Name: a 3d printed pollen trap for bumble bee (bombus) hive entrances
Uploaded: 2020-07-09T14:30:00
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Agradecemos a Colby Carpenter y Spencer Mathias por su ayuda en el diseño de impresión 3D. Agradecemos a Ellen Klinger por su ayuda en la producción de las figuras fotográficas y a Jonathan B. Koch por brindar asistencia con las revisiones. El financiamiento fue proporcionado por la Unidad de Investigación de Biología, Manejo y Sistemática de Insectos Polinizadores del USDA-ARS.

1. Imprima estructuras trampa de polen
<ol><li>Descargue el archivo STL apropiado para la caja nido en la que anidan los abejorros (por ejemplo, colmenas de estilo Biobest o Koppert, https://www.ars.usda.gov/pacific-west-area/logan-ut/pollinating-insect-biology-management-systematics-research/docs/pollen-traps/). Los archivos están disponibles para el público, de forma gratuita para su descarga y modificación por parte del usuario final.</li>
	<li>Abra el archivo STL en el programa de impresora. Siga las instruccion...

<ol>
	<li>Michener, C. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The bees of the world. , (2000).</li><li>Corbet, S. A., Williams, I. H., Osborne, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Bees+and+the+pollination+of+crops+and+wild+flowers+in+the+European+Community.">Bees and the pollination of crops and wild flowers in the European Community.</a> Bee world. 72 (2), 47-59 (1991).</li><li>Cameron, S. 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P., Carreck, N. M. L., Swain, J. L., Goulson, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+modular+system+for+trapping+and+mass-marking+bumblebees:+applications+for+studying+food+choice+and+foraging+range.">A modular system for trapping and mass-marking bumblebees: applications for studying food choice and foraging range.</a> Apidologie. 37, (2006).</li><li>Saifuddin, M., Jha, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colony-level+variation+in+pollen+collection+and+foraging+preferences+among+wild-caught+bumble+bees.+(Hymenoptera:+Apidae).">Colony-level variation in pollen collection and foraging preferences among wild-caught bumble bees. 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D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Different+but+the+same:+bumblebee+species+collect+pollen+of+different+plant+sources+but+similar+amino+acid+profiles.">Different but the same: bumblebee species collect pollen of different plant sources but similar amino acid profiles.</a> Apidologie. 48, 102-116 (2017).</li><li>Al-Tikrity, W. S., Benton, A. W., Hillman, R. C., Clarke, W. 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C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Individual+lifetime+pollen+and+nectar+foraging+preferences+in+bumble+bees.">Individual lifetime pollen and nectar foraging preferences in bumble bees.</a> Naturwissenschaften. 99 (10), 821-832 (2012).</li><li>Baur, A., Strange, J. P., Koch, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Foraging+economics+of+the+Hunt+bumble+bee,+a+viable+pollinator+for+commercial+agriculture.">Foraging economics of the Hunt bumble bee, a viable pollinator for commercial agriculture.</a> Environmental Entomology. 48 (4), 799-806 (2019).</li><li>Winter, K., 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=Importation+of+non-native+bumble+bees+into+North+America:+potential+consequences+of+using+Bombus+terrestris+and+other+non-native+bumble+bees+for+greenhouse+crop+pollination+in+Canada,+Mexico,+and+the+United+States.">Importation of non-native bumble bees into North America: potential consequences of using Bombus terrestris and other non-native bumble bees for greenhouse crop pollination in Canada, Mexico, and the United States.</a> San Francisco. 33, (2006).</li><li>Ruz, L., Herrera, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Preliminary+observations+on+foraging+activities+of+Bombus+dahlbomii+and+Bombus+terrestris+(Hym:+Apidae)+on+native+and+non-native+vegetation+in+Chile.">Preliminary observations on foraging activities of Bombus dahlbomii and Bombus terrestris (Hym: Apidae) on native and non-native vegetation in Chile.</a> Acta Horticulturae. 561, 165-169 (2001).</li></ol>

La recolección de polen de las entradas de colonias de abejorros puede permitir una variedad de estudios ecológicos y agrícolas. Identificar las fuentes florales de las que los abejorros recolectan polen proporciona información valiosa y una visión de la diversidad de plantas que contribuyen a la dieta general de una colonia19. La identificación de la fuente de polen tiene implicaciones tanto para la producción agrícola como para los estudios de los servicios ecosistémicos en tierras...

Los abejorros (Bombus spp.) son insectos grandes y robustos que se encuentran en las regiones templadas, alpinas y árticas del mundo1. Son importantes para las comunidades de plantas y proporcionan un importante servicio de polinización para los cultivos agrícolas que visitan2. Las recientes disminuciones en la abundancia y distribución de varias especies han llevado su importancia como polinizadores a la vanguardia de la conciencia pública3. Los investigadores han identificado varios factores estresantes que probablemente contribuyen a la disminución de la población, incluida la falta de recursos florales diversos y abundantes en los que se alimentan los abejorros4. Identificar de qué especies de plantas se forrajean los abejorros permite a los investigadores y administradores de tierras comprender cómo los abejorros pueden estar respondiendo a los cambios en la disponibilidad de recursos, la competencia y las perturbaciones antropogénicas5,6.
Los estudios que investigan las preferencias de forrajeo de polen de los abejorros a menudo son realizados por investigadores que capturan abejas individuales que se alimentan de flores y luego eliminan las cargas de polen corbicular de los especímenes para su posterior procesamiento e identificación7,8,9,10. Si bien este método proporciona información sobre cómo una especie o un conjunto de especies de abejorros utiliza los recursos en un área7,requiere mucho tiempo y las diferencias potenciales en las preferencias entre las colmenas no se pueden discernir sin análisis moleculares adicionales para identificar la colonia de origen de la abeja forrajea11.
Para algunos estudios de dinámica de forrajeo, se desea realizar los estudios en colonias individuales; sin embargo, los nidos de abejorros silvestres generalmente se encuentran bajo tierra o a nivel del suelo, lo que los hace difíciles de localizar12. Las colmenas de abejorros producidas comercialmente proporcionan a los investigadores un mayor acceso y un mejor control experimental, y la eliminación del polen de los trabajadores todavía se lleva a cabo principalmente mediante la captura de recolectores a medida que regresan a la colmena y la eliminación manual de sus cargas de polen corbicular13,14. La eliminación del polen a mano de los corbículos de una abeja requiere mucho tiempo con un bajo rendimiento horario de polen, especialmente en las entradas de la colmena, donde la tasa de retorno de los recolectores de polen puede ser baja. Además, la eliminación manual del polen de las abejas puede provocar picaduras de trabajadores perturbados.
Las trampas de polen se han utilizado para la eliminación experimental del polen de las abejas melíferas durante décadas15; sin embargo, no se ha desarrollado un método pasivo para eliminar el polen de los abejorros. El principal obstáculo en el desarrollo de un mecanismo para eliminar el polen de los abejorros forrajeros que regresan es la gran variación de los tamaños de los trabajadores que existen en una colonia de abejorros16. Las trampas de polen de abeja melífera son efectivas en gran parte porque el tamaño del trabajador de la abeja melífera no varía mucho. Además, estas trampas requieren solo manipulaciones menores después de la instalación y no requieren que las abejas sean sacrificadas17. Esto se logra utilizando pantallas o superficies plásticas que desalojan el polen de las patas traseras de los trabajadores a medida que regresan a la colmena. Estas trampas eliminan solo una parte de las cargas de polen de los recolectores que regresan y los diversos diseños de los mismos dan como resultado eficiencias variadas en la recolección de polen. A medida que el polen se elimina de las patas de las abejas, cae a través de una pantalla y en un recipiente de recolección al que las abejas no tienen acceso, de modo que el investigador puede eliminarlo con solo una pequeña perturbación de la colmena.
El objetivo del presente estudio es adaptar las técnicas utilizadas para la recolección de polen de colmenas de abejas melíferas y aplicarlas a nidos de abejorros utilizando estructuras impresas en 3D y probar los diseños de trampas en colonias de Bombus huntii. El proceso de diseño siguió los supuestos de que las trampas deberían ser baratas de producir, adaptables a una variedad de especies de abejorros, causar un daño o perturbación mínimos a las abejas, y que la tasa de eliminación de polen debería exceder la recolección manual de polen. La tecnología de impresión tridimensional es versátil, de fácil acceso y una herramienta rentable que permite a los investigadores replicar y modificar objetos para fines específicos18. La técnica presentada aquí instruye al usuario a construir trampas de polen y colocarlas en colonias de abejorros disponibles comercialmente. Las trampas no están diseñadas para ser usé con colonias silvestres. Estas trampas eliminan pasivamente las cargas de polen corbicular de las patas traseras de los abejorros portadores de polen a medida que regresan a sus cajas nido.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:461px;" width="462">
	<colgroup>
		<col />
		<col span="2" />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="35">
			<td height="35" style="height:35px;width:71px;">MakerBot Replicator+</td>
			<td style="width:87px;">MakerBot</td>
			<td style="width:87px;">Model PABH65</td>
			<td style="width:217px;"></td>
		</tr>
		<tr height="52">
			<td height="52" style="height:52px;width:71px;">MakerBot Tough Material</td>
			<td style="width:87px;">PLA Filament</td>
			<td style="width:87px;"></td>
			<td>various colors</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:71px;">Nest Box</td>
			<td style="width:87px;">Biobest</td>
			<td style="width:87px;"></td>
			<td>Not sold publicly without bee purchase</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a 3d printed pollen trap for bumble bee (bombus) hive entrances

Para verificar las fuentes vegetales de las que los abejorros se buscan polen, se deben recolectar individuos para eliminar sus cargas de polen corbicular para su análisis. Esto se ha hecho tradicionalmente mediante la red de recolectores en las entradas de los nidos o en las flores, enfriando las abejas en el hielo y luego eliminando las cargas de polen de los corbiculas con forrceps o un cepillo. Este método requiere mucho tiempo y mano de obra, puede alterar el comportamiento normal de búsqueda de alimento y puede provocar incidentes punzantes para el trabajador que realiza la tarea. Las trampas de polen, como las que se usan en las colmenas de abejas melíferas, recolectan el polen desalojando las cargas de polen corbicular de las patas de los trabajadores a medida que pasan a través de las pantallas en la entrada del nido. Las trampas pueden eliminar una gran cantidad de polen de las abejas forrajera que regresan con un trabajo mínimo, sin embargo, hasta la fecha no hay tal trampa disponible para su uso con colonias de abejorros. Los trabajadores dentro de una colonia de abejorros pueden variar en tamaño, lo que dificulta la selección del tamaño de las entradas para adaptar este mecanismo a las colmenas de abejorros criados comercialmente. Utilizando programas de diseño de impresión 3D, creamos una trampa de polen que elimina con éxito las cargas de polen corbicular de las patas de los recolectores de abejorros que regresan. Este método reduce significativamente la cantidad de tiempo requerido por los investigadores para recolectar polen de los recolectores de abejorros que regresan a la colonia. Presentamos el diseño, los resultados de las pruebas de eficiencia de eliminación de polen y sugerimos áreas de modificaciones para que los investigadores adapten las trampas a una variedad de especies de abejorros o diseños de cajas nido.

Se probaron ocho diseños diferentes de filtros de polen para determinar su eficacia y eficiencia en la eliminación de las cargas de polen corbicular de los trabajadores de abejorros que regresan. Todos los diseños tuvieron éxito en la eliminación de al menos una carga de polen corbicular de un recolector que regresa. Sin embargo, se encontró que algunos imponieron que los trabajadores salieran o ingresaran a la colmena o no eliminaron las cargas de polen(Tabla 1). Las trampas de polen con varios f...

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A 3D Printed Pollen Trap for Bumble Bee Bombus Hive Entrances

Presentamos un mecanismo no letal y automatizado para recolectar polen de los trabajadores de abejorros(Bombus)que regresan a una colmena. Se incluyen instrucciones para producir, preparar, instalar y usar los dispositivos. Mediante el uso de objetos impresos en 3D, la modificación del diseño fue oportuna, eficiente y permitió una respuesta rápida para las pruebas.

Una trampa de polen impresa en 3D para las entradas de la colmena deabejorros (Bombus)

To verify the plant sources from which bumble bees forage for pollen, individuals must be collected to remove their corbicular pollen loads for analysis.  ...

Research

JoVE Journal

Biology

A 3D Printed Pollen Trap for Bumble Bee (Bombus) Hive Entrances

Measuring the Bending Stiffness of Bacterial Cells Using an Optical Trap

La medición de la resistencia a la flexión de las células bacterianas usando una trampa óptica

We developed a protocol to measure the bending rigidity of filamentous rod-shaped bacteria. Forces are applied with an optical trap, a microscopic ...

Investigación

Biología

Associated Chromosome Trap for Identifying Long-range DNA Interactions

Cromosómicas asociadas trampa para la identificación de largo alcance Interacciones ADN

Genetic information encoded by DNA is organized in a complex and highly regulated chromatin structure.  Each chromosome occupies a specific territory, ...

Combined Immunofluorescence and DNA FISH on 3D-preserved Interphase Nuclei to Study Changes in 3D Nuclear Organization

Inmunofluorescencia y FISH Combinado de ADN en 3D conservados núcleos en interfase para estudiar los cambios en la organización nuclear 3D

Fluorescent in situ hybridization using DNA probes  on 3-dimensionally preserved nuclei followed by 3D confocal microscopy (3D DNA  FISH) represents the ...

Methods for Comparing Nutrients in Beebread Made by Africanized and European Honey Bees and the Effects on Hemolymph Protein Titers

Los métodos para la comparación de Nutrientes en jalea real Realizado por africanizadas y europeas Honey Bees y los efectos sobre títulos hemolinfa de proteínas

Honey bees obtain nutrients from pollen they collect and store in the hive as beebread. We developed methods to control the pollen source that bees ...

Monitoring Colony-level Effects of Sublethal Pesticide Exposure on Honey Bees

Controles Colonia efectos de exposición a los pesticidas subletales en las abejas de miel

The effects of sublethal pesticide exposure to honey bee colonies may be significant but difficult to detect in the field using standard visual assessment ...

Collection and Identification of Pollen from Honey Bee Colonies

Recolección e identificación de polen de colonias de abejas melíferas

Researchers often collect and analyze corbicular pollen from honey bees to identify the plant sources on which they forage for pollen or to estimate ...

Assessing Agrochemical Risk to Mated Honey Bee Queens

Evaluación del riesgo agroquímico para las reinas de abejas melíferas apareadas

Current risk assessment strategies for honey bees rely heavily upon laboratory tests performed on adult or immature worker bees, but these methods may not ...

An Innovative 3D-Printed Insert Designed to Enable Straightforward 2D and 3D Cell Cultures

Un innovador inserto impreso en 3D diseñado para permitir cultivos celulares sencillos en 2D y 3D

The classical analyses of indirect communication between different cell types necessitate the use of conditioned media. Moreover, the production of ...

An Improved Method to Measure Pollen Hydration Profiles in Arabidopsis thaliana

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A High-Resolution, Single-Grain, In Vivo Pollen Hydration Bioassay for Arabidopsis thaliana (Video) | JoVE 

Un bioensayo de hidratación de polen in vivo de grano único de alta resolución para Arabidopsis thaliana

Sexual reproduction in flowering plants requires initial interaction between the pollen grain and the stigmatic surface, where a molecular dialog is ...