Dryad adatok - Az étrend mennyisége befolyásolja a kaszt meghatározását a mézelő méhekben (Apis mellifera)

Az étrend mennyisége befolyásolja a kaszt meghatározását a mézelő méhekben (Apis mellifera)

Idézet

Bowsher, Julia; Slater, Garett; Yocum, George (2020), Az étrend mennyisége befolyásolja a kaszt meghatározását a mézelő méhekben (Apis mellifera), Dryad, Dataset, https://doi.org/10.5061/dryad.h44j0zpgc

Absztrakt

Mód

Mesterséges nevelés

Apis mellifera 2015 nyarán három hetes időszak alatt kilenc kaptárból gyűjtöttünk lárvákat az észak-dakotai Fargo közelében, Cass megyében, Cass megyében. A csalánkiütéseket pollenpogácsákkal (Mann Lake, MN, USA) és 1: 1 szacharóz-víz oldattal ( Brushy Mountain Bee Farm, NC, USA) gyenge takarmányozási körülmények között. Az első (0-21 órás) lárvákat 24 üregű sejttenyésztő lemezekre (Falcon, Corning, Durham, NC) vittük át és 10 µl diétára helyeztük. A 24 lyukú lemezeket egy modulátor inkubátor kamrában (Billups-Rothenberg, del Mar, Kalifornia, USA) tároltuk. A lárvákat állandó 34 ° C-on, sötétségben és 96% relatív páratartalomban tartottuk kálium-szulfát (K2SO4) alkalmazásával (33). A lárvákat a kezelésnek megfelelően etetjük nyolc diétás minőség és kilenc mennyiség tényleges kialakításával, a következő szakaszokban leírtak szerint. A prepupális szakaszban Etoh-ban (34) sterilizált Kimwipes-t (Kimtech Science, USA) tartalmazó 24-lyukú sejttenyésztő lemezekre helyezték őket. A bábokat állandó 34 ° C-on, sötétségben és 75% relatív páratartalomban tartottuk NaCl alkalmazásával a felnőttkori eklózióig. A felnőtteket -20 ° C-on tároltuk.

Diétás kezelések

A vizsgálat 72 kezelési csoportból állt: kilenc étrendminőség (1. táblázat), nyolc diétamennyiséggel kombinálva faktoriális tervben. Ezenkívül egy ad libitum mennyiségi kezelést adtunk a közepes fehérjetartalmú közepes szénhidráttartalmú étrend alkalmazásával (1. táblázat). Mindegyik 24 üreges tenyészlemezt véletlenszerűen rendeltük hozzá diétás mennyiségű kezeléshez. A lemezeken belül minden sor étrendminőségi kezelést kapott. Naponta friss étrendet állítottak elő, az összetevőket 10 percig homogenizálva, majd etetés előtt 10 percig 34 ° C-os vízfürdőben melegítve. A naponta előállított étrend mennyisége a vizsgálatban még mindig etetési szakaszban lévő lárvák számától függ. Az összes kezelés során a lárvákat azonos mennyiségben etették a fejlődés 6. napjáig, míg az étrend minősége a fejlesztés során változatlan maradt.

A referencia étrend (közepes fehérjetartalmú közepes szénhidráttartalmú étrend) egy korábbi tanulmányon (35) alapult, amely megállapította, hogy az étrend indukálta a dolgozó felnőttek fejlődését. A másik nyolc étrendet a szénhidrátok (glükóz és fruktóz) és a fehérjetartalom (méhpempő: Pure Royal Jelly eBeeHoney.com, Ashland, OH, USA) teljes faktoriális megtervezésével állították elő. A glükózt és a fruktózt korábban a szénhidráttartalom megváltoztatására használták in vitro diéták (33, 35). A méhpempő azonban az egyetlen fehérjeforrás in vitro diéták, mert nem méhpempő fehérjék, például kazein hozzáadása jelentősen csökkenti a túlélést (36). A méhpempő mennyiségének megváltoztatása a fehérjetartalom manipulálása érdekében megváltoztatja a szénhidráttartalmat is, mivel a kereskedelmi méhpempő a fehérjék mellett cukrot is tartalmaz. Ezért a méhpempő fehérje-, szénhidrát- és víztartalmát Bradford-assay-vel és differenciális pásztázó kalorimetriával számszerűsítettük (lásd Kiegészítő módszerek). A méhpempő 12,35% fehérjét, 27% szénhidrátot és 56% vizet tartalmazott. Ezeket az értékeket használtuk a makrotápanyagok százalékos kiszámításához az egyes étrendekben.

Diéta mennyiségek

A legalacsonyabb étrendi mennyiséget (160 l) a korábbiakhoz viszonyítva fogadták el in vitro módszereket, mert ez a mennyiség dolgozókat termel (35). A többi kezelés előállításához a mennyiséget 30 l-es lépésekben 160 µl-ről 370 l-re növeltük. Volt egy kiegészítő ad libitum kezelés, amelyben a lárvákat feleslegesen táplálták, amit elfogyaszthattak. Az összes lárvát azonos mennyiségű táplálékkal láttuk el a fejlődés első öt napjában: 1. nap: 10 l, 2. nap: 10 l, 3. nap: 20 l, 4. nap: 30 l és 5. nap: 40 l, összesen 110 ul diéta az öt nap alatt. A 6. fejlődési nap során a lárvákat különböző mennyiségben tápláltuk, az étrend mennyiségének kezelésétől függően, így a teljes étrend mennyiség 160 µl és 370  l között változott. Ban,-ben ad libitum kezeléssel a lárvákat napi 200 µl-rel etették a bél kiürüléséig. A béltisztítást követően az egyedeket báblemezekre helyezték.

Morfometria

A felnőtt morfometriák képesek szétválasztani és osztályozni a kasztokat, még akkor is, ha a petefészek száma és a spermathecalis méret kizárt (37). A mandibulákat, a bazitarsust és a fejet levágták a felnőttekről (lásd az S1 táblázatot a kezelési minták méretére vonatkozóan) és lefényképezték. A morfometriai mérések magukban foglalták a test teljes nedves tömegét, a bazitárusz szélességét és hosszát, az alsó állcsont szélességét és hosszát, valamint a fej szélességét és hosszát (1. ábra). A mérésekhez Image J szoftvert használtunk. In vitro nevelt felnőtteket két referenciapopulációval hasonlítottuk össze: a kereskedelemben nevelt királynékkal (Wildflower Meadows, Southern CA, USA) és a kutyakaptárakból kora tavasszal összegyűjtött kaptárakkal.

Adatok elemzése és adatok bemutatása

A statisztikai elemzéseket az R 3.1.3 verzió (R Core Team) (38) alkalmazásával végeztük. A továbbiakban adott esetben további R csomagok használatáról számolunk be.

Főkomponens analízis

A fő alkotóelem-elemzést (PCA) alkalmazták, hogy az egyéneket királynőként, munkásként vagy közvetítőként kategorizálják azáltal, hogy összehasonlították a morfometrikus méréseket in vitro nevelt egyének, referencia munkások és királynők. A fő összetevőket a kaptárban nevelkedett dolgozók és a kereskedelemben nevelt királynők alapján számoltuk ki prcomp funkció a statisztika csomagot, és a megjósolni függvényt használták fel a in vitro nevelt egyedek. A gömbölyűség, a minta megfelelősége és a mátrix determinánsának feltételezéseit teszteltük és teljesítettük. Az 1. elv komponenst (PC1) használtuk a downstream elemzéshez.

Klaszterelemzés

A klaszterezés a csoportok osztályozásának statisztikai elemzése, és annak meghatározására használták in vitro nevelt egyedeket referencia királynőkkel vagy munkásokkal csoportosították. Az összekapcsolási távolságokat a teljes hierarchikus klaszterezési módszerrel számoltuk (39). A klaszterelemzést a hclust funkció a statisztika csomag. Az eredményeket a ColorDendrogram funkció a sparcl csomag (40). A klaszterek optimális számát a K-átlag klaszterezési módszerrel számoltuk.

Az étrend mennyiségének és minőségének az 1. fő összetevőhöz való hozzájárulásának mértéke

Az étrend minőségének és mennyiségének a PC1-re gyakorolt hatását összehasonlítottuk a 72 kezeléssel, kivéve az egyszeri kezelést ad libitum kezelés. Az általánosított lineáris vegyes modellt (GLMM) hajtottuk végre a lme4 funkció (41). A PC1 a függő változó, az étrend mennyisége és az étrend minősége (fehérje-, szénhidrát- és vízarány) voltak a független változók (1. táblázat). A kaptárat véletlenszerű hatásként kezelték, mivel a különböző csalánkiütésű méhek a szülői genetika miatt várhatóan eltérnek méretükben és alakjukban. A modell esetében kiszámolták és megfeleltek a kollinearitás, az adatok függetlensége és a normalitás feltételezésének.

Használati megjegyzések

A "MainDataset_ColumnDescription" Word fájl a csv fájl "QuantityVQuality_MainDataset.cvs" nevű oszlopában tartalmaz információkat. Az "MainAnalysis" és "Fig2_Graphs" R fájlok tartalmazzák az adatelemzéshez használt kódot. A kód feljegyzésekkel azonosítja az egyes elemzésekhez tartozó parancsokat.

Finanszírozás

Nemzeti Tudományos Alapítvány, díj: NSF IOS-155794

Nemzeti Tudományos Alapítvány, díj: NSF-RII-1826834

Agrárkutatási Szolgálat, Díj: 3060-21000-041-00D