Summary

Despite their tremendous economic importance, and apart from certain topics in the field of neurophysiology such as vision, olfaction, learning and memory, honey bees are not a typical model system for studying general questions of insect physiology. The reason is their social lifestyle, which sets them apart from a “typical insect” and, during social evolution, has resulted in the restructuring of certain physiological pathways and biochemical characteristics in this insect. Not surprisingly, the questions that have attracted most attention by researchers working on honey bee physiology and biochemistry in general are core topics specifically related to social organization, such as caste development, reproductive division of labour and polyethism within the worker caste. With certain proteins playing key roles in these processes, such as the major royal jelly proteins (MRJPs), including royalactin and hexamerins in caste development, and vitellogenin in reproductive division of labour and age polyethism, a major section herein will present and discuss basic laboratory protocols for protein analyses established and standardized to address such questions in bees. A second major topic concerns endocrine mechanisms underlying processes of queen and worker development, as well as reproduction and polyethism, especially the roles of juvenile hormone and ecdysteroids. Sensitive techniques for the quantification of juvenile hormone levels circulating in haemolymph, as well as its synthesis by the corpora allata are described. Although these require certain instrumentation and a considerable degree of sophistication in the analysis procedures, we considered that presenting these techniques would be of interest to laboratories planning to specialize in such analyses. Since biogenic amines are both neurotransmitters and regulators of endocrine glands, we also present a standard method for the detection and analysis of certain biogenic amines of interest. Further questions that cross borders between individual and social physiology are related to energy metabolism and thermoregulation. Thus a final section is dedicated to protocols on carbohydrate quantification in body fluid, body temperature measurement and respirometry.

Métodos estándar para la investigación de la fisiología y bioquímica de Apis mellifera.

Resumen

A pesar de su enorme importancia económica, y aparte de ciertos temas en el campo de la neurofisiología, tales como la visión, el olfato, el aprendizaje y la memoria, las abejas no son un sistema modelo típico para el estudio de cuestiones generales sobre la fisiología de los insectos. La razón de ello es su forma de vida social, lo que las diferencia de un "insecto típico" y que durante la evolución social, se ha traducido en la reestructuración de ciertas vías fisiológicas y bioquímicas propias de este insecto. Como era de esperar, las preguntas que han atraído mayor atención por parte de los investigadores que trabajan en la fisiología y la bioquímica de la abeja melífera, son en general temas relacionados específicamente con la organización social, tales como el desarrollo de las castas, la división reproductiva del trabajo y el polietismo de la casta obrera. Dadas aquellas proteínas que juegan un papel clave en estos procesos, como la proteína principal de la jalea real (MRJPs), incluyendo a la royalactina y las hexamerinas en el desarrollo de las castas, y la vitelogenina en la división reproductiva del trabajo, el polietismo vital, una importante sección de este documento presentará y discutirá protocolos básicos de laboratorio establecidos y estandarizados para el análisis de dichas proteínas para abordar esas cuestiones en las abejas. Un segundo tema importante se refiere a los mecanismos endocrinos subyacentes en los procesos de desarrollo de la reina y de las obreras, así como la reproducción y el polietismo, especialmente el papel de la hormona juvenil y los ecdisteroides. Se describen algunas técnicas para la cuantificación de los niveles de hormona juvenil circulantes en la hemolinfa, así como su síntesis por el allata corpora. Aunque éstos requieren cierta instrumentación y un grado considerable de sofisticación en los procedimientos de análisis, se consideró que la presentación de estas técnicas podría ser de interés para los laboratorios que planifiquen especializarse en este tipo de análisis. Dado que las aminas biogénicas son neurotransmisoras y reguladoras de las glándulas endocrinas, también presentamos un método estándar para la detección y el análisis de ciertas aminas biogénicas de interés. Otras preguntas entre la fisiología individual y la social están relacionadas con el metabolismo energético y la termorregulación. Así, una sección final está dedicada a los protocolos para cuantificar hidratos de carbono en el fluido corporal, la medición de la temperatura corporal y la respirometría.'

Summary Mandarin

Running title: The COLOSS BEEBOOK: physiology and biochemistry.

Key words: haemolymph, protein, electrophoresis, SDS-PAGE, western blotting, immunofluorescence, sucrose, trehalose, juvenile hormone, radioimmunoassay, gas chromatography, corpora allata, temperature, thermosensors, thermography, radiation, humidity, operative temperature, respiration, energetics, gas exchange, respirometry, oxygen consumption, calorimetry

Footnote: Please cite this paper as: HARTFELDER, K; GENTILE BITONDI, M M; BRENT, C; GUIDUGLI-LAZZARINI, K R; SIMÕES, Z L P; STABENTHEINER, A; DONATO TANAKA, É; WANG, Y (2013) Standard methods for physiology and biochemistry research in Apis mellifera. In V Dietemann; J D Ellis; P Neumann (Eds) The COLOSS BEEBOOK, Volume I: standard methods for Apis mellifera research. Journal of Apicultural Research 52(1): http://dx.doi.org/10.3896/IBRA.1.52.1.06