Summary
هنا، نحن تصف بناء واستخدام نفق الرياح لرائحة وساطة فحوصات السلوكية بالحشرات. ويسهل تصميم نفق الرياح الإفراج عن مصادر رائحة بطرق عدة، مع أو بدون المحفزات البصرية. تجارب نفق الرياح طرق هامة لتحديد المواد الكيميائية المتفجرة النشطة سلوكيا.
Abstract
أولفاكشن هو أهم إليه حسية بموجبه الكثير من الحشرات تتفاعل مع بيئتها ونفق الرياح أداة ممتازة لدراسة الإيكولوجيا الكيميائية الحشرات. يمكن تحديد موقع الحشرات مصادر نقطة في بيئة ثلاثية الأبعاد من خلال التفاعل الحسي وسلوك متطورة. التحديد الكمي لهذا السلوك عنصر أساسي في تطوير أدوات جديدة لدعم مراقبة وقرار مكافحة الآفات. نفق الرياح مع قسم طيران مناسبة مع تدفق الهواء الصفحي، العظة البصرية للتغذية المرتدة أثناء الطيران ومجموعة متنوعة من الخيارات لتطبيق الروائح يمكن استخدامها لقياس سلوك المعقدة التي قد تسمح في وقت لاحق بتحديد جاذبية أو طارد الروائح وخصائص طيران الحشرات والتفاعلات البصرية-رائحة والتفاعلات بين عناصر والروائح الكريهة العالقة كخلفية الروائح في البيئة. نفق الرياح تحمل الاستفادة من دراسة الرائحة وساطة مرجع السلوكية للحشرات في وضع مختبر. التدابير السلوكية في إعداد التي تسيطر عليها توفير الارتباط بين فسيولوجيا الحشرات والتطبيق الميداني. نفق الرياح يجب أن تكون أداة مرنة وأن يدعم بسهولة التغييرات في الإعداد والأجهزة لتناسب أسئلة بحثية مختلفة. أما العيب الرئيسي في إعداد نفق الرياح الموصوفة هنا، هي خلفية رائحة نظيفة مما يتطلب عناية خاصة عند وضع مزيج متقلبة اصطناعية للتطبيق الميداني.
Introduction
نفق الرياح هو أداة هامة في الدراسات الإيكولوجيا الكيميائية الحشرات التي تسمح الاختبارات المختبرية للردود طيران الحشرات إلى سيميوتشيميكالس. عن طريق الإفراج عن الروائح الكريهة في مجرى رياح التي تسيطر عليها، يمكن رصد الاستجابة السلوكية للحشرات لهذه المحفزات مباشرة عن طريق دراسة هروبهم الريح نحو المصدر. أولفاكشن هو أهم إليه الحسية التي الحشرات العديد من التفاعل مع هذه البيئة الأحيائية1. استخدام الحشرات رائحة الإشارات إلى إيجاد الشركاء المناسبين للتزاوج. وبالمثل، أنها تستخدم رائحة باقات من الموارد المضيف للعثور على الغذاء لأنفسهم، أو الذرية. محطات إطلاق روائح الأزهار في تركيبة مع مكافآت الرحيق وحبوب اللقاح لضمان كفاءة التلقيح الحشرات. كل هذه الإشارات المتقلبة منتشر سلبية في البيئة والحشرات بحاجة إلى تحديد وتفسير أهميتها الفردية. كما يتم الإفراج عن التطاير في البيئة، السفر الجزيئات مع الريح كخيوط، الاحتفاظ بتركيز أولى لمسافات طويلة في اتجاه الريح، قبل في نهاية المطاف تفككت وتضعف من الاضطراب ونشر2. يمكن الكشف عن الحشرات التغييرات الدقيقة في الطيارة إشارة وتوجيه حركتها عكس الريح، نحو المصدر. عرض الحشرات سلوك رحلة مع اندفاع سريع متعرج عند اتصال مع رائحة جذابة، والصب جانبية عند فقدان نقل الرائحة عمود3،4. يمكن تيسير الاستجابة السلوكية لبداية وفقدان الاتصال بلوم مع الرائعة عالية الدقة5 الترتيب المشترك المترجمة من الخلايا العصبية حاسة الشم في سينسيلا هوائيات الحشرات وتمكين الحشرات للتمييز بين مماثلة جزيئات الرائحة التي تنشأ من مصادر مختلفة6. الملاحظات البصرية بينما في الرحلة، ووصف أنيموتاكسيس أوبتوموتور، هو أمر أساسي لتحديد اتجاه الرياح والكائنات والتشرد النسبي2،7. باستخدام التفاعل الحسي وسلوك متطورة، يمكن تحديد الحشرات مصادر نقطة في بيئة ثلاثية الأبعاد.
يمكن أن يكون تحديد عناصر الحشرات وطاردات العديد من الجوانب التطبيقية الهامة. يمكن توليفها الفيرومونات الجنس (إشارات إينتراسبيسيفيك) من العديد من الآفات الحشرات والتي تطلق في الهواء لتعطيل سلوك التزاوج8. الفيرومونات وكيرومونيس (الإشارات) يمكن استخدامها لتعويض جماعي وجذب وتقتل في رصد الفخاخ لإعطاء معلومات مباشرة من مركز مكافحة الآفات. كما يمكن دراسة طاردات الحشرات، مثل البعوض9، في نفق الرياح المقايسة. هذه الطرق دوراً هاما للمكافحة المتكاملة للآفات نظم الإدارة وقرار دعم للمزارعين.
المقايسة نفق الرياح، حيث يمكن رصد مرجع السلوك وساطة رائحة الأنواع، وسيلة قوية لتحديد الإمكانيات الجديدة للسيطرة على الآفات لاستبدال أو الحد من تأثير استخدام مبيدات الآفات.
المنطق النظري وراء تصميم نفق الرياح هو وصف بدقة10. وهنا يصف لنا بناء نفق الرياح ورائحة التطبيق والسلوك الرحلة التي تم استخدامها في عدة تجارب لتحديد البروتوكول الحشري نفق الرياح. نفق الرياح (الشكل 1) في نيبيو (Ås، النرويج) هي التي شيدت من البولي شفافة مقاومة للخدش. على الساحة الرحلة هو ارتفاع 67 سم، 88 سم وطولها 200 سم. أمام ساحة الطيران، وهناك قسما إضافيا البولي، طولها 30 سم. هذا الجزء من نفق الرياح بمثابة قسم الأداة المساعدة الخاصة بالتطبيق من الروائح الكريهة. إذا التطاير الحصول على اتصال مع البولي الإسكان في مجال الطيران، ربما في وقت لاحق إعادة إصدارها وتلوث بين الدورات. في نهاية كل قسم الأداة المساعدة، ولذلك هناك شبكة معدنية مثقبة. كل الشبكات تقييد تدفق الهواء وإنشاء يركب طفيفة من ناحية الريح. هذا يؤدي إلى زيادة تدفق الصفحي على الجانب اتجاه الريح. الشبكة الريح مصنوعة من صفيحة معدنية مثقبة بثقوب 8 مم موزعة بالتساوي عبر المقطع العرضي للنفق لتوفير 54% فتح المجال. الشبكة اتجاه الريح فتحات من 3 مم، ونسبة 51% فتح المجال. وهذا يقلل من الاضطرابات، ويضمن أن الرائحة عمود السفر مركزياً لأسفل طول الساحة الرحلة. وسوف يكون على شكل مخروط ضيقة لوم رائحة ويمكن تصور باستخدام الدخان. في الطابق الرحلة مبينة الدوائر الساحة أو البلاستيك أو الورق من أحجام مختلفة (من 5 إلى 15 سم في القطر) لإعطاء التغذية المرتدة البصرية الحشرات أثناء الرحلة. وهناك باب وصول 25 من 50 سم في نهاية يقترب من ساحة الطيران وفي قسم الأداة المساعدة. بين نهاية اتجاه الريح لساحة الطيران وقسم تصفية العادم، هناك منطقة مفتوحة 60 سم لمعالجة الحشرات. يغطي هذا المجال الوصول على الجانبين مع نسيج 0.8 ملم مزجها لمنع الحشرات الهروب إلى الغرفة.
الهواء رسمها في السكن عامل التصفية الأولى المعجبين. يمر الهواء من خلال عامل تصفية غبار قبل تنقيته من 24 عالية السعة مرشحات الفحم النشط وأفرج عنه في النفق. يتم تمرير الهواء الخروج من النفق من خلال إسكان تصفية مماثلة قبل إطلاق سراحه مرة أخرى إلى الغرفة. قد يكون من المفيد لاستنفاد الهواء إلى خارج المبنى عن طريق غطاء دخان. يتم تشغيل المشجعين على كلا العلب تصفية مع تدفق متساوية. كلا المشجعين تبديل باهتة مستمر ومحسوب لسرعة الرياح المختلفة مقياس التدفق باستخدام. سرعة الهواء فيعتمد على الأنواع التي تم اختبارها. وكثيراً ما 30 سم s-1 نقطة انطلاق جيدة. للحشرات الصغيرة، يمكن تخفيض سرعة الهواء المثالي، والسرعة نشرات إعلانية قوية، يمكن أن يكون أعلى لزيادة مسافة الرحلة النسبية.
الغرفة نفق الرياح تسهل السيطرة على درجة الحرارة والرطوبة وكثافة الضوء. يتم وضع شرائط LED خلف جزء 3 مم poly(methyl methacrylate) مبهمة لإنشاء مصدر ضوء منتشر أعلاه وخلف الساحة الرحلة. يمكن التحكم بكل مصادر الضوء بشكل مستقل.
ويمكن تحقيق التطبيق رائحة بوسائل عدة. عموما، يتم إطلاق الروائح الكريهة في تدفق الهواء في مركز نهاية يقترب من ساحة الطيران. اعتماداً على الأسئلة البحثية في متناول اليد، يمكن كشف نقطة إطلاق سراح أو المشمولة. اسطوانة زجاج (قطرها 10 سم، طولها 12.5 سم) مع شبكة معدنية (2 × 2 مم مش الحجم) على الجانب اتجاه الريح يمكن بصريا كتلة مصدر الرائحة وفي نفس الوقت بمثابة منصة هبوط للحشرات. في العديد من التجارب، يمكن استخدام منصة زجاج أفقي لعرض مصادر الرائحة، أو إشارات بصرية قريبة من نقطة إطلاق سراح. وهناك أيضا فرصة لإطلاق سراح اثنين من الروائح الكريهة في الوقت نفسه، جنبا إلى جنب، لتسهيل الاختيار فحوصات. الإفراج عن النقاط التي توضع ثم 20 سم عن بعضها البعض وتتداخل مع أعمدة رائحة من منتصف الطريق أسفل النفق. يمكن ثم تحديد الخيار بلوم التي تتابع الحشرة عكس الريح.
ويسهل تصميم نفق الرياح المتقلبة الإفراج عن أساليب عديدة. على سبيل المثال، يمكن إطلاق رائحة محددة أمام رائحة خلفية مثل المنبعثة من محاصيل النباتية11،12. أيضا، يمكن أن تكون مختلفة من المحفزات البصرية اختبار13،14. يجب أن يكون الإعداد التجريبية تتكيف مع كل مسألة الأنواع والبحوث.
ويمكن إدخال مصادر الرائحة الطبيعية، مثل أجزاء النبات والروائح الاصطناعية من الصيادلة مباشرة في مجال الطيران. لعزل السلوكيات رائحة بوساطة من البصرية، يمكن تغطية مصدر الرائحة، أو التطاير في ساحة الطيران عبر عرض جوي مختبر مصفاة فحم من الخارج. ويقتصر مصدر رائحة ثم جرة زجاج ويدفع الهواء عن طريق الجرة إلى نفق الرياح عبر أنابيب تفلون وأنابيب زجاجية. يجب أن تطابق السرعة عند نقطة الإفراج عن سرعة الرياح في الساحة.
للإفراج عن الروائح الكريهة في نسب مزيج معين، ويمكن استخدام بخاخ. البخاخ من فوهة الموجات فوق الصوتية مع تلميح مخروطية وميكروبوري مدرج تسهيل تدفق سائل في 10 ميليلتر دقيقة-1. الفوهة متصل بمولد الموجات فوق الصوتية ذات النطاق العريض، وتعمل في 120 كيلو هرتز. مضخة الحقن هو دفع العينة رائحة إلى فوهة البخاخ. هو ربط المفلورة الإثيلين والبروبيلين (FEP) أنابيب مع القطر الداخلي مم 0.12 المحاقن جاستايت 1 مل والفوهة. محولات الأنابيب التي تضخم في الإيثانول، وتقليص في الهواء، وتيسير تركيب ضيق مع لا وحدة التخزين الداخلية. حجم التجميعية الأيروسول المتولدة من اهتزاز الفوهة تردد يتوقف ويعتمد على المذيب المحددة المستخدمة. تتبخر قطرات صغيرة وهي أسقطت نفق الرياح التطاير. تصاميم بخاخ أخرى توجد أيضا ويوفر نسخة أرخص استخدام بيزو دافع الزجاج الشعرية حل مماثل15.
يمكن استخدام خلطات الاصطناعية أو مجموعات headspace مع البخاخ. هي تضعف العينات مع الإيثانول النقي للتركيزات المطلوبة. مع المجموعات متقلبة، يمكن أن تضعف العينة لتتوافق مع الوقت جمع. وهذا يعني أن مجموعة متقلبة عينات أكثر من 3 ح ينبغي أن تضعف إلى 1800 ميليلتر، الذي يتوافق مع معدل من البخاخ في 10 ميليلتر دقيقة-1 ح 3 في إطلاق سراح.
يمكن أن يتم تحديد سلوك رحلة مباشرة بواسطة المراقبة اليدوية أو عن طريق تحليل أشرطة الفيديو المخصصة بعد. الرحلة المنحى ينبغي تمييزه عن الرحلة عشوائية. رائحة وساطة السلوك يمكن التعرف عليه بواسطة الخصائص التالية: الرحلة التعرج عبر الرائحة عمود، رحلة مباشرة الريح عندما داخل لوم، وحلقات مرة أخرى إذا فقدت الاتصال مع لوم. عند فقدان لوم جذابة، يمكن أيضا بدء الحشرات التعرج مع زيادة الأقواس لإعادة الاتصال ب لوم فقدت3،4. هذا السلوك الأساسية في إعداد حقل حيث الحشرات بعد رائحة جذابة بحاجة إلى التعامل مع الاضطرابات وتحول اتجاهات الريح. نمط الطيران ليست موحدة وتختلف بناء على أوامر الحشرات. على سبيل مثال، نشرات إعلانية قوية مثل يتسبب يكون اتجاه الريح أسرع مع نمط الصب أوسع من العث، وينبغي زيادة سرعة الرياح إلى تيسير مسار رحلة نسبية أطول.
ويمكن أيضا يتم تصويره هروب حشرة. مع كاميرا واحدة، يمكن وصف خصائص الرحلة بسيطة برسم إحداثيات س ص16. باستخدام اثنين من الكاميرات بالتقاط متزامنة، ويمكن بناؤها الرحلة 3D باستخدام برامج خارجية17. ثم يمكن تحليل مسار الرحلة لإعطاء معلومات عن سرعة الطيران والمسافة والزوايا الطيران فيما يتعلق باتجاه الرياح وتفاصيل حول خصائص الطيران فيما يتعلق بلوم رائحة. وهناك معدات مخصصة والتجارية والبرمجيات المتاحة التي تمكن من تتبع الإطار حسب الإطار التلقائي. ينبغي أن تستخدم إطارات المعايرة لمرجع الفضاء العالم الحقيقي، وينبغي أن تستخدم العدسات واسعة الزاوية المستقيمة للتقليل إلى أدنى حد تشويه العدسة. ينبغي الحرص على تقليل الضوضاء الخلفية المرئية، مثل حواف وزوايا في الساحة نفق الرياح، وتعظيم الحشرات على خلفية التمييز. باستخدام مصدر ضوء الأشعة تحت حمراء، الانعكاس (على سبيل المثال-، من البعوض الليلي) يمكن أن يتم تصويره ب كاميرات CCD أحادية اللون17.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. إعداد أنابيب زجاجية
- إعداد أنابيب زجاجية (مثلاً.، قطرها 2.8 سم، طولها 13 سم) وإغلاق واحدة من نهاية مع قبعة بلاستيكية المفاجئة.
- فصل 10 من الحشرات في أنابيب زجاجية توج وتغطية نهاية المتبقية مع الشاش باستخدام شريط المطاطي. السماح للحشرات التأقلم لدرجة الحرارة وظروف الإضاءة والرطوبة من الغرفة نفق الرياح لمالا يقل عن 2 ح.
ملاحظة: يعتمد عدد الحشرات داخل كل أنبوبة فيما يتعلق بمسألة الأنواع والبحوث.
2-إعداد مصادر الرائحة
- بخاخ البروتوكول.
- ملء المحاقن جاستيت 1 مل مع مجموعة headspace مخفف أو مزيج رائحة اصطناعية.
ملاحظة: محتوى headspace المخفف أو مزيج رائحة الاصطناعية يعتمد على مسألة الأنواع وبحوث الحشرات. وبصفة عامة، ينبغي أن تتوافق مع التركيزات المستخدمة إلى المعدلات الطبيعية الإفراج عن مصدر رائحة أصيلة. - توصيل طرف المحقن أنابيب FEP استخدام محولات أنابيب وإدراج المحاقن في مضخة الحقن.
- بدء تشغيل المضخة المحاقن.
- بدء تشغيل مولد الموجات فوق الصوتية ذات النطاق العريض.
ملاحظة: يمكن تأكيد إطلاق سراح الأيروسول من البخاخ بالإشارة شعلة خفيفة من أسفل نقطة الإفراج. - تشغيل البخاخ مع الإيثانول 96% للحد أدنى من 10 دقيقة بين العلاجات لتنظيف داخل الأنابيب وفوهة. تنظيف استخدام حقنه منفصلة مخصصة إلى الإيثانول النقي، للجميع.
- تنظيف الحقن وغيض من الفوهة مع الإيثانول 96% بعد الاستخدام.
- ملء المحاقن جاستيت 1 مل مع مجموعة headspace مخفف أو مزيج رائحة اصطناعية.
- بروتوكول مصدر رائحة أصيلة.
- أدرج المصادر رائحة أصيلة في نفق الرياح أو جرة جمع headspace 2 لتر.
- الاتصال جرة جمع headspace تدفق الهواء المختبر والإطلاقات في نفق الرياح.
ملاحظة: المواد النباتية جمع إغلاق لبدء التجارب ممكن ومنع ذبول بإدراج نهاية قطع في قنينة صغيرة مع الماء. الكمية ونوع المواد النباتية، أو مصدر رائحة أصيلة، يعتمد على مسألة الأنواع وبحوث الحشرات.
- وضع أنبوب الزجاج مع insect(s) على حامل 180 سم مع اتجاه الريح من مصدر الرائحة والبصرية و 30 سم من الألف إلى الياء. وينبغي أن نقطة النهاية توج عكس الريح.
3-ابتداء من البروتوكول
- استخدام اثنين من الكاميرات لالتقاط رأيين مختلفين. جبل الكاميرات أعلاه على الساحة الرحلة والزاوية للقبض على اثنين من وجهات نظر مختلفة.
- قم بفتح الغطاء.
- بدء تشغيل جهاز ضبط الوقت.
ملاحظة: تتطلب الأنواع المختلفة أطر زمنية مختلفة للرد، على سبيل المثال-، العثة فاكهة التفاح (كونجوجيلا أرجيريسثيا) وسوف الرد في غضون 4 إلى 5 دقيقة11، ولكن تتطلب العثة جرابيويني (بوترانا لوبيسيا) تصل إلى 20 دقيقة للرد 18. - مراقبة نمط الطيران وإيلاء اهتمام خاص لخصائص الرحلة واتجاه الريح. نقاط أداء الطيران وفقا للفئات السلوكية المحددة مسبقاً، على سبيل المثال. والإقلاع، رحلة الطيران الموجهة عبر مسافة قصيرة (الحد الأدنى 20 سم)، موجهة نحو عبر مسافات أطول (< 5 سم من المصدر) والهبوط.
ملاحظة: التصوير وتتبع 3D باستخدام اثنين من الكاميرات يمكن إعطاء معلومات أكثر تفصيلاً عن خصائص الرحلة. وبصفة عامة، شنت أعلاه على الساحة رحلة الكاميرات والزاوية للقبض على اثنين من وجهات نظر مختلفة. - جمع الحشرات التي تهبط على جدران نفق الرياح، وخارج لوم رائحة، واستبدال مرة أخرى على الحامل.
ملاحظة: الحشرات يمكن أن يعطي فرصة واحدة للرد على الروائح مع طيران الريح ولا يمكن الاستعاضة عنها. - تغيير لتنظيف الزجاج الأجهزة بين العلاجات.
ملاحظة: يجب تشغيل مراقبة متكررة علاجات تحديد مصادر التلوث المحتملة. - Euthanize الحشرات مع CO2 أو بالتجميد بعد التجارب.
ملاحظة: اعتماداً على السؤال البحثي، الإناث يمكن سجل التنمية البيض أو بصريا تفتيش للتحقق من حالة أجنحة أو هوائيات.
4-تنظيف
- غسل جميع الأجهزة المعادن والزجاج مع الإيثانول والماء وتترك حتى الجاف.
- حرارة الجهاز جميع المعادن والزجاج إلى 300 درجة مئوية ح 6 لإزالة الملوثات.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
يتسبب يستجيب بقوة للروائح الكريهة من الحيوانات الميتة التي تمثل نمو يرقات زائلة الركازة19،20. استخدام فئران ميتة كمصدر رائحة طبيعية، نحن التحقيق في تفاصيل سلوك رحلة يوم 15 من العمر، تزاوج الإناث الزرقاء جيم، مع أو بدون، من محفزات بصرية بجوار نقطة إطلاق سراح رائحة13. لإزالة الرمز البصرية الطبيعية، استخدمنا النظام جرة زجاج الموصوفة أعلاه. مع سرعة رياح يتسبب-1 s 30 سم عرض، أكثر من 80% الإقلاع والطيران توجه السلوك في نهاية نفق الرياح اتجاه الريح وأكثر من 60% منهم متقدمة مع الحركة التي تسيطر عليها وتوجه إلى الجزء يقترب من النفق ( الشكل 2). وكان هناك أي تأثير كبير من المساعد المرئي على الرحلة توجه السلوك. ومع ذلك، كفاءة عرض مجموعة كاملة من السلوكيات التي سوف توفر الفرصة لإيداع البيض على جثة (الإقلاع والطيران الموجهة والمقصودة) يتسبب في ظل الظروف الطبيعية، يلزم إضافة إشارة مرئية احتفالا برائحة المصدر. زيادة استخدام إشارة مرئية إلى حد كبير الهبوط في المصدر من 14 في المائة إلى 40 في المائة. هذا الاستخلاص البسيط لأكبر تجربة نفق الرياح13 يوضح الحاجة إلى بيان كامل عن طرائق الحسية المستخدمة في موقع المورد بالحشرات، وهو يبين أن معلومات موسعة بشأن السلوك قد تعزز النتائج و بعد ذلك السماح للمزيد من المعرفة يمكن استخراجها من كل تجربة.
للإجابة على الرموز متقلبة العثة البازلاء هو استخدام للبحث عن مصنع لاستضافة مناسبة أوفيبوسيشن، درسنا اتجاه الريح في يوم 5-7 القديمة تزاوج الإناث نحو نباتات البازلاء مختلف مراحل فينولوجيكال (أوراق، برعم، زهرة، جراب) في نفق الرياح14 . كانت سرعة الرياح 30 سم s-1ودرجة حرارة 20-22 درجة مئوية وكثافة الضوء 1000 لوكس RH 60-70%. كنا مجموعة من الرموز البصرية وحاسة الشم بوضع النباتات الحية مباشرة إلى نهاية يقترب من الساحة نفق الرياح ومقارنة الاستجابة السلوكية مع مقتطفات headspace المقابلة. نحن أيضا اختبار مزيج اصطناعية للتطاير نبات البازلاء النشطة أنتينالي عشرة. الاستجابة السلوكية العثة البازلاء (الشكل 3) تبين أن الإناث تفعيل جذبت أكثر بكثير لنباتات البازلاء مع الزهور (58 في المائة) وبراعم (52 في المائة) من أن نباتات البازلاء في مرحلة الطباعة حسب الطلب (24 في المائة) أو الورقة (10%). وقد لوحظت استجابات مماثلة استخدام headspace المقابلة مقتطفات. وكانت الإناث من تفعيل الأكثر جذب headspace المقتطفات التي تم الحصول عليها من النباتات المزهرة البازلاء (56 في المائة)، تليها نباتات البازلاء مع البراعم (42 في المائة)، وسجلت استجابات منخفضة جراب (28 في المائة) وفي مرحلة ليف (10%). اختبار سينثيك رش مزيج من عشرة البازلاء النشطة أنتيننالي التطاير كمحفزات، أسفرت عن استجابة تهبط من 34%.
إظهار نتائج الارتباط بين مراقبة النباتات المضيفة والمقابلة النبات رائحة، فضلا عن تأثيرها على السلوك تزاوج الإناث نيجريكانا جيم . تفعيل الإناث تفضيل واضح لنباتات البازلاء أثناء تطوير زهرة ورائحة المرتبطة بها حاسمة بالنسبة لموقع المضيف. وعلاوة على ذلك، تبين هذه التجربة أن تزاوج نيجريكانا C. الإناث يمكن التمييز بين مختلف مراحل فينولوجيكال من نباتات البازلاء عند الاستشعار فقط متقلبة العظة. من المهم للموقع المضيف التكامل الحسي وقد تزيد من القدرة على الاختلافات الطفيفة نتصوره، لا سيما في الإناث13،،من2122. ومع ذلك، في هذه التجربة نفق الرياح، كانت الردود الهبوط في headspace مقتطفات من النباتات المزهرة البازلاء (56 في المائة) دون وجود إشارات مرئية نفس الردود إلى مصنع حقيقي (58%). التشابه بين مقتطفات headspace النباتات الوحيدة والحقيقية تعني ضمناً أن الرائحة هو الرمز النبات المضيف الأساسية لتزاوج الإناث نيجريكانا جيم .
واحدة من التحديات الرئيسية التي تواجه عند وضع السحر كيروموني من الاختبارات السلوكية نفق الرياح، هو ترجمة مزيج الانتهاء في ميدان البيئة. وقد نفق الرياح خلفية رائحة نظيفة، بينما هي سادت الظروف الميدانية من الروائح الكريهة من النباتات المحيطة التي قد يترتب عليها تغيير في المعلومات عن المواد الكيميائية.
وأجريت تجارب في نفق الرياح مع الإناث الميدانية التي تم جمعها في سرعة الرياح من 30 سم s-1، كثافة الضوء من لوكس 5، ودرجة الحرارة 19-20 درجة مئوية والصحة الإنجابية من 55-65%. التجارب مع أو بدون روائح الخلفية وساعد في وضع إغراء النباتية المتطايرة على أساس الحقل العثة فاكهة التفاح أرجيريسثيا كونجوجيلا11. وتظهر النتائج أن مزيج موزعات رائحة مع مجمع (7 عناصر)، ومزيج بسيطة (2 عناصر) قد جذب الريح مماثلة عندما قدمت وحدها على خلفية نظيفة (الشكل 4 أ). في مقايسة اختيار، بيد مع موزعات حقل مضمن في خلفية متقلبة أبل، إناث العثة فاكهة التفاح يفضل مزيج المعقدة ولكن لا البسيط (الشكل 4 باء).
وتبين النتائج أن تعقيد مزيج لاعبا أساسيا للتغلب على تأثير الخلفية النباتية والتفاعل الخلفية في حاجة لأخذها في الاعتبار عند وضع كيرومونيس للاستخدام الميداني.
رقم 1. يقع التخطيطي لنفق الرياح نيبيو، Ås-النرويج. يتم وضع نفق الرياح في غرفة التحكم في مناخ. تدفق الهواء يتم تصفية بواسطة مرشحات الفحم المنشط قبل وبعد تطبيق الرائحة، ويعمم ثم العودة إلى الغرفة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الرقم 2. متوسط (±SE) نسبة السلوكية استجابة Calliphora الزرقاء للمصادر الطبيعية رائحة مع أو بدون المحفزات البصرية. كان يقتصر على وعاء زجاجي وأدخلت في نفق الرياح بتيار هواء الذي تم تصفيته فحم المحفزات رائحة. تم تعديل هذا الرقم من [ثامن أ & نودسن، الاختلافات بين الجنسين غ. ك. (2011) في أولفاكشن بوساطة البصر يتسبب وعواقبه بالنسبة الملائمة الخاصة بالجنسين. اكسبيريمينتاليس انتومولوجيا et أبليكاتا 139 25-34]. اختلافات كبيرة يتم تحديدها بواسطة اختبارات t (مستوى الأهمية: p = 0.05) على مجموع من 50 الذباب كل العلاج التجريبي، مع المتوسطات استناداً إلى نسبة المستجيبين بين 10 الذباب اختبارها على خمسة منفصلة أيام. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3. نسبة الهبوط استجابة (±SE) من نيجريكانا سديا لنباتات البازلاء في المرحلة فينولوجيكال مختلفة وجمع headspace المقابلة ومزيج متقلبة اصطناعية من 10 مركبات نشطة أنتينالي. أطلق سراح headspace ومزيج الاصطناعية من بخاخ الموجات فوق الصوتية. تم وضع المواد النباتية مباشرة في مجال الطيران. وقد تم تعديل هذا الرقم من [نورلي Thöming، زاي،، ه. ر.، سوك, H. & نودسن، البازلاء غ. ك. (2014) مصنع سلوك الموقع المضيف دليل التطاير في فراشة البازلاء. التفاعلات بين النباتية مفصليات الأرجل. 8 (2)، 109-122]. اختلافات كبيرة يتم تحديدها بواسطة ANOVA (مستوى الأهمية: p = 0.05). لجميع العلاجات، خضعت للإناث على الأقل 50 والعثة 6 دقيقة الرد على الرائحة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4. النسبة المئوية كونجوجيلا أرجيريسثيا تقترب من عناصر معقدة ومبسطة (< 5 سم)- (أ)-الريح لجذب موزعات الميدانية دون الخلفية. (ب)-الريح لجذب موزعات حقل مضمن في الخلفية النباتية متقلبة. وقد تم تعديل هذا الرقم من [نودسن، ك. غ. & تاسين، م. (2015) اكتشاف الغزاة: نظام رصد استناداً إلى مصنع التطاير في التنبؤ بهجمات العثة فاكهة التفاح في بساتين التفاح. الأساسية والتطبيقية الإيكولوجيا 16 (4)، 354-364]. اختلافات كبيرة يتم تحديدها بواسطة ANOVA (مستوى الأهمية: p = 0.05). لجميع العلاجات، خضعت للإناث على الأقل 45 والعثة 5 دقائق للرد على الرائحة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
نفق الرياح أداة مفيدة لتحديد الروائح الجذابة وطارد لكثير من الحشرات4،9. مع المعرفة السليمة إيكولوجيا وبيولوجيا وسلوك الحشرة درس، ويمكن بسهولة تحديد خصائصه الطيران والظروف البيئية، وسرعة الرياح، والمحفزات البصرية ورائحة التطبيق يمكن أن تكون مصممة لتناسب. من المستحسن عند البدء مع أنواع جديدة، لتهذيب المعلمات نفق الرياح باستخدام المصدر الأكثر جاذبية ممكنة. مع كيرومونيس، وهذا هو المضيف عادة ما يعيش المواد النباتية أو مصدر لغذاء الطبيعي ومع الفيرومونات، قفص تطلق على الإناث أو الذكور (اعتماداً على الحشرة درس). للتعرف مواد طاردة للحشرات، وهناك أيضا حاجة لمصدر جاذبية لقياس العداء9. كما ستعمل هذه النتائج الأولية كأساس لإجراء مزيد من التجارب.
ينبغي النظر في أبعاد نفق الرياح تعطي مجالاً لحرية الحركة وعرض الخصائص الفطرية الرحلة. نشرات إعلانية قوية والحشرات الكبيرة، قد يلزم ساحات الطيران الكبيرة. ويمكن للحشرات أصغر جزء من الساحة. قد تكون سرعة الرياح خاصة الحشرة الأنواع درس وينبغي تعديلها لتناسب قدرة الطيران. مع كل أودورانتس، ولا سيما مع الفيرومونات ينبغي الحرص على تجنب التلوث وينبغي أن العلاجات مراقبة متكررة لتجنب استنتاجات خاطئة.
وسيزود مرشحات الفحم المنشط لوحة قماشية فارغة لتطبيق الروائح المرغوبة. ولكن قد يكون الوجه الآخر لتنظيف ظروف المختبر، نظراً لأن الروائح الخلفية الطبيعية قد تتفاعل مع ال11،موزعات الميدانية المتقدمة23. ثم يمكن ترجمة يمزج نفق الرياح للتطاير في كل مكان للظروف الميدانية أقل مستقيمة وخيارات لتضمين معلومات أساسية ينبغي النظر في الروائح في نفق الرياح. مع الفيرومونات، وهي التطاير متميزة، الترجمة للظروف الميدانية أقل من مشكلة. وهذا ينطبق أيضا على التطاير من الموارد النادرة، مثل الذباب كيرومونيس الجثث التي يستخدمها كليفورد24.
البخاخ أداة ممتازة للإفراج عن التطاير في تركيزات معروفة ونسب المزج. البخاخ تلتف مشكلة حساب معدلات الإصدار الذي يتحول بسرعة معقدة. مع رش headspace، من السهل مقارنة كفاءة مجموعة headspace متقلبة بمقارنة الجاذبية للنباتات الحية والمواد النباتية سليمة. يمكن التعرف على المحتوى الموجود في مجموعات متقلبة مع كروماتوجرافيا الغاز بالإضافة مطياف كتلة. البخاخ يستخدم عينة مخفف المذيبات. قد يتفاعل المذيب مع أداء طيران الحشرات وينبغي الحرص على تحديد الأثر. الإيثانول جاذبة لبعض أنواع الحشرات، على سبيل المثال-، وودبورينج خنافس25. كدالات بخاخ طريق تهتز بترددات الموجات فوق الصوتية، ينبغي أيضا الحرص على النظر في رد المفترسة المضادة بعض الأنواع قادرة على اكتشاف الخفافيش26.
ويمكن أيضا اختبار الجذب للحشرات الزاحفة في نفق الرياح27. ثم يمكن تركيبها منصة مرتفعة، متوازية وفي المركز من لوم رائحة داخل الساحة28. ومع ذلك، ينبغي إيلاء عناية خاصة لمعالجة قضايا التلوث.
نفق الرياح يمكن أيضا أداة قوية للتحقق من صحة الحلول التكنولوجية الحيوية، دراسة بشأن الكائنات المعدلة وراثيا كرمه العنب الأوروبي النباتات مع نسبة الانبعاثات غيرت كيروموني، وأظهرت المقابلة بوترانا L. الجذب29. مقتطفات headspace النباتات المعدلة وراثيا، ويمزج الاصطناعية تم اختبارها لجذب بوترانا L. في نفق الرياح وأدت إلى انخفاض جاذبية مقارنة بمحطات التحكم ف العنب الأوروبي29.
ومع ذلك، هناك بعض القيود على الاستخدام أنفاق الرياح التي ينبغي النظر بعناية في كل حالة على حدة. كما الحشرات عادة تستخدم في الساحة مرة واحدة فقط، الأنواع مع الوقت جيل طويل أقل مثالية لتجارب نفق الرياح. كما يمكن أن تكون الأنواع المدرجة في القائمة الحمراء المثيرة للجدل لاختبار في مختبر الدراسات السلوكية. ومع ذلك، حشرات الآفات، التي هناك حاجة كبيرة للسحر جذابة، وعادة ما يكون الوقت جيل قصيرة، وإعداد كافية يمكن الحصول عليها من مجموعة الحقل أو بروتوكول تربية.
وقد نفق الرياح التأكيد مكانها في الدراسات السلوكية الإيكولوجيا الكيميائية. فإنه يمكن بناؤها بطرق مختلفة، اعتماداً على الميزانية، ويمكن إضافة وظائف لتتناسب مع مختلف الأسئلة البحثية. نفق الرياح قد يعود بالنفع للسماح للملاحظات والقياسات لسلوك طيران الحشرات الردود على الروائح الكريهة وغيرها من المنبهات الحسية.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
لا شيء
Acknowledgments
وأيد "مجلس البحوث السويدية" "التنمية المستدامة" (Formas، منحة 2013-934) م. تاسين.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Flight arena | any | NA | Construct to fit the filter housing |
| Filter housing x 2 | Camfill Farr | Contains the dust and charcoal filters | |
| Fan x 2 | Fischbach | Model D640/E35 | Silent fan with continous dimmer switch |
| Perforated grids | any | NA | Two different open areas are needed, e.g. 54 and 51% |
| Flowmeter | Swema air | Swema air 300 | Identifying the wind speed |
| Ultrasonic sprayer | SonoTek | Sprayer nozzle with conical tip and inserted microbore | |
| Broadband ultrasonic generator | SonoTek | Function generator | |
| Syringe pump | CMA microdialysis | CMA 102 | Liquid delivery |
| FEP tubing | CMA microdialysis | 0.12 mm inner diameter | |
| Tubing adaptors | CMA microdialysis | Connectors for zero internal volume | |
| Gastight syringe | any | NA | 1000 µL syringe for headspace collections and synthetic blends |
| Gastight syringe | any | NA | 1000 µL syringe for cleaning sprayer |
| Torch | any | NA | Small light source for checking sprayer release |
| Timer | any | NA | Timer with alarm function |
| Holder for insect release | any | NA | Metal construction |
| Lighting | any | NA | LED is preferable due to low heat production |
| Moisturiser | any | NA | Size depends on volume of wind tunnel room |
| Temperature control | any | NA | Temperture range depends on species |
| Glass tubes | any | NA | Tubes (2.8 cm diameter, 13 cm long) for insects |
| Snap cap | any | NA | Snap cap that fits the glass tube |
| Gauze | any | NA | Fabric to close the glass tube |
| Rubber band | any | NA | To hold gauze in place |
| Glass cylinder | any | NA | Cylinder for odour containment and landing platform (10 cm diameter, 12.5 cm long) |
| Glass jars | any | NA | Glass jars for dynamic headspace collection |
| Connectors and tubes | any | NA | Tubes and connectors depends on type of glass jars |
| Air supply | any | NA | From laboratory air or bottles |
| Charcoal filters | any | NA | For cleaning the outside air sypply |
| Vial | any | NA | Small vial with water to keep plant material fresh |
| Oven | any | NA | Heat metal and glassware to 300 degrees to decontaminate |
References
- Hansson, B. S., et al. Insect olfaction. , Springer. Berlin Heidelberg. (1999).
- Murlis, J., Elkinton, J. S., Cardé, R. T. Odor Plumes and How Insects Use Them. Annual Review of Entomology. 37, 505-532 (1992).
- Todd, J. L., Baker, T. Ch. 3. Insect olfaction. Hansson, B. , Springer. 67-96 (1999).
- Carde, R. T., Willis, M. A. Navigational strategies used by insects to find distant, wind-borne sources of odor. Journal of Chemical Ecology. 34 (7), 854-866 (2008).
- Baker, T. C., Fadamiro, H. Y., Cosse, A. A. Moth uses fine tuning for odour resolution. Nature. 393 (6685), 530 (1998).
- Bruce, T. J. A., Wadhams, L. J., Woodcock, C. M. Insect host location: a volatile situation. Trends in Plant Science. 10 (6), 269-274 (2005).
- Srinivasan, M. V., Zhang, S. W.
- Rhainds, M., Kettela, E. G., Silk, P. J. Thirty-five years of pheromone-based mating disruption studies with Choristoneura fumiferana (Clemens) (Lepidoptera: Tortricidae). Canadian Entomologist. 144 (3), 379-395 (2012).
- Sharpington, P. J., Healy, T. P., Copland, M. J. W. A wind tunnel bioassay system for screening mosquito repellents. Journal of the American Mosquito Control Association. 16 (3), 234-240 (2000).
- Baker, T. C., Linn, C. E. Techniques in pheromone research. Hummel, H. E., Miller, T. A. , Springer. 75-110 (1984).
- Knudsen, G. K., Tasin, M. Spotting the invaders: A monitoring system based on plant volatiles to forecast apple fruit moth attacks in apple orchards. Basic and Applied Ecology. 16 (4), 354-364 (2015).
- Knudsen, G. K., Norli, H. R., Tasin, M. The ratio between field attractive and background volatiles encodes host-plant recognition in a specialist moth. Frontiers in Plant Science. 8, (2017).
- Aak, A., Knudsen, G. K. Sex differences in olfaction-mediated visual acuity in blowflies and its consequences for gender-specific trapping. Entomologia Experimentalis et Applicata. 139, 25-34 (2011).
- Thöming, G., Norli, H. R., Saucke, H., Knudsen, G. K. Pea plant volatiles guide host location behaviour in the pea moth. Arthropod-Plant Interactions. 8 (2), 109-122 (2014).
- El-Sayed, A., Godde, J., Arn, H. Sprayer for quantitative application of odor stimuli. Environmental Entomology. 28 (6), 947-953 (1999).
- Haynes, K. F., Baker, T. C. An analysis of anemotactic flight in female moths stimulated by host odour and comparison with the males' response to sex pheromone. Physiological Entomology. 14 (3), 279-289 (1989).
- Spitzen, J., Takken, W. Keeping track of mosquitoes: A review of tools to track, record and analyse mosquito flight. Parasites and Vectors. 11 (1), (2018).
- Masante-Roca, I., Anton, S., Delbac, L., Dufour, M. -C., Gadenne, C. Attraction of the grapevine moth to host and non-host plant parts in the wind tunnel: effects of plant phenology, sex, and mating status. Entomologia Experimentalis et Applicata. 122 (3), 239-245 (2007).
- Johansen, H., et al. Blow fly responses to semiochemicals produced by decaying carcasses. Medical and Veterinary Entomology. 28, 9 (2014).
- Paczkowski, S., Maibaum, F., Paczkowska, M., Schutz, S. Decaying Mouse Volatiles Perceived by Calliphora vicina Rob.-Desv. Journal of Forensic Sciences. 57 (6), 1497-1506 (2012).
- Aluja, M., Prokopy, R. J. Host odor and visual stimulus interaction during intratree host finding behavior of Rhagoletis pomonella flies. Journal of Chemical Ecology. 19 (11), 2671-2696 (1993).
- Reeves, J. Vision should not be overlooked as an important sensory modality for finding host plants. Environmental Entomology. 40 (4), 855-861 (2011).
- Knudsen, G. K., et al. Discrepancy in laboratory and field attraction of apple fruit moth Argyresthia conjugella to host plant volatiles. Physiological Entomology. 33 (1), 1-6 (2008).
- Aak, A., Knudsen, G. K., Soleng, A. Wind tunnel behavioural response and field trapping of the blowfly Calliphora vicina. Medical and Veterinary Entomology. 24, 250-257 (2010).
- Montgomery, M. E., Wargo, P. M. Ethanol and other host-derived volatiles as attractants to beetles that bore into hardwoods. Journal of Chemical Ecology. 9 (2), 181-190 (1983).
- Skals, N., Anderson, P., Kanneworff, M., Löfstedt, C., Surlykke, A. Her odours make him deaf: Crossmodal modulation of olfaction and hearing in a male moth. Journal of Experimental Biology. 208 (4), 595-601 (2005).
- Willis, M. A., Avondet, J. L., Zheng, E. The role of vision in odor-plume tracking by walking and flying insects. Journal of Experimental Biology. 214 (24), 4121-4132 (2011).
- Martel, J. W., Alford, A. R., Dickens, J. C. Laboratory and greenhouse evaluation of a synthetic host volatile attractant for Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata (Say). Agricultural and Forest Entomology. 7 (1), 71-78 (2005).
- Salvagnin, U., et al. Adjusting the scent ratio: using genetically modified Vitis vinifera plants to manipulate European grapevine moth behaviour. Plant Biotechnology Journal. 16 (1), 264-271 (2018).
