Summary
Het protocol demonstreert een eenvoudige en gemakkelijke dissectiemethode, geschikt voor wildtype migrerende vrouwelijke insecten die zijn gevangen met zoeklichtvallen. Deze techniek kan dezelfde soort aanzienlijk ophelderen door beide voortplantingsweefsels te vergelijken, namelijk de paringszak en de ovariële ontwikkeling van vrouwelijke insecten van het wildtype.
Abstract
Trekkende insectenplagen vormen een ernstige uitdaging voor de voedselproductie en -zekerheid over de hele wereld. De trekkende plagen kunnen worden gemonitord en gevangen met behulp van zoeklichtvallen. Een van de belangrijkste technieken voor het voorspellen van migrerende plagen is het identificeren van de migrerende soorten. In de meeste gevallen is het echter moeilijk om de informatie alleen op het uiterlijk te krijgen. Daarom kan het gebruik van kennis die is verkregen door systematische analyse van het vrouwelijke voortplantingssysteem helpen om de gecombineerde anatomische morfologie van de paringszak van de eierstokken en de ontwikkelingsgradatie van de eierstokken van wildtype migrerende insecten die zijn gevangen met zoeklichtvallen te begrijpen. Om de toepasbaarheid van deze methode aan te tonen, werden de ontwikkelingsstatus van de eierstokken en de ontwikkelingsstadia van eikorrels rechtstreeks beoordeeld in Helicoverpa armigera, Mythimna separata, Spodoptera litura en Spodoptera exigua voor de anatomie van de eierstokken, en werden de paringszakjes van de eierstokken bestudeerd in Agrotis ipsilon, Spaelotis valida, Helicoverpa armigera, Athetis lepigone, Mythimna separata, Spodoptera litura, Mamestra brassicae en Spodoptera exigua, om hun relaties te onderzoeken. Dit werk toont de specifieke dissectiemethode om migrerende insecten van het wildtype te voorspellen, waarbij het unieke voortplantingssysteem van verschillende trekkende insecten wordt vergeleken. Vervolgens werden beide weefsels, namelijk de eierstok en de paringszakjes, verder onderzocht. Deze methode helpt bij het voorspellen van de dynamiek en de structurele ontwikkeling van voortplantingssystemen in wilde vrouwelijke trekinsecten.
Introduction
Migratie van insecten speelt een cruciale rol in de populatiedynamiek van de wereldwijde verspreiding van insecten voor insecten zoals Helicoverpa armigera - de katoenbolworm, Mythimna apart - de oosterse legerworm, Spodoptera litura - de tarorups, Spodoptera exigua - de bietenlegerworm, die zijn gemeld als ernstige plagen in China 1,2,3,4 . De lange reisafstanden, seizoensgebonden bewegingen, hoge vruchtbaarheid van migrerende plagen en ecologische factoren hebben grote moeilijkheden veroorzaakt bij het voorspellen, voorspellen en bestrijden van deze plagen5. Monitoring van de migratie van plagen is nodig om het aanpassingsvermogen en de gedragsveranderingen aan het licht te brengen die migrerende plagen vergemakkelijken volgens klimaatveranderingen of cycli6. Om hun groei, voortplanting en overleving te ondersteunen, hebben insecten tijdens de evolutie sequentieel aanpassingsvermogen verworven; Deze reeks adaptieve levens heeft geleid tot veel veranderingen in het voortplantingssysteem, zoals een migratiestrategie die leidt tot controle van de ontwikkeling van de eierstokken in het lange migratieproces.
De ontwikkeling van de eierstokken komt veel voor bij trekkende plagen, wat de groei van hun populatie beïnvloedt7. Daarom is de ontwikkeling van de eierstokken al lange tijd een hot topic van onderzoek naar migrerende plagen. Een reeks studies heeft geleid tot verschillende indicatoren voor de ontwikkeling van de eierstokken en classificatiestrategieën. Tot nu toe zijn verschillende methoden gebruikt om de ontwikkeling van de eierstokken te analyseren, bijvoorbeeld Loxostege sticticalis - de ontwikkeling van de weidemot en de eierstok die de eerste bevederingsfase, de vroege paaiperiode, de paaiperiode en het einde van ovipositie8 omvat. Sommige onderzoekers verdelen de eierstokniveaus op basis van de ontwikkeling van de dooierkleur in migrerende Lepidoptera-plagen, zoals S. exigua - de bietenlegerworm, Pseudaletia unipuncta - de echte legerworm, en Cnaphalocrocis medinalis - de rijstbladmap, enz.9,10,11,12. In eerdere studies werden de ovariële ontwikkelingsniveaus voor ongedierte, zoals katoenbolworm en rijstbladroller, verdeeld in vijf stadia: dooierafzettingsfase, rijpheidsstadium van eikorrels, rijpheidsfase van rijp wachten op geboorte, piek-ovogeneseperiode en eindpaaifase13,14. De ovariële ontwikkeling van de Europese maïsboorder was verdeeld in zes ontwikkelingsstadia: dooierafzettingsfase, eirijping, pre-eieren dispositionering, piekpaaifase en eindpaaifase15.
Bovendien hebben insecten van hetzelfde geslacht verschillende ontwikkelingsstadia, zoals ovariële ontwikkelingsniveaus van Spodoptera frugiperda - de herfstlegerworm - valt uiteen in vier niveaus: dooierafzettingsfase, volwassen wachten op levering, piek ovi-positiviteit en eindpaaifase16. Aan de andere kant heeft de ontwikkeling van de eierstokken in Spodoptera exigua - de bietenmot - vijf niveaus: transparant, vitellogenese, rijping van eieren, afgifte van eieren en late legniveaus17.
Eerdere studies kunnen de ontwikkeling van enkele tot meerdere ovariële ontwikkelingsniveaus alleen classificeren met behulp van kleurrijpheid van dooier, ovipositie en ei-ontwikkelingen, maar classificatie kan niet worden gedaan op basis van anatomie van het voortplantingssysteem. De ontwikkeling van een eierstok op basis van de morfogenese-anatomie is een minder bestudeerd gebied. Hier werd de dissectiemethode ontworpen om migrerende vrouwtjes in de populatie te voorspellen met behulp van twee soorten eierstokweefsel, om hun voortplantingsdynamiek uit te werken op basis van de anatomische morfogenese van het ovariële ontwikkelingsstadium en de paringszak, wat direct bewijs leverde om migrerende wildtype vrouwtjes te onderscheiden.
Sommige studies hebben aangetoond dat migrerende insectensoorten van de Noctuidae vaak werden vastgelegd door zoeklichten18. De eierstok van de meeste trekkende insectensoorten van de Noctuidae bevindt zich in de vroege stadia van ontwikkeling tijdens de beginfase van de migratie en het eierstokniveau neemt toe met de voortgang van de trek. In deze studie wordt de dissectiemethode voor ovariële ontwikkelingsgraden beschreven, om de twee voortplantingsweefsels van verschillende vrouwelijke populatieplagen te bestuderen, gevangen door zoeklicht. Deze methode bevordert niet alleen het onderzoek om de migratiedynamiek te begrijpen, maar ook faciliteiten op het gebied van insectenclassificatie, insectenfysiologie, plaagvoorspelling en voorspelling van vrouwelijke plaagsoorten.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
OPMERKING: Let op veiligheidsmaatregelen voordat u migrerende insecten van het wilde type vangt, wordt aangeraden om veiligheidsuitrusting te dragen (handschoenen, shirts met lange mouwen en een veiligheidsbril). Schakel de val ook uit wanneer deze niet in gebruik is om andere veiligheidsrisico's en oververhitting van het licht te voorkomen. Het is belangrijk om vóór de dissectie de veiligheidsprotocollen te volgen, zoals het dragen van handschoenen, een veiligheidsbril en een laboratoriumjas om blootstelling aan lichaamsvloeistoffen en chemicaliën te voorkomen.
1. Vangen van migrerende insecten
- Begin dit protocol met het vangen van insecten met behulp van de zoeklichtlamp. In dit protocol is de bron van het testinsect het Jiyang-district, de stad Jinan, de provincie Shandong, China (36.977088 ° N, 116.982747 ° E).
- Gebruik het hoofdgedeelte van de zoeklichtlamp, dat is gemaakt van niet-geroest staal, de doos, die een rechthoekige behuizing is, en de halogeenkoplamp van het type GT75, met een vermogen van 1000 W. Plaats de koplamp in het midden als lichtbron.
- Plaats een trechtervormig insectenverzamelkanaal in en plaats aan de onderkant van de lamp een doos voor het verzamelen van insecten met een diameter van 5 cm, gevolgd door een netzak voor het verzamelen van insecten van 60 bestellingen (0,5 m x 0,5 m), die wordt gebruikt om insecten te verzamelen die door licht worden gevangen. De bekende projectie van het licht is ongeveer 500 m boven de grond.
- Dit protocol legt de nadruk op de immigratiedynamiek van wildtype vrouwtjes en de ontwikkeling van de eierstokken; verzamel daarom verschillende soorten insecten (hier werd verzameld van april tot augustus, van 2021 tot 2022). Vermijd het verzamelen van kleine en gewonde insecten, selecteer groot ongedierte van vergelijkbare grootte voor dit experiment.
2. Bereiding van insecten
- Breng alle verzamelde insecten over van de netzak (0,5 m) naar de netkooi (30 cm x 30 cm) en zorg vervolgens voor een petrischaal met een gesteriliseerde oplossing van 10% honingwater (voeren is optioneel). Plaats de kooi bij 27 ± 2 °C, 65% ± 12 % relatieve vochtigheid en houd hem 8-12 uur in het donker.
- Selecteer wildtype vrouwtjes die op dezelfde dag in de kooi zijn gevlogen, breng ze voorzichtig over in de afzonderlijke flaconbuisjes en sluit elk buisje af met een katoenen deksel. Vermijd directe hantering, die het ongedierte kan beschadigen of verwonden als gevolg van overmatige druk.
OPMERKING: Alle wildtype vrouwtjes werden 's nachts gevangen en de dissectie werd overdag uitgevoerd. Zo werd elk experiment binnen een dag uitgevoerd.
3. Voorbereiding voor de insectenverlammingsmethode (figuur 1)
- Plaats het geselecteerde vrouwelijke ongedierte afzonderlijk in een vliegenflesje in het midden en verdoven het vrouwtje met CO2 -gas door de naald van het blaaspistool vast te houden om milde verlamming te veroorzaken. Om te bevestigen of het ongedierte verlamd is of niet, duwt of raakt u het ongedierte voorzichtig aan met een zachte borstel. Geen reactie op zachte prikkels en immobiliteit duidt op een succesvolle verlamming.
OPMERKING: Lage temperatuur (-20 °C) kan ook worden gebruikt als een alternatieve techniek om insecten te verlammen.
4. Dissectie van insecten
- Plaats het vers verlamde vrouwtje in de ontleedpetrischaal met absolute ethanol (10 ml). Om de invloed van schubbenharen en vleugelpoeder tijdens dissectie te voorkomen, infiltreert u het levende of verlamde insect met absolute alcohol en spoelt u het af met schoon water.
- Scheid de dorsale vleugels van de kruising van de borst en het buiklichaam, met behulp van twee pincetten.
- Breng de buik over in een nieuwe wegwerppetrischaal, met een geschikte hoeveelheid water (2-5 mm diep), en pel voorzichtig het abdominale exoskelet langs de dorsale ventrale lijn van de puntige mond naar de staart, met behulp van een ontleedtang. Herhaal dezelfde stappen aan de andere kant en leg het vervolgens in schoon water om de intacte weefsels te verspreiden.
- Trek voorzichtig de vetweefsels van de opperhuid af met een pincet en trek voorzichtig aan de eierstokken en laat ze los.
- Gebruik een ontleedtang om vetdeeltjes en andere organen rond de eierstokken voorzichtig te verwijderen. Over het algemeen zijn de eierstokken van het ongedierte meestal aan beide zijden van de buik naar binnen gevouwen, proberen ze in een vloeibare omgeving te werken terwijl ze de eierstokken ontvouwen, en trekken ze langzaam de paringszak uit het midden en halen ze de vetdeeltjes eruit die aan de eierstokbuizen zijn bevestigd.
- Houd de eierstok en de paringszak voorzichtig vast vanaf het verticale achterste uiteinde en vouw deze voorzichtig naar beneden. Om schade tijdens het uitvouwen te voorkomen, plaatst u de eierstok in een nieuwe of schone petrischaal met water. Houd de punt van de eierstok vast en vouw de eierstok naar binnen; Voer deze stap zorgvuldig uit om beschadiging van de eierstokken te voorkomen.
5. Analyse van gegevens voor de anatomie van eierstokweefsels
- Beoordeel in deze stap de ontwikkeling van de eieren voor elk insect, volgens de kleur en grootte van de eieren, om de volwassenheid ervan te beoordelen. Beoordeel vervolgens de graad van de eierstokken op basis van de ontwikkeling van de eieren.
OPMERKING: De verdeling van verschillende ovariële ontwikkelingsniveaus wordt voornamelijk verdeeld, hetzij vóór het leggen van eieren, hetzij vóór de ei-ontwikkeling met dooierneerslagniveau. De ontwikkeling van insecten in eikorrels is verder onderverdeeld in stadia voor meer duidelijkheid, zoals het stadium van het voorkomen van dooier, het stadium van dooierrijpheid en het stadium van het sterven van de dooier. De rijpheid van eierkorrels hangt af van de volheid, kleur en grootte van het ei om de rijpheid te beoordelen. - Zorg er na dissectie voor dat de weefsels van de vrouwelijke paringszakken worden gescheiden van de intacte eierstokken en observeer de morfologie om de soort te onderscheiden, omdat de anatomie van de meeste paringszakken van soort tot soort verschilt. Gebruik daarom paringszakjes om onderscheid te maken tussen soorten.
- Evalueer bij deze stap de anatomie van de eierstokken en analyseer de beoordeling van de ontwikkeling van de eierstokken. Verdeel de eierstokweefsels in vijf graden (graad 1 tot graad 5).
- Zoek naar de volgende veranderingen en structuur om het weefsel te organiseren: eerste klas (1) is een vroeg stadium van ontwikkeling (melkachtig transparant), volle buik, zacht, vet lichaam pluizig, lichte kleur, moeilijk te pellen. Tweede graad (2) is het dooierafzettingsstadium en beoordeelt de eierstokken indien nodig afzonderlijk na observatie van het langere en dikkere eierstokkanaal. Derde klas (3) heeft minder vetlichamen en slechts een paar korrels die aan de eierstok vastzitten. Vierde klas (4) lijkt minder elastisch en gemakkelijk te breken, en sommige eieren kunnen aanwezig zijn in het midden van de baarmoederbuis. Vijfde leerjaar (5) is gemakkelijk te identificeren met minder of geen vetlichamen, atrofische en fragiele eierstokken.
- Leg foto's vast met een digitale camera volgens de experimentele behoefte.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Ontwikkeling van de eieren
Het bovenstaande protocol werd toegepast om de ontwikkeling van eicellen in de eierstok te analyseren. Voor dit doel werden eieren in het algemeen in vier stadia ingedeeld om een onderscheid te maken tussen de vroege en volwassen stadia van ei-ontwikkeling tussen alle soorten, bijvoorbeeld bolworm, legerworm, tarorups en bietenmot. Hier werd het vroege stadium van bevedering (melkwit transparant stadium) waargenomen. Figuur 2A laat zien dat de eierstokken zich nog niet beginnen te ontwikkelen, het eierstokkanaal is draadvormig met een goede elasticiteit. De gevormde eierkorrel kan niet worden gevisualiseerd onder daglicht, vanwege de delicatesse van eieren, en melkwitte vlekken kunnen worden gezien met lichttransmissie door de eierstokbuis uit te rekken.
De ontwikkeling van de eierstokken (dooierafzettingsstadium) bevat grote eieren, enigszins onrijp en melkwit van kleur, en de eieren staan nauw met elkaar in contact (Figuur 2B). Rijp in afwachting van levering (rijpingsstadium) kan worden waargenomen in figuur 2C, de eieren zijn kraalvormig en volledig rijp met een heldergele kleur. Figuur 2D toont de dooier-extinctieperiode (eind-paaifase), kwetsbaarheid van een eierstokbuis. De meeste actieve eikorrels komen vrij, slechts enkele of geen eikorrels en misschien zijn er inactieve eieren aanwezig.
Vergelijking van de morfologieën van de paringszak
In totaal werden acht wildtype vrouwelijke soorten vergeleken op basis van paringszakken. Het aantal insecten van elke soort was meer dan 100 in aantal. De meest representatieve paringszak werd geselecteerd als voorbeeld voor weergave (Figuur 3). De paringszak van Helicoverpa armigera was een zuilvormige rechter helix met een binnenlumen (Figuur 3A). De paringszak van Mythimna separata was G-vormig/vishaakvormig met donkerbruine banden aan de binnenkant (Figuur 3B). De paringszak van Agrotis ipsilon was lineair, met grote spoelen en buitenste cysten op de rug (Figuur 3C).
Spaelotis valida (Figuur 3D) had een paringszak die na vergroting enigszins dun en J-vormig is; Het ziet eruit als een been en is licht bruinachtig van kleur. Spodoptera exigua species vertoont een witte doorschijnende haltervormige zak met een bellencyste in het midden, en het distale uiteinde is melkachtig wit (Figuur 3E). De paringszak van Spodoptera litura is rood aan het einde van de mond, en het bovenste deel kan worden waargenomen als melkwit transparant en de interne cystische holte is vaag zichtbaar (Figuur 3F). De paringszak van Pseudoptera lepigone is klein opgerold, met buitenste cysten die lijken op een gesloten bloem, met een witte en bruine kleur van boven naar beneden (Figuur 3G), en Mamestra brassicae heeft een dubbel opgerolde zak met buitenste cysten olijfkleurig (Figuur 3H).
Classificatie van de ovariële ontwikkeling bij migrerende wildtype vrouwtjes
In de beoordeling van de ovariële ontwikkeling werden graad 1 tot graad 5 geëvalueerd bij 4 wildtype vrouwelijke soorten, bolworm, legerworm, tarorups en bietenmot. Analyseresultaten van bolworm (H. armigera) ovariële sortering (Figuur 4) toonden aan dat de ductus eierstokken transparant en elastisch is met subtiele zichtbare eicellen bij graad 1 (Figuur 4A). De ductus eierstokken is transparant, de eieren zijn zacht geel met transparante wikkels op graad 2 (figuur 4B). Bij graad 3 (figuur 4C) waren er geen grote vetlichamen aanwezig, slechts enkele vetdeeltjes waren aan het eierstokkanaal gehecht. Het ovariële kanaal is het langste en dikste in de buurt van de legboor, heeft een duidelijke verdeling van volwassen gebieden, groeigebieden en proto-eigebieden, het eierstokkanaal is geel en vol rozenkrans. Graad 4 en 5 (Figuur 4D,E) vertoonden clusters en minder eieren in de eierstokken met een lichtgele en groenachtige kleur.
Evenzo werden alle vijf de gradaties van waarnemingen opgemerkt in legerworm (M. separata), zoals weergegeven in figuur 5. Een vetlichaam is een vlokkige textuur die bestaat uit meerdere vetdeeltjes, donzig, licht van kleur en melkachtig wit met delicate fijne zichtbare eicellen (Figuur 5A). Bij graad 2 is de structuur van de eierstokbuis geel en vol met kraalvormige eieren (Figuur 5B). Terwijl graad 3 en 4 (figuur 5C,D) volledig gerijpt zijn, is het eierstokkanaal wit en crèmekleurig en is de eierkorrel wit met een transparante krulwikkel aan de buitenkant, de eieren zijn vol maar druk. Graad 5 vertoont (Figuur 5E) een afname van de kleuring van geel naar donkerbruin; Het benadrukt de laatste fase van de ontwikkelde eierstok.
Tarorups (S. litura) en bietenmot (S. exigua) ovariële sortering werden ook waargenomen met dezelfde ovariële sorteringsniveaus als weergegeven in figuur 6 en figuur 7. Eierstokken in graad 1 en 2 (Figuur 6A,B) van de tarorups waren dun, vergroot en roze van kleur in vergelijking met de eierstokken van de bietenmot (Figuur 7A,B), die wit, kort, donzig en breed zijn. Beide eierstokken hebben vergelijkbare gradaties van morfogenese van de ductus eierstokken, met transparante, elastische en subtiele zichtbare eicellen. Resultaten van graad 3 en 4 van beide soorten laten zien dat de eierstokken zich in hetzelfde ontwikkelingsstadium bevinden, ze zijn donkergeel met volle eieren (figuur 6C,D). Aan de andere kant kan dezelfde kleurverandering worden gevisualiseerd van hemelsblauw naar lichtgroenachtig (Figuur 7C,D); Deze kleurverandering duidt op het volwassen stadium van de ontwikkeling van de eierstokken. Late ovipositie werd geëvalueerd met bruinachtige en enkele eiclusters in de eileider (Figuur 6E). Figuur 7E toont een eierstok met dunne eileiders en donzige eiclusters die de graad 5 ovariële ontwikkeling voor eieren weergeven, waarbij de eierstokken geleidelijk groter en donkerder van kleur worden, witachtig blauwachtig van kleur.
Figuur 1: Tools gebruikt voor experimenten. De basisgereedschappen die nodig zijn voor de dissectie van eierstokken en paringszak van migrerende insecten. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 2: Ontwikkelingsstadia van eieren. Stadia van de ontwikkeling van eieren in wildtype migrerende insecten (bolworm, legerworm, tarorups en bietenmot), (A) melkwit transparant stadium, (B) dooierafzettingsstadium, (C) rijp stadium en (D) Eindpaaistadium of dooieruitstervingsperiode. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 3: Paringszakjes van verschillende insecten. (A) Paringszak van Helicoverpa armigera; (B) Paringszak van Mythimna afzonderlijk; (C) Paringszak van Agrotis ipsilon; d) paringszak van Spaelotis valida; E) paringszak van Spodoptera exigua; F) paringszak van Spodoptera litura; (G) Paringszak van Athetis lepigon; (H) Paringszak van Mamestra brassicae. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 4: Beoordeling van de ovariële ontwikkeling van Helicoverpa armigera. (EEN) Klasse 1 (melkachtige transparante periode); (B) Graad 2 vertegenwoordigt de ovariële ontwikkelingsperiode (dooierafzettingsperiode); (C) Graad 3 vertoont een volwassen periode; (D) Graad 4 geeft de paaigraad aan; en (E) Graad 5 staat voor late ovipositie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 5: Classificatie van de ovariële ontwikkeling van Mythimna separata. (A) Graad 1 (melkachtige transparante periode); (B) Graad 2 vertegenwoordigt de ovariële ontwikkelingsperiode (dooierafzettingsperiode); (C) Graad 3 vertoont een volwassen periode; (D) Graad 4 geeft het paainiveau aan; (E) Graad 5 staat voor late ovipositie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 6: Classificatie van de ovariële ontwikkeling van Spodoptera litura. (A) Graad 1 (melkachtige transparante periode); (B) Graad 2 vertegenwoordigt de ovariële ontwikkelingsperiode (dooierafzettingsperiode); (C) Graad 3 vertoont een volwassen periode; (D) Graad 4 geeft het paainiveau aan; (E) Graad 5 staat voor late ovipositie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Figuur 7: Classificatie van de ovariële ontwikkeling van Spodoptera exigua. (A) Graad 1 (melkachtige transparante periode); (B) Graad 2 vertegenwoordigt de ovariële ontwikkelingsperiode (dooierafzettingsperiode); (C) Graad 3 vertoont een volwassen periode; (D) Graad 4 geeft het paainiveau aan; (E) Graad 5 staat voor late ovipositie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Eierstokanalysemethoden worden routinematig gebruikt in de gewasbescherming, om de beweging van insectenvlucht en populatie op te helderen voor voorspelling 19,20,21 en om de fysiologische variaties in insecten uit te werken. Het is opgevallen dat de unieke migratie en het snelle verspreidingsvermogen van veel voorkomende landbouwplagen, zoals bolworm, legerworm, tarorups en bietenmot, het moeilijk maken om voorspellingen uit andere regio's te doen. Sommige studies beschouwden Athetis lepigone als migrerende plaag 22,23, maar de migratiedynamiek en voorspelling van deze plaag is ongrijpbaar. Onlangs werd een andere methode voor het vangen van licht geïntroduceerd, waarbij zoeklichtlampen van 1000 W werden gebruikt voor het monitoren van trekkende plagen18,24, wat een goed toepassingseffect heeft op de monitoring van trekkende plagen. Er wordt ook gespeculeerd dat lichtvangmethoden niet voldoende zijn om migrerende insecten te onderscheiden. In deze studie, tijdens de trekpiek, was het aantal volwassen individuen dat door een zoeklichtval werd gevangen voornamelijk migrerende plagen, terwijl het aantal regionale individuen verwaarloosbaar was. Dit benadrukt dat de opkomstperiode van trekkende soorten vrij gelijkaardig is25. Om regionale individuen te vermijden, is het belangrijk om rekening te houden met de migratiepiekperiode om een overvloed aan migrantenindividuen op te vangen. Daarom zijn de identificatie van trekkende insecten met zoeklichtlampen en de beoordeling van eierstokken beide fundamentele aspecten. Er zijn echter slechts een handvol methoden om de ovariële anatomie van de trekkende insecten te identificeren 13,26,27,28,29. De haalbare methode die hier wordt gepresenteerd, is innovatief werk dat het gebruik van zowel eierstokweefsels, paringszakjes als ovariële classificatie vaststelt, om verschillende ontwikkelingsstadia te onderscheiden en probeerde de morfogenese-eigenschappen van eierstokweefsels in meer detail te bespreken dan eerdere studies 11,21,30; specifiek met betrekking tot de gevaarlijkste wilde vrouwelijke plagen, zoals H. armigera31, M. separata32 en S. litura33 die werden gevangen met behulp van zoeklichtlampen.
De meeste eerdere studies hebben de ontwikkeling van de eierstokken geclassificeerd met behulp van onderscheidende methoden om de identificatie van migrerende insecten te evalueren. De focus van deze studies lag op kleurrijpheid van dooier, ovipositie, geboorteontwikkelingen, paringsfrequentie, enz.22,30,34,35. De methode die in deze studie werd gebruikt, introduceerde bidirectioneel vergelijkend bewijs, gebaseerd op twee eierstokweefsels. Voor de bolworm, legerworm, tarorups, bietenmot, Agrotis ipsilon, Spaelotis valida, Athetis lepigone en Mamestra brassicae werden paringszakjes bestudeerd. De ontwikkelingsstadia van eikorrels werden direct beoordeeld in Helicoverpa armigera, Mythimna separata, Spodoptera litura en Spodoptera exigua voor de anatomie van de eierstokken. Volgens de anatomie van de vrouwelijke eierstokken van het insect varieert de ontwikkeling van het ei van soort tot soort 16,17,36,37. Daarom is het nuttig om de morfologieën van de eierstokken op beide niveaus van de trekkende insecten te bestuderen door de ontwikkelingsgraden van de eierstokken en paringszakjes te analyseren met behulp van deze dissectiemethode.
Over het algemeen kan langdurige of onjuiste opslag, zoals fluctuatie in vochtigheid, temperatuur en voedselbron van de insecten die worden gevangen met behulp van zoeklichtlampen, van invloed zijn op het lichaamsgewicht, de gezondheid van de eieren en de eierstokgrootte 5,38,39,40,41,42. Dit leidt tot problemen bij het sorteren en ontleden van insecten in een later stadium en leidt tot onvolledige gegevens. Om deze fouten tot een minimum te beperken, is een korte termijn en een goede opslag noodzakelijk. Bovendien werden, na toepassing van het protocol, vrouwtjes van vergelijkbare grootte verder geselecteerd. Deze selectie en verzameling van vrouwtjes is tijdbesparend, met snelle en significante resultaten in de huidige studie. Deze methode demonstreert de ontleding van wildtype volwassen migrerende insecten uit de natuurlijke omgeving en de ovariële sortering ervan. Om dit protocol met effectieve resultaten uit te voeren, moeten enkele cruciale stappen worden overwogen. Selectie van insecten uit de natuurlijke omgeving is bijvoorbeeld een cruciale stap in het voorkomen van lege eierstokken en onvruchtbare eieren; Het levende insect met intacte weefselorganen heeft de voorkeur, waarbij dode, zwakke, gebroken of gekrompen insecten in de buikholte worden vermeden.
Dienovereenkomstig kon de dissectie van eierstokweefsels worden geschat door ovariële gradiënten te vergelijken, zoals bij bolworm (H. armigera) ovariële gradatie (figuur 4), eieren rijpen van melkwitte en transparante oögonie in de eierstokken tot donkergeel. Verspreide eivorming (figuur 5) komt voor bij legerwormen waar eierstokken rijpen van melkwitte transparante oögonie en melkachtig wit of lichtgeel lijken. Taro-rups vertoonde schuine ontwikkeling van melkwitte transparante oöoniumcellen die roze en zacht waren, en verder rijpten met bruine of gele verkleuring (Figuur 6). De voortzetting van dit werk bepaalt de anatomie van de eierstokken bij verschillende soorten tegelijkertijd. Deze praktijk zal helpen op het gebied van gewasbescherming om de beweging van insecten te bestuderen en kan als leidraad dienen voor het voorspellen van plagen.
Op dit moment heeft deze studie enkele beperkingen. De toepassing van deze methode hangt af van de gedetailleerde analyse van eikorrels en ovariële ontwikkelingseigenschappen. Een belangrijke uitdaging voor de toekomst is het verder ontwikkelen en verbeteren van veldgebaseerde analyses om de migratiedynamiek van vrouwelijke plagen in het ecosysteem te evalueren. Daarom is het noodzakelijk om veldgegevens te combineren voor statistische analyse, omdat de beoordeling van de eierstokken wordt beïnvloed door omgevingsfactoren zoals de jaarlijkse kwantificering van migrerende insecten, temperatuur, vochtigheid, windrichting van de locatie en voedsel, enz. Er werd aangenomen dat alle soorten dezelfde niveaus van eierstokindeling en paringscapsules zouden hebben. Toch moet het worden geverifieerd met relatief vergelijkbare soorten, aangezien de beschikbaarheid van insecten in de natuur varieert en kan leiden tot een gebrek aan voorspelling. Het is dus nog steeds nodig om de dissectie van vergelijkbare soorten migrerende vrouwtjes op grote hoogte in de toekomst te verifiëren met behulp van twee eierstokweefsels.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
De auteurs hebben geen belangenconflicten te melden.
Acknowledgments
Deze studie werd ondersteund door het grote wetenschappelijke en technologische innovatieproject (2020CXGC010802).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Digital camera | Canon ( China ) co., LTD | EOS 800D | |
| Dropper | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | ||
| Ethanol absolute (99.7%) | Shanghai Hushi Laboratory Equipmentco., LTD | ||
| Forceps | Vetus Tools co., LTD | ST-14 | |
| GT75 type halogen headlamp (1000 W) | Shanghai Yadeng Industry co., LTD | ||
| Helicoverpa armigera, Mythimna separate, Spodoptera litura, Spodoptera exigua | Jiyang district, Jinan city, Shandong province, China | ||
| Measuring cylinder, beaker, flask | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | ||
| Net bag | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | 0.5 m | |
| Net cages | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | 30 cm x 30 cm | |
| Petri dishes | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | 60 mm diameter |
References
- Wu, K. Monitoring and management strategy for Helicoverpa armigera resistance to Bt cotton in China. Journal of Invertebrate Pathology. 95 (3), 220-223 (2007).
- Jiang, X., Luo, L., Zhang, L., Sappington, T. W., Hu, Y. Regulation of Migration in Mythimna separata (Walker) in China: A Review Integrating Environmental, Physiological, Hormonal, Genetic, and Molecular Factors. Environmental Entomology. 40 (3), 516-533 (2011).
- Su, J., Lai, T., Li, J. Susceptibility of field populations of Spodoptera litura (Fabricius) (Lepidoptera: Noctuidae) in China to chlorantraniliprole and the activities of detoxification enzymes. Crop Protection. 42, 217-222 (2012).
- Che, W., Shi, T. Insecticide Resistance Status of Field Populations of Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae) From China. Journal of Economic Entomology. 106 (4), 1855-1862 (2013).
- Jiang, X., Luo, L. Regulation of Migration in Mythimna separata (Walker) in China: A Review Integrating Environmental, Physiological, Hormonal, Genetic, and Molecular Factors. Environmental Entomology. 40 (3), 516-533 (2011).
- Kiss, M., Nowinszky, L., Puskás, J. Examination of female proportion of light trapped turnip moth (Scotia segetum Schiff.). Acta Phytopathologica Et Entomologica Hungarica. 37, 251-256 (2002).
- Jiang, X. F., Luo, L. Z., Sappington, T. W. Relationship of flight and reproduction in beet armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae), a migrant lacking the oogenesis-flight syndrome. Journal of insect physiology. 56 (11), 1631-1637 (2010).
- Sun, Y., Chen, R., Wang, S., Bao, X. Morphological observation on the development of female reproductive system in meadow moth Loxostege sticticalis L. Acta Entomologica Sinica. 34, 248-249 (1991).
- Fu, X., Feng, H., Liu, Z., Wu, K. Trans-regional migration of the beet armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae), in North-East Asia. PLoS One. 12 (8), e0183582 (2017).
- Cusson, M., McNeil, J. N., Tobe, S. S. In vitro biosynthesis of juvenile hormone by corpora allata of Pseudaletia unipuncta virgin females as a function of age, environmental conditions, calling behaviour and ovarian development. Journal of Insect Physiology. 36 (2), 139-146 (1990).
- Fu, X. W., et al. Seasonal migration of Cnaphalocrocis medinalis (Lepidoptera: Crambidae) over the Bohai Sea in northern China. Bulletin of entomological research. 104 (5), 601-609 (2014).
- Telfer, W. H.
- Wu, K., Guo, Y., Wu, Y. Ovarian development of adult females of cotton bollworm and its relation to migratory behavior around Bohai bay of China. Acta Ecologica Sinica. 22 (7), 1075-1078 (2002).
- Wada, T., Ogawa, Y., Nakasuga, T. Geographical difference in mated status and autumn migration in the rice leaf roller moth, Cnaphalocrocis medinalis. Entomologia Experimentalis et Applicata. 46 (2), 141-148 (1988).
- Xingquan, K., Calvin, D. D. Female European corn borer (Lepidoptera: Crambidae) ovarian developmental stages: Their association with oviposition and use in a classification system. Journal of economic entomology. 97 (3), 828-835 (2004).
- Ge, S., et al. Potential trade-offs between reproduction and migratory flight in Spodoptera frugiperda. Journal of insect physiology. 132, 104248 (2021).
- Han, L. Z., Gu, H. N. Reproduction-Flight Relationship in the Beet Armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae). Environmental Entomology. 37 (2), 374-381 (2008).
- Zhou, Y., et al. Long-term insect censuses capture progressive loss of ecosystem functioning in East Asia. Science Advances. 9 (5), eade9341 (2023).
- Hu, G., Lim, K. S., Horvitz, N. Mass seasonal bioflows of high-flying insect migrants. Science. 354 (6319), 1584-1587 (2016).
- Hu, G., et al. Environmental drivers of annual population fluctuations in a trans-Saharan insect migrant. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 118 (26), e2102762118 (2021).
- Fu, X., Liu, Y., Li, C. Seasonal migration of Apolygus lucorum (Hemiptera: Miridae) over the Bohai Sea in northern China. Journal of Economic Entomology. 107 (4), 1399-1410 (2014).
- Fu, X., Liu, Y., Li, Y., Ali, A., Wu, K. Does Athetis lepigone Moth (Lepidoptera: Noctuidae) Take a Long-Distance Migration. Journal of Economic Entomology. 107 (3), 995-1002 (2014).
- Huang, J., et al. The Effect of Larval Diet on the Flight Capability of the Adult Moth (Athetis lepigone) (Möschler) (Lepidoptera: Noctuidae). Florida Entomologist. 105 (4), 287-294 (2023).
- Sun, X., Hu, C., Jia, H. Case study on the first immigration of fall armyworm, Spodoptera frugiperda invading into China. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 664-672 (2021).
- Feng, H. Q., Wu, K. M., Cheng, D. F., Guo, Y. Y. Northward migration of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) and other moths in early summer observed with radar in northern China. Journal of Economic Entomology. 97 (6), 1874-1883 (2004).
- Ge, S. S., et al. Flight activity promotes reproductive processes in the fall armyworm, Spodoptera frugiperda. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 727-735 (2021).
- Guerra, P. A., Pollack, G. S. Flight behaviour attenuates the trade-off between flight capability and reproduction in a wing polymorphic cricket. Biology Letters. 5 (2), 229-231 (2009).
- He, W., Zhao, X., Ge, S., Wu, K. Food attractants for field population monitoring of Spodoptera exigua (Hübner). Crop Protection. 145, 105616 (2021).
- He, L. M., et al. Adult nutrition affects reproduction and flight performance of the invasive fall armyworm, Spodoptera frugiperda in China. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 715-726 (2021).
- Kongming, W., Yuyuan, G., Yan, W. Ovarian development of adult females of cotton bollworm and its relation to migratory behavior around Bohai Bay of China. Acta Ecologica Sinica. 22 (7), 1075-1078 (2002).
- Feng, H., Wu, X. Seasonal Migration of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) Over the Bohai Sea. Journal of Economic Entomology. 102 (1), 95-104 (2009).
- Miao, J., Guo, P., Li, H. Low Barometric Pressure Enhances Tethered-Flight Performance and Reproductive of the Oriental Armyworm, Mythimna separata (Lepidoptera: Noctuidae). Journal of Economic Entomology. 114 (2), 620-626 (2021).
- Fu, X., Zhao, X. Seasonal Pattern of Spodoptera litura (Lepidoptera: Noctuidae) Migration Across the Bohai Strait in Northern China. Journal of Economic Entomology. 108 (2), 525-538 (2015).
- Rhainds, M., Kettela, E. G. Oviposition threshold for flight in an inter-reproductive migrant moth. Journal of Insect Behavior. 26 (6), 850-859 (2013).
- Showers, W. B.
- Zhang, Z., et al. Morphological differences of the reproductive system could be used to predict the optimum Grapholita molesta (Busck) control period. Scientific Reports. 7 (1), 8198 (2017).
- Zheng, D. B., Hu, G., Yang, Ovarian development status and population characteristics of Sogatella furcifera (Horváth) and Nilaparvata lugens (Stål): implications for pest forecasting. Journal of Applied Entomology. 138 (1-2), 67-77 (2014).
- Wan, G. J., Jiang, S. L. Geomagnetic field absence reduces adult body weight of a migratory insect by disrupting feeding behavior and appetite regulation. Insect Science. 28 (1), 251-260 (2021).
- Laštůvka, Z. Climate change and its possible influence on the occurrence and importance of insect pests. Plant protection science. 45, S53-S62 (2009).
- Xu, R. B., Ge, S. S. Physiological and Environmental Influences on Wingbeat Frequency of Oriental Armyworm, Mythimna separata (Lepidoptera: Noctuidae). Environmental Entomology. 52 (1), 1-8 (2022).
- Jiang, X., Cai, B. Influences of temperature and humidity synthesize on flight capacity in the moth s of Oriental armyworm, Mythimna separata(Walker). Acta Ecologica Sinica. 23 (4), 738-743 (2003).
- Zhang, L., Luo, L., Jiang, X. Starvation influences allatotropin gene expression and juvenile hormone titer in the female adult oriental armyworm, Mythimna separata. Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 68 (2), 63-70 (2008).
