Einflüsse anthropogener Lebensräume auf Erdhummelkolonien

Urbanisierung und Intensivierung der Landwirtschaft haben weitreichende Folgen auf die Habitate wildlebender Bienen. Florale Ressourcen als Nahrungsangebote schwinden ebenso wie Nist- und Überwinterungsplätze. Die Folge: Abundanz, Diversität und geeignete Verbreitungsgebiete von Wildbienen verschwinden. Wir untersuchen in einer Freilandstudie in Frankfurt  am  Main  und  dem  Taunus  die  Entwicklung  von  Erdhummelvölkern,  Bombus terrestris, unter dem Einfluss der jeweiligen Standortbedingungen.

Ziel der Bachelorarbeiten ist es mehr über das unterschiedliche Nistverhalten wilder und gezüchteter Erdhummelköniginnen herauszufinden, die Habitatqualitäten der verschiedenen Standorte (Stadt vs. Naturnah) zu bestimmen und Völker von wildgefangenen Königinnen heranzuziehen.

Wenn Du  Interesse an  Freilandbiologie und  Lust  auf  die  Arbeit  mit  Hummeln hast  sowie Teamgeist mitbringst dann melde Dich bitte bei:
Lydia Rongstock (rongstock@bio.uni-frankfurt.de).

Start ab / from: 02/2022

Einflüsse von Klimawandel und anthropogenen Lebensräumen auf Honigbienen- und Erdhummelvölker

Die zunehmende Urbanisierung und Intensivierung der Landwirtschaft sowie der anhaltende Klimawandel haben weitreichende Folgen auf Habitate wildlebender Bienenarten. Neben dem Schwinden an floralen Ressourcen mangelt es ihnen häufig auch an Nist- und Überwinterungsplätzen. Rückgang in Abundanz, Artenzahl und die Verkleinerung der Verbreitungsgebiete von Wildbienen ist die Folge.

Aber auch die seit einigen tausend Jahren domestizierte westliche Honigbiene ist von diesen Änderungen betroffen. Zwar ist sie in ihrer Existenz als Art nicht bedroht, aber auch hier lassen sich Effekte auf die Entwicklung von Völkern und das Verhalten von Bienen erkennen.

Im Rahmen von zwei derzeit laufenden, großen Freilandstudien sollen mehrere Masterarbeiten für 2022 vergeben werden. Die Schwerpunkte der einzelnen Arbeiten variieren und reichen von Vegetationsaufnahmen über Monitoring von Volksentwicklungen bis hin zu verschiedenen Verhaltensversuchen (auf Individuen- oder Volksebene und teils standortabhängig). Je nach Projekt kann entweder an Honigbienen oder Erdhummeln geforscht werden. Die Untersuchungsgebiete beider Studien befinden sich an urbanen, agrarischen und naturnahen Standorten im Taunus und Frankfurt am Main.

Haben wir dein Interesse geweckt? Dann melde dich doch einfach bei
Julia Balogh (J.Balogh@em.uni-frankfurt.de) oder
Lydia Rongstock (rongstock@bio.uni-frankfurt.de).

Hintergrund zu folgenden Themen:

Die Beteiligung von Acetylcholin an der Entwicklung der Honigbiene

Honigbienen produzieren für die Aufzucht ihrer Larven einen Futtersaft, der etwa 20-mal mehr Acetylcholin enthält als in ihrem Gehirn. Pestizide, die mit dem cholinergen System interagieren, führen zu einer verlängerten Larvenentwicklung im Bienenvolk. Dies deutet auf eine Beteiligung von nicht-neuronalem Acetylcholin am Larvenwachstum hin. Allerdings sind die Funktion und die Signalwege von Acetylcholin in diesem Zusammenhang unklar. Wir bieten BSc und MSc Studenten folgende Projekte an, um ihre Abschlussarbeit zu den unten genannten Themen zu schreiben. Je nach Abschluss und Studiengang passen wir den Projektumfang an.

Background concerning the following positions:

Involvement of acetylcholine in the development of the honey bee

Honey bees produce a jelly for rearing their larvae that contains about 20 times more acetylcholine than in their brain. Pesticides that interact with the cholinergic system cause prolonged larval development in the colony. This suggests an involvement of non-neuronal acetylcholine in larval growth. However, the function and signaling pathways of acetylcholine in this context are unclear. Here we offer the following projects for BSc and MSc students to write their thesis on the topics below. We will adjust the project extent to fit your availability.

Visualisierung des nAChR in Honigbienen-Larven und -Embryonen

In diesem Projekt wollen wir die Acetylcholinrezeptoren während der Entwicklung der Honigbiene mit einer oder beiden der folgenden Methoden sichtbar machen. 1) RNA-Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (FISH) gegen die α7-Untereinheit in fixierten Honigbienen-Embryonen. 2) Färbung mit fluoreszierenden α-Bungarotoxin-Konjugaten. Kryoschnitte werden bei Bedarf präpariert und die Bilder werden im Labor von Prof. Dr. Ernst H. K. Stelzer (BMLS) aufgezeichnet. Assoziierte Berater sind Prof. Dr. Manuela Müller-McNicoll und Alina Niedzwetzki (AK Lecaudey).

Start ab: 01/2022

Visualization of nAChR within larvae and embryos

In this project we want to visualize the acetylcholine receptors during honey bee development with one or both of the following methods. 1) RNA fluorescence in situ hybridization (FISH) against the α7-subunit in fixed honey bee embryos. 2) Staining with fluorescent α-bungarotoxin conjugates. Cryosections are prepared if necessary and the images will be recorded in the lab of Prof. Dr. Ernst H. K. Stelzer (BMLS). Associate consultants are Prof. Dr. Manuela Müller-McNicoll and Alina Niedzwetzki (Lecaudey lab).

Start from: 01/2022

Plasmidinjektion zur Visualisierung der Genexpression während der Embryogenese

In diesem Projekt wirst Du molekulare Methoden anwenden (z.B. DNA-Extraktion, PCR, Restriktion, Ligation, Transformation, bakterielle Kultivierung) um Plasmide zu erstellen und zu injizieren, die Honigbieneneier fluoreszierend markieren. Ziel ist es, Zellstrukturen während der laufenden Entwicklung des Embryos sichtbar zu machen, die im Labor von Prof. Dr. Ernst H. K. Stelzer (BMLS) mit Lasermikroskopen aufgenommen werden. Assoziierte Berater sind Dr. Kathi Zarnack (BMLS) und Prof. Dr. Marcel Schulz (GU Universitätsklinikum).

Start ab: 01/2022

Plasmid injection to visualize gene expression during live imaging of embryogenesis

In this project you will use molecular methods (DNA extraction, PCR, restriction, ligation, transformation, bacterial cultivation, etc.) to construct and inject plasmids that fluorescently label honey bee eggs. The goal is to visualize cell structures during the ongoing development of the embryo which will be recorded in laser microscopes in the lab of Prof. Dr. Ernst H. K. Stelzer (BMLS). Associate consultants are Dr. Kathi Zarnack (BMLS) and Prof. Dr. Marcel Schulz (GU medical center).

Start from: 01/2022

Acetylcholinbestimmung in Futter von mit Pestiziden behandelten Bienenvölkern.

In diesem Projekt wirst Du Futtersaft aus Brutzellen in Völkern sammeln, die mit Neonikotinoiden oder anderen Pestiziden behandelt wurden. Die Bienenvölker werden während der Brutzeit frei fliegen oder unter kontrollierten Bedingungen in Flugzelten im Freien leben. Da Neonikotinoide die Entwicklung der Bienenvölker beeinträchtigen, sollen die Auswirkungen auf das Brutfutter durch die Quantifizierung von Acetylcholin im Brutfutter mit einem photometrischen Test ermittelt werden. Assoziierte Berater und Mitarbeiter sind aus dem Labor von Prof. Dr. Jochen Klein (Biozentrum) und Prof. Dr. Jörg Oehlmann.

Start ab: 03/2022

Acetylcholine assay of brood food in pesticide-treated colonies.

In this project you will collect jelly, which has been secreted by nurse bees into brood cells, in colonies that were treated with neonicotinoids or other pesticides. Colonies will be free flying or under a controlled environment in outdoor flight tents during the breeding season. As neonicotinoids impair colony development, your goal is to determine the effects on brood food by quantifying acetylcholine in the brood food with a photometric assay. Associate consultants and collaborators are from the lab of Prof. Dr. Jochen Klein (Biozentrum) and Prof. Dr. Jörg Oehlmann.

Start from: 03/2022

Einfluss von cholinergen Agenten auf die künstliche Aufzucht von Larven.

In diesem Projekt wirst Du Unterschiede im Larvenwachstum untersuchen, wenn bei der künstlichen Larvenaufzucht cholinerge Wirkstoffe in das Brutfutter gemischt werden. Dazu werden junge Larven aus Waben entnommen und Agonisten oder Antagonisten des muskarinischen und/oder nikotinischen Acetylcholinrezeptors während der Fütterung verabreicht. Die Entwicklung wird fotodokumentiert und anhand der Größenveränderung und der Sterblichkeit statistisch ausgewertet.

Start ab: 01/2022

Influence of nicotine and other cholinergic agents on artificial larval rearing.

In this project you will investigate differences in larval growth when cholinergic agents are mixed into the brood food during artificial larval rearing. This includes the grafting of young larvae from combs, and the application of agonists or antagonists of the muscarinic and/or nicotinic acetylcholine receptor during feeding. Development will be photo-documented and statistically evaluated via size change and mortality.

Start from: 01/2022

Verfolgung von Honigbienen und ihres Verhaltens innerhalb des Bienenvolkes.

In diesem Projekt werden Sie mehrere Honigbienen mit kleinen Markierungen versehen, um sie und ihr Verhalten innerhalb eines Bienenvolkes mit Hilfe einer computergestützten Videoanalysemethode zu identifizieren. Das primäre Ziel ist es, diese Methode in Zusammenarbeit mit Prof. Dr. Tim Landgraf (FU Berlin) mit den Videoaufnahmemethoden unserer Arbeitsgruppe zu verschmelzen. Weitere biologische Fragestellungen bezüglich des cholinergen Einflusses auf das Verhalten werden in der Planungsphase spezifiziert.

Start ab: 03/2022

Tracking of honey bee individuals and their behavior within the colony.

In this project you will glue small tags on multiple honey bees to identify them and their behavior within a colony, using a computer-based video analysis method. The primary goal is to adapt this method from Prof. Dr. Tim Landgraf (FU Berlin) and merge it with the video capturing methods of our workgroup. Further biological questions regarding the cholinergic influence on behavior will be specified during the planning phase.

Start from: 03/2022