Waiting
Login processing...

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

Biology

ÇiftLeşme Bal Arısı Kraliçeleri için Tarımsal Kimyasal Riskin Değerlendirilmesi

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

Bu protokol, bal arısı kraliçelerini ve işçi bakıcılarını kontrollü, laboratuvar ortamında tarımsal kimyasallara maruz bırakmak ve ilgili yanıtlarını dikkatle izlemek için yöntemler belirleyerek tarımsal kimyasalların bal arısı (Apis mellifera) üremesini nasıl etkilediğinin anlaşılmasını geliştirmek için geliştirilmiştir.

Abstract

Bal arıları için mevcut risk değerlendirme stratejileri, yetişkin veya olgunlaşmamış işçi arılar üzerinde yapılan laboratuvar testlerine büyük ölçüde dayanır, ancak bu yöntemler bal arısı kraliçeleri üzerindeki tarımsal kimyasal maruziyetin etkilerini doğru bir şekilde yakalayamayabilir. Bir bal arısı kolonisinin içindeki döllenmiş yumurtaların tek üreticisi olarak, kraliçe tartışmasız işleyen bir koloni biriminin en önemli tek üyesidir. Bu nedenle, tarım kimyasallarının kraliçe sağlığını ve verimliliğini nasıl etkilediğini anlamak, pestisit risk değerlendirmesinin kritik bir yönü olarak düşünülmelidir. Burada, bal arısı kraliçelerini ve işçi kraliçe görevlilerini bir işçi diyeti yoluyla uygulanan tarımsal kimyasal stresörlere maruz bırakmak için uyarlanmış bir yöntem sunulur, ardından laboratuvarda yumurta üretimini takip eder ve Kraliçe İzleme Kafesi olarak adlandırılan özel bir kafes kullanarak ilk başlangıç eklozyonunu değerlendirir. Yöntemin amaçlanan kullanımını göstermek için, işçi kraliçe görevlilerinin sublethal dozlarda imidacloprid içeren diyetle beslendiği ve kraliçeler üzerindeki etkilerinin izlendiği bir deneyin sonuçları açıklanmıştır.

Introduction

Tarım ürünlerine yönelik artan küresel talep nedeniyle, modern tarım uygulamaları genellikle mahsul verimini azalttığı veya zarar verdiği bilinen çok sayıda zararlıyı kontrol etmek için tarım kimyasallarının kullanılmasını gerektirir1. Aynı zamanda, birçok meyve, sebze ve fındık mahsulünün yetiştiricileri, bol miktarda mahsul verimi sağlamak için ticari bal arısı kolonileri tarafından sağlanan tozlaşma hizmetlerine güvenir2. Bu uygulamalar, bal arıları (Apis mellifera) dahil olmak üzere tozlayıcıların zararlı pestisit kalıntılarına maruz kalmalarına neden olabilir3. Aynı zamanda, bal arısı kolonilerinde parazitik Varroa yıkıcı akar istilalarının yaygın varlığı, arıcıların kovanlarını akaritlerle tedavi etmelerini gerektirir, bu da koloninin sağlığı ve uzun ömürlülüğü üzerinde olumsuz etkilere neden olabilir4,5,6. Tarımsal kimyasal ürünlerin zararlı etkilerini azaltmak ve azaltmak için, faydalı böcekleri korumak için kullanımları için önerilerde bulunulabilmesi için, uygulanmadan önce bal arılarına karşı güvenliklerini tam olarak değerlendirmek gerekir.

Şu anda, Çevre Koruma Ajansı (EPA), yetişkin arılar ve bazen bal arısı larvaları üzerinde laboratuvar testleri içeren bal arısı pestisit maruziyeti için katmanlı bir risk değerlendirme stratejisine dayanmaktadır7. Alt katman laboratuvar testleri toksisite endişelerini hafifletemezse, daha yüksek katman alanı ve yarı alan testleri önerilebilir. Bu laboratuvar testleri, tarım kimyasallarının işçi uzun ömürlülüğü üzerindeki potansiyel etkileri hakkında değerli bir içgörü sağlarken, biyolojik olarak 8 ve davranışsal olarakişçilerden önemli ölçüde farklı olan kraliçeler üzerindeki etkilerini tahmin etmek zorunda değildir9. Ayrıca, agrokimyasalların mortalitenin ötesinde böcekler üzerinde çok sayıda potansiyel etkisi vardır, bu da koordineli davranışlara dayanan sosyal böceklerin koloni birimi olarak işlev görebilmesi için önemli sonuçlar doğurabilir10,11.

Mortalite, tarımsal pestisitlerin en yaygın olarak kabul edilen etkisi olmasına rağmen 12 , bu ürünler, değiştirilmiş davranış 13 ,14, 15 , 16 , iticilik veya çekicilik17,18,19, beslenme düzenindeki değişiklikler 20,21,22dahil olmak üzere hem hedef hem de hedef olmayan eklembacaklılar üzerinde çok çeşitli etkilere sahipolabilir. ve artan veya azalmış doğurganlık20 , 21,22,23,24,25. Sosyal böcekler için, bu etkiler sistemik olarak koloni etkileşimlerini ve işlevlerini bozabilir11. Bu işlevlerden, koloni birimi9'ungeri kalanı tarafından desteklenen tek bir yumurtlama kraliçesine yoğun bir şekilde dayanan üreme, pestisit maruziyeti nedeniyle pertürbasyona karşı özellikle savunmasız olabilir.

Olgunlaşmamış kraliçeler üzerinde yapılan çalışmalar, mitikürlere gelişimsel maruziyetin yetişkin kraliçe davranışını, fizyolojiyi, sağkalım26,27'yi etkileyebileceğini göstermiştir. Benzer şekilde, tam veya azaltılmış büyüklükteki koloniler kullanılarak yapılan çalışmalar, tarımsal kimyasalların çiftleşme başarısını azaltarak yetişkin bal arısı kraliçelerini etkileyebileceğini göstermiştir28, yumurtlama29'yu azaltarak ve üretilen yumurtaların canlılığını azaltarak25,30,31. Bu fenomenleri daha önce, büyük ölçüde mevcut laboratuvar yöntemlerinin eksikliği nedeniyle, tüm koloniler kullanılmadan gözlemlemek zor olmuştur. Bununla birlikte, Queen Monitoring Cages (QMC)32 kullanarak sıkı bir şekilde kontrol edilen laboratuvar koşullarında kraliçe yumurtlamasını incelemek için bir yöntem son zamanlarda tarım kimyasallarının kraliçe doğurganlığı üzerindeki etkilerini incelemek için uyarlanmıştır33. Burada, bu teknikler QMC'lerde çalışan diyet tüketimini ölçmek ve izlemek için ek yöntemlerle birlikte ayrıntılı olarak açıklanmıştır.

Bu yöntemler, tam boyutlu koloniler gerektiren deneylerden daha avantajlıdır, çünkü tipik olarak bir koloninin içinde bulunan on binlere göre büyük ölçüde azaltılmış sayıda işçiye kesin dozlarda tarım kimyasallarının verilmesine izin verirler34, daha sonra kraliçeyi sağlarlar. Bu maruz kalma tekniği, kraliçelerin gerçek dünyadaki senaryolarda yaşayacakları ikinci el maruziyeti yansıtır, çünkü bir kolonide kraliçeler kendilerini beslemez ve onları diyet9ile sağlamak için işçilere güvenmezler. Benzer şekilde, kraliçeler genellikle çiftleşme uçuşları için koloni üremesi (kaynaşma) dışında kovandan ayrılmaz35. Çiftleştirilmiş bal arısı kraliçeleri ticari kraliçe yetiştiricilerinden satın alınabilir ve bir gecede sevk edilebilir. Tipik olarak, kraliçe yetiştiricileri, başarılı çiftleşmenin bir göstergesi olarak alınan yumurta bırakmaya başladıklarını doğruladıktan sonra doğrudan kraliçeleri satarlar. Kraliçe yaşı veya akrabalığı hakkında daha kesin bilgiye ihtiyaç duyulursa, araştırmacılar sipariş vermeden önce kraliçe yetiştiriciye danışabilirler.

QMCs, bal arısı kraliçe yumurtlama ve yumurta kuluçka oranlarının kesin olarak gözlemlenmesine ve nicelleştirilmesine izin verir32,33, tarımsal kimyasal maruziyetin kraliçe doğurganlığı üzerindeki etkileri ile ilgili değerli veriler sağlar. Burada sunulan temsili sonuçlar, sistemik nörotoksikant neonikotinoid pestisit imidacloprid36'nınalanla ilgili konsantrasyonlarına kronik maruz kalma altında QMCs'de yumurtlama, diyet tüketimi ve embriyo canlılığını ölçen bir deneyi açıklar. Uygulandıktan sonra, imidacloprid bitki dokularına yer değiştirme37ve kalıntılar çok sayıda arı tozlaşmış bitkinin polen ve nektarı tespit edilmiştir38,39,40. imidacloprid maruziyeti, bal arıları üzerinde performans bozukluğu16,bağışıklık fonksiyonu41bozulmuş ve koloni genişleme ve hayatta kalma oranlarında azalma dahil olmak üzere çok çeşitli zararlı etkilere sahip olabilir42,43. Burada, imidacloprid bir test maddesi olarak kullanılmak üzere seçildi, çünkü saha deneyleri bal arısı kraliçe yumurtlamasını etkileyebileceğini göstermiştir29

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. QMC montajı

  1. QMC'leri parçalardan (Şekil 1A) Şekil 1B'degösterildiği gibi yerleştirilmiş tek bir yumurtlama plakası (ELP) ile birleştirin. İşçiler kafese eklenene kadar besleyici tüpleri eklemeyin. 4 besleyici deliğini geçici olarak laboratuvar sınıfı bantla kapatın.
  2. Kraliçenin beslenme odasına girmesini ve tedavi edilen diyetle temas etmesini önlemek için kraliçe dışlayıcıyı ve besleme odası kapısını besleme odasının üzerine yerleştirin. Daha fazla montaj ayrıntısı için Fine ve ark.32'ye bakın.
  3. Yetişkin eklozyonundan 24 saat önce bal arısı kolonilerinden kapaklı işçi yavrularını içeren balmumu tarak çerçevelerini toplayın ve bir kuluçka kutusunun içindeki bir inkübatöre (34,5 °C) yerleştirin. 24 saat sonra, eklosed arıları çerçevelerden fırçalayın ve arıların sürünmelerini önlemek için bir böcek bariyer boyası (örneğin Fluon) ile kaplanmış açık bir kaba fırçalayın.
  4. Her QMC'nin yumurtlama odasına ağırlık olarak en az 50 arı (5 g ≈ 50 arı44,45)ekleyin. Deneyde çeşitli bir genetik işçi havuzunun temsil edildiğinden emin olmak için, en az üç koloniden yaklaşık eşit sayıda işçi arı elde edin ve bunları QPC'lere eklemeden önce karıştırın.
    NOT: 1 günden küçük yeni eklenen işçi arılar, az gelişmiş uçuş kasları ve zarar görmemiş manikürleri nedeniyle uçamaz veya sokamazlar. Bu yaşta eklenirlerse, elleçlemeden önce onları uyuşturmaya gerek yoktur. Arıları küçük bir 1/4 bardak hacim ölçüm kabı kullanarak konteynerden hafifçe kepçeleyerek ve bir tartıda katranlanmış ikinci bir kaba (örneğin Fluon gibi böcek bariyer boyası ile kaplı) yerleştirerek tartılabilirler. Kapaklı kuluçka ile kaplanmış çerçevelerin alanı, kaynak kolonilerin QMC çalışan popülasyonlarında eşit olarak temsil edildiğinden emin olmak için kabaca eşit olmalıdır. İşçi arıların homojenizasyonu, tüm kolonilerden alınan çerçevelerden yeni eklenen arıların aynı kaba fırçalanması ve QMCs'e eklenmeden önce 5 dakika boyunca karışmasına izin verilmesiyle elde edilebilir.
  5. Sakkaroz çözeltisi, su ve polen takviyesi içeren besleyicileri ekleyin (Bkz. bölüm 2).
  6. Yumurtlama46'yı uyarmak ve QMC'ye transferi kolaylaştırmak için tek tek çift çift kraliçeleri CO2 gazına maruz bırakın.
    1. Alındıktan sonraki 48 saat içinde ticari bir yetiştiriciden satın alınan kraliçeleri kullanın. Kraliçe hala nakliye kafesinin içindeyken, temiz bir plastik torbaya yerleştirin. Bir CO2 gaz tenekesine bağlı plastik bir tüpün bir ucunun torbanın içine yerleştirin ve CO2 gazının akmasını sağlamak için teneke vanayı hafifçe açın.
    2. Torba gazla şişirildiğinde, aynı anda bidon vanasını kapatın ve gazı içeride tutmak için torbayı kapalı tutun. Çantayı 30 sn kapalı tutun veya kraliçe hareket etmeyi bırakana kadar. Kraliçeyi çıkarın ve bilincinin kapalı olduğu gözlemlendikten sonra sevkiyat kafesini açın.
  7. Yumurtlama odasının kapısını kısmen açın, bilinçsiz kraliçeyi yavaşça içine yerleştirin ve kraliçeyi veya içerideki işçileri ezmemeye dikkat ederek kapağı kapatın. Şekil 1C'degösterildiği gibi her QMC'ye ikinci yumurtlama plakasını ekleyin. QMC çerçevesinden ayrılmalarını önlemek ve işçilerin kafesten çıkmasını önlemek için iki ELP'nin üstüne bir laboratuvar bandı yerleştirin.
  8. Kafesleri, normal bir koloninin içindeki koşullar gibi% 10 bağıl nem ± 34 ± 0,5 ° C ve% 60 kararlı çevre koşullarına sahip karanlık bir inkübatöre yerleştirin.

Figure 1
Şekil 1. A: SöktüMlü QMC. B: 1 ELP eklenmiş kısmen monte edilmiş QMC. C: 2 ELP ile tamamen monte edilmiş QMC. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

2. Tarım kimyasalları ile bağlanmış diyetlerin hazırlanması ve uygulanması

  1. %50 (g/g) sakkaroz çözeltisinin 1000 g'ını hazırlamak için, temiz bir 1 L cam reaktif şişenin altına bir karıştırma çubuğu yerleştirin. 500 g sakkaroz ve 500 mL deiyonize su ekleyin. Şişenin kapağını sökün ve tüm sakkaroz çözünene kadar çözeltiyi karıştırmak için kısık ateşte ayarlanmış ısıtılmış bir karıştırma plakası kullanın. Tarımsal kimyasal stok çözümlerini eklemeden önce çözeltinin oda sıcaklığına soğumasını bekleyin.
  2. Tarım kimyasallarının stok çözümlerini, ilgi alanlarının istenen son konsantrasyonunu elde etmek için diyete eklenebilecek bir konsantrasyonda aseton gibi uygun bir çözücüde hazırlayın.
    NOT: Asetonu araç çözücü olarak kullanırken, Ekonomik İşbirliği ve Kalkınma Örgütü (OECD) yönergeleri, yetişkin bal arıları üzerinde kronik oral toksisite testleri için diyetteki son aseton konsantrasyonunun% 5'≤ olmasını şart koşar47. Bununla birlikte, n-metil-2-pirrolidone5,31 ve dimetil sülfit25 gibi bazı çözücüler bu konsantrasyonun altında toksik etkiler uygulayabilir, bu nedenle solvent konsantrasyonlarının tedavi diyetinde mümkün olduğunca düşük tutulması önerilir. Kullanılan çözücünün hacmine ve türüne bağlı olarak, solvent toksisitesine bağlı potansiyel etkilerin tespit edilmesi için hem çözücü kontrol grubu hem de negatif kontrol grubu dahil edilmesi gerekebilir. Formüle edilmiş ürünler kullanılırken, kullanılan ürün miktarı formülasyonda bulunan konsantrasyona göre ayarlanmalıdır. Solventteki ilginin tarımsal kimyasalının stabilitesine bağlı olarak, stok çözeltileri -20 ° C'de 2 haftaya kadar saklanabilir.
  3. 245 Sayılı OECD Testi sonuçlarına göre alt dozları seçin: Bal Arısı (Apis mellifera L.), Kronik Oral Toksisite Testi (10 Günlük Besleme)47, ve Ecotox bilgi tabanını sorgulayarak ilgili literatürü tanımlayın48.
  4. Tarımsal kimyasal tedavileri bir sakkaroz çözeltisinde, ticari bir polen takviyesinde (toz olarak varsa) veya her ikisinde de uygulayın. Soğutulmuş/oda sıcaklığı %50 sakkaroz çözeltisine (w/w) uygun miktarda stok çözeltisi ekleyerek deneysel diyeti aynı gün kullanıma hazırlayın. Girdapla veya orta hıza ayarlanmış bir karıştırma çubuğuyla iyice karıştırın. Polen takviyeleri için, üretici protokollerine göre şurup yerine toz takviyeye tarımsal bağcıklı sakkaroz çözeltisini ekleyin, polen diyetinin son ağırlığına göre kullanılan stok çözeltisinin hacmini ayarladığından emin olun. Hesaplamalar gibi tablo 1'e bakın.
  5. Besleyici tüplerini 2 mL mikrosantrifüj tüplerinden hazırlayın.
    1. Sıvı diyet besleyiciler için, 20 kalibrelik bir iğnenin ucunu bir sıcak plaka / ocakta ısıtın ve tüpün altını iki kez delin. Tüp kapağını ve pipeti yaklaşık 1,5 mL sakkaroz çözeltisi veya suyu delinme deliklerinden birinden kapatın. QMC'ye eklenene kadar tüpü delinmiş tarafı yukarı olacak şekilde ayarlayın.
    2. Polen takviyesi besleyiciler için, tüpün altını kesmek için bir jilet kullanın. Kapağı kapatın ve 1-2 g'lık bir polen takviyesi topunu kapak kısmına dokunana kadar tüpe itin.
  6. Besleyici ağırlıklarını QPC'lere yerleştirmeden önce kaydedin. Kullanılmayan diyeti 48 saatten fazla 4 °C'de tutmayın.
İstenen Konsantrasyon İstenen Solvent Araç Konsantrasyonu Sükroz çözeltisinin istenen son hacmi/kütlesi Stok çözümü voume Stok çözümünde Imidacloprid Önerilen stok çözümü tarifi
Sakkaroz çözeltisi 10 ppb (w/w) %0,05 (v/v) 81,45 mL/100 g* 40,7 μL 0.001 mg/40.7 μL 0,02 mg/814 μL
Polen takviyesi 10 ppb (w/w) 10 g** 4,07 μL 0.0001 mg/4.07 μL 0,02 mg/814 μL
Sakkaroz çözeltisi 50 ppb (w/w) %0,05 (v/v) 78,5 mL/100 g* 40,7 μL 0.005 mg/40.7 μL 0,1 mg/814 μL
Polen takviyesi 50 ppb (w/w) 10 g** 4,07 μL 0.0005 mg/4.07 μL 0,1 mg/814 μL

Tablo 1: Tedavi edilen sakkaroz çözeltisi, polen takviyesi ve stok çözeltisi için örnek tarifler. *Hacim% 50 (w / w) sakkaroz çözeltisinin (1.228 g / mL) yoğunluğuna dayanmaktadır. **Polen takviyesinin yoğunluğu hangi ürünün kullanıldığına bağlı olarak değişecektir, ancak bu çözücü hacmi kullanılırsa, polen takviyesindeki son çözücü konsantrasyonu hacim olarak% 5'≤ istenen aralıkta olacaktır.

3. İzleme - Yumurta Üretim Oranı

  1. Yumurtlamayı sabah ve/veya akşam günde 1 ila 2 kez ölçün. Yumurta olup olmadığını kontrol etmek için QMC'leri inkübatörden çıkararak başlayın.
    NOT: Başarılı bir deneyde, ilk kafes montajından sonraki 3 gün içinde kontrol QMC'lerinin çoğunda yumurta üretimi başlayacaktır. İnkübatörden bir kerede yalnızca 10 dakika içinde kontrol edilebilen ve beslenebilen çok sayıda QMC alın. Kuluçka makinesi dışındaki daha uzun süreler yumurta üretimini bozabilir.
  2. Yumurta için net ELP'lerin arkalarını inceleyin. Yumurta varsa, ilgi tabağının önündeki kapı panelini çıkarın. Elp'lerin karşısındaki bandı çıkarın ve elp'ler ve QMC içindeki arılar arasındaki kapı panelini dikkatlice kaydırın, ELP'lerdeki hücreleri temizleyen arıları ezmemeye dikkat edin.
  3. Kapı paneli yerindeyken, ELP'yi çıkarın ve ELP hücrelerinin içindeki yumurta sayısını sayın ve kaydedin. Elp'in kenarına dokunarak yumurtaları çıkarın, hücre tarafını sert bir yüzeye (atık kabının dudağı gibi) açın. Yumurtalar dökülürse, QMC'deki boş ELP'yi değiştirin. QMC'nin dışındaki ELP'nin arkasındaki kapı panelini yavaşça çıkarın ve değiştirin. İkinci ELP ile gerektiği gibi tekrarlayın ve bittiğinde teybi QMC boyunca değiştirin.
    NOT: Yumurta üretimi genellikle 2 hafta sonra QMC'lerde azalır ve mortalite artar32,33, bu nedenle deneylerin 14 gün sonra sonuçlandırılması önerilir.

4. İzleme - Gıda Tüketimi

  1. QMC besleyicilerde kalan tüm yiyecekleri her iki günde bir taze hazırlanmış diyetle değiştirin. Yeni besleyici tüpleri (su dahil) hazırlayın ve QMC'leri izleme için inkübatörden çıkarmadan önce tartın. Tüm eski tüpleri yenileriyle değiştirin ve unconsumed diyeti atmadan önce eski tüpleri tartın. Diyet tüketimini tahmin etmek için QMC'ye yerleştirmeden önce besleyici tüpünün ve unconsumed diyetin son ağırlığını aynı besleyici tüpünün ağırlığıyla karşılaştırın.
  2. Besleyicilerin değiştirilmesinin planlandığı günler arasında, besleyicilerin asla boş kalmadığından emin olmak için diyet tüketimini günde bir kez (QMC'lerin yumurta üretimi için izlendiği sırada) kontrol edin. Bir besleyici tüpü boşsa veya neredeyse boşsa, çıkarın, yeniden doldurun, tüpün ağırlığını önce ve sonra kaydedin ve farkı QMC için 2 günlük diyet tüketim toplamına ekleyin.

5. İzleme - Embriyo Canlılığı

  1. QMC deneyi sırasında seçilen bir noktada, yeni yumurtlanmış yumurta içeren ELP'leri QMC'den 3.
  2. ELP'yi evrensel bir mikro plaka kapağı ile örtün ve doymuş bir K2SO4 çözeltisi (150 g K2SO4 1 L su içinde, sığ bir tabakta tutulan) ile bir kurutucunun içine yerleştirin.
    NOT: Karışım inkübatörde sıcaklığa geldikten sonra kabın dibinde bir miktar tuz görünmelidir.
  3. Kurutucuyu 34,5 °C'ye ayarlanmış bir inkübatörde tutun, bu da Collins49tarafından kullanılan koşullara benzer şekilde kurutucu içinde% 95'lik bağıl nemle sonuçlanır.
    NOT: Hemen hemen tüm yumurtalar49'abırakıldıktan sonraki 72 ± 6 saat içinde yumurtadan çıkacaktır, bu nedenle kuluçka oranları, ELP'ler QMC'den çıkarıldıktan 78 saat sonrasına kadar değerlendirilebilir. Hücrenin altındaki "C" şeklindeki larva, başarılı bir kuluçka olayının göstergesidir. Bu zamanlamada bazı farklılıklar mümkündür, örneğin, yumurtalar dronlar ise ve işçiler değilse50.

6. İşçi Örneklemesi

  1. QMC'ler fazla işçilerle doldurulmuşsa, fizyolojilerinde tedaviye bağlı değişikliklerin değerlendirilmesi için deney sırasında işçi arıları seçilen bir zaman noktasında örnekle. QMC'lerin inkübatör dışında bulunduğu süreyi en aza indirmek için koleksiyonları günlük besleme ve yumurta sayma aktiviteleriyle birlikte gerçekleştirin.
  2. Örneklemeden önce, bir ELP ile QMC'nin iç kısmı arasına bir kapı paneli yerleştirin ve ELP'yi çıkarın. Kapı panelini kafesin tabanından yaklaşık 0,5 cm dikkatlice kaldırın ve tüy sıklet cımbız kullanarak QMC'nin içinden bir işçi arı çıkarın. Arıların kaçmasını önlemek için, 0,5 cm'lik açıklığın kısımlarını gerektiğinde eldivenli bir parmak veya pamuk parçası ile örtün.
  3. Toplanan arıyı takip analizi için koruyun ve istenen sayıda numune toplanana kadar bu işlemi tekrarlayın. Gen ekspresyon analizi için, sıvı nitrojendeki donma arılarını tutturmak ve -80 °C'de anında depolama şiddetle tavsiye edilir51.

7. İşçi Ölümleri

  1. Beslenme odasının ve yumurtlama odasının altındaki ölü arıların sayısını sayarak deney sırasında işçi ölümlerini değerlendirin. Bu değerlendirmeyi günlük yumurtlama nicelleştirmesi ile birlikte gerçekleştirin.
  2. Torpidoları kullanarak, ölü arıları besleyici deliklerinden dikkatlice çıkarın, deliği eldivenli bir parmakla veya bir pamuk parçasıyla kaplayın.
  3. Kapı panelini kafesin tabanından yaklaşık 0,5 cm dikkatlice kaldırarak ve kümes uçlarını yerleştirerek ölü arıları yumurtlama odasından çıkarın. Arıların kaçmasını önlemek için, 0,5 cm'lik açıklığın kısımlarını gerektiğinde eldivenli bir parmak veya pamuk parçası ile örtün.
  4. Kalan arıları ötenazi yapmadan önce daha önce açıklanan yöntemleri kullanarak QMC'lerden tüm ölü arıları çıkararak ve sayarak deneyin sonunda işçi ölümlerini değerlendirin.
    NOT: İşçi arıların yokluğunda, kraliçeler yumurta üretmeyecek ve 24 saat içinde açlıktan ölecektir. Bu nedenle, bir QMC'deki tüm çalışanların öldüğü gözlenirse, QMC deneyden çıkarılmalıdır. Aynı şekilde, deney sırasında bir kraliçe ölürse, QMC kaldırılmalı ve veriler uygun şekilde sansürlenmelidir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

Yumurta üretimi, yukarıda açıklandığı gibi, bir zamanlar yumurta üretimi gözlemleri ve tedavi grubu başına 15 kafes ile monte edilen ve sürdürülen QC'lerde izlendi. Öncelikle Carniolan stoğunun yeni çiftleştirilmiş kraliçeleri bir kraliçe yetiştiricisinden bir gecede satın alındı ve gönderildi ve bal arısı işçileri, Illinois Urbana-Champaign Üniversitesi Arı Araştırma Tesisi'nde standart ticari yöntemlere göre tutulan 3 koloniden elde edildi. İşte, 4 diyet tedavi grubu kullanıldı: 1) Sakkaroz çözeltisinde 50 ppb (g/g) imidacloprid ve polen takviyesi (50 ppb - p+s), 2) Sakkaroz çözeltisi ve polenlerde 10 ppb imidacloprid takviye (10 ppb - p+s), 3) sadece polen takviyesinde 10 ppb imidacloprid (10 ppb - p) ve 4) tedavi grupları olarak eşdeğer miktarda aseton içeren diyet verilen bir kontrol grubu (CTRL).

Günlük yumurta sayılarındaki tedaviye bağlı değişiklikler Fine ve ark.32'de küçük değişikliklerle açıklandığı gibi değerlendirildi. Kısaca, yumurta üretimindeki tedaviye bağlı değişiklikleri değerlendirmek için otomatik regresif (AR-1) korelasyon matrisi yapısına sahip bir Poisson log-lineer GEE uygulandı. Burada zaman (gün) sürekli değişken olarak ele alındı ve tedavi kategorik olarak yapıldı. Wald ki-kare post hoc testleri önemini belirlemek için kullanılmıştır. Deneyin 1. gününde yumurtlama gözlenmediğinden, bu gün GEE'nin varsayımlarına uymak için analizden çıkarıldı. Bu analizin sonuçları Tablo S1'de gösterilmiştir. Günlük yumurta üretimi 50 ppb p+s tedavi grubundaki QMC'lerde anlamlı olarak daha düşüktü (χ2=43.99, s<0.001; Şekil 2A).

Tedavi ile QMC'lerde üretilen toplam yumurta sayısındaki farklılıklar tek yönlü ANOVA ve Tukey HSD post hoc testi kullanılarak analiz edilmiştir (Şekil 3). Bu analiz için, kraliçe veya işçi ölümü nedeniyle 14 günlük izleme süresinin bitiminden önce deneyden çıkarılan herhangi bir QMC hariç tutuldu, bu da CTRL ve 50 ppb - p+s grupları için N =13, 10 ppb - p için N=14 ve 10 ppb - p+s için N=15 ile sonuçlandı. Hem sakkaroz hem de polenlerde uygulanan tedaviler için doza bağımlı bir etki gözlendi ve yumurta üretiminde 50 ppb -p+s'de kontrole göre en büyük azalma ve ardından 10 ppb - p+s. Üretilen toplam yumurtalarda CTRL ile 10 ppb arasında bir fark gözlenmedi - p (F3,52=17.95, s<0.001, Tukey HSD).

Polen takviyesi ve su tüketimi 10 gün boyunca her 48 saatte bir, sakkaroz çözeltisi tüketimi ise 12 gün boyunca her 48 saatte bir kaydedildi. Diyet tüketim oranlarındaki değişiklikler, gauss dağıtılmış GEE'ler kullanılarak yukarıda açıklandığı gibi aynı parametrelerle değerlendirildi (Şekil 2B-D). Sonuçlar Tablo S1'de özetlenmiştir. Kısaca, deney ilerledikçe günlük sakkaroz tüketimi oranları önemli ölçüde artmıştır (χ2=6.03, p=0.014), ancak polen takviyesi tüketim oranları azaldı (χ2=174.98, s<0.001). Sadece polen takviyesinde imidacloprid 10 ppb'de uygulandığında önemli ölçüde daha yüksek polen tüketimi oranları gözlenmiştir (χ2=21.44, p<0.001) ve polen takviyesi ve sakkaroz çözeltisinde 10 veya 50 ppb'de uygulandığında önemli ölçüde azaldı (10 ppb - p+s: χ2=6.59, p=0.010; 50 ppb - p+s: χ2=14,47, s=0,0001).

Yumurtalar deneyin 7. gününde QMC'lerden toplanmış ve maternal tarımsal kimyasal tedavilere maruz kaldıktan sonra başarılı bir şekilde yumurtadan çıkan yumurta sayısındaki değişiklikler, binom dağılımına sahip genelleştirilmiş doğrusal karışık bir model (GMLR) ve rastgele bir etki olarak değerlendirilen QMC kimliği kullanılarak değerlendirildi. Sadece polenlerde veya polen ve sakkaroz çözeltisinde 10 ppb'de uygulanan imidacloprid'e maternal maruziyet yumurta kuluçka oranlarını etkilemedi (10 ppb - p+s: Z=-0.139, p=0.290; 10 ppb - p: Z=0.182, p=0.856). Bu tedavi grubundaki düşük yumurta üretim oranları nedeniyle 50 ppb imidacloprid bağcıklı diyet ile sağlanan QMCs'de kraliçeler tarafından yumurtlanan yumurtalar için kuluçka oranları değerlendirilemedi.

Bu çalışma için tüm istatistiksel analizler R Studio 1.2.5003'te (Boston, MA, ABD) gerçeklenmiştir. Rakamlar JMP Pro 15 ve Photoshop CC 2019 (Adobe Inc., San Jose, CA) kullanılarak hazırlanmıştır. Veriler Ek dosya S1'de mevcuttur.

Figure 2
Şekil 2. C: QMCs'de günde ortalama ± SE yumurtası. B: QMCs'de 48 saatlik periyotlar boyunca tüketilen ortalama ± SE polen takviyesi, C: sakkaroz çözeltisi, D: ve su (g). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Figure 3
Şekil 3: Deney sırasında tedavi ile yumurtlanan yumurtaların ortalama ± SE toplamı. ANOVA ve Tukey HSD post hoc testi ile belirlenen anlam (harflerle gösterilir). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Tablo S1:Gee'lerin zaman içinde QMC'lerde yumurtlama oranlarındaki ve diyet tüketimindeki değişiklikleri analiz etme sonuçları. Bu Tabloyu indirmek için lütfen tıklayınız.

Ek dosya S1: Bu Ek Dosyayı indirmek için lütfen buraya tıklayın.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

Dişi yalnız böceklerin yanı sıra ösosyal böcek kolonilerindeki kraliçelerin doğurganlığı, tarım kimyasalları25 , 28 , 29,30,33gibi abiyotik stresörlerden etkilenebilir. Bal arılarında, tarım kimyasallarının kraliçeler üzerindeki etkileri dolaylı olabilir, çünkü bakımlarındaki değişiklikler ve işçi arılar tarafından beslenme yoluyla ortaya çıkabilirler. Alan tabanlı bir çalışmada bildirilenlere benzer temsili sonuçlarımız29, tarım kimyasallarının kraliçe performansı üzerindeki etkilerinin QMC'ler kullanılarak laboratuvar ortamında verimli bir şekilde ölçülebileceğini ve alan tabanlı yaklaşımlarla karşılaştırılabilir sonuçlar üretebileceğini göstermektedir. Ayrıca, bu sonuçlar imidacloprid'in işçi diyet tüketimi ve yumurta canlılığı üzerindeki etkisine ışık tutsaya sahiptir.

Imidacloprid, sakkaroz çözeltisi ve polen takviyesinde birlikte uygulandığında yumurta üretimi üzerinde net olumsuz etkilere sahipti. Bu, imidacloprid bağcıklı şurup ile sağlanan ve serbestçe beslenmesine izin verilen gözlem kovanları kullanılarak bildirilen sonuçlara benzer29. Bununla birlikte, burada, düşük konsantrasyona göre 50 ppb imidacloprid ile sağlanan QMC'lerde görülen en belirgin etki ile doza bağımlı bir yanıt gözlenmiştir. Tarla kolonileri için bildirilenin aksine, bu grup yumurta üretiminin neredeyse durmasıyla karşılaştı. Bu çalışmada kullanılan 50 ppb dahil olmak üzere tüm konsantrasyonların, imidacloprid tohum tedavisi olarak uygulandığında tipik olarak gözlenen polen ve nektar kalıntılarından daha yüksek olduğu ve toprak uygulamalarını takiben bulunan kalıntıların daha fazla temsilcisi olduğu belirtilmelidir40. İlgili bitkilere örnek olarak kentsel peyzajlarda bulunan cucurbits ve süs eşyalarıverilebilir 29ve bu nedenle bu sonuçlar bu bağlamda yorumlanmalıdır. Ek olarak, bu sonuçlar ile en yüksek tedavi gruplarında bile sonuçların telaffuz edildiği alan kolonileri kullanılarak oluşturulanlar arasında gözlenen farklılıklar, diğer laboratuvar tabanlı tahliller gibi, QMC'lerin de tam boyutlu koloniler kullanmaktan daha hassas olabileceğini göstermektedir52Verileri yorumlarken dikkate alınması gereken.

Daha önce QMC'lerde böcek büyüme düzenleyicilerine (IGR) maruz kalma ile yumurtlamayı inceleyen çalışma, IGR'lerin kraliçe yumurtlama oranlarında azalmaya neden olduğunu bulamadı33Yumurta üretiminin bozulmasının tekdüze bir stres tepkisi olmadığını gösterdi. Tam boyutlu koloniler kullanılarak yapılan saha düzeyi değerlendirmeleri, tarım kimyasallarının koloni sağlığı üzerindeki etkileri hakkında daha bütünsel bir bakış sunsa da, bu bulgular QMC'lerin bal arısı kraliçesi yumurtlamasını etkileyebilecek imidacloprid gibi kimyasalları tanımlamak için bir araç olarak kullanılma potansiyeline sahip olduğunu göstermektedir. Kullanım kalıpları, maruz kalma şekilleri ve bal arısı sağlığının diğer ölçümleri üzerindeki etkileri için geniş bir risk değerlendirme stratejisi bağlamında kullanıldığında, QMC'ler tarafından oluşturulan yumurta üretim verileri, bir tarım kimyasalının bal arısı kolonileri üzerindeki potansiyel etkilerinin daha kapsamlı bir şekilde anlaşılmasını sağlayabilir.

Nicel yumurtlama verileri üretmenin yanı sıra, QMC'ler işçi diyet tüketimindeki kalıpları ve fizyolojideki değişiklikleri değerlendirmek için kullanılabilir. Burada, polen diyetinde sadece 10 ppb imidacloprid'in, çiftleştirilmiş bir kraliçenin varlığında işçilerde polen takviyesi tüketimini uyardığı gösterilmiştir. Bu etki, QMC'ler hem polen takviyesi hem de sakkaroz çözeltisinde, aynı konsantrasyonda bile imidacloprid ile sağlandığında diğer diyet tedavilerinde gözlenmedi. QMC'lerde kalan arıların tam sayısına göre mortalitenin izlenmesi ve diyet tüketiminin ölçülerinin ayarlanmasıyla tüketim oranına ilişkin daha kesin tahminler elde edilebileceği unutulmamalıdır, ancak tedaviler arasında mortalite sürekli olarak düşükse, bazı karşılaştırmalar yapılabilir. Aynı imidacloprid konsantrasyonunu içeren polen diyeti tüketimindeki tedaviler arasındaki tutarsızlık, hem sakkaroz hem de polen takviyesinde imidacloprid mevcut olduğunda arılara uygulanan daha yüksek toplam dozdaki farkla ilgili olabilir.

Düşük seviyelerde, bal arılarının neonikotinoid pestisitler içeren besin kaynaklarını tercih ettiklerine dair kanıtlarvardır 18ve nikotin içeren çiçek kaynakları için benzer bir tercih sergiledikleri bildirilmiştir53. Bu tercihlerin nikotin ve neonikotinoidlerin nöro-uyarıcı özelliklerinden kaynaklanabileceği ileri sürülmektedir, bu da nikotinik asetilkolinteristeraz reseptörlerini aktive eder54 bal arısı beyninin öğrenme ve hafızada yer alan kısımlarında ifade edilir55. Örümcek akarlarında, imidacloprid diyet tüketimini uyarır, bu da yumurtalaşma ve doğurganlığın artmasına neden22. Burada polen takviyesi tüketimindeki imidacloprid ile ilgili artışlar yumurtlamadaki artışlarla ilgili değildi ve bu çalışmada imidacloprid'in işçi fizyolojisi üzerindeki etkileri araştırılmaya devam ediyor. Bununla birlikte, bir koloninin içindeki tarımsal kimyasal bağcıklı diyet arılarının ne kadarını tüketme olasılığının yüksek olduğunu anlamak, özellikle diyetlerinde aktif olarak bir döşeme kraliçesi56sağlamak için daha fazla polen gerektiren işçiler , koloni performansının çeşitli yönlerine bir tarım kimyasalı riskini bilgilendirmeye yardımcı olabilir.

Imidacloprid, sadece polen takviyesinde veya hem polen takviyesinde hem de sakkaroz çözeltisinde 10 ppb imidacloprid ile sağlanan QMCs'den toplanan yumurtalarda kuluçka oranları ile ölçüldüğünde embriyo canlılığında ölçülebilir değişikliklere neden olmadı. Bu, QMCs33'teIGR maruziyetinin ardından bildirilen yumurta kuluçka oranlarındaki düşüşlerden farklıdır QMC'lerin kraliçe doğurganlığın belirli ve çeşitli yönlerini incelemek için kullanılabileceğini tekrar göstermektedir. Imidacloprid oldukça suda çözünür ve muhtemelen arılar tarafından IGR57gibi daha fazla yağda çözünen tarım kimyasallarından farklı olarak metabolize edilir ve atılır , transovarially olarak ortadan kaldırılabilir58,59,60,61 bir dereceye kadar, embriyo gelişimi üzerinde etkilere neden olur. Alternatif olarak, nörotoksin36 olan imidacloprid, böcek gelişimi ile ilişkili yolları hedefleyen IGR'lerle aynı şekilde gelişmekte olan embriyoları etkilemeyebilir62.

Tarım kimyasallarının bal arısı üremesi üzerindeki etkilerini anlamak isteyen araştırmacılar tarafından yaygın olarak sorulan bir soru, işçilere gıda9,63olarak glandüler salgılar sağlamak için işçilere güvenen yetişkin kraliçelerin doğrudan tarımsal kimyasal kalıntılara maruz kalıp kalmadığıdır. Bu araştırılmamıştır ve burada bildirilen sonuçlarda temsil değildir. Bununla birlikte, işçi glandüler salgılarındaki tarımsal kimyasal kalıntılar genellikle kontrollü koloni besleme senaryolarında işçilerin sağlandıklarına göre büyük ölçüde azalır64. Benzer şekilde, tam boyutlu koloniler yumurtlamanın azalmasına neden olan imidacloprid konsantrasyonlarına maruz kaldığında, Queens29'dakalıntı tespit edilmemiştir , referansta bulunulan çalışmada gözlenen yumurtlama oranlarındaki değişikliklerin kolayca atılan eser miktarlara doğrudan maruz kalmadan kaynaklandığını veya kraliçeler üzerinde gözlemlenen etkilerin kraliçeye bakılmasından ve sağlanmasından sorumlu işçiler üzerindeki imidacloprid etkilerinden kaynaklandığını göstermektedir. Burada sunulan yöntem, tedavi edilen diyeti yetişkin eklozyonundan örnekleme zamanına kadar yutmuş olduğu bilinen işçi arıların örneklemesine izin verir. Imidacloprid'in açıklanan deneyden örneklenen işçi arıların fizyolojisi üzerindeki etkilerini inceleyen takip çalışmaları bu sorunun aydınlatılmasına yardımcı olacaktır.

Özetle, burada sunulan yöntemler, araştırmacıların bal arılarının doğurganlığı, hayatta kalması ve gelişimi ile ilgili uç noktaları değerlendirerek bal arılarına yönelik tarımsal kimyasal riskini daha iyi değerlendirmelerini sağlayacaktır. Açıklanan teknik, alan ve yarı alan deneyleri kullanılarak elde edilmesi zor ve kaynak yoğun olabilecek kraliçe doğurganlığı ile ilgili nicel veriler üreterek tarımsal kimyasal risk değerlendirmesini büyük ölçüde geliştirme potansiyeline sahiptir. Ek olarak, bir döşeme kraliçesinin varlığı, genellikle kraliçenin bakımı ve beslenmesi için sorumlu koloninin üyeleri olan genç işçiler üzerinde yapılan deneylere gerçekçilik katar9. Bu teknik kullanılarak, bal arısı kolonisi sağlığı, uzun ömürlülüğü ve performansı üzerindeki tarımsal kimyasalların riskleri daha iyi tahmin edilebilir ve azaltılabilir.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

Yazarların beyan edecekleri bir çıkar çatışması yoktur.

Acknowledgments

Dr. Amy Cash-Ahmed, Nathanael J. Beach ve Alison L. Sankey'e bu işi yürütmedeki yardımları için teşekkür ederiz. Bu yayında ticari isimlerden veya ticari ürünlerden bahsedilmesi sadece belirli bilgileri sağlamak içindir ve ABD Tarım Bakanlığı'nın tavsiye veya onayı anlamına gelmez. USDA fırsat eşitliği sağlayıcısı ve işverenidir. Bu araştırma, Savunma İleri Araştırma Projeleri Ajansı # HR0011-16-2-0019'dan Gene E. Robinson ve Huimin Zhao'ya, USDA projesi 2030-21000-001-00-D'ye ve Urbana Champaign'deki Illinois Üniversitesi'ndeki Topluluk Koleji Öğrencileri için Fenotipik Plastisite Araştırma Deneyimi'ne verilen bir hibe ile desteklenmiştir.

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

Biyoloji Sayı 169
ÇiftLeşme Bal Arısı Kraliçeleri için Tarımsal Kimyasal Riskin Değerlendirilmesi
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