種植花卉蜜蜂幫助可以對抗寄生蟲?

種植花卉蜜蜂幫助可以對抗寄生蟲? 在實驗室殖民地的大黃蜂。 萊夫理查森, CC BY-NC-ND

搜索“自我藥療”的信息,您可能會找到我們人類使用藥物解決問題的無數方式的描述。 事實上,生物活性分子的消耗 - 其中許多來自植物 - 改變我們的身體和思想似乎是一種典型的人類特徵。

但植物在許多動物的飲食中也佔有突出地位。 越來越多 的研究機構 表明一些動物可能從植物化學中獲得藥用益處,甚至可能在生病時尋找這些化學物質。 黑猩猩吃某些葉子殺寄生物的特性。 大象懷孕已經觀察 吃植物材料 來自人類用來誘導勞動的樹木。 你甚至可能已經看到你的寵物狗或貓吃草 - 它們沒有營養 - 據信這是一種通過引發嘔吐來自我治療噁心的努力。

在我的研究中,我研究了這些生物活性化合物如何影響熊。 與同事一起,我發現天然存在於花蜜和花粉中的某些植物化學物質可以使感染了病原體的蜜蜂受益。 蜜蜂甚至可能在感染時改變其覓食行為,以最大限度地收集這些化學物質。 花中天然存在的植物化學物質能否成為解決野生和管理蜜蜂令人擔憂的衰退的一部分?

為什麼植物使這些化學品?

對植物使能進行光合作用,生長和繁殖的“主要”任務的化合物的頂部,植物也合成所謂的次生代謝產物化合物。 這些分子有很多用途,但其中最主要的是防守。 這些化學物質使樹葉和其他組織難吃或有毒的,否則將離開終日啃食食草動物。


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許多 共同進化研究 以植物化學介導的植物 - 食草動物相互作用為中心。 植物和食草動物之間的“軍備競賽”已經發揮了很長時間的規模,食草動物適應耐受甚至專門研究有毒植物,而植物似乎已經進化出新的毒素以保持領先於消費者。

蝴蝶藥對於君主幼蟲,沼澤乳草是廚房櫥櫃和藥櫃。 萊夫理查森, CC BY-NC-ND

草食動物在消耗植物次生代謝物時可能會受益,成本或兩者兼而有之。 例如,帝王蝶幼蟲是乳草的專門食草動物,其含有稱為卡多內酯的有毒類固醇。 而君主 選擇性地集中 由於接觸這些有毒化合物,它們在自己的身體中作為防禦諸如鳥類之類的食肉動物的防禦劑,也可能遭受生長速度減慢和死亡風險增加的風險。

有趣的是,次生代謝產物不僅存在於葉子中。 它們也存在於組織中,其表現的功能是吸引而不是排斥 - 包括水果和花朵。 例如,人們早就知道花蜜通常含有次級代謝產物,包括非蛋白質氨基酸,生物鹼,酚類,糖苷和萜類化合物。 然而鮮為人知的是這些化學物質如何或是否會影響蜜蜂等傳粉媒介。

次生代謝物能否影響植物與傳粉媒介的相互作用,就像它們影響與葉組織的食草消費者的相互作用一樣? 與其他食草動物相似,蜜蜂也可以通過食用這些植物化合物而受益嗎? 次級代謝產物的消耗能否幫助蜜蜂應對與野生蜜蜂和蜜蜂的衰退有關的寄生蟲和病原體?

植物化合物減少蜜蜂中的寄生蟲

與實驗室的同事一起 麗貝卡歐文 在達特茅斯學院和 林恩阿德勒 馬薩諸塞大學阿默斯特分校,我調查了這些問題 新的研究。 我們發現在花蜜中發現的結構多樣的植物次生代謝物化合物可以減少熊蜂中的寄生蟲負荷。

在實驗室環境中,我們感染常見的東部大黃蜂(熊蜂鳳仙花)與原生動物腸道寄生蟲, Crithidia bombi,眾所周知,減少大黃蜂的長壽和繁殖成功。 然後我們每天給蜜蜂餵食對照蔗糖的花蜜飲食或含有八種次級代謝物化合物中的一種,這些化合物天然存在於野生大黃蜂蜜蜂的植物花蜜中。

一周後,我們計算了蜂腸中的寄生蟲細胞。 總體而言,含有次級代謝產物的飲食大大降低了蜜蜂的疾病負荷。 一半化合物對其自身俱有統計學顯著影響。 效果最強的化合物是煙草生物鹼anabasine,其寄生蟲負荷降低超過80%; 保護蜜蜂免受​​寄生蟲侵害的其他化合物包括另一種煙草生物鹼,尼古丁,在椴樹花蜜中發現的萜類百里酚,以及在北美洲東部濕地植物龜頭的花蜜中發現的一種環烯醚萜苷。

我們預計蜜蜂在食用這些化合物時也可能會產生成本。 但我們發現這些化學物質都沒有影響蜜蜂的壽命。 Anabasine是一種具有最強抗寄生蟲益處的化合物,它會增加繁殖成本,增加蜜蜂成熟和產卵所需的天數。 然而,儘管有這種延遲,但在我們的實驗中,最終的生殖輸出沒有差異。

這項研究清楚地表明,野生蜜蜂在消耗花蜜中天然存在的次級代謝產物時會受益。 蜜蜂一生接觸這些化合物的可能性甚至更大,因為它們也會在花粉和幼蟲中消耗它們。

在其他研究中,我們發現了一些證據表明,一些具有抗寄生蟲功能的化合物在有寄生蟲時會受到蜜蜂的追捧,但在它們健康時則不會。 至少在某些情況下 - 包括野生蜜蜂自然感染的田間試驗 Crithidia bombi - 笨拙的蜜蜂根據寄生蟲狀況做出覓食選擇,類似於自我治療的其他動物。

掙扎蜜蜂種群的處方?

那麼實際應用呢?可以利用這項研究來幫助減少蜂群數量嗎? 我們還不知道。 然而,我們的研究結果提出了一些有關景觀管理,傳粉者棲息地園藝和農場實踐的有趣問題。

在未來的工作中,我們計劃調查在養蜂場和養殖場周圍種植特定植物是否會導致更健康的蜜蜂種群。 原生植物是蜜蜂藥用化合物的重要來源嗎?它們具有長期的進化歷史? 依靠野蜂傳粉媒介來提供授粉“生態系統服務”的農場能否更好地管理以支持蜜蜂健康?

將花蜜和花粉次生代謝物運送到患病的蜜蜂可能不是促進這些生態和經濟上重要的動物的長期可持續性所必需的唯一工具。 但似乎這可能至少是解決方案的一部分。 農業可能會完全循環,承認為了從野生動物提供的生態系統服務中受益,我們必須考慮它們的棲息地要求。

這篇文章最初發表於 談話.
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關於作者

萊夫理查森Leif Richardson是美國農業部國家食品和農業研究所博士後研究員 佛蒙特大學。 他致力於以植物及其授粉者為中心的多物種互動,特別是蜜蜂。 他研究了商業藍莓的野蜂傳粉者如何受到植物化學的影響,以及植物與菌根真菌的相互作用如何影響蜜蜂的健康。 另一項研究興趣是使用博物館標本數據來研究北美和歐洲大黃蜂物種的衰退模式。 訪問他的網站: www.leifrichardson.org/

本書由Leif Richardson共同撰寫:

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