Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Behavior

气味介导的昆虫行为检测风洞

Published: November 30, 2018 doi: 10.3791/58385

Summary

在这里, 我们描述了一个风洞的建设和使用气味介导的行为检测昆虫。风洞设计便于释放气味源的几种方法, 有和没有视觉刺激。风洞实验是识别行为活性挥发性化学物质的重要方法。

Abstract

嗅觉是许多昆虫与其环境相互作用的最重要的感觉机制, 风洞是研究昆虫化学生态学的一个很好的工具。昆虫可以通过感官互动和复杂的行为在三维环境中定位点源。对这种行为的量化是开发虫害控制和决策支持新工具的关键要素。风洞具有合适的飞行段, 有层流气流、飞行中反馈的视觉提示以及应用气味的各种选择, 可用于测量复杂的行为, 从而能够识别有吸引力的或令人厌恶的气味, 昆虫飞行特征, 视觉气味相互作用和相互作用之间的吸引剂和气味作为背景气味在环境中挥之不去。风洞的优势在于研究在实验室环境中昆虫的气味介导的行为。受控环境下的行为度量提供了昆虫生理和现场应用之间的联系。风洞必须是一个灵活的工具, 并应轻松地支持对设置和硬件的更改, 以适应不同的研究问题。这里描述的风洞设置的主要缺点是清洁的气味背景, 在开发用于现场应用的合成挥发性混合物时需要特别注意。

Introduction

风洞是昆虫化学生态学研究中的一个重要工具, 它可以通过实验室测试昆虫对符号化学物质的飞行反应。通过向受控的气流中释放气味, 可以通过研究昆虫逆风向源头的飞行, 直接监测昆虫对这些刺激的行为反应。嗅觉是许多昆虫与其生物环境相互作用的最重要的感觉机制1。昆虫利用气味暗示来寻找合适的伴侣交配。同样, 他们使用来自寄主资源的气味花束为自己或后代寻找食物。植物释放花气味结合花蜜和花粉奖励, 以确保昆虫授粉效率。所有这些不稳定的线索被动地扩散到环境中, 昆虫需要识别和解释它们的个体相关性。当挥发物被释放到环境中时, 分子作为细丝随风移动, 在顺风的远距离保持最初的浓度, 最终被分解并被湍流和扩散稀释 2。昆虫可以检测到挥发性信号的微小变化, 并将它们的运动逆风引导到源头。昆虫在接触到有吸引力的气味时, 会表现出快速的逆风浪涌, 并在损失上侧投, 以重新定位气味羽流 3,4。昆虫触角感光器中嗅觉神经元的共同局部排列, 可以促进对羽流接触的发生和丢失的行为反应, 具有显著的高分辨率5 , 并使昆虫能够区分相似的6. 产生于不同来源的气味.在飞行过程中的视觉反馈, 称为光眼轴, 是识别风向、物体和相对位移2,7的基础。通过使用感官互动和复杂的行为, 昆虫可以在三维环境中定位点源。

昆虫吸引剂和驱蚊剂的鉴定可以有几个重要的应用方面。许多害虫的性信息素 (种内信号) 可以合成并释放到空气中, 破坏交配行为8。信息素和凯罗蒙 (种间信号) 都可用于大规模捕获、吸引和杀死监测陷阱, 以提供害虫状况的直接信息。驱虫药, 如蚊子9, 也可以在风洞生物检测中进行研究。这些方法在农民虫害综合防治和决策支持系统中发挥着重要作用。

风洞生物检测, 其中气味介导的物种的行为曲目可以监测, 是一个强有力的方法, 以确定潜在的新的工具, 虫害控制, 以取代或减少农药使用的影响。

对风洞设计背后的理论推理进行了详细的描述。在这里, 我们描述了风洞的建设, 气味的应用和飞行行为已被用于几个实验, 以确定风洞生物测定方案。nibio (挪威) 的风洞 (图 1) 是由耐划伤的透明聚碳酸酯建造的。飞行竞技场高67厘米, 宽88厘米, 长200厘米。在飞行竞技场前, 有一个额外的聚碳酸酯部分, 长30厘米。风洞的这一部分是气味应用的实用部分。如果挥发物与飞行舞台上的聚碳酸酯外壳接触, 它们可能会在以后被重新释放并在两次飞行之间污染。因此, 在公用部分的每一端都有一个穿孔的金属网格。这两个网格都限制了气流, 并在逆风侧造成轻微的超压。这导致顺风侧的层流增加。逆风网格由一个穿孔的金属板制成, 8 毫米孔均匀地分布在隧道的横截面上, 以提供54% 的开放区域。顺风电网有3毫米的孔和51% 的开放区域。这减少了湍流, 并确保气味羽流沿着飞行竞技场的长度集中移动。气味羽流将有一个狭窄的锥的形状, 并可以通过使用烟雾可视化。在飞行竞技场的地板上, 设置了不同大小 (直径从5厘米到15厘米) 的塑料或纸圈, 让昆虫在飞行过程中得到视觉反馈。在飞行竞技场的逆风端和公用事业区有一个 2 5 元乘 5 0 厘米的进入门。在飞行竞技场的顺风端和排气过滤段之间, 有一个60厘米的昆虫处理开放区域。这个进入区域覆盖在两侧, 有0.8 毫米的网状织物, 以防止昆虫逃入房间。

空气由风扇吸入第一个过滤器外壳。空气通过灰尘过滤器, 然后通过24个大容量活性木炭过滤器进行净化, 并在隧道中释放。离开隧道的空气通过类似的过滤器外壳, 然后被释放回房间。这可能是有益的排气到建筑物的外部通过通风罩。两个滤清器外壳上的风扇以相同的流量运行。两个风扇都有一个连续的调光开关, 并使用流量计校准到不同的风速。空气速度取决于被测试的物种。30厘米s-1通常是一个很好的起点。对于小昆虫, 理想的空气速度可能会降低, 对于强传单, 空速可以更高, 以增加相对飞行距离。

风洞室便于控制温度、湿度和光强。led 条被放置在一个3毫米不透明的聚 (甲基丙烯酸甲酯) 窗格后面, 以创建一个漫射光源的上方和飞行舞台后面。这两种光源都可以独立控制。

气味应用可以通过多种方式实现。一般来说, 气味会释放到飞行竞技场逆风端的中心的气流中。根据手头的研究问题, 释放点可以暴露或覆盖。在顺风侧带有金属网 (2x2 mm 网格大小) 的玻璃圆筒 (直径10厘米, 长12.5 厘米) 可以直观地阻挡气味源, 同时作为昆虫的着陆平台。在许多实验中, 水平玻璃平台可用于显示气味源, 或接近释放点的视觉信号。也有机会同时释放两个气味, 并排, 以方便选择检测。然后释放点被放置在20厘米之间, 气味羽流从隧道的中间重叠。然后可以确定昆虫逆风跟随羽流的选择。

风洞设计方便了众多挥发性释放方法。例如, 特定的气味可以在背景气味之前释放, 例如作物 1112 发出的气味。另外, 不同的视觉刺激可以测试 13,14。实验设置必须适应每个物种和研究问题。

天然气味源, 如植物部件和来自分配器的合成气味, 可以直接引入飞行领域。为了将气味介导的行为与视觉隔离, 可以覆盖气味源, 或通过木炭过滤的实验室空气供应从外部携带到飞行舞台上的挥发物。气味来源然后被限制在一个玻璃瓶, 空气被推入风洞通过特氟龙管和玻璃管。释放点的空速应与竞技场上的风速相匹配。

要在特定的混合比下释放气味, 可以使用喷雾器。喷雾器是一种带有锥形尖端和插入微孔的超声波喷嘴, 以促进液体在 10μl min-1处的流动。喷嘴连接到宽带超声波发生器, 工作方式为 120 khz。注射器泵正在将异味样品推入喷雾器喷嘴。内径 0.12 mm 的氟化乙烯丙烯 (fep) 管连接1毫升气密注射器和喷嘴。在乙醇中膨胀并在空气中收缩的管式适配器, 便于紧密配合, 无需内部体积。由喷嘴振动产生的气溶胶液滴大小取决于频率, 并且取决于所使用的特定溶剂。小液滴蒸发, 并作为挥发物被带下风洞。其他喷雾器的设计也存在, 使用压电驱动的玻璃毛细管的更便宜的版本提供了类似的解决方案15

合成混音或顶空系列可与喷雾器一起使用。样品用纯乙醇稀释至所需浓度。使用挥发性集合, 可以稀释样品以对应于收集时间。这意味着采样超过3小时的挥发性集合应稀释到 1800μl, 在 10μl min-1时从喷雾器释放的速率对应于3小时。

飞行行为的识别可以直接通过人工观察或事后视频分析来完成。定向飞行应区别于随机飞行。气味介导的行为可以通过以下特征来识别: 锯齿形飞行穿过气味羽流, 在羽流内的时候直冲逆风飞行, 如果与羽流失去接触, 则回滚。失去一个有吸引力的羽流后, 昆虫也可以开始曲折与增加拱门, 重新连接到丢失的羽流3,4。这种行为是在野外环境中的根本, 在这种环境中, 遵循吸引人气味的昆虫需要应对动荡和风向的变化。飞行模式不均匀, 并在昆虫的订单不同。例如, 与飞蛾相比, 吹风机等强传单的逆风方向更快, 铸造模式更宽, 应提高风速, 以促进更长的相对飞行路径。

昆虫的飞行也可以拍摄。使用单个摄像机, 可以通过绘制 x y 坐标16来描述简单的飞行特性。通过使用两个具有同步帧捕获的摄像机, 可以使用外部软件17重建3d 飞行。然后可以对飞行轨道进行分析, 以提供飞行速度和距离、与风向有关的飞行角度以及与气味羽流有关的飞行特征的细节。有定制和商业设备和软件可用, 使自动帧的框架跟踪。校准帧应用于参考真实世界空间, 并应用直线广角镜头将镜头失真降至最低。应注意减少视觉背景噪音, 如风洞竞技场的边缘和角落, 并最大限度地区分昆虫的背景。通过使用红外光源, 可以用单色 ccd 摄像机17拍摄反射 (例如, 来自夜间蚊子).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

1. 制备玻璃管

  1. 准备玻璃管 (例如直径2.8 厘米, 长13厘米), 并用塑料扣盖关闭一端。
  2. 将10种昆虫分成封盖的玻璃管, 并用橡皮筋用纱布覆盖剩余的端部。让昆虫适应风洞室的温度、光照条件和湿度至少2小时。
    注: 每个管内的昆虫数量取决于物种和研究问题。

2. 制备气味源

  1. 喷雾器协议。
    1. 用稀释后的顶空收集或合成气味混合填充1毫升气密注射器。
      注: 稀释后的头空间或合成气味混合物的含量取决于昆虫的种类和研究问题。一般来说, 所使用的浓度应与真实气味源的自然释放率相对应。
    2. 使用管接头将注射器尖端连接到 fep 管, 然后将注射器插入注射器泵。
    3. 启动注射器泵。
    4. 启动宽带超声波发生器。
      注: 从喷雾器释放的喷雾剂可以通过指向释放点下方的火炬来确认。
    5. 在处理之间用96% 乙醇运行喷雾器至少 10分钟, 以清洁管道和喷嘴的内部。使用单独的注射器, 专用于纯乙醇, 用于所有清洁。
    6. 使用后, 用96% 的乙醇清洁注射器和喷嘴尖端。
  2. 正宗的气味来源协议。
    1. 将真实的气味源插入风洞或2升的头部空间收集罐中。
    2. 将顶空收集罐连接到实验室气流, 然后释放到风洞中。
      注: 收集植物材料尽可能接近实验开始, 并防止枯萎病插入一个小瓶与水。植物材料或其他真实气味来源的数量和类型取决于昆虫的种类和研究问题。
  3. 将带有昆虫的玻璃管放置在一个从气味的顺风180厘米、离地面30厘米的支架上。封顶的终点应该是逆风点。

3. 启动协议

  1. 使用两个摄像机捕获两个不同的视图。将摄像机安装在飞行竞技场上方, 并倾斜以捕捉两种不同的视图。
  2. 打开帽子。
  3. 启动计时器。
    注: 不同的物种需要不同的时间框架来响应,例如, 苹果果蛾 (Argyresthia 共轭 ella)将在 4至5分钟11倍内作出反应, 但葡萄藤蛾 (lobesia botrana) 需要长达20分钟的时间来响应18岁
  4. 观察飞行模式, 特别注意飞行特点和逆风方向。根据预定义的行为类别对飞行性能进行评分,例如, 起飞、在短距离 (最小20厘米) 上定向飞行、在较长距离 (距离来源5厘米的 & lt; 5 厘米) 上定向飞行和降落。
    注: 使用两台摄像机进行拍摄和3d 跟踪可用于提供有关飞行特征的更详细信息。一般来说, 摄像机安装在飞行竞技场上方, 并有角度捕捉两种不同的视图。
  5. 收集昆虫落在风洞的墙壁上, 气味羽流外, 并更换回持有人。
    注: 昆虫可以给一个机会, 以响应气味与逆风飞行, 而不是被替换。
  6. 更改为清洁玻璃硬件之间的处理。
    注: 应运行频繁的控制处理, 以确定可能的污染源。
  7. 用 co2 或实验后冷冻使昆虫安乐死。
    注: 根据研究问题, 可以对雌性进行卵子发育评分, 也可以对其进行目视检查, 以验证翅膀或天线的状况。

4. 清洁

  1. 用乙醇和水清洗所有金属和玻璃硬件, 直到干燥。
  2. 将所有金属和玻璃硬件加热至 300°c 6小时, 以去除污染物。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

苍蝇对死去动物的气味反应强烈, 这种气味代表着短暂的幼虫生长基质19,20。我们用死老鼠作为一种天然气味源, 调查了15天的飞行行为的细节, 交配的雌性c. vicina , 无论有没有, 气味释放点13旁边的视觉刺激。为了消除自然的视觉暗示, 我们使用了上面描述的玻璃罐系统。风速为30厘米 s-1 显示,超过80% 的起飞和定向飞行行为在风洞的顺风端和超过60% 先进的控制和定向运动进入逆风部分的隧道 (图 2)。视觉提示对定向飞行行为没有明显影响。然而, 为了有效地显示在自然条件下将使苍蝇有机会将鸡蛋存放在尸体上的全部行为 (起飞、定向飞行和降落), 需要增加一个视觉提示来标记气味源。视觉提示的使用使源头的着陆率从14% 显著增加到40%。这种简单提取的一个更大的风洞实验13说明了需要充分说明昆虫在资源位置使用的感官模式, 它表明, 扩大有关行为的信息可能会加强结果和随后允许从每个实验中提取更多的知识。

为了回答豌豆蛾用来寻找适合产卵寄主植物的挥发性线索, 我们研究了5-7天的老交配雌性在风洞中对不同物候阶段 (叶、芽、花、豆荚) 的豌豆植物的逆风方向.风速为30 厘米-1, 光强1000勒克斯, 温度20-22°c 和 rh 60-70%。我们结合视觉和嗅觉暗示, 将活的植物直接放置在风洞竞技场的逆风端, 并将行为反应与相应的头部空间提取物进行比较。我们还测试了10个触角活性豌豆植物挥发物的合成混合物。豌豆蛾的行为反应 (图 3) 显示, 交配的雌性更喜欢有花 (58%) 和芽 (52%) 的豌豆植物, 而不是叶片 (10%) 或豆荚阶段 (24%) 的豌豆植物。使用相应的头部空间提取物观察到类似的反应。母母母最受从开花豌豆植物中获得的头部空间提取物吸引 (56%), 其次是有芽的豌豆植物 (42%), 豆荚 (28%) 和叶期 (10%) 的反应较低。测试10个触角活性豌豆挥发物的喷射合成混合物作为刺激, 导致着陆反应为34%。

结果表明, 寄主植物物候与相应植物气味之间存在联系, 并对交配的黑曲霉雌性的行为产生影响。在花卉发育过程中, 母母女性对豌豆植物有明显的偏好, 相关的气味分布对寄主的位置至关重要。此外, 该实验还表明, 在只感知挥发性线索时, 交配的黑草雌性可以区分豌豆植物的不同物候阶段。感觉统合对宿主位置很重要, 可能会增加对微小差异的能力, 特别是在女性13,21,22。然而, 在这个风洞实验中, 在没有视觉线索的情况下, 在开花豌豆植物的头部空间提取物上的着陆反应 (56%) 与对实际植物的响应相同 (58%)。只有顶空提取物和真正的植物相似地暗示气味是交配的黑麦草雌性的基本寄主植物提示。

在开发风洞行为检测中的凯罗蒙诱饵时, 主要挑战之一是将成品混合到现场环境中。风洞有一个干净的气味背景, 而野外条件中弥漫着周围植被的气味, 可能会改变化学信息。

在风洞中进行了现场采集的雌性在30厘米 s-1 的风速、5勒克斯的光照强度、19-20°c 和55-65 的 rh。实验的背景气味和无背景气味有助于开发一种植物挥发性场诱饵的苹果果飞蛾阿杰雷西亚生物 11。结果表明, 具有复杂混合 (7个组分) 和简单混合 (2个组分) 的气味分配器在清洁背景上单独呈现时具有类似的逆风吸引力 (图 4a)。然而, 在选择试验中, 由于田间分配器嵌入了苹果挥发性背景, 苹果果蛾更喜欢复合物, 而不是简单的混合物 (图 4b)。

结果表明, 共混的复杂性是克服植物背景影响的关键因素, 在开发现场使用的时, 需要考虑背景相互作用。

Figure 1
图1。风洞原理图位于挪威 nibio。风洞被放置在一个气候控制的房间里。在使用异味前后, 用活性炭过滤器过滤气流, 然后再循环回房间。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 2
图2。对有和没有视觉刺激的自然气味来源的平均行为反应 (±se).气味刺激被限制在一个玻璃瓶中, 并通过木炭过滤的气流引入风洞。这一数字已从 [aak, a. & amp; knudsen, g. k. (2011年) 修改了 [aak, a. & amp; knudsen (2011年), 在鸟中的嗅觉介导的视力的性别差异及其对基于性别的诱捕的后果。肌周肌实验和应用 139 25-34]。通过 t-测试确定了显著差异 (显著性水平: p = 0.05), 每次实验治疗共有50只苍蝇, 平均水平基于在五个不同的日子内测试的10个苍蝇中的反应者的比例。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 3
图3。对不同物候阶段豌豆植物的百分比着陆响应 (±se), 相应的头部空间采集和10个天线活性化合物的合成挥发性混合物.从超声波喷雾器中释放出了头部空间和合成混合物。植物材料被直接放置到飞行竞技场。这个数字已被修改从 [thming, g., norli, h. r., saucke, h & amp; knudsen, g. k. (2014) 豌豆植物挥发物指导宿主的位置行为在豌豆蛾。关节植物相互作用。8 (2), 109-122]。方差分析 (显著性水平: p = 0.05) 确定了显著差异。在所有治疗中, 至少对50名雌性进行了检测, 飞蛾对气味有6分钟的反应。请点击这里查看此图的较大版本.

Figure 4
图4。接近复杂和简化的吸引物 (& lt;5 厘米).(a). 对没有背景的现场分配器的逆风吸引。(b). 对嵌入在植物挥发性背景中的现场分配器的逆风吸引。这一数字已从 [knudsen, g. k. & amp; tasin, m. (2015年) 发现入侵者: 一个基于挥发物的监测系统, 以预测苹果果实蛾攻击苹果园。基础和应用生态学 16 (4), 354-364]。方差分析 (显著性水平: p = 0.05) 确定了显著差异。在所有治疗中, 至少有45名雌性进行了检测, 飞蛾有5分钟的时间对气味做出反应。请点击这里查看此图的较大版本.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

风洞是一个有用的工具, 识别吸引力和驱避气味的许多昆虫4,9。通过对昆虫的生态学、生物学和行为的良好了解, 可以很容易地识别其飞行特性, 并根据环境条件、风速、视觉刺激和气味应用进行调整。从一个新物种开始时, 建议使用最吸引人的来源对风洞参数进行微调。对于 kairomones, 这通常是活的寄主植物材料或天然食物来源, 与信息素, 笼子叫女性或男性 (取决于所研究的昆虫)。为了识别驱避剂, 还需要一个有吸引力的来源来衡量对抗.这些初步结果也将作为进一步试验的基线。

风洞尺寸应考虑, 以便为自由移动和显示固有的飞行特性提供空间。有了坚固的传单和大昆虫, 大型飞行竞技场可能是必要的。对于较小的昆虫, 可以使用竞技场的一部分。风速可能是所研究的昆虫物种所特有的, 应进行调整以适应飞行能力。对于所有的气味, 特别是与信息素, 应注意避免污染和频繁的控制处理, 以避免错误的结论。

活性炭滤镜将提供一个空白画布, 用于应用所需的气味。但清洁实验室条件可能有另一面, 因为自然背景气味可能与开发的现场分配器11,23相互作用。将无处不在的挥发物的风洞混合物转化为现场条件可能就不那么直接了, 应该考虑在风洞中加入背景气味的选择。信息素是明显的挥发物, 因此向场条件的转化问题较少。这也适用于来自稀有资源的挥发物, 如卡尔利弗利德苍蝇使用的尸体.

喷雾器是在已知浓度和混合比下释放挥发物的绝佳工具。喷雾器绕过了快速变得复杂的释放率计算问题。通过与活植物和完整的植物材料的吸引力, 可以很容易地比较挥发性头部空间收集的效率。挥发性存储器中的含量可以用与质谱仪耦合的气相色谱仪来识别。喷雾器使用溶剂稀释样品。溶剂可能与昆虫的飞行性能相互作用, 应注意识别影响。乙醇是某些昆虫物种的吸引剂,例如木钻甲虫25。由于喷雾器的功能是在超声波频率下振动, 也应注意考虑对某些能够探测到蝙蝠26 的物种的抗掠夺性反应。

爬行昆虫的吸引力也可以在风洞27中进行测试。随后, 可以在竞技场 2 8号内安装一个与气味羽流平行并位于其中心的凸起平台。但是, 应特别注意处理污染问题。

风洞也可以是一个强大的工具来验证生物技术解决方案, 作为转基因葡萄葡萄树植物的研究改变了 kairomone 排放率和相应的l. botrana 吸引力已经显示29。对转基因植物、顶空间提取物和合成共混物在风洞中的吸引力进行了测试, 与对照长春花 29的植物相比, 其吸引力降低。

然而, 风洞的使用有一些限制, 在每一特定情况下都应认真考虑。由于昆虫通常只在竞技场上使用一次, 因此, 生成时间长的物种不太适合风洞实验。此外, 红色上市物种在实验室行为研究中进行测试也可能存在争议。然而, 害虫, 其中有相当多的吸引力的诱饵, 通常有很短的发电时间, 可以从实地收集或饲养协议获得足够的数量。

风洞在化学生态学行为研究中当然有其地位。它可以根据预算的不同, 以各种方式构建, 可以添加功能, 以适应各种研究问题。风洞的优点是可以观察和测量昆虫对气味和其他感官刺激的反应的飞行行为。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

没有

Acknowledgments

m. tasin 得到瑞典可持续发展研究理事会的支持 (formas, grant 2013-934)。

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

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Hansson, B. S., et al. Insect olfaction. , Springer. Berlin Heidelberg. (1999).
  2. Murlis, J., Elkinton, J. S., Cardé, R. T. Odor Plumes and How Insects Use Them. Annual Review of Entomology. 37, 505-532 (1992).
  3. Todd, J. L., Baker, T. Ch. 3. Insect olfaction. Hansson, B. , Springer. 67-96 (1999).
  4. 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).
  5. Baker, T. C., Fadamiro, H. Y., Cosse, A. A. Moth uses fine tuning for odour resolution. Nature. 393 (6685), 530 (1998).
  6. 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).
  7. Srinivasan, M. V., Zhang, S. W. Visual motor computations in insects. Annual Review of Neuroscience. 27, 679-696 (2004).
  8. 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).
  9. 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).
  10. Baker, T. C., Linn, C. E. Techniques in pheromone research. Hummel, H. E., Miller, T. A. , Springer. 75-110 (1984).
  11. 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).
  12. 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).
  13. 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).
  14. 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).
  15. El-Sayed, A., Godde, J., Arn, H. Sprayer for quantitative application of odor stimuli. Environmental Entomology. 28 (6), 947-953 (1999).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).
  19. Johansen, H., et al. Blow fly responses to semiochemicals produced by decaying carcasses. Medical and Veterinary Entomology. 28, 9 (2014).
  20. 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).
  21. 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).
  22. Reeves, J. Vision should not be overlooked as an important sensory modality for finding host plants. Environmental Entomology. 40 (4), 855-861 (2011).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. 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).
  29. 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).

Tags

行为 第141期 化学生态学 kairomone 信息素 超声波喷雾器 监测 嗅觉和视觉刺激
气味介导的昆虫行为检测风洞
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Knudsen, G. K., Tasin, M., Aak, A.,More

Knudsen, G. K., Tasin, M., Aak, A., Thöming, G. A Wind Tunnel for Odor Mediated Insect Behavioural Assays. J. Vis. Exp. (141), e58385, doi:10.3791/58385 (2018).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter