我们开发了一种低成本且体积较小的飞行磨装置，该装置由常见物品组装而成，易于在实验中使用。利用该设备，我们测定了共生甲虫Platypus quercivorus的飞行能力。
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摘要
摘要
共生甲虫， Platypus quercivorus （Murayama）是导致大规模死亡的一种真菌病原体的传播媒介 壳斗科 树木（日本橡树枯萎病）。因此，了解其传播能力有助于改进诱捕或砍伐树木的措施，从而更有效地防控该病害。在本研究中，我们利用新开发的飞行磨装置测定了该甲虫的飞行速度和飞行持续时间，并估算了其飞行距离。该飞行磨装置成本低、体积小，由常见材料制成。飞行磨的臂杆和垂直轴均采用细针构成。将甲虫标本用瞬干胶粘附于臂杆一端；另一端因包裹塑料而较粗，便于检测臂杆的旋转。臂杆的旋转由安装在红外发光二极管（LED）上的光电传感器检测，当臂杆经过LED上方时，输出电压发生变化，从而记录旋转信号。光电传感器连接至个人计算机，以1 kHz的采样频率存储输出电压数据。通过使用该飞行磨装置开展实验，我们发现 P. quercivorus 可飞行至少27公里。由于我们的飞行转盘由廉价且小型的普通物品组成，因此可在小型实验室空间内同时准备并使用多个飞行转盘，使实验人员能够在短时间内获得足够数量的数据。
引言
动物为了寻找食物和配偶会进行长距离迁徙。迁徙的动物有时可能会携带不受欢迎的同伴。Platypus quercivorus（Murayama）雌性共生甲虫是真菌病原体Raffaelea quercivora Kubono et Shin-Ito的已知传播媒介。该病原体会导致壳斗科（Fagaceae）树木大规模死亡（日本橡树枯萎病），并造成极高的死亡率1。自1980年以来，这种疾病已逐渐蔓延至日本各地，成为一个严重的问题2。
P. quercivorus 是一种小型昆虫（体长 4-5 mm，体重 4-6 mg），该病害每年不断扩散，表明它们能够飞行数公里3,4。雄性 P. quercivorus 会寻找寄主树木，并释放聚集信息素，吸引雄性和雌性个体5。随后，同种个体对寄主树进行大规模侵袭，最终导致树木死亡。雄虫着陆后在树体内钻蛀隧道，被信息素吸引的雌虫进入隧道并产卵。P. quercivorus 的卵孵化后在隧道内生长发育，直至羽化为成虫。成虫羽化后飞出并扩散，以寻找新的寄主。因此，该病害的扩散可能与这种甲虫的迁飞能....
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方案
1. 飞行转盘的构建
- 飞行磨装置的构建
- 使用镊子剪断针头的塑料部分（金属部分：长度 40 mm，直径 0.25 mm；塑料部分：长度 22 mm，直径 2 mm）（图3）。
- 使用环氧树脂胶将该针与一根未处理的针固定成十字形（图3），分别称为飞行磨臂和轴针。
注：轴针的未处理端应朝下。飞行磨臂裸露的一端用于粘接甲虫（图1B 和 图3）。
- 底座的构建
- 用钉子在一块薄不锈钢板（5 cm × 5 cm）表面敲出一个小凹坑，以防止轴针水平滑动（图4）。
注：金属板的实际尺寸并不关键，也可使用其他材料，但应避免使用任何软质材料；否则针会卡住，导致磨盘无法旋转。 - 使用胶带将金属板固定在木板（木质底座）上。
- 将一块钢板弯折成双L形（图1C 和 图2A）。....
- 用钉子在一块薄不锈钢板（5 cm × 5 cm）表面敲出一个小凹坑，以防止轴针水平滑动（图4）。
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结果
在这些实验中，约有50%的甲虫在飞行磨装置上表现出一次或多次旋转。当塑料部件经过传感器与LED之间的虚拟线时，记录到的电压从约0 V上升至约6.5 V，通过持续时间在10–20 ms之间，具体取决于飞行速度。因此，一次尖峰状电压变化对应于一次旋转图7B。我们将飞行定义为飞行转臂发生旋转时， 即，电压超过阈值（0.5 V），无论单次飞行中的转数、转速或持续时间如何。我们将飞行时间定义为记录电压超过阈值的时间点。因此，每次塑料部件通过时仅提取一个时间点。结果，应用于飞行磨具的50%的甲虫“飞行”了。一些甲虫在飞行前倾向于反复开合翅膀，但在大多数情况下，甲虫在无任何预兆的情况下直接开始飞行。通常，甲虫持续飞行一段时间（部分飞行），然后经过一段间隔后再次飞行图7C- D）。无法预测甲虫是否会重新开始飞行。因此，当间隔超过60 min时，我们认定该次测量结束。
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讨论
我们开发了一种低成本、易于搭建且结构紧凑的飞行磨，适用于小型昆虫 P. quercivorus （体长约4-5毫米，体重4-6毫克）。我们的飞行仪仅由普通物品组成，如针、红外发光二极管（IR LED）、光传感器和瞬间胶水。 等等。，且无需任何复杂的、昂贵的或稀有的物品，例如计算机控制的电子设备。这使得所需物品易于快速获取，并降低了实验成本。实际上，每个飞行磨的成本仅为1,000日元（约合10美元、8欧元或7英镑）（不包括飞行磨以外的通用物品，如计算机、A/D转换器、软件及软件许可证） 等等。此外，所展示的飞行滚轮结构紧凑，因此可同时准备并使用多个飞行滚轮16 无需占用较大的实验空间（图5D这些是该方法相较于其他飞行磨方法的主要优势。
对于这种小型甲虫而言，其推进力非常微弱。因此，摩擦阻力必须尽可能小，正如先前研究中所提到的15,
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披露
作者无任何利益冲突需要披露。
致谢
感谢福山先生、奥田先生和石野先生在实验中提供的帮助。本研究得到了日本促进科学基金（Japan Society for Promotion of Science）科研资助项目（编号：15K14755）的支持。
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材料
| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| 针 | Seirin | J型，编号5 × 40 mm | |
| 环氧树脂胶粘剂 | Konishi | #16113 | |
| 金属板 | 来自家居装修商店 | ||
| 一次性塑料移液管 | 来自家居装修商店 | ||
| 按扣 | 来自手工用品商店 | ||
| 红外传感器 | 滨松光子学 | S7136 | |
| 红外LED | OptoSupply | OSIR5113A | 150 mW |
| 定制程序 | 可从Github下载。 URL: https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill | ||
| 快干胶 | Toagosei | 31204 | |
| A/D转换器 | LabJack公司 | U3-HV | |
| 数据采集软件 | AzeoTech | DAQFactoryExpress | 从AzeoTech网站下载。 |
参考文献
- Kubono, T., Ito, S. Raffaelea quercivora sp. nov. associated with mass mortality of Japanese oak, and the ambrosia beetle (Platypus quercivorus). Mycoscience. 43, 255-260 (2002).
- Kobayashi, M., Ueda, A. Wilt disease of Fagaceae trees caused by Platypus quercivorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae) and the associated fungus: Aim is to clarify the damage factors. J Jpn For Soc. 87, in Japanese with English summary 435-450 (2005).
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重印与许可
