקול למבוגרים לזמן הדגימה. עבודת מעקב בחינת ההשפעות של imidacloprid על הפיזיולוגיה של דבורים עובדות שנדגמו מהניסוי המתואר תסייע להדגיש שאלה זו.

לסיכום, השיטות המוצגות כאן יאפשרו לחוקרים להעריך טוב יותר את הסיכון של אגרוכימיקלים לדבורי הדבש על ידי הערכת נקודות קצה הקשורות לתנופה, להישרדות והתפתחות דבורי הדבש. הטכניקה המתוארת יש פוטנציאל לשפר מאוד את הערכת הסיכון האגרוכימי על ידי יצירת נתונים כמותיים הנוגעים פוריות המלכה שיכול להיות קשה משאבים אינטנסיבי לרכוש באמצעות ניסויים שדה וחצי שדה. בנוסף, נוכחותה של מלכה שוכבת מוסיפה ריאליזם לניסויים המבוצעים על עובדים צעירים, שהם בדרך כלל חברי המושבה האחראים על הטיפול וההאכלה של המלכה9. באמצעות טכניקה זו, ניתן לחזות טוב יותר את הסיכונים של אגרוכימיקלים על בריאות מושבת דבורי הדבש, אריכות ימים וביצועים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

למחברים אין ניגודי אינטרסים להצהיר עליהם.

Acknowledgments

תודה לד"ר איימי קאש-אחמד, נתנאל ג'יי ביץ' ואליסון ל. סנקי על עזרתם בביצוע העבודה. אזכור שמות מסחריים או מוצרים מסחריים בפרסום זה נועד אך ורק לצורך מסירת מידע ספציפי ואינו מרמז על המלצה או תמיכה על ידי משרד החקלאות האמריקאי. משרד החקלאות האמריקאי הוא ספק ומעסיק שוויון הזדמנויות. מחקר זה נתמך על ידי מענק מסוכנות פרויקטי המחקר המתקדמים של ההגנה # HR0011-16-2-0019 לג'ין א. רובינסון וחוימיין זאו, פרויקט USDA 2030-21000-001-00-D, ואת חוויית מחקר הפלסטיות הפנוטיפית לסטודנטים במכללה הקהילתית באוניברסיטת אילינוי באורבנה שמפיין.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Fluon BioQuip, Rancho Dominguez, CA 2871A
Honey bee queens Olivarez Honey Bees, Orland, CA
Imidacloprid Sigma-Aldritch, St. Louis, MO 37894
MegaBee Powder MegaBee, San Dieago, CA
Microcentrifuge tubes 2 mL ThermoFisher Scientific, Waltham, MA 02-682-004
Needles 20 gauge W. W. Grainger, Lake Forest, IL 5FVK4
Potassium Sulfate Sigma-Aldritch, St. Louis, MO P0772
Queen Monitoring Cages University of Illinois Urbana-Champaign Patent application number: 20190350175
Sucrose Sigma-Aldritch, St. Louis, MO S8501
Universal Microplate Lids ThermoFisher Scientific, Waltham, MA 5500

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hedlund, J., Longo, S. B., York, R. Agriculture, pesticide use, and economic development: A global examination (1990-2014). Rural Sociology. 85 (2), 519-544 (2020).
  2. Calderone, N. W. Insect pollinated crops, insect pollinators and US agriculture: Trend analysis of aggregate data for the period 1992-2009. PLOS ONE. 7 (5), 37235 (2012).
  3. Johnson, R. M., Ellis, M. D., Mullin, C. A., Frazier, M. Pesticides and honey bee toxicity - USA. Apidologie. 41 (3), 312-331 (2010).
  4. Walsh, E. M., Sweet, S., Knap, A., Ing, N., Rangel, J. Queen honey bee (Apis mellifera) pheromone and reproductive behavior are affected by pesticide exposure during development. Behavioral Ecology and Sociobiology. 74 (3), 33 (2020).
  5. 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), 77547 (2014).
  6. Fisher, A., Rangel, J. Exposure to pesticides during development negatively affects honey bee (Apis mellifera) drone sperm viability. PLoS ONE. 13 (12), 0208630 (2018).
  7. EPA. How we assess risks to pollinators. US EPA. , Available from: https://www.epa.gov/pollinator-protection/how-we-assess-risk-polliators (2013).
  8. Snodgrass, R. E. Anatomy of the honey bee. , Cornell University Press. (1956).
  9. Allen, M. D. The honeybee queen and her attendants. Animal Behaviour. 8 (3), 201-208 (1960).
  10. Hölldobler, B., Wilson, E. O. The superorganism: The beauty, elegance, and strangeness of insect societies. , W. W. Norton & Company. (2009).
  11. Berenbaum, M. R., Liao, L. -H. Honey bees and environmental stress: Toxicologic pathology of a superorganism. Toxicologic Pathology. 47 (8), 1076-1081 (2019).
  12. Yu, S. J. The toxicology and biochemistry of insecticides. , CRC Press. (2014).
  13. Ciarlo, T. J., Mullin, C. A., Frazier, J. L., Schmehl, D. R. Learning impairment in honey bees caused by agricultural spray adjuvants. PloS One. 7 (7), 40848 (2012).
  14. Fourrier, J., et al. Larval exposure to the juvenile hormone analog pyriproxyfen disrupts acceptance of and social behavior performance in adult honeybees. PLoS ONE. 10 (7), (2015).
  15. Morfin, N., Goodwin, P. H., Correa-Benitez, A., Guzman-Novoa, E. Sublethal exposure to clothianidin during the larval stage causes long-term impairment of hygienic and foraging behaviours of honey bees. Apidologie. 50 (5), 595-605 (2019).
  16. Colin, T., Meikle, W. G., Wu, X., Barron, A. B. Traces of a neonicotinoid induce precocious foraging and reduce foraging performance in honey bees. Environmental Science & Technology. 53 (14), 8252-8261 (2019).
  17. Liao, L. H., Wu, W. Y., Berenbaum, M. R. Behavioral responses of honey bees (Apis mellifera) to natural and synthetic xenobiotics in food. Scientific Reports. 7 (1), 1-8 (2017).
  18. Kessler, S. C., et al. Bees prefer foods containing neonicotinoid pesticides. Nature. 521 (7550), 74-76 (2015).
  19. Metcalf, R. L., Luckmann, W. H. Introduction to Insect Pest Management. , John Wiley & Sons. (1994).
  20. Duncan, J. Post-treatment effects of sublethal doses of dieldrin on the mosquito Aedes aegypti L. Annals of Applied Biology. 52 (1), 1-6 (1963).
  21. Haynes, K. F. Sublethal effects of neurotoxic insecticides on insect behavior. Annual Review of Entomology. 33 (1), 149-168 (1988).
  22. James, D. G., Price, T. S. Fecundity in twospotted spider mite (Acari: Tetranychidae) is increased by direct and systemic exposure to imidacloprid. Journal of Economic Entomology. 95 (4), 729-732 (2002).
  23. Hodjat, S. H. Effects of sublethal doses of insecticides and of diet and crowding on Dysdercus fasciatus Sign. (Hem., Pyrrhocoridae). Bulletin of Entomological Research. 60 (3), 367-378 (1971).
  24. Feng, W. B., Bong, L. J., Dai, S. M., Neoh, K. B. Effect of imidacloprid exposure on life history traits in the agricultural generalist predator Paederus beetle: Lack of fitness cost but strong hormetic effect and skewed sex ratio. Ecotoxicology and Environmental Safety. 174, 390-400 (2019).
  25. Milchreit, K., Ruhnke, H., Wegener, J., Bienefeld, K. Effects of an insect growth regulator and a solvent on honeybee (Apis mellifera L.) brood development and queen viability. Ecotoxicology. 25 (3), 530-537 (2016).
  26. Haarmann, T., Spivak, M., Weaver, D., Weaver, B., Glenn, T. Effects of fluvalinate and coumaphos on queen honey bees (Hymenoptera: Apidae) in two commercial queen rearing operations. Journal of Economic Entomology. 95 (1), 28-35 (2002).
  27. Pettis, J. S., Collins, A. M., Wilbanks, R., Feldlaufer, M. F. Effects of coumaphos on queen rearing in the honey bee, Apis mellifera. Apidologie. 35 (6), 605-610 (2004).
  28. Thompson, H. M., Wilkins, S., Battersby, A. H., Waite, R. J., Wilkinson, D. The effects of four insect growth-regulating (IGR) insecticides on honeybee (Apis mellifera L.) colony development, queen rearing and drone sperm production. Ecotoxicology. 14 (7), 757-769 (2005).
  29. Wu-Smart, J., Spivak, M. Sub-lethal effects of dietary neonicotinoid insecticide exposure on honey bee queen fecundity and colony development. Scientific Reports. 6 (1), 1-11 (2016).
  30. Chen, Y. W., Wu, P. S., Yang, E. C., Nai, Y. S., Huang, Z. Y. The impact of pyriproxyfen on the development of honey bee (Apis mellifera L.) colony in field. Journal of Asia-Pacific Entomology. 19 (3), 589-594 (2016).
  31. Fine, J. D., Mullin, C. A., Frazier, M. T., Reynolds, R. D. Field residues and effects of the insect growth regulator novaluron and its major co-formulant n-methyl-2-pyrrolidone on honey bee reproduction and development. Journal of Economic Entomology. 110 (5), 1993-2001 (2017).
  32. Fine, J. D., et al. Quantifying the effects of pollen nutrition on honey bee queen egg laying with a new laboratory system. PLoS ONE. 13 (9), 0203444 (2018).
  33. Fine, J. D. Evaluation and comparison of the effects of three insect growth regulators on honey bee queen oviposition and egg eclosion. Ecotoxicology and Environmental Safety. 205, 111142 (2020).
  34. The Colony and Its Organization. MAAREC - Mid Atlantic Apiculture Research & Extension Consortium. , Available from: https://agdev.anr.udel.edu/maarec/honey-bee-biology/the-colony-and-its-organization/ (2020).
  35. Winston, M. L. The biology of the honey bee. , Harvard University Press. (1991).
  36. Mullins, J. W. Pest control with enhanced environmental safety. Imidacloprid. 524, 183-198 (1993).
  37. Sur, R., Stork, A. Uptake, translocation and metabolism of imidacloprid in plants. Bulletin of Insectology. 56 (1), 35-40 (2003).
  38. Dively, G. P., Kamel, A. Insecticide residues in pollen and nectar of a cucurbit crop and their potential exposure to pollinators. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 60 (18), 4449-4456 (2012).
  39. Goulson, D. Review: An overview of the environmental risks posed by neonicotinoid insecticides. Journal of Applied Ecology. , 977-987 (2014).
  40. Krischik, V., Rogers, M., Gupta, G., Varshney, A. Soil-applied imidacloprid translocates to ornamental flowers and reduces survival of adult Coleomegilla maculata, Harmonia axyridis, and Hippodamia convergens lady beetles, and larval Danaus plexippus and Vanessa cardui butterflies. PLoS ONE. 10 (3), (2015).
  41. Prisco, G. D., et al. Neonicotinoid clothianidin adversely affects insect immunity and promotes replication of a viral pathogen in honey bees. Proceedings of the National Academy of Sciences. 110 (46), 18466-18471 (2013).
  42. Dively, G. P., Embrey, M. S., Kamel, A., Hawthorne, D. J., Pettis, J. S. Assessment of chronic sublethal effects of imidacloprid on honey bee colony health. PLoS ONE. 10 (3), 01118748 (2015).
  43. Sandrock, C., Tanadini, M., Tanadini, L. G., Fauser-Misslin, A., Potts, S. G., Neumann, P. Impact of chronic neonicotinoid exposure on honeybee colony performance and queen supersedure. PLoS ONE. 9 (8), 103592 (2014).
  44. Brodschneider, R., Riessberger-Gallé, U., Crailsheim, K. Flight performance of artificially reared honeybees (Apis mellifera). Apidologie. 40 (4), 441-449 (2009).
  45. Harrison, J. M. Caste-specific changes in honeybee flight capacity. Physiological Zoology. 59 (2), 175-187 (1986).
  46. Mackensen, O. Effect of carbon dioxide on initial oviposition of artificially inseminated and virgin queen bees. Journal of Economic Entomology. 40 (3), 344-349 (1947).
  47. OECD. OECD Test No. 245: Honey bee (Apis Mellifera L.), chronic oral toxicity test (10-Day Feeding), OECD guidelines for the testing of chemicals, section 2. , OECD Publishing. Paris. (2017).
  48. ECOTOX Home. , Available from: https://cfpub.epa.gov/ecotox/ (2020).
  49. Collins, A. M. Variation in time of egg hatch by the honey bee, Apis mellifera (Hymenoptera: Apidae). Annals of the Entomological Society of America. 97 (1), 140-146 (2004).
  50. Santomauro, G., Engels, W. Sexing of newly hatched live larvae of the honey bee, Apis mellifera, allows the recognition of diploid drones. Apidologie. 33 (3), 283-288 (2002).
  51. Tang, W., Hu, Z., Muallem, H., Gulley, M. L. Quality assurance of RNA expression profiling in clinical laboratories. The Journal of Molecular Diagnostics JMD. 14 (1), 1-11 (2012).
  52. Henry, M., et al. Reconciling laboratory and field assessments of neonicotinoid toxicity to honeybees. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 282 (1819), (2015).
  53. Singaravelan, N., Nee'man, G., Inbar, M., Izhaki, I. Feeding responses of free-flying honeybees to secondary compounds mimicking floral nectars. Journal of Chemical Ecology. 31 (12), 2791-2804 (2005).
  54. Brown, L. A., Ihara, M., Buckingham, S. D., Matsuda, K., Sattelle, D. B. Neonicotinoid insecticides display partial and super agonist actions on native insect nicotinic acetylcholine receptors. Journal of Neurochemistry. 99 (2), 608-615 (2006).
  55. Dupuis, J. P., Gauthier, M., Raymond-Delpech, V. Expression patterns of nicotinic subunits α2, α7, α8, and β1 affect the kinetics and pharmacology of ACh-induced currents in adult bee olfactory neuropiles. Journal of Neurophysiology. 106 (4), 1604-1613 (2011).
  56. Crailsheim, K., et al. Pollen consumption and utilization in worker honeybees (Apis mellifera carnica): Dependence on individual age and function. Journal of Insect Physiology. 38 (6), 409-419 (1992).
  57. The Merck Index Online - chemicals, drugs and biologicals. , Available from: https://www.rsc.org/merck-index (2020).
  58. Trostanetsky, A., Kostyukovsky, M. Note: Transovarial activity of the chitin synthesis inhibitor novaluron on egg hatch and subsequent development of larvae of Tribolium castaneum. Phytoparasitica. 36 (1), 38-41 (2008).
  59. Medina, P., Smagghe, G., Budia, F., del Estal, P., Tirry, L., Viñuela, E. Significance of penetration, excretion, and transovarial uptake to toxicity of three insect growth regulators in predatory lacewing adults. Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 51 (2), 91-101 (2002).
  60. Kim, S. H. S., Wise, J. C., Gökçe, A., Whalon, M. E. Novaluron causes reduced egg hatch after treating adult codling moths, Cydia pomenella: Support for transovarial transfer. Journal of Insect Science. 11, (2011).
  61. Joseph, S. V. Transovarial effects of insect growth regulators on Stephanitis pyrioides (Hemiptera: Tingidae). Pest Management Science. 75 (8), 2182-2187 (2019).
  62. Tasei, J. N. Effects of insect growth regulators on honey bees and non-Apis bees. A review. Apidologie. 32 (6), 527-545 (2001).
  63. Haydak, M. H. Honey Bee Nutrition. Annual Review of Entomology. 15 (1), 143-156 (1970).
  64. Böhme, F., Bischoff, G., Zebitz, C. P. W., Rosenkranz, P., Wallner, K. From field to food-will pesticide-contaminated pollen diet lead to a contamination of royal jelly. Apidologie. 49 (1), 112-119 (2018).

Tags

ביולוגיה גיליון 169
הערכת הסיכון האגרוכימי למלכות דבורת הדבש המויזות
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Fine, J. D., Torres, K. M., Martin,… More

Fine, J. D., Torres, K. M., Martin, J., Robinson, G. E. Assessing Agrochemical Risk to Mated Honey Bee Queens. J. Vis. Exp. (169), e62316, doi:10.3791/62316 (2021).

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