Summary
Protokol, projektör tuzakları ile yakalanan vahşi tip göçmen dişi böcekler için uygun, basit ve kolay bir diseksiyon yöntemi göstermektedir. Bu teknik, hem üreme dokularını, yani çiftleşme kesesini hem de vahşi tip dişi böceklerin yumurtalık gelişimini karşılaştırarak aynı türü önemli ölçüde netleştirebilir.
Abstract
Göçmen böcek zararlıları, tüm dünyada gıda üretimi ve güvenliği için ciddi zorluklar oluşturmaktadır. Göçmen zararlılar, projektör tuzakları kullanılarak izlenebilir ve yakalanabilir. Göçmen haşere tahmini için en önemli tekniklerden biri, göçmen türleri tanımlamaktır. Bununla birlikte, çoğu durumda, bilgiyi sadece görünüşe göre elde etmek zordur. Bu nedenle, dişi üreme sisteminin sistematik analizi ile elde edilen bilgilerin kullanılması, yumurtalık çiftleşme kesesinin birleşik anatomik morfolojisinin ve projektör tuzakları ile yakalanan vahşi tip göçmen böceklerin yumurtalık gelişimsel derecelendirmesinin anlaşılmasına yardımcı olabilir. Bu yöntemin uygulanabilirliğini göstermek için yumurtalık anatomisi için Helicoverpa armigera, Mythimna separata, Spodoptera litura ve Spodoptera exigua'da yumurtalık gelişim durumu ve yumurta tane gelişim evreleri doğrudan değerlendirildi ve yumurtalık çiftleşme keseleri Agrotis ipsilon, Spaelotis valida, Helicoverpa armigera, Athetis lepigone, Mythimna separata, Spodoptera litura, Mamestra brassicae ve Spodoptera exigua'da çalışıldı., ilişkilerini keşfetmek için. Bu çalışma, farklı göçmen böceklerin benzersiz üreme sistemini karşılaştırarak, vahşi tip göçmen böcekleri tahmin etmek için spesifik diseksiyon yöntemini göstermektedir. Daha sonra her iki doku, yani yumurtalık ve çiftleşme keseleri daha fazla araştırıldı. Bu yöntem, vahşi tip dişi göçmen böceklerde üreme sistemlerinin dinamiklerini ve yapısal gelişimini tahmin etmeye yardımcı olur.
Introduction
Böceklerin göçü, Çin'de ciddi zararlılar olarak bildirilen Helicoverpa armigera - pamuk kurdu, Mythimna ayrı - oryantal ordu kurdu, Spodoptera litura - taro tırtılı, Spodoptera exigua - pancar tırtılı gibi böcekler için küresel böcek dağılımının popülasyon dinamiklerinde hayati bir rol oynamaktadır 1,2,3,4 . Uzun seyahat mesafeleri, mevsimsel hareketler, göçmen zararlıların doğurganlığının yüksek olması ve ekolojik faktörler bu zararlıların tahmini, tahmini ve kontrolünde büyük zorluklar getirmiştir5. Zararlı göçü izlemesi, iklim değişikliklerine veya döngülerine göre göç eden zararlıları kolaylaştıran uyum ve davranış değişikliklerini ortaya çıkarmak için gereklidir6. Büyümelerini, üremelerini ve hayatta kalmalarını sürdürmek için böcekler evrim sırasında sıralı adaptasyon kazanmışlardır; Bu uyarlanabilir yaşam serisi, üreme sisteminde, uzun göç sürecinde yumurtalık gelişiminin kontrolüne yol açan göç stratejisi gibi birçok değişiklik yaratmıştır.
Yumurtalık gelişimi, göçmen zararlılarda yaygındır ve bu da popülasyonlarının büyümesini etkiler7. Bu nedenle, yumurtalık gelişimi uzun süredir göçmen haşere araştırmalarının sıcak bir konusu olmuştur. Bir dizi çalışma, çeşitli yumurtalık gelişim göstergelerine ve sınıflandırma stratejilerine yol açmıştır. Şimdiye kadar, yumurtalık gelişimini analiz etmek için çeşitli yöntemler kullanılmıştır, örneğin, Loxostege sticticalis - ilk tüylenme aşamasını, erken yumurtlama dönemini, yumurtlama dönemini ve yumurtlamanın sonunu içeren çayır güvesi yumurtalık gelişimi8. Bazı araştırmacılar, yumurtalık seviyelerini, S. exigua - pancar tırtıl kurdu, Pseudaletia unipuncta - gerçek ordu kurdu ve Cnaphalocrocis medinalis- pirinç yaprağı klasörü vb. gibi göçmen Lepidopteran zararlılarında yumurta sarısı renk gelişimi temelinde bölerler.9,10,11,12. Önceki çalışmalarda, pamuk kurdu ve pirinç yaprağı merdanesi gibi zararlılar için yumurtalık gelişim seviyeleri beş aşamaya ayrılmıştı: yumurta sarısı biriktirme aşaması, yumurta tanesi olgunluk aşaması, doğum için olgun bekleyiş, pik ovogenez dönemi ve son yumurtlama aşaması13,14. Avrupa mısır kurdunun yumurtalık gelişimi altı gelişim aşamasına ayrılmıştır: yumurta sarısı biriktirme aşaması, yumurta olgunlaşması, yumurta öncesi düzenleme, en yüksek yumurtlama aşaması ve son yumurtlama aşaması15.
Ayrıca, aynı cinsin böcekleri, Spodoptera frugiperda'nın yumurtalık gelişim seviyeleri gibi farklı gelişim aşamalarına sahiptir - sonbahar ordu kurdu - dört seviyeye ayrılır: yumurta sarısı biriktirme aşaması, doğum için bekleyen olgunluk, en yüksek yumurtlama pozitifliği ve son yumurtlama aşaması16. Öte yandan, pancar güvesi olan Spodoptera exigua'daki yumurtalık gelişiminin beş seviyesi vardır: şeffaf, vitellogenez, yumurtaların olgunlaşması, yumurta salınımı ve geç yumurtlama seviyeleri17.
Önceki çalışmalar, yumurta sarısı, yumurtlama ve yumurta gelişimlerinin renk olgunluğunu kullanarak gelişimi yalnızca tek ila çoklu yumurtalık gelişim seviyelerinden sınıflandırabilir, ancak üreme sisteminin anatomisine dayalı sınıflandırma yapılamaz. Morfogenez anatomisine dayalı bir yumurtalığın gelişimi daha az çalışılmış bir alandır. Burada, diseksiyon yöntemi, iki yumurtalık dokusu tipi kullanarak popülasyondaki göçmen dişileri tahmin etmek, üreme dinamiklerini -yumurtalık gelişim aşaması ve çiftleşme kesesinin anatomik morfogenezine dayalı olarak- detaylandırmak için tasarlanmıştır ve göçmen vahşi tip dişileri ayırt etmek için doğrudan kanıt sağlar.
Bazı çalışmalar, göçmen Noctuidae böcek türlerinin sıklıkla projektörler tarafından yakalandığınıbulmuştur 18. Göçmen Noctuidae böcek türlerinin çoğunun yumurtalıkları, göçün ilk aşamasında gelişimin erken aşamalarındadır ve göçün ilerlemesiyle yumurtalık seviyesi artar. Bu çalışmada, farklı dişi popülasyon zararlılarının iki üreme dokusunu incelemek için yumurtalık gelişim dereceleri için diseksiyon yöntemi anlatılmıştır. Bu yöntem sadece göç dinamiklerini anlamak için araştırmayı ilerletmekle kalmaz, aynı zamanda böcek sınıflandırması, böcek fizyolojisi çalışması, haşere tahmini ve dişi haşere türlerinin tahminindeki olanakları da ilerletir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
NOT: Yabani tip göçmen böcekleri yakalamadan önce güvenlik önlemlerine dikkat edin, güvenlik donanımı (eldiven, uzun kollu gömlek ve gözlük) giyilmesi önerilir. Ayrıca, diğer güvenlik tehlikelerini ve ışığın aşırı ısınmasını önlemek için kullanılmadığında sifonu kapatın. Vücut sıvılarına ve kimyasallarına maruz kalmayı önlemek için diseksiyondan önce eldiven, gözlük ve laboratuvar önlüğü giymek gibi güvenlik protokollerini takip etmek önemlidir.
1. Göçmen böceklerin yakalanması
- Projektör lambasını kullanarak böcekleri yakalayarak bu protokole başlayın. Bu protokolde, test böcek kaynağı Jiyang bölgesi, Jinan şehri, Shandong eyaleti, Çin'dir (36.977088 ° K, 116.982747 ° D).
- Paslanmamış çelikten yapılmış projektör lambasının ana gövdesini, dikdörtgen gövdeli kutusunu ve 1000 W gücünde GT75 tipi halojen farı kullanın.
- Işığın içine ve altına huni şeklinde bir böcek toplama kanalı yerleştirin, 5 cm çapında böcek toplama kutusu yerleştirin, ardından ışıkla hapsolmuş böcekleri toplamak için kullanılan 60 sıralı bir böcek toplama ağı torbası (0,5 m x 0,5 m) yerleştirin. Işığın bilinen izdüşümü yerden yaklaşık 500 m yüksekliktedir.
- Bu protokol, vahşi tip dişilerin göç dinamiklerine ve yumurtalık gelişimine vurgu yapar; bu nedenle, farklı böcek türlerini toplayın (burada toplama Nisan'dan Ağustos'a kadar, 2021'den 2022'ye kadar yapıldı). Küçük boyutlu ve yaralı böcekleri toplamaktan kaçının, bu deney için benzer büyüklükteki büyük haşereleri seçin.
2. Böceklerin hazırlanması
- Toplanan tüm böcekleri ağ torbasından (0,5 m) ağ kafesine (30 cm x 30 cm) aktarın ve ardından% 10 ballı su sterilize edilmiş çözelti içeren bir Petri kabı sağlayın (besleme isteğe bağlıdır). Kafesi 27 ± 2 °C'ye, %65 ± %12 bağıl neme yerleştirin ve 8-12 saat karanlıkta muhafaza edin.
- Aynı gün kafesin içinde uçan vahşi tip dişileri seçin, bunları dikkatlice tek tek şişe tüplerine aktarın ve her tüpü pamuklu bir kapakla kapatın. Aşırı basınç nedeniyle haşereye zarar verebilecek veya yaralayabilecek doğrudan kullanımdan kaçının.
NOT: Tüm yabani tip dişiler gece yakalandı ve gündüz diseksiyon yapıldı. Böylece her deney bir gün içinde gerçekleştirilmiş oldu.
3. Böcek felç yöntemi için hazırlık (Şekil 1)
- Seçilen dişi haşereyi tek tek ortadaki bir sinek şişesi tüpüne yerleştirin ve hafif felce neden olmak için üfleme tabancası iğnesini tutarak CO2 gazı kullanarak dişiyi uyuşturun. Zararlı böceğin felç olup olmadığını doğrulamak için yumuşak bir fırça kullanarak zararlıyı hafifçe dürtün veya dokunun. Yumuşak uyaranlara ve hareketsizliğe yanıt verilmemesi başarılı bir felç olduğunu gösterir.
NOT: Düşük sıcaklık (-20 °C), böcekleri felç etmek için alternatif bir teknik olarak da kullanılabilir.
4. Böceklerin diseksiyonu
- Taze felçli dişi, mutlak etanol (10 mL) içeren diseksiyon Petri kabına yerleştirin. Diseksiyon sırasında pul kıllarının ve kanat tozlarının etkisinden kaçınmak için, canlı veya felçli böceğe mutlak alkolle sızın ve temiz suyla durulayın.
- İki çift forseps kullanarak sırt kanatlarını göğüs ve karın gövdesinin birleştiği yerden ayırın.
- Karnı, uygun miktarda su (2-5 mm derinliğinde) içeren yeni bir tek kullanımlık Petri kabına aktarın ve diseksiyon forseps kullanarak karın dış iskeletini dorsal ventral çizgi boyunca sivri ağızdan kuyruğa kadar nazikçe soyun. Diğer tarafta aynı adımları tekrarlayın ve ardından sağlam dokuları dağıtmak için temiz suya koyun.
- Forseps kullanarak epidermis yağ dokularını dikkatlice soyun ve yumurtalıkları yavaşça çekip bırakın.
- Yumurtalıkların etrafındaki yağ parçacıklarını ve diğer organları nazikçe çıkarmak için diseksiyon forseps kullanın. Genellikle haşere yumurtalıkları çoğunlukla karnın her iki yanında içe doğru katlanır, yumurtalıkları açarken sıvı ortamda çalışmaya çalışır ve çiftleşme kesesini ortasından yavaşça soyarak yumurtalık tüplerine bağlı yağ parçacıklarını koparır.
- Yumurtalık ve çiftleşme kesesini dikey arka uçtan nazikçe tutun ve dikkatlice aşağı doğru açın. Açılma sırasında hasar görmemesi için, yumurtalığı su içeren yeni veya temiz bir Petri kabına aktarın. Yumurtalık ucunu tutun ve yumurtalığı içe doğru açın; Yumurtalıkların zarar görmesini önlemek için bu adımı dikkatlice gerçekleştirin.
5. Yumurtalık dokuları anatomisi için veri analizi
- Bu adımda, olgunluğunu değerlendirmek için yumurtaların rengini ve boyutunu takip ederek her bir böceğin yumurta gelişimini değerlendirin. Ardından, yumurtalık derecesini yumurta gelişimine göre değerlendirin.
NOT: Çeşitli yumurtalık gelişim seviyelerinin bölünmesi, esas olarak ya yumurtlamadan önce ya da yumurta sarısı çökelme seviyesi ile yumurta gelişimi ile bölünür. Böceklerin yumurta tanesi gelişimi, daha fazla netlik için yumurta sarısı oluşum aşaması, yumurta sarısı olgunluk aşaması ve yumurta sarısı ölüm aşaması gibi aşamalara ayrılır. Yumurta tanesinin olgunluğu, olgunluğunu değerlendirmek için yumurtanın dolgunluğuna, rengine ve boyutuna bağlıdır. - Diseksiyondan sonra, dişi çiftleşme kesesi dokularını sağlam yumurtalıklardan ayırdığınızdan emin olun ve türleri ayırt etmek için morfolojiyi gözlemleyin, çünkü çoğu çiftleşme kesesi anatomisi türden türe değişir. Bu nedenle, türler arasında ayrım yapmak için çiftleşme keseleri kullanın.
- Bu adımda, yumurtalık anatomisini değerlendirin ve yumurtalık gelişim derecesini analiz edin. Yumurtalık dokularını beş dereceye ayırın (derece 1 ila derece 5).
- Dokuyu düzenlemek için aşağıdaki değişiklikleri ve yapıyı arayın: birinci sınıf (1) gelişimin erken bir aşamasıdır (sütlü şeffaf), tam karın, yumuşak, şişman vücut kabarık, açık renkli, soyulması zordur. İkinci derece (2) yumurta sarısı biriktirme aşamasıdır ve daha uzun ve kalın yumurtalık kanalını gözlemledikten sonra gerekirse yumurtalıkları ayrı ayrı derecelendirir. Üçüncü sınıf (3) daha az yağ gövdesine ve yumurtalığa bağlı sadece birkaç granüle sahiptir. Dördüncü sınıf (4) daha az elastik ve kırılması kolay görünür ve bazı yumurtalar uterus tüpünün ortasında bulunabilir. Beşinci sınıf (5) daha az veya hiç yağ içermeyen cisimler, atrofik ve kırılgan yumurtalıklar ile tanımlanması kolaydır.
- Deneysel ihtiyaca göre bir dijital kamera kullanarak görüntü yakalayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Yumurtaların gelişimi
Yumurtalıktaki yumurtaların gelişimini analiz etmek için yukarıdaki protokol uygulandı. Bu amaçla, ilk olarak, yumurtalar, kurt kurdu, ordu kurdu, taro tırtıl ve pancar güvesi gibi tüm türler arasında yumurta gelişiminin erken ve olgun aşamasını ayırt etmek için genel olarak dört aşamaya ayrılmıştır. Burada tüylenmenin erken evresi (süt beyazı saydam evre) gözlenmiştir. Şekil 2A , yumurtalıkların henüz gelişmeye başlamadığını, yumurtalık kanalının iyi esnekliğe sahip filamentli olduğunu göstermektedir. Oluşan yumurta tanesi, yumurta inceliğinden dolayı gün ışığı altında görüntülenemez ve yumurtalık tüpünün gerilmesiyle ışık geçirgenliği ile süt beyazı lekeler görülebilir.
Yumurtalık gelişimi (yumurta sarısı biriktirme evresi) hafif olgunlaşmamış ve süt beyazı renkli büyük yumurtalar içerir ve yumurtalar yakın temas halindedir (Şekil 2B). Olgunlaşmayı bekleyen doğum (Olgunlaşma aşaması) Şekil 2C'de gözlemlenebilir, yumurtalar boncuk şeklindedir ve parlak sarı renkle tamamen olgunlaşmıştır. Şekil 2D , yumurta sarısı yok olma dönemini (yumurtlama sonu aşaması), bir yumurtalık tüpünün kırılganlığını göstermektedir. Aktif yumurta tanelerinin çoğu salınır, sadece birkaç yumurta tanesi bulunur veya hiç yoktur ve belki de aktif olmayan yumurtalar mevcuttur.
Çiftleşme kesesi morfolojilerinin karşılaştırılması
Toplam sekiz yabani tip dişi tür, çiftleşme keseleri temelinde karşılaştırıldı. Her tür böcek sayısı 100'den fazlaydı. En temsili çiftleşme kesesi teşhir için örnek olarak seçilmiştir (Şekil 3). Helicoverpa armigera'nın çiftleşme kesesi, iç lümeni olan sütunlu bir sağ sarmaldı (Şekil 3A). Mythimna separata çiftleşme kesesi G şeklinde/olta şeklindeydi ve iç kısımda koyu kahverengi bantlar vardı (Şekil 3B). Agrotis ipsilon çiftleşme kesesi lineerdi, arkada büyük koiller ve dış kistler vardı (Şekil 3C).
Spaelotis valida (Şekil 3D), genişlemeden sonra hafif ince ve J şeklinde bir çiftleşme kesesine sahipti; Bacağa benziyor ve hafif kahverengimsi renkte. Spodoptera exigua türlerinde beyaz yarı saydam dambıl şeklinde, ortasında kabarcık kisti olan kese ve distal ucu süt beyazı renkte görülür (Şekil 3E). Spodoptera litura çiftleşme kesesi ağız ucunda kırmızı renktedir ve üst kısmı süt beyazı saydam olarak görülebilir ve iç kistik kavite belli belirsiz görülebilir (Şekil 3F). Pseudoptera lepigone çiftleşme kesesi küçük, sarmal olup, dış kistleri kapalı bir çiçek gibi görünen, yukarıdan aşağıya beyaz ve kahverengi renktedir (Şekil 3G) ve Mamestra brassicae , dış kistleri zeytin renginde olan çift sarmal bir keseye sahiptir (Şekil 3H).
Göçmen vahşi tip dişilerde yumurtalık gelişimi derecelendirmesi
Yumurtalık gelişim derecelendirmesinde, 4 yabani tip dişi tür, kurt kurdu, ordu kurdu, taro tırtıl ve pancar güvesinde derece 1 ila derece 5 değerlendirildi. Kurtkurdu (H. armigera) yumurtalık derecelendirmesinin analiz sonuçları (Şekil 4), yumurtalık kanalının derece 1'de ince görünür oositlerle şeffaf ve elastik olduğunu göstermiştir (Şekil 4A). Yumurtalık kanalı şeffaftır, yumurtalar derece 2'de şeffaf sargılarla yumuşak sarıdır (Şekil 4B). Derece 3'te (Şekil 4C), büyük yağ cisimleri yoktu, yumurtalık kanalına sadece birkaç yağ parçacığı bağlandı. Yumurtalık kanalı, ovipozitörün yakınındaki en uzun ve en kalın olanıdır, olgun alanların, büyüme alanlarının ve proto-yumurta alanlarının net bir şekilde bölünmesine sahiptir, yumurtalık kanalı sarı ve tam tespihtir. Derece 4 ve 5 (Şekil 4D,E) yumurtalıklarda soluk sarı ve yeşilimsi renkte kümeler ve daha az yumurta gösterdi.
Benzer şekilde, Şekil 5'te gösterildiği gibi, ordu kurdunda (M. separata) beş gözlem derecesinin tümü fark edildi. Şişman bir vücut, kabarık, açık renkli ve süt beyazı ile narin ince görünür oositler içeren çoklu yağ parçacıklarından oluşan topaklaşmış bir dokudur (Şekil 5A). 2. derecede, yumurtalık tüpü yapısı sarıdır ve boncuk şeklindeki yumurtalarla doludur (Şekil 5B). Grade 3 ve 4 (Şekil 5C,D) tam olgunlaşmış, yumurtalık kanalı beyaz ve krem renkli, yumurta tanesi beyaz ve dışı şeffaf kıvrık sargı ile beyaz, yumurtalar dolu fakat kalabalıktır. Derece 5 (Şekil 5E) sarıdan koyu kahverengiye doğru bir renk düşüşü gösterir; Gelişmiş yumurtalığın son aşamasını vurgular.
Taro tırtıl (S. litura) ve pancar güvesi (S. exigua) yumurtalık derecelendirmesi de Şekil 6 ve Şekil 7'de gösterildiği gibi aynı yumurtalık derecelendirme seviyeleri kullanılarak gözlenmiştir. Taro tırtılının 1. ve 2. derecelerindeki (Şekil 6A, B) yumurtalıklar, beyaz, kısa, kabarık ve geniş olan pancar güvesinin (Şekil 7A, B) yumurtalıklarına kıyasla ince, genişlemiş ve pembemsi renktedir. Her iki yumurtalık, şeffaf, elastik ve ince görünür oositler ile benzer derecelerde yumurtalık kanalı morfogenezine sahiptir. Her iki türün 3. ve 4. derecelerinin sonuçları, yumurtalıkların aynı gelişim aşamasında olduğunu, koyu sarı renkte ve tam yumurtalı olduklarını göstermektedir (Şekil 6C,D). Öte yandan, renkteki aynı değişiklik gök mavisinden açık yeşilimsi olarak görselleştirilebilir (Şekil 7C,D); Renkteki bu değişiklik, yumurtalık gelişiminin olgun aşamasını gösterir. Geç yumurtlama, yumurta kanalında kahverengimsi ve az sayıda yumurta kümesi ile değerlendirildi (Şekil 6E). Şekil 7E , yumurtalıklar için derece 5 yumurtalık gelişimini gösteren ince yumurta kanalı ve kabarık yumurta kümelerine sahip bir yumurtalığı göstermektedir, yumurtalıklar giderek daha büyük ve daha koyu renkte, beyazımsı-mavimsi renkte hale gelir.
Şekil 1: Deney için kullanılan araçlar. Yumurtalıkların diseksiyonu ve göçmen böceklerden çiftleşme kesesi için gerekli temel araçlar. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2: Yumurta gelişim aşamaları. Yabani tip göçmen böceklerde (kurt kurdu, ordu kurdu, taro tırtıl ve pancar güvesi) yumurta gelişim aşamaları, (A) Süt beyazı saydam evresi, (B) Sarısı biriktirme evresi, (C) Olgunluk evresi ve (D) Yumurtlama sonu evresi veya yumurta sarısı yok olma dönemi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3: Farklı böceklerin çiftleşme keseleri. (A) Helicoverpa armigera'nın çiftleşme kesesi; (B) Mitimna'nın çiftleşme kesesi ayrı; (C) Agrotis ipsilon'un çiftleşme kesesi; (D) Spaelotis valida'nın çiftleşme kesesi; (E) Spodoptera exigua'nın çiftleşme kesesi;(F) Spodoptera litura'nın çiftleşme kesesi;(G) Athetis lepigone'un çiftleşme kesesi; (H) Mamestra brassicae'nin çiftleşme kesesi. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4: Helicoverpa armigera'nın yumurtalık gelişim derecelendirmesi.(Bir) Derece 1 (sütlü şeffaf dönem); (B) Derece 2, yumurtalık gelişim dönemini (yumurta sarısı biriktirme dönemi) temsil eder; (C) 3. derece olgunluk dönemini gösterir; (D) Derece 4, yumurtlama derecesini gösterir; ve (E) Derece 5 geç yumurtlamayı temsil eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5: Mythimna separata'nın yumurtalık gelişim derecelendirmesi. (A) Derece 1 (sütlü şeffaf dönem); (B) Derece 2, yumurtalık gelişim dönemini (yumurta sarısı biriktirme dönemi) temsil eder; (C) 3. derece olgunluk dönemini gösterir; (D) Derece 4 yumurtlama seviyesini gösterir; (E) Derece 5, geç yumurtlamayı temsil eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 6: Spodoptera litura'nın yumurtalık gelişim derecesi. (A) Derece 1 (sütlü şeffaf dönem); (B) Derece 2, yumurtalık gelişim dönemini (yumurta sarısı biriktirme dönemi) temsil eder; (C) 3. derece olgunluk dönemini gösterir; (D) Derece 4 yumurtlama seviyesini gösterir; (E) Derece 5, geç yumurtlamayı temsil eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 7: Spodoptera exigua'nın yumurtalık gelişim derecelendirmesi. (A) Derece 1 (sütlü şeffaf dönem); (B) Derece 2, yumurtalık gelişim dönemini (yumurta sarısı biriktirme dönemi) temsil eder; (C) 3. derece olgunluk dönemini gösterir; (D) Derece 4 yumurtlama seviyesini gösterir; (E) Derece 5, geç yumurtlamayı temsil eder. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
Yumurtalık analiz yöntemleri, bitki korumada, böcek uçuşunun ve popülasyonun hareketini 19,20,21 tahmin etmek ve böceklerdeki fizyolojik varyasyonları detaylandırmak için rutin olarak kullanılmaktadır. Kurt kurdu, ordu kurdu, taro tırtıl ve pancar güvesi gibi yaygın tarım zararlılarının benzersiz göç ve hızlı yayılma yeteneğinin, diğer bölgelerden tahmin yapılmasını zorlaştırdığı fark edilmiştir. Bazı çalışmalar Athetis lepigone'u göçmen haşere olarak kabul etmiştir22,23, ancak bu haşerenin göç dinamikleri ve tahmini zordur. Son zamanlarda, göçmen haşerelerin izlenmesi için 1000 W projektör lambalarının kullanıldığı başka bir ışık yakalama yöntemitanıtıldı 18,24, bu da göçmen haşere izleme üzerinde iyi bir uygulama etkisine sahiptir. Işık yakalama yöntemlerinin göçmen böcekleri ayırt etmek için yeterli olmadığı da tahmin edilmektedir. Bu çalışmada, göçün zirve yaptığı dönemde, projektör tuzağına yakalanan ergin bireylerin sayısı büyük ölçüde göçmen zararlılarken, bölgesel bireylerin sayısı ihmal edilebilir düzeydedir. Bu durum, göçmen türlerin ortaya çıkış sürelerinin oldukça benzer olduğunu vurgulamaktadır25. Bölgesel bireyden kaçınmak için, göçmen bireylerin bolluğunu tuzağa düşürmek için göçün en yoğun olduğu dönemi dikkate almak önemlidir. Bu nedenle, göçmen böceklerin projektör lambaları ile tanımlanması ve yumurtalıkların derecelendirilmesi temel unsurlardır. Bununla birlikte, göçmen böceklerin yumurtalık anatomisini tanımlamak için sadece birkaç yöntem vardır 13,26,27,28,29. Burada sunulan uygulanabilir yöntem, çeşitli gelişim aşamalarını ayırt etmek için hem yumurtalık dokularının, çiftleşme keselerinin hem de yumurtalık derecelendirmesinin kullanımını belirleyen ve yumurtalık dokularının morfogenez özelliklerini önceki çalışmalardan daha ayrıntılı olarak tartışmaya çalışan yenilikçi bir çalışmadır 11,21,30; özellikle projektör lambaları kullanılarak yakalanan H. armigera31, M. separata32 ve S. litura33 gibi en tehlikeli vahşi dişi zararlılarla ilgili olarak.
Önceki çalışmaların çoğu, göçmen böceklerin tanımlanmasını değerlendirmek için ayırt edici yöntemler kullanarak yumurtalık gelişimini sınıflandırmıştır. Bu çalışmaların odak noktası yumurta sarısının renk olgunluğu, yumurtlama, doğum gelişmeleri, çiftleşme sıklığı vb.22,30,34,35 idi. Bu çalışmada kullanılan yöntem, iki yumurtalık dokusuna dayanan çift yönlü karşılaştırmalı kanıtlar sunmuştur. Kurt kurdu, ordu kurdu, taro tırtıl, pancar güvesi, Agrotis ipsilon, Spaelotis valida, Athetis lepigone ve Mamestra brassicae için çiftleşme keseleri incelenmiştir. Yumurtalık anatomisi için Helicoverpa armigera, Mythimna separata, Spodoptera litura ve Spodoptera exigua'da yumurta tane gelişim evreleri doğrudan değerlendirildi. Böcek dişi erişkin yumurtalık anatomisine göre yumurtanın gelişimi türden türedeğişir 16,17,36,37. Bu nedenle, bu diseksiyon yöntemi kullanılarak yumurtalık gelişim dereceleri ve çiftleşme keseleri analiz edilerek, göçmen böceklerin her iki seviyesindeki yumurtalık morfolojilerinin incelenmesinde yarar vardır.
Genel olarak, ışıldak lambaları kullanılarak yakalanan böceklerin nem, sıcaklık ve besin kaynağındaki dalgalanmalar gibi uzun süreli veya uygun olmayan depolama, vücut ağırlığını, yumurta sağlığını ve yumurtalık büyüklüğünü 5,38,39,40,41,42 etkileyebilir. Bu da daha sonraki aşamada böcek ayıklama ve diseksiyonunda zorluğa yol açmakta ve eksik verilere yol açmaktadır. Bu hataları en aza indirmek için kısa süreli ve uygun depolama gereklidir. Ek olarak, protokol uygulandıktan sonra, benzer büyüklükteki dişiler daha fazla seçildi. Dişilerin bu şekilde seçilmesi ve toplanması, bu çalışmada hızlı ve anlamlı sonuçlarla zaman kazandırmaktadır. Bu yöntem, yabani tip ergin göçmen böceklerin doğal ortamdan diseksiyonunu ve yumurtalık derecelendirmesini göstermektedir. Bu protokolün etkili sonuçlarla gerçekleştirilmesi için bazı kritik adımlar göz önünde bulundurulmalıdır. Örneğin, doğal ortamdan böcek seçimi, boş yumurtalıkların ve kısır yumurtaların önlenmesinde çok önemli bir adımdır; Sağlam doku organlarına sahip canlı böcek, ölü, zayıf, kırılmış veya küçülmüş karın boşluğu böceklerinden kaçınarak tercih edilir.
Buna göre, yumurtalık dokularının diseksiyonu, kurt kurdu (H. armigera) yumurtalık derecelendirmesinde (Şekil 4), yumurtalıklarda süt beyazı ve saydam oogonia'dan olgunlaşan yumurtaların koyu sarıya kadar karşılaştırılmasıyla tahmin edilebilir. Dağınık yumurtlama (Şekil 5), yumurtalıkların süt beyazı şeffaf oogonia'dan olgunlaştığı ve süt beyazı veya soluk sarı göründüğü ordu kurtlarında meydana gelir. Taro tırtılı, pembe ve hassas olan süt beyazı şeffaf oogonia hücrelerinden eğik gelişim gösterdi ve daha sonra kahverengi veya sarı renklenme ile olgunlaştı (Şekil 6). Bu çalışmanın devamı aynı anda farklı türlerde yumurtalık anatomisine karar verir. Bu uygulama, bitki koruma alanında böceklerin hareketini incelemek için yardımcı olacak ve haşere tahminine rehberlik edebilir.
Şu anda, bu çalışmanın bazı sınırlamaları vardır. Bu yöntemin uygulanması, yumurta tanelerinin ve yumurtalık gelişim özelliklerinin detaylı analizine bağlıdır. Gelecekte devam eden önemli bir zorluk, ekosistemdeki dişi zararlıların göç dinamiklerini değerlendirmek için saha tabanlı analizi daha da ilerletmek ve iyileştirmektir. Bu nedenle, istatistiksel analiz için saha verilerinin birleştirilmesi gerekir, çünkü yumurtalık derecelendirmesi, göçmen böceklerin yıllık miktarı, sıcaklık, nem, sahanın rüzgar yönü ve yiyecek vb. gibi çevresel faktörlerden etkilenir. Tüm türlerin aynı yumurtalık derecelendirmesine ve çiftleşme kapsül seviyelerine sahip olacağı varsayılmıştır. Yine de, doğada böceklerin mevcudiyeti değiştiğinden ve tahmin eksikliğine neden olabileceğinden, nispeten benzer türlerle doğrulanması gerekir. Bu nedenle, gelecekte iki yumurtalık dokusu kullanarak benzer yüksek irtifa göçmen kadın türlerinin diseksiyonunu doğrulamak hala gereklidir.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
Yazarların beyan edecek herhangi bir çıkar çatışması yoktur.
Acknowledgments
Bu çalışma, büyük bilimsel ve teknolojik yenilik projesi (2020CXGC010802) tarafından desteklenmiştir.
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).
