Name: an optimized rhizobox protocol to visualize root growth and responsiveness to localized nutrients
Uploaded: 2018-10-22T15:00:00
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著者は、j. c. ケーヒルと同様、彼らのフィードバック、匿名で審査とタン Bao rhizobox プロトコルの開発の初期指導のためたいと思います。食品と農業研究、食と農、農業試験場のプロジェクト カリフォルニア州-D-PLS-2332-H に a. g. の米国部門の農務省 (USDA) の国立研究所の基礎、UC デイビス科植物に提供された資金J. s. に親睦を通じて科学

1. フロントと背面パネルとスペーサーの準備
<ol><li>前面と背面パネルを準備します。<ol>
<li>40.5 cm 幅 61 cm 明確な 0.635 cm 厚いアクリルのカット 2 枚 1 箱かまたはカット済み作品 (材料の表を参照) を購入します。</li>
		<li>アクリル用ドリル刃を使用すると、ドリル穴直径 1.3 cm で上から 53.3 cm、38、19 2.5 側縁から 0.635 cm。2.5、20.3、左側にある (図 1) から 38 cm?...

<ol>
	<li>Hodge, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roots:+The+Acquisition+of+Water+and+Nutrients+from+the+Heterogeneous+Soil+Environment.">Roots: The Acquisition of Water and Nutrients from the Heterogeneous Soil Environment.</a> Progress in Botany 71. , 307-337 (2010).</li><li>Grossman, J. D., Rice, K. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+root+plasticity+responses+to+variation+in+soil+nutrient+distribution+and+concentration.">Evolution of root plasticity responses to variation in soil nutrient distribution and concentration.</a> Evolutionary Applications. 5 (8), 850-857 (2012).</li><li>Zhang, H., Forde, B. 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Carbon (13C) and Nitrogen (15N) Sample Preparation Available from: <a target="_blank" href="https://stableisotopefacility.ucdavis.edu/13cand15nsamplepreparation.html">https://stableisotopefacility.ucdavis.edu/13cand15nsamplepreparation.html</a> (2018)</li><li>Barraclough, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=15N+isotope+dilution+techniques+to+study+soil+nitrogen+transformations+and+plant+uptake.">15N isotope dilution techniques to study soil nitrogen transformations and plant uptake.</a> Fertilizer research. 42 (1-3), 185-192 (1995).</li><li>Belter, P. R., Cahill, J. 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T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Image+analysis+for+non-destructive+and+non-invasive+quantification+of+root+growth+and+soil+water+content+in+rhizotrons.">Image analysis for non-destructive and non-invasive quantification of root growth and soil water content in rhizotrons.</a> Journal of Plant Nutrition and Soil Science. 165 (5), 573-581 (2002).</li><li>Dresb&#248;ll, D. B., Thorup-Kristensen, K., McKenzie, B. M., Dupuy, L. X., Bengough, A. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Timelapse+scanning+reveals+spatial+variation+in+tomato+(Solanum+lycopersicum+L.)+root+elongation+rates+during+partial+waterlogging.">Timelapse scanning reveals spatial variation in tomato (Solanum lycopersicum L.) root elongation rates during partial waterlogging.</a> Plant and Soil. 369 (1-2), 467-477 (2013).</li><li>Wu, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=RhizoChamber-Monitor:+a+robotic+platform+and+software+enabling+characterization+of+root+growth.">RhizoChamber-Monitor: a robotic platform and software enabling characterization of root growth.</a> Plant Methods. 14 (1), 44 (2018).</li><li>Rogers, S. W., Moorman, T. B., Ong, S. 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T., Smucker, A. J. M., Robertson, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Root+growth+and+water+uptake+during+water+deficit+and+recovering+in+wheat.">Root growth and water uptake during water deficit and recovering in wheat.</a> Plant and Soil. 201 (2), 265-273 (1998).</li><li>Hernandez-Ramirez, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Root+Responses+to+Alterations+in+Macroporosity+and+Penetrability+in+a+Silt+Loam+Soil.">Root Responses to Alterations in Macroporosity and Penetrability in a Silt Loam Soil.</a> Soil Science Society of America Journal. 78 (4), 1392-1403 (2014).</li><li>Zhang, Y. L., Wang, Y. 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H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Plant+root+proliferation+in+nitrogen-rich+patches+confers+competitive+advantage.">Plant root proliferation in nitrogen-rich patches confers competitive advantage.</a> Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 266 (1418), 431-435 (1999).</li><li>Lobet, G., Draye, X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+scanning+procedure+enabling+the+vectorization+of+entire+rhizotron-grown+root+systems.">Novel scanning procedure enabling the vectorization of entire rhizotron-grown root systems.</a> Plant Methods. 9, 1 (2013).</li><li>Swarup, R., Wells, D. M., Bennett, M. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Root+Gravitropism.">Root Gravitropism.</a> Plant Roots: The Hidden Half. , (2013).</li><li>Smit, A. L., Bengough, A. G., Engels, C., van Noordwijk, M., Pellerin, S., van de Geijn, S. 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根と根圏科学の様々 な質問にお答えし、多様な使用場所10,20,21,22,23を発見したこのプロトコルで記述されている rhizoboxes を使用できます。,24,25. 他の研究者は、rhizoboxes21,25<su...

しばしば見過ごされているが地上相手に比べると、根植物栄養素獲得の重要な役割を果たします。ルート建設と保守の実質的な炭素コストを考えると、植物は根だけで投資価値がある採餌を開発するメカニズムを展開させた。ルート システム従って効率的かつ動的に採掘できますリソース パッチ摂取量及びさらなる輸送1師部を急速に通過栄養素の骨折率、ホット スポットの増殖によって。塑性応答は、植物の種や遺伝子型2,3と栄養関係4、5の化学形態によって広く変えることが。ルート可塑性の変化はさらに、複雑なルート異種土壌資源レスポンス通知繁殖および農業の栄養素利用効率を高める経営戦略の理解検討必要があります。
にもかかわらず、その必要性と植物システムの解明のための関連性、可視化と関連する縮尺ルート可塑性を定量化は様々 な技術的課題です。一般的な方法は、("shovelomics"6) 土壌から根クラウンを発掘、細根が土壌団粒の間に小さな孔を悪用する発掘必然的につながるこれらの壊れやすい根の損失のいくつかの程度に。また、破壊的な収穫の場合、時間をかけて 1 つのルート システムの変更を追跡することは不可能になります。その場x 線トモグラフィーなどのイメージング方法高空間分解能7根と土壌資源の直接可視化を許可するが、高く、特殊な装置を必要とします。水耕栽培実験は、土壌から根の抽出に関連付けられている制約を避けるため、機械的な制約と土8,9の生物物理学的複雑さと比較して水溶液中における根の形態と建築とは異なります。最後に、根の生理作用と機能は、これらの人工メディアの発育的可塑性に統合できません。
建設時間をかけて土壌で根の成長を特徴付けるための低コストでカスタマイズ可能な方法として rhizoboxes (狭い、クリア両面長方形容器) の使用のためのプロトコルを提案します。特別に設計されたフレームは、重力屈性、ルートの長さの測定の精度を高めるため背面パネルに対して優先的に成長する根をお勧めします。Rhizoboxes は根の生長と根圏相互作用10、11,12、研究に使われているが、ここで紹介した方法では、単一コンパートメント デザインと安価なシンプルさの利点材料、ルート レスポンス ローカライズされた栄養素を勉強する設計されています。ただし、メソッドは、適応イントラ/種間競争などの他のルート、根プロセスの範囲、化学物質、微生物、酵素活性の分布を研究する可能性があります。ここでは、 15N 標識マメ残渣とハイライト代表結果 rhizobox メソッドを検証するためのパッチに応答トウモロコシ品種間で品種間差を調べた。

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="863">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">1.27 cm diameter PVC pipe</td>
			<td style="width:123px;">JM Eagle</td>
			<td style="width:119px;">530048</td>
			<td style="width:407px;">305 cm per box, cut into lengths as specified in the protocol</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PVC side elbows</td>
			<td style="width:123px;">Lasco</td>
			<td>315498</td>
			<td>2 per box</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PVC 90-degree elbows</td>
			<td style="width:123px;">Charlotte</td>
			<td style="width:119px;">PVC 02300 0600</td>
			<td>4 per box</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PVC T joints</td>
			<td style="width:123px;">Charlotte</td>
			<td style="width:119px;">PVC 02402 0600</td>
			<td>4 per box</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Extruded acrylic panes</td>
			<td style="width:123px;">TAP Plastics</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>2 per box, 0.64 cm thick x 40.5 cm wide x 61 cm long</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HDPE spacers (sides)</td>
			<td style="width:123px;">TAP Plastics</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>2 per box, 0.64 cm thick x 2.5 cm wide x 57 cm long</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HDPE spacers (bottom)</td>
			<td style="width:123px;">TAP Plastics</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>1 per box, 0.64 cm thick x 2.5 cm wide x 40.5 cm long</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HDPE spacers (patch)</td>
			<td style="width:123px;">TAP Plastics</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>2 per box, 0.64 cm thick x 3.8 cm wide x 28 cm long</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Polyester batting</td>
			<td style="width:123px;">Fairfield</td>
			<td>#A-X90</td>
			<td>2.5 cm x 40.5 cm strip per box</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">20-thread screws</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>3.2 cm long, 0.64 cm diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Washers</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>0.64 cm internal diameter</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;">Hex nuts</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>sized to fit the screws</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Light deprivation fabric</td>
			<td style="width:123px;">Americover, Inc.</td>
			<td>Bold 8WB26.5</td>
			<td>1 piece 95 cm wide and 69 cm long per box</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sand</td>
			<td style="width:123px;">Quikrete</td>
			<td>No. 1113</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Field soil</td>
			<td style="width:123px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Transparencies for tracing</td>
			<td style="width:123px;">FXN</td>
			<td>FXNT1319100S</td>
			<td>One per side of the box to be traced</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

an optimized rhizobox protocol to visualize root growth and responsiveness to localized nutrients

根が研究し悪名高くにくいです。土壌は両方視覚的・機械的障壁、困難を追跡するルーツをその場で破壊的な収穫や高価な機器なし。時間をかけて根の成長の非破壊的な描出が可能で、ローカライズされたリソースのパッチに対してルート可塑性の勉強に特に適しているカスタマイズ可能な手頃な価格の rhizobox 法を提案します。メソッドは、塑性応答に15N 標識マメ科植物残渣を含むパッチのトウモロコシの品種間差異を評価することによって検証されました。メソッドは、時間の経過とともに代表的な発育測定を取得、リソースを含む、コントロールのパッチで根長密度を測定、ルート成長率を計算する、植物の根およびシュートで15N 回復を決定するように記載されています。利点、注意点、およびメソッドの潜在的な将来のアプリケーション、また説明します。実験条件は、ルート成長データないバイアスを行うように注意する必要が、rhizobox プロトコルをここに提示することで、場合は十分な注意を払って実施の信頼性の高い結果が得られます。

根は、予想通り、ボックスの背面に対して優先的に育った。合計 〜 400、ボックスの前面に 93 758 cm と比べて、1,956 cm ボックスの背面根長をトレースします。スキャンした根長と、ボックスの背面のボックスの前面にトレースされた根長と一対ピアソンの相関係数を求めたし、フロントとバックの合計が正確にトレースすると、総根長が反映されているかを決定に使用...

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An Optimized Rhizobox Protocol to Visualize Root Growth and Responsiveness to Localized Nutrients

根の生長およびローカライズされた栄養素に対する反応性を可視化する最適化された Rhizobox プロトコル

可視化とルート成長の in situ測定は非常に困難です。根の発育と栄養への応答に時間をかけて増殖を追跡するカスタマイズ可能な rhizobox 法を提案します。このメソッドを使用して、ルート可塑性有機窒素源への応答でのトウモロコシの品種間差異を分析します。

Roots are notoriously difficult to study. Soil is both a visual and mechanical barrier, making it difficult to track roots in situ without destructive ...

この方法は、根と根圏科学の分野で、根が栄養素の局所的なパッチにどのように反応するかなど、主要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、土壌中の単一の根系の反復、非侵襲的な測定を可能にするが、それは特殊な機器を必要とせず、比較的安価である。アセンブリ用の Rhizobox の部品を集めます。これらは、61センチメートルで約40センチメートルの透明なアクリルで作られたフロントとバックパネルが含まれています。この時点で、背面パネルの上に側面と底のスペーサーがあります。スペーサーは、パネルに以前にドリルされた穴に揃えられます。リゾボックスの底に沿って行くためにポリエステルパディングの長さをカットします。裏面パネルの下のスペーサーの真上にパディングを置き、漏れを防ぎます。スペースの上のパネルを配置し、パディングを所定の位置に保持します。今、Rhizoboxを組み立てるためにハードウェアを取得します。ドリル穴のそれぞれにネジ、2つのワッシャー、16進数ナットを使用します。フロントパネルにワッシャーを置き、ネジを裏面に締めます。もう一つの洗濯機と六重ナット。土壌の損失を避けるために、すべてのネジが非常にタイトであることを確認してください。また、2人のスペーサーを作成して、治療とコントロールパッチを形成します。高密度ポリエチレンシートでそれらを作り、部分的な挿入のみを可能にするために上部のネジを固定します。光の欠乏と減熱のために、箱を囲むことができる保護ケースを準備する。最後に、バックパネルに対して成長する根を奨励するフレームを構築します。このPVCフレームは、約55度の角度でボックスを保持します。フィールド土壌と砂の均質化混合物を準備しています。各Rhizoboxの基質混合物を含む大きな袋から始めます。処理とコントロールパッチ用に、1箱あたり2つの小さなジップトップバッグにラベルを付けます。スケールを使用し、土壌砂基板の30グラムを重量を量る。基板をコントロールバッグに移します。同様に、処理袋に30グラムの基質を加える。その後、窒素15標識窒素源の1グラムを秤量し、処理袋に加えます。基材と窒素源を十分に混ぜます。1つのRhizoboxで作業すると、パッチスペーサーです。ネジがそれ以上動かなくなるまで、2人のスペーサーを Rhizobox に挿入します。Rhizobox の側面にあるスペーサーの下端の深さをマークします。次の手順でスペーサーを削除します。漏斗を使用して、基板の大きな袋からマークされた深さにRhizoboxを充填します。漏斗をゆっくりと均等に前後に動かして、Rhizoboxを均一に埋めます。基板が印の深さにある場合は、スペーサーをボックスに入れます。彼らは箱の左右から5センチメートルでなければなりません。基板が箱の上から約5センチメートルになるまで箱を充填し続けます。次に、滴りエミッタまたは手で150ミリリットルの水で箱の中の基板の遅い灌漑を手配します。水が拡散し、各スペーサーの周りの領域が完全に濡れているように、数時間または一晩休ませます。この時点で、スペーサーを取り外して、パッチの空のキャビティを残します。さて、テープの透明フィルムを箱の外側に。透明度を使用して、1 つのパッチを処理としてラベル付けし、もう一方のパッチをコントロールとしてラベル付けします。次に、漏斗と準備されたコントロール基板を使用して、制御パッチを充填します。これは、塗りつぶされた後のラベル付きコントロール パッチです。上に移動して、準備した処理用基板を同様に処理用のパッチに充填します。完了したら、パーマネントマーカーを使用して、透明フィルム上の各パッチの境界をトレースします。次に、大きな袋から残った基板でRhizoboxを均等に充填します。透明に基板の上部をトレースして終了します。箱の準備ができたら、発芽種子を移植する。まず、狭いヘラを使用して、Rhizoboxの中央に穴を掘ります。穴は2.5センチメートルの深さでなければなりません。発芽した種子を内側に置き、ラジカルが直接下向きであることを確認します。ボックスにアタッチされている透過性にシードの位置をトレースします。種子を覆い、最大50ミリリットルの脱イオン水で水をまきます。次に、光が成長中に根と相互作用するのを防ぐために、その場合にボックスを囲みます。準備したフレームに箱を持って行きなさい。フレームにリゾボックスを置き、バックフレームに向かって成長を促します。植物の成長の3〜4日ごとに箱を取得します。ケースを取り除いた状態で、毎回異なるカラーペンを使用して植物の可視根をトレースします。この例のように、このステップに対して一貫性があり、体系的に実行してください。覆われたボックスをスタンドに戻し、元の向きであることを確認します。ここでは、24 Rhizobox の背面にあるトレースされたルートのルートの合計長は、スキャナーとコンピュータ ソフトウェアを使用して測定されたルート長に対してプロットされます。ボックスの前面にあるトレースされたルートパターンの同様のプロットは、根が箱の裏に対して優先的に成長したのを示しています。成長の日の関数として全ルート長の対数のこのプロットの一貫した斜面は、成長率が異なるボックス間で類似していたことを示唆しています。ここでは、1つのトウモロコシ遺伝子型のルート長密度のデータを示します。制御パッチの密度は窒素処理パッチの密度よりも小さい。実験では、6つの別々のトウモロコシ遺伝子型のルート長密度を比較した。いずれの場合も、窒素15標識処理パッチと対照パッチの場合は、根長密度が大きかった。このプロトコルは、酵素活性または微生物の容量分布を可視化するために、sphygmographyや蛍光のハイブリダイゼーションなどの他の方法と組み合わせることができます。

Research

JoVE Journal

Environment

Optimize Flue Gas Settings to Promote Microalgae Growth in Photobioreactors via Computer Simulations

計算機シミュレーションを通してフォトバイオリアクターで藻類の成長を促進するために排煙設定を最適化

Flue gas from power plants can promote algal cultivation and reduce greenhouse gas emissions1. Microalgae not only capture solar energy more efficiently ...

Optimized Negative Staining: a High-throughput Protocol for Examining Small and Asymmetric Protein Structure by Electron Microscopy

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放射性トレーサーで植物にミネラル栄養素や毒性物質のフラックスを測定する

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An Optimized Enrichment Technique for the Isolation of Arthrobacter Bacteriophage Species from Soil Sample Isolates

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の単離のための最適化された濃縮技術<em&gt;アルスロ</em&gt;バクテリオファージ種土壌サンプルの分離株から

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The Benthic Exchange of O2, N2 and Dissolved Nutrients Using Small Core Incubations

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Oの底生交流<sub&gt; 2</sub&gt;、N<sub&gt; 2</sub小さなコアインキュベーションを使用&gt;と溶存栄養素

The measurement of sediment-water exchange of gases and solutes in aquatic sediments provides data valuable for understanding the role of sediments in ...

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光合成細菌の増殖を探検する鉄（II）リッチ先カンブリア時代マリン湧昇システムの実験室でのシミュレーション

A conventional concept for the deposition of some Precambrian Banded Iron Formations (BIF) proceeds on the assumption that ferrous iron [Fe(II)] upwelling ...

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結合水文学、地球化学、および微生物学的調査のための土壌ライシメータ発掘

Studying co-evolution of hydrological and biogeochemical processes in the subsurface of natural landscapes can enhance the understanding of coupled ...

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マチ付きThermogradient表は、植物の成長を評価し、土壌プロセスの監視のための土壌の温度を制御します

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Video Tracking Protocol to Screen Deterrent Chemistries for Honey Bees

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