Een windtunnel voor geur gemedieerde Insect gedrags Assays

Summary

We beschrijven hier, de bouw en het gebruik van een windtunnel voor geur gedrags testen met insecten gemedieerde. De windtunnel ontwerp vergemakkelijkt de vrijlating van geur bronnen door verschillende methoden, met en zonder visuele stimuli. Windtunnel experimenten zijn belangrijke methoden te identificeren gedragsgestoorde actieve vluchtige stoffen.

Abstract

Olfaction is het meest belangrijke sensorische mechanisme waarbij veel insecten interageren met hun omgeving en een windtunnel is een uitstekend hulpmiddel om te bestuderen van insecten chemische ecologie. Insecten kunnen zoeken puntbronnen in een driedimensionale omgeving door de zintuiglijke interactie en verfijnde gedrag. De kwantificering van dit gedrag is een sleutelelement in de ontwikkeling van nieuwe instrumenten voor de pest control en besluit steun. Een windtunnel met een geschikte vlucht sectie met laminaire luchtstroming, visuele aanwijzingen voor in-flight feedback en een scala aan opties voor de toepassing van geuren kan worden gebruikt voor het meten van de complexe gedrag waarmee vervolgens kan de identificatie van aantrekkelijke of afstotend geuren, insect vliegeigenschappen, visual-geur interacties en interacties tussen lokstoffen en geuren aanhoudende als achtergrond geuren in de omgeving. Een windtunnel houdt het voordeel van het studeren van de geur gemedieerde gedrags repertoire van een insect in een laboratorium-omgeving. Gedragsmetingen in een gecontroleerde omgeving vormen de schakel tussen de Insectenfysiologie en veld toepassing. Een windtunnel moet een flexibel instrument en gemakkelijk de wijzigingen in de installatie en hardware te passen verschillende onderzoeksvragen moeten ondersteunen. Het grote nadeel aan de opstelling van de windtunnel hier beschreven, is de achtergrond van de schone geur die vereist speciale aandacht bij het ontwikkelen van een synthetische vluchtige mix voor veld toepassing.

Introduction

De wind-tunnel is een belangrijk instrument in insect chemische ecologie studies waarmee de laboratorium testen van insect vlucht reacties op semiochemicals. Door het vrijgeven van geuren in een gecontroleerde wind stroom, kan de insecten gedragsmatige reactie op deze stimuli rechtstreeks worden gecontroleerd door het bestuderen van hun upwind vlucht naar de bron. Olfaction is het meest belangrijke sensorische mechanisme die veel insecten met hun biotische milieu^{1 interageren}. Insecten gebruiken geur signalen geschikt om partners te vinden voor de paring. Ook gebruiken ze geur boeketten van hostbronnen om voedsel voor zichzelf, of de nakomelingen te vinden. Planten vrij floral geuren in combinatie met nectar en pollen beloningen teneinde insecten bestuiving efficiëntie. Alle deze vluchtige signalen diffuse passief in het milieu en insecten moeten identificeren en interpreteren van hun persoonlijke relevantie. Zoals vluchtige stoffen in het milieu worden geïntroduceerd, reizen de moleculen met de wind als door samensmelting van filamenten, behoud van de oorspronkelijke concentratie voor lange afstanden windafwaarts, voordat uiteindelijk wordt gebroken en verdund door turbulentie en diffusie². Insecten kunnen detecteren minieme veranderingen in de vluchtige signaal en hun beweging tegen de wind, rechtstreeks naar de bron. Insecten weer een vlucht gedrag met snel upwind piekspanningen bij aanraking met een aantrekkelijke geur en zijwaarts gieten op het verlies te verhuizen van de geur plume^3,4. De co gelokaliseerde regeling van olfactorische neuronen in de sensilla van het insect antennes kan vergemakkelijken gedrags reacties op het ontstaan en het verlies van pluim contact met opmerkelijke hoge resolutie⁵ en inschakelen van de insecten te onderscheiden van vergelijkbare geur moleculen die afkomstig zijn uit verschillende bronnen⁶. Visuele feedback terwijl in vlucht, genoemd optomotor anemotaxis, is fundamenteel voor het identificeren van de windrichting, de voorwerpen en de relatieve verplaatsing^2,7. Door het gebruik van sensorische interactie en verfijnde gedrag, kunnen insecten vinden puntbronnen in een driedimensionale omgeving.

De identificatie van insecten lokstoffen en insectenwerende middelen kan verschillende belangrijke toegepaste aspecten hebben. Seks feromonen (intraspecifieke signalen) van vele ongediertebestrijding insecten kunnen worden gesynthetiseerd en vrijgegeven in de lucht te verstoren de paring gedrag⁸. Zowel feromonen en kairomones (interspecifieke signalen) kan worden gebruikt voor massa overlapping, trekken en doden in het toezicht vallen het geven van rechtstreekse informatie van de status van de pest. Insectenwerende middelen, zoals muggen⁹, kunnen ook worden bestudeerd in de windtunnel bioassays. Deze methoden spelen een belangrijke rol van IPM beheer en de beschikking van de steunregelingen voor landbouwers.

Windtunnel bioassays, waar de geur gemedieerde gedrag repertoire van een soort kan worden gecontroleerd, is een krachtige methode om het identificeren van potentiële nieuwe hulpmiddelen voor ongediertebestrijding te vervangen of te beperken van de gevolgen van het gebruik van pesticiden.

De theoretische redenering achter de windtunnel ontwerp is grondig beschreven¹⁰. Hier beschrijven we de windtunnel bouw, de geur toepassing en het gedrag van de vlucht die hanteert voor het bepalen van het protocol van de bioassay windtunnel in verschillende experimenten. De wind-tunnel (Figuur 1) bij Nibio (Ås, Noorwegen) is opgebouwd uit krasbestendig transparant Polycarbonaat. De vlucht arena is 67 cm hoog, 88 cm breed en 200 cm lang. Voorkant van de vlucht-arena is er een extra polycarbonaat sectie, 30 cm lang. Dit deel van de windtunnel fungeert als een sectie van nut voor de toepassing van geuren. Als de vluchtige stoffen in contact met de polycarbonaat krijgen behuizing in de arena van de vlucht, ze later opnieuw kunnen worden vrijgegeven en besmetten tussen sessies. Aan elke kant van de sectie van nut is er dus een geperforeerde metalen raster. Beide rasters beperken de luchtstroom en maak een lichte overdruk op de wind kant. Dit resulteert in verhoogde laminaire flow aan de kant mee. De wind raster bestaat uit een geperforeerde metalen plaat met 8 mm gaten gelijkmatig verspreid over de doorsnede van de tunnel te verstrekken 54% open gebied. Het programma raster heeft gaatjes van 3 mm en een 51% open gebied. Dit vermindert de turbulentie en zorgt ervoor dat de geur plume reizen centraal beneden de lengte van de vlucht-arena. De geur rookpluim zal hebben de vorm van een smalle kegel en kan worden gevisualiseerd door het gebruik van rook. Op de verdieping van de vlucht zijn arena, plastic of papier cirkels van verschillende grootte (van 5 tot 15 cm in diameter) aangelegd om insecten visuele feedback tijdens de vlucht. Er is een 25 door 50 cm toegang deur op het upwind einde van de vlucht-arena en in de sectie van nut. Tussen het programma einde van de arena van de vlucht en de uitlaat filter sectie is er een open ruimte van 60 cm voor insect hanteren. Dit gebied toegang is aan de zijden bedekt met een 0.8 mm mazen stof om te voorkomen dat de insecten ontsnappen in de kamer.

Lucht wordt in de eerste filterhuis getekend door een fan. De lucht passeert een stoffilter voordat het is gezuiverd door 24 hoge capaciteit actieve houtskool filters en in de tunnel vrijgegeven. De lucht uit de tunnel wordt doorgegeven via een soortgelijke filterhuis voordat het wordt vrijgegeven terug in de ruimte. Het zou gunstig zijn voor de uitlaat van de lucht aan de buitenkant van het gebouw door een zuurkast. De fans op beide behuizingen filter worden uitgevoerd met gelijke stroom. Beide fans zijn voorzien van een continue dimmer schakelaar en zijn gekalibreerd naar verschillende windsnelheden met behulp van een debietmeter. De luchtsnelheid is afhankelijk van de soorten getest. -30 cm s^-1 is vaak een goed uitgangspunt. Voor kleine insecten, kan de ideale snelheid van de lucht kan worden verminderd, en voor sterke flyers, de luchtsnelheid hoger vergroot de afstand van de relatieve vlucht.

De windtunnel kamer vergemakkelijkt de controle van temperatuur, vochtigheid en lichtsterkte. LED strips staan achter een ruit 3 mm ondoorzichtige poly(methyl methacrylate) maken een diffuse lichtbron hierboven en achter de vlucht arena. Beide lichtbronnen kunnen onafhankelijk worden gecontroleerd.

Geur toepassing kan worden bereikt door verschillende middelen. Geuren vrijkomen in het algemeen, de luchtstroom in het midden van de wind einde van de arena van de vlucht. Afhankelijk van de onderzoeksvragen bij de hand, kan het punt van de release worden blootgesteld of bedekt. Een glazen cilinder (10 cm diameter, 12,5 cm lang) met een metalen gaas (2 × 2 mm maaswijdte) aan de kant mee kunt visueel blokkeren van de bron van de geur en tegelijkertijd dienen als een landing platform voor insecten. In vele experimenten, kan een horizontale glas platform worden gebruikt voor de presentatie van de bronnen van de geur, of visuele signalen dicht bij het punt van de release. Er is ook de mogelijkheid om twee geuren vrij op hetzelfde moment, naast elkaar, ter vergemakkelijking van de keuze testen. De release-punten worden dan geplaatst 20 cm uit elkaar en de geur pluimen overlappen vanaf halverwege de tunnel. De keuze kan vervolgens worden vastgesteld door welke pluim het insect tegen de wind volgt.

De windtunnel ontwerp vergemakkelijkt talloze vluchtige release methoden. Bijvoorbeeld, kan een specifieke geur worden vrijgegeven voor een achtergrond geur zoals uitgestoten door een gewas plant^11,12. Ook kunnen verschillende visuele stimuli geteste^13,14. De experimentele opzet moet worden aangepast aan elke vraag soorten en onderzoek.

Natuurlijke geur bronnen, zoals plantendelen en synthetische geuren uit de automaten kunnen rechtstreeks in de arena van de vlucht worden ingevoerd. Om te isoleren geur gemedieerde gedrag van visual, de bron van de geur kan worden gedekt, of de vluchtige stoffen die in de arena van de vlucht via een houtskool gefilterde laboratorium luchttoevoer van buiten. De bron van de geur is dan beperkt tot een glazen pot en de lucht wordt geduwd door de pot in de windtunnel via Teflon buizen en pijpen van de glazen. De luchtsnelheid op het punt van de versie moet overeenkomen met de windsnelheid in de arena.

Als u wilt vrijgeven geuren op specifieke mix ratio's, kan een sproeier worden gebruikt. De sproeier is een ultrasone verstuiver schoon met een conisch uiteinde en een ingevoegde microbore om een vloeibare stroom op 10 µL min^-1. Het mondstuk is verbonden met een breedband ultrasone generator en opereert op 120 kHz. Een spuitpomp duwt het monster geur in het mondstuk van de sproeier. Gefluoreerde ethyleen propyleen (FEP) buis met 0,12 mm binnendiameter is de gasdicht spuit van 1 mL en het mondstuk aansluiten. Buis-adapters die zwellen in ethanol en krimpen in lucht, vergemakkelijken strakke montage met geen interne volume. De aërosol druppel grootte gegenereerd op basis van de trillingen van de verstuiver is frequentie afhankelijk en afhankelijk van het specifieke oplosmiddel gebruikt. De kleine druppels verdampen en de wind-tunnel worden gebracht als vluchtige stoffen. Er bestaan ook andere sproeier ontwerpen en een goedkopere versie met behulp van een piezo gedreven glazen capillaire biedt een soortgelijke oplossing¹⁵.

Synthetische mixen of headspace collecties kunnen worden gebruikt met de sproeier. De monsters worden verdund met pure ethanol tot de gewenste concentraties. Met de collecties van het vluchtige, kan het monster worden verdund om te corresponderen met de afhaaltijd. Dit betekent dat een vluchtige collectie meer dan 3 h bemonsterd moet worden verdund tot 1800 µL, die op een release tarief van de spuitmachine op 10 µL min^-1 komt met 3 h overeen.

De identificatie van de vlucht-gedrag kan worden gedaan door handmatige observatie of door post hoc Videoanalyse. De georiënteerde vlucht moet worden onderscheiden van willekeurige vlucht. Geur gemedieerde gedrag kan worden herkend door de volgende kenmerken: zig-zag vlucht over de geur plume, rechte upwind vlucht wanneer binnen de plume, en in een lus terug als het contact met de rookpluim wordt verbroken. Na het verlies van een aantrekkelijke pluim, kunnen de insecten ook beginnen met zigzag-anker met toenemende bogen de verloren pluim^3,4opnieuw wilt verbinden. Dit gedrag is van fundamenteel belang in de instelling van een veld waar de insecten na een aantrekkelijke geur moeten omgaan met onrust en windrichtingen verschuiven. De vlucht patroon is niet uniform en verschilt van de insecten orders. Als voorbeeld, sterke folders zoals aasvliegen hebben een sneller upwind oriëntatie met bredere gieten patroon dan nachtvlinders en de windsnelheid moet worden verhoogd om een langere relatieve vlucht weg.

De vlucht van een insect kunt ook gefilmd worden. Met een enkele camera, kunnen eenvoudige vliegeigenschappen worden beschreven door het uitzetten van de x y coördinaten¹⁶. Met behulp van twee camera's met gesynchroniseerde frame capture, kan de 3D vlucht worden gereconstrueerd met behulp van een externe software¹⁷. De vlucht-track kan vervolgens worden geanalyseerd om informatie over de vlucht snelheid en afstand, de vlucht hoeken ten opzichte van de windrichting en de details over de vliegeigenschappen ten opzichte van de rookpluim geur te geven. Er zijn zowel aangepaste en commerciële apparatuur en software beschikbaar waarmee automatisch frame voor frame bijhouden. De kalibratie-frames moeten worden gebruikt om te verwijzen naar de echte wereld ruimte en rechtlijnige groothoek lenzen moeten worden gebruikt om te minimaliseren van lensvervorming. Worden moet gezorgd om visuele achtergrondgeluiden, zoals randen en hoeken in de windtunnel arena, en om te maximaliseren insect achtergrond discriminatie. Met behulp van een infrarood lichtbron, de reflectie (bv., van nachtelijke muggen) kan worden gefilmd met een monochroom-CCD camera's¹⁷.

Protocol

1. voorbereiding van de glazen buizen

1. Voorbereiden van de glazen buizen (bv., 2.8 cm doorsnede, 13 cm lang) en sluit één uiteinde met een kunststof module cap.
2. Scheiden van 10 insecten in de afgetopte glazen buizen en bedek de resterende einde met gaas met behulp van een rubberen band. Laat de insecten te acclimatiseren aan de temperatuur, de lichtomstandigheden en de vochtigheid van de windtunnel kamer gedurende ten minste 2 uur.
   Opmerking: Het aantal insecten in elke buis is afhankelijk van de soorten en onderzoek vraag.

2. de bronnen van de geur van het voorbereiden

1. Sproeier protocol.
   1. Vul de gasdicht spuit van 1 mL met een verdunde headspace-collectie of een synthetische geur-mix.
      Opmerking: De inhoud van de verdunde headspace of synthetische geur mix afhankelijk van insecten soorten en onderzoek vraag. In het algemeen, moeten de gebruikte concentraties overeenstemmen met de tarieven van de natuurlijke versie van de bron van authentiek geur.
   2. De spuit tip verbinden met de FEP Slangen met buizen adapters en de spuit in de spuitpomp invoegen.
   3. Start de spuitpomp.
   4. Start de breedband ultrasone generator.
      Opmerking: Het vrijkomen van het aërosol uit de sproeier kan worden bevestigd door een fakkel licht onder de release punt wijzen.
   5. Voer de sproeier met 96% ethanol voor een minimum van 10 min tussen de behandelingen om de binnenkant van de buizen en het mondstuk schoon te maken. Gebruik een aparte spuit, gewijd aan pure ethanol, voor alle schoonmaken.
   6. Reinig de spuiten en het uiteinde van de verstuiver schoon met 96% ethanol na gebruik.
2. Authentieke geur source-protocol.
   1. Plaats de authentieke geur-bronnen in de windtunnel of in een pot 2 L headspace collectie.
   2. Sluit de headspace collectie kruik aan de luchtstroom laboratorium en introductie in de windtunnel.
      Opmerking: Verzamelen plantmateriaal als dicht bij het begin van de experimenten mogelijk en voorkomen verwelking door het invoegen van het gesneden einde in een klein flesje met water. De hoeveelheid en soort plantaardig materiaal, of een andere bron van authentieke geur, is afhankelijk van insecten soorten en onderzoek vraag.
3. Plaats de glazen buis met de insect(s) op een houder 180 cm windafwaarts van de bron van de geur/visual en 30 cm van de grond. De afgetopte einde moet bovenwinds punt.

3. starten van het protocol

1. Gebruik twee camera's te vangen twee verschillende weergaven. Monteren van de camera's boven de arena van de vlucht en schuin om vast te leggen van twee verschillende weergaven.
2. Open het GLB.
3. De timer te starten.
   Nota: De verschillende soorten vereisen verschillende time frames om te reageren, bijv., de apple fruit vlinder (Argyresthia conjugella) zal reageren binnen 4 tot en met 5 min¹¹, maar de grapewine vlinder (Lobesia botrana) vereisen tot 20 min. om te reageren ¹⁸.
4. Observeer de vlucht patroon en bijzondere aandacht besteden aan de vliegeigenschappen en de wind richting. Score van de prestaties van de vlucht volgens vooraf gedefinieerde gedrags categorieën, bijv., opstijgen, georiënteerde vlucht over een korte afstand (minimaal 20 cm), gerichte vlucht over langere afstand (< 5 cm vanaf de bron) en de landing.
   Opmerking: Filmen en 3D bijhouden van het gebruik van twee camera's kunnen worden gebruikt om meer gedetailleerde informatie over de vliegeigenschappen. In het algemeen, zijn de camera's boven de arena vlucht gemonteerd en schuin om vast te leggen van twee verschillende weergaven.
5. Verzamelen van de landing op de muren van de windtunnel, buiten de geur plume, insecten en vervangt u terug op de houder.
   Opmerking: De insecten kunnen worden gegeven een kans om te reageren op geuren met upwind vlucht en niet worden vervangen.
6. Verandering in schoon glas hardware tussen de behandelingen.
   Opmerking: Frequente controle behandelingen moeten worden uitgevoerd om bronnen van mogelijke verontreiniging te identificeren.
7. De insecten met CO₂ of door bevriezing na de experimenten euthanaseren.
   Opmerking: Afhankelijk van de onderzoeksvraag, vrouwtjes kunnen worden gescoord voor ei ontwikkeling of visueel geïnspecteerd om te controleren of de toestand van vleugels of antennes.

4. reiniging

1. Wassen van alle metaal- en glasindustrie hardware met ethanol en water en laat tot droog.
2. Verwarm alle metaal- en glasindustrie hardware tot 300 ° C gedurende 6 uur de verontreinigingen te verwijderen.

Representative Results

Aasvliegen reageert sterk op de geuren van dode dieren die vertegenwoordigt een kortstondige larvale groei substraat^19,20. Dode muizen gebruikt als een bron van natuurlijke geur, we onderzocht de details van het gedrag van de vlucht van 15 dagen oude, gedekt door vrouwelijke roodwangbromvlieg, met of zonder een visuele stimuli naast de geur release punt¹³. Om te elimineren de natuurlijke visuele cue, gebruikten we het hierboven beschreven stelsel voor de pot van glas. Met een windsnelheid van 30 cm s^-1 aasvliegen weergegeven, meer dan 80% opstijgen en georiënteerde vlucht gedrag in het programma einde van de windtunnel en meer dan 60% van hen gevorderd met gecontroleerde en gericht verkeer in het upwind deel van de tunnel ( Figuur 2). Er was geen significant effect van de visuele aanwijzing op georiënteerde vlucht gedrag. Echter, om efficiënt weergeven het volledige scala van gedrag dat onder natuurlijke omstandigheden aasvliegen voorzien van de mogelijkheid om te storten de eieren op een karkas (opstijgen, georiënteerde vlucht en landing), een toevoeging van een visuele cue nodig is ter gelegenheid van de geur Bron. Het gebruik van een visuele cue aanzienlijk toegenomen aanvoer bij de bron van 14% tot 40%. Deze eenvoudige extractie van een grotere windtunnel experiment¹³ illustreert de noodzaak voor een volledig overzicht van de sensorische modaliteiten in de locatie van de resource gebruikt door insecten, en het toont dat uitgebreide informatie met betrekking tot gedrag de resultaten versterken kan en vervolgens toestaan meer kennis moet worden geëxtraheerd vanaf elk experiment.

Voor de beantwoording van die vluchtige signalen de erwt vlinder wordt gebruikt om te vinden van een geschikte waardplant voor oviposition, studeerde we de wind richting van 5-7 daagse oude gekruist vrouwtjes naar erwt planten in verschillende fenologische stadia (blad, bud, bloem, pod) in de windtunnel¹⁴ . Windsnelheid was 30 cm s^-1, de lichtintensiteit 1000 lux, de temperatuur 20-22 ° C en de RH 60-70%. Wij gebruikte een combinatie van visuele en olfactorische signalen door te plaatsen van de levende planten rechtstreeks in upwind einde van de arena van de windtunnel en vergelijken van de gedragsmatige reactie met de overeenkomstige headspace extracten. We zijn ook getest met een synthetische mix van tien antennaly actieve erwt plant vluchtige stoffen. De gedragsmatige reactie van de erwt vlinder (Figuur 3) gebleken dat erop vrouwtjes waren veel meer aangetrokken tot de erwt planten met bloemen (58%) en toppen (52%) dan op pea installaties in het blad (10%) of de pod podium (24%). Soortgelijke reacties werden waargenomen met behulp van de bijbehorende headspace extracten. Erop vrouwen waren het meest aangetrokken tot de extracten van de headspace verkregen erwt bedektzadigen (56%), gevolgd door pea planten met toppen (42%), en lage reacties werden geregistreerd voor de pod (28%) en de bladstadium (10%). Testen een gespoten syntheic mix van tien antennaly actieve erwt vluchtige stoffen als prikkels, resulteerde in een reactie van de aanvoer van 34%.

De show van de resultaten de link tussen gastheer plant fenologie en de daarbij horende plant geur, evenals het effect ervan op het gedrag van gedekt door C. nigricana vrouwtjes. Erop vrouwtjes hebben een duidelijke voorkeur voor pea planten tijdens de bloemontwikkeling van de en de bijbehorende geur-profiel is cruciaal voor de hostlocatie. Bovendien, dit experiment vertoont die gedekt door C. nigricana vrouwtjes kunnen onderscheid maken tussen verschillende fenologische stadia van pea planten wanneer sensing slechts vluchtige signalen. Sensorische integratie is belangrijk voor hostlocatie en kan het verhogen van de mogelijkheid om kleine verschillen waarnemen, met name in vrouwen^13,21,22. Niettemin, in dit experiment windtunnel, de reacties van de landing op headspace uittreksels uit pea bedektzadigen (56%) zonder de aanwezigheid van visuele aanwijzingen waren hetzelfde als de antwoorden aan de echte plant (58%). De gelijkenis tussen headspace extracten enige en echte planten impliceren dat de geur is de fundamentele host plant cue gedekt door C. nigricana vrouwtjes.

Een van de belangrijkste uitdagingen bij het ontwikkelen van kairomone kunstaas van windtunnel gedrags testen, is het vertalen van de afgewerkte mix in het veld milieu. De wind-tunnel heeft een schone geur achtergrond, terwijl de veldomstandigheden zijn doordrongen met geuren van de omringende vegetatie die de chemische informatie kunnen veranderen.

Experimenten in de windtunnel werden uitgevoerd met veld verzameld vrouwtjes op de windsnelheid van 30 cm s^-1, lichtsterkte van 5 lux, temperatuur van 19-20 ° C en een RH van 55-65%. De experimenten met en zonder achtergrond geuren geholpen bij de ontwikkeling van een plant vluchtige gebaseerd veld lokken voor de apple fruit moth Argyresthia conjugella¹¹. De resultaten tonen aan dat de geur dispensers met een complex mengsel (7 componenten) en een eenvoudige mix (2 componenten) hebben soortgelijke upwind attractie wanneer gepresenteerd alleen op een schone achtergrond (figuur 4A). In een keuze assay, echter voorkeur met de veld dispensers ingebed in een vluchtige achtergrond van apple, het apple fruit nachtvlinder vrouwtjes het complex maar niet de eenvoudige mix (figuur 4B).

Uit de resultaten blijkt dat de complexiteit van mix een belangrijke speler is te overwinnen van de invloed van de achtergrond plant en dat de achtergrond interactie worden overwogen moet bij het ontwikkelen van kairomones voor gebruik van het veld.

Figuur 1. Schematische voorstelling van de windtunnel gelegen als NIBIO, Ås - Noorwegen. De windtunnel wordt geplaatst in een kamer klimaat gecontroleerde. De luchtstroom wordt gefiltreerd door actieve kool filters voor en na toepassing van de geur, en dan terug in de ruimte wordt verspreid. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 2. Gemiddelde (±SE) percentage gedragsmatige reactie van Calliphora vicina op natuurlijke geur bronnen met en zonder visuele stimuli. De prikkels van de geur was beperkt tot een glazen pot en in de wind-tunnel door een houtskool gefilterde luchtstroom geïntroduceerd. Dit cijfer is gewijzigd van [Aak, A. & Knudsen, G. K. (2011) seks verschillen in olfaction-gemedieerde gezichtsscherpte in aasvliegen en de gevolgen daarvan voor gender-specifieke overvulling. Entomologia Experimentalis et Applicata 139 25-34]. Significante verschillen worden geïdentificeerd door t-tests (significantieniveau: p = 0.05) op een totaal van 50 vliegen per experimentele behandeling, met de gemiddelden op basis van het percentage responders onder 10 vliegen getest op vijf aparte dagen. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 3. Percentage aanvoer reactie (±SE) van de Erwtenbladroller erwt planten in verschillende fenologische fase, de bijbehorende headspace collectie en een synthetische vluchtige mix van 10 antennaly actieve verbindingen. De headspace en de synthetische mix werd vrijgelaten uit een ultrasone sproeier. Het plantmateriaal werd geplaatst rechtstreeks in de arena van de vlucht. Dit cijfer is gewijzigd van [Thöming, G., Norli, H. R., Saucke, H. & Knudsen, G. K. (2014) Pea plant vluchtige stoffen gids host locatie gedrag in de erwt vlinder. Arthropod-Plant interacties. 8, lid 2, 109-122]. Significante verschillen worden aangeduid met ANOVA (significantieniveau: p = 0,05). Voor alle behandelingen, ten minste 50 vrouwen werden getest en de vlinder had 6 min om te reageren op de geur. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Figuur 4. Percentage Argyresthia conjugella naderen van complexe en vereenvoudigde lokstoffen (< 5 cm). (A). Upwind attractie veld verstrekkers zonder de achtergrond. (B). Upwind attractie veld verstrekkers ingebed in de plant vluchtige achtergrond. Dit cijfer is gewijzigd van [Knudsen, G. K. & Tasin, M. (2015) het spotten van de invallers: een controlesysteem op basis van plantaardige vluchtige stoffen te voorspellen van apple fruit nachtvlinder aanslagen in appelboomgaarden. Fundamentele en toegepaste ecologie 16 (4), 354-364]. Significante verschillen worden aangeduid met ANOVA (significantieniveau: p = 0,05). Voor alle behandelingen, ten minste 45 vrouwtjes werden getest en de vlinder had 5 minuten om te reageren op de geur. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.

Discussion

De wind-tunnel is een nuttig hulpmiddel voor de identificatie van zowel aantrekkelijk als repellent geuren voor veel insecten^4,9. Met gedegen kennis van de ecologie, de biologie en het gedrag van het insect studeerde, de vliegeigenschappen kunnen gemakkelijk worden geïdentificeerd en de milieu-omstandigheden, windsnelheid, visuele stimuli en geur toepassing kunnen worden toegesneden. Wanneer beginnen met een nieuwe soort, wordt aangeraden om te fine-tunen van de parameters van de windtunnel met behulp van de meest aantrekkelijke bron mogelijk. Met kairomones, dit is meestal levende gastheer plantaardig materiaal of natuurlijke voedselbron en met feromonen, een gekooide bellen vrouwelijke of mannelijke (afhankelijk van het insect studeerde). Ter identificatie van de insectenwerende middelen, is er ook behoefte aan een aantrekkelijke bron waarop voor het meten van de tegenstellingen-⁹. Deze eerste resultaten zal ook dienen als een basis voor verdere experimenten.

De windtunnel dimensies moeten worden overwogen om ruimte voor vrij verkeer en weergave van aangeboren vliegeigenschappen te geven. Met sterke flyers en grote insecten, kunnen grote vlucht arena's nodig zijn. Voor kleinere insecten kan een deel van de arena worden gebruikt. De windsnelheid mogelijk specifiek voor het insect soorten studeerde en moet worden aangepast aan de capaciteit van de vlucht. Met alle reukstoffen, maar in het bijzonder met feromonen zorg moet worden genomen om verontreiniging te voorkomen en frequente controle behandelingen moeten worden gemaakt om te voorkomen dat valse conclusies.

De actieve kool filters levert een leeg doek voor de toepassing van de gewenste geuren. Maar er kan een keerzijde laboratoriumomstandigheden, schoon te maken omdat er natuurlijke achtergrond geuren kunnen interactie tussen de ontwikkelde veld dispensers^11,23. Windtunnel mengsels van alomtegenwoordige vluchtige stoffen tot de veldomstandigheden vertalen kan vervolgens worden minder ongecompliceerd en opties te nemen achtergrond geuren in de windtunnel moeten worden beschouwd. De vertaling naar veldomstandigheden zijn met feromonen, die verschillende vluchtige stoffen, minder een probleem. Dit geldt ook voor vluchtige stoffen uit zeldzame middelen, zoals cadaver kairomones gebruikt door Calliphorid vliegt²⁴.

De sproeier is een uitstekend hulpmiddel voor het vrijgeven van vluchtige stoffen bij bekende concentraties en mix ratio's. De sproeier omzeilt het probleem voor de berekening van de tarieven van de release die snel ingewikkeld verandert. Met gespoten headspace is het gemakkelijk om te vergelijken van de efficiëntie van een vluchtige headspace collectie door het vergelijken van de aantrekkelijkheid aan levende planten en intact plantaardig materiaal. De inhoud in vluchtige verzamelingen kan worden geïdentificeerd met een gaschromatograaf die is gekoppeld aan een massaspectrometer. De sproeier maakt gebruik van een oplosmiddel verdunde monster. Het oplosmiddel kan interactie met insect vlucht prestaties en moet worden gezorgd om de gevolgen. Ethanol is een lokstof voor sommige insecten soorten, bijv., woodboring kevers²⁵. Als de sproeier functies door trillen op ultrasone frequenties, moet ook worden gezorgd dat de anti-roofzuchtige respons op bepaalde soorten voor het opsporen van vleermuizen²⁶van.

Aantrekkingskracht van kruipende insecten kan ook worden getest in een windtunnel²⁷. Een verhoogd platform, parallel aan en in het midden van de rookpluim geur kan vervolgens worden gemonteerd binnen de arena-²⁸. Echter moet bijzondere zorg worden genomen om besmetting kwesties.

Ook kan de wind-tunnel een krachtig hulpmiddel voor het valideren van biotechnologische oplossingen, zoals een studie over genetisch gemodificeerde Vitis vinifera met gewijzigde kairomone emissie verhouding planten en bijbehorende L. botrana attractie²⁹is gebleken. Transgene planten, headspace extracten en synthetische mengsels werden getest voor L. botrana attractie in de windtunnel en resulteerde in verminderde attractie in vergelijking met controle planten van V. vinifera²⁹.

Er zijn echter enkele beperkingen aan het gebruik van windtunnels, die zorgvuldig moeten worden onderzocht in elk afzonderlijk geval. Zoals insecten normaal gesproken worden gebruikt in de arena slechts eenmaal, is soorten met lange generatietijd minder ideaal voor windtunnel experimenten. Rode lijst soorten kunnen ook controversiële in gedrags laboratoriumonderzoek te testen. Ongediertebestrijding insecten, waarvoor er een aanzienlijke behoefte aan aantrekkelijke kunstaas is, hebben meestal korte generatietijd echter, en voldoende aantallen kan worden opgedaan met veld-collectie of een steigerend protocol.

De wind-tunnel heeft zeker zijn plaats in chemische ecologie Behavioral studies. Ruimtelijke figuur kan worden geconstrueerd op verschillende manieren, afhankelijk van de begroting, en functionaliteit kan worden toegevoegd die passen bij verschillende onderzoeksvragen. De wind-tunnel heeft het voordeel van het toestaan van waarnemingen en metingen van het vlucht-gedrag van insecten reacties op geuren en andere zintuiglijke stimuli.

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