הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.

מאמר שיטה

מורפומטריה מסורתית של יתושים בוגרים

271 צפיות

⸱

DOI:

10.3791/69556

⸱

24 באפריל 2026

 ,  , 
1Entomology and Nematology Department, Institute of Food and Agricultural Sciences, University of Florida, Gainesville

במאמר זה

סיכום

פרוטוקול זה מפרט שיטה לניתוח ומדידה של תכונות מורפולוגיות מרכזיות באמצעות תוכנת ניתוח תמונה להערכת כושר יתושים.

תקציר

יתושים הם וקטורים עיקריים של פתוגנים המשפיעים על בריאות האדם ובעלי החיים. מדידת תכונות מורפולוגיות של יתושים מאפשרת לחוקרים להעריך את השפעת הטיפולים (למשל, יישום חומרי הדברה, טרנסגנזה) או גורמים אקולוגיים (כגון לחץ תזונתי, שינויים בבית גידול) על הכושר. כושר במיני יתושים נקשר ליכולת הווקטורית, ולכן משפיע ישירות על הסיכון להעברת פתוגנים מועברים על ידי וקטורים. כאן, אנו משתמשים בתוכנת ניתוח תמונות למדידת תכונות מורפולוגיות מרכזיות של יתושים שנאספו במהלך ניטור יתושים כמדד לכושר.

מבוא

כושר מייצג את יכולתו של אורגניזם בודד לשרוד ולהתרבות בסביבתו. בתנאים אידיאליים, מחקר כושר כולל הערכת חשיפות סביבתיות על יכולת הרבייה הכוללת. עם זאת, מדידת פוריות במחקרים אקולוגיים היא לעיתים קשה, ואף בלתי אפשרית, מכיוון שגיל הפרטים באוכלוסיות שנבדקו אינו ניתן לשליטה אמינה. לכן, אקולוגים מודדים תכונות פונקציונליות, כולל תכונות מורפולוגיות, פיזיולוגיות ופנולוגיות, שהוכחו כמשפיעות או מייצגות את הכושר של הפרט 1,2. הערכות כאלה חשובות במיוחד כאשר מדדי כושר יכולים להשפיע על דינמיקת האוכלוסייה ועל הפוטנציאל להעברת מחלות ביתושים3.

יתושים לא בשלים הם ימיים, וסוגים ומינים שונים מציגים העדפות בית גידול מובחנות. לדוגמה, Aedes aegypti, הווקטור העיקרי של דנגי ברחבי העולם, ידוע בהתפתחות במגוון רחב של מיכלים מלאכותיים, כגון עציצים, פחיות, פקקי בקבוקים, צמיגים ומרזבים 4,5,6. מצד שני, חלק מהמינים, כמו Aedes triseriatus, מעדיפים להטיל ביצים בבתי גידול טבעיים כמו חורי עצים7. שונות זו בבתי הגידול ההתפתחותיים גורמת לחשיפה של הזחלים לגורמי לחץ שונים, כולל טמפרטורה, טריפה ותחרות תוך-ספציפית על משאבים, שיכולים להשפיע על כושר הבוגרים המתקבלים. לדוגמה, בעוד שטמפרטורת הסביבה קשורה באופן חיובי לקצב התפתחות הזחלים, שונות בטמפרטורה במהלך התפתחות הזחל יכולה להשפיע לרעה על אריכות החיים והפוריות של יתוש בוגר 8,9,10,11. באופן דומה, מחסור במשאבים במהלך ההתפתחות הנגרם מזמינות מזון נמוכה או רמות תחרות גבוהות עם זחלים עלול לגרום לבוגרים קטנים יותר עם תוחלת חיים קצרה יותר 12,13,14.

גורמים רבים המשפיעים על פוטנציאל הרבייה של יתושים משפיעים גם הם על יכולתם להעביר פתוגנים15. זיהום פתוגן שמועבר על ידי יתושים גובה עלות כושר, שכן וקטור היתושים חייב להקצות משאבים להתנגדות לזיהום, שאינם זמינים עוד למלא פונקציות אחרות 16,17,18,19. פרטים גדולים ובריאים יותר הוכחו כשהם צורכים כמויות גדולות יותר של צוף ודם במהלך האכלה ומחסומים משאבים בצורה יעילה יותר מפרטים קטנים יותר, מה שמוביל לאריכות ימים ופוריות מוגברת 20. בנוסף, פרטים אלו נוטים להיות עמידים יותר לפתוגנים21. ניתן לראות זאת במינים רבים במחקרי לחץ מזון ותחרויות זחלים. Aedes aegypti סיפקה תזונה זחלים בכמות גבוהה ובאיכות גבוהה, הציגה שיעורי התפשטות והעברה נמוכים יותר לזיקה ולוירוס סינדביס22,23. באופן דומה, Aedes triseriatus שגדלו על תזונה חסרת תזונה היו רגישים יותר לנגיף לה קרוס מאשר מקביליהם המוזנים היטב24, ודפוס דומה דווח במודל25 של זיהום Anopheles gambiae-Plasmodium falciparum. תחרות זחלים מוגברת ותוך-ספציפית ב-Aedes aegypti ו-Aedes albopictus נקשרה גם היא לרגישות מוגברת לנגיף הדנגי26. לבסוף, לחץ חום הוכח כמגביר את העברת נגיף מערב הנילוס בקרב חברי קומפלקס המינים Culex pipiens 17, והעברת מלריה ב-Anopheles stephensi27.

בהינתן השפעות הגורמים הסביבתיים על כושר היתושים ויכולת הווקטור, על החוקרים לשקול את כושר האוכלוסיות שנבדקו במהלך מחקרים אקולוגיים. מספר תכונות זוהו כמצביעות על כושר יתושים ולכן ניתן להשתמש בהן במחקרים אקולוגיים השוואתיים. מחקרים רבים הראו שאורך הכנפיים מנבא הן את מסת הגוף והן את הפוריות 14,28,29,30,31. תכונות נוספות, כמו אורך רגליים, אורך החדק ואורך הגוף, הוכחו כקשורות גם הן לכושר 32,33,34,35. היסטורית, שיטות אלו כללו שימוש בשקופיות רשת אנלוגיות ועדשות מדידה. עם זאת, תוכנות לכידת תמונה וניתוח תמונות בפירוט גבוה מאפשרות מדידות ברזולוציה גבוהה יותר של תכונות עם דיוק ושחזור גבוהים יותר. כאן, אנו מתארים את המתודולוגיה לניתוח ומדידת תכונות מורפולוגיות מרכזיות המשמשות במעבדתנו למחקר על יתושים בר שנאספו כחלק ממחקרים אקולוגיים באמצעות תוכנת ניתוח תמונות לקבלת מדידות מדויקות גבוהות.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

פרוטוקול

הערה: חרקים פטורים משיקולי ועדת ביקורת משפטית או מוסדית. לכן, אין צורך באישור למחקר מסוג זה.

1. ניתוח והדמיה של יתושים

  1. העבר יתושים נקביים בודדים שנאספו בטבע לצלחת פטרי בקוטר 90 מ"מ והניחו אותם תחת מיקרוסקופ ניתוח המצויד במצלמה דיגיטלית.
    הערה: פרוטוקול זה יכול לשמש הן ליתושים שגודלו במעבדה והן ליתושים שנאספו בטבע. כל שיטת איסוף יתושים ידועה יכולה לשמש עם שיטת הניתוח הזו.
  2. כוון את ההגדלה לפי המין והחרק הבודד, ופקד כך שכל גוף היתוש יהיה גלוי ותופס את רוב שדה הראייה של המצלמה.
  3. באמצעות מיקרו-מספריים, יש לנתח את הרקמות/הגפיים הבאות (איור 1): רגל שמאל אחורית בקוקסה, כנף שמאל בבסיס הג'וגום, אנטנה שמאלית באנטניפר, וחדק בקליפאוס
  4. העבר את הרקמות המפורקות למחסנית שמותקנת עם סרט דו-צדדי.
  5. לאחר הסרת הגפיים, כוון את שאר גוף היתוש כך שהצד השמאלי שלו יהיה גלוי. במידת הצורך, ניתן להסיר גפיים נוספות כדי לאפשר ליתוש לשבת בקו אחד עם צלחת הפטרי. באמצעות מצלמת המיקרוסקופ, צלם תמונה של הצד השמאלי של היתוש.
  6. ללא כוונון הגדלה או פוקוס, הסר את צלחת הפטרי המכילה את היתוש והחליפו במחסנית המותקנת על הרקמות המנותקות (אנטנות, חדק, כנף ורגל אחורית). באמצעות מצלמת המיקרוסקופ, צלם תמונה של הרקמות שנחתכו.
  7. ללא כוונון הגדלה או פוקוס, הסר את המחסנית המותקנת על רקמות יתושים, והחליפו בשקף הכיול (מיקרומטר שלבים). באמצעות מצלמת המיקרוסקופ, צלם תמונה של שקופית הכיול.
    הערה: ניתוח תמונות שצולמו יכול להתרחש בזמן נפרד מהניתוח.

2. מדידת תכונת יתוש

  1. פתח את התמונות שנאספו במהלך ניתוח יתושים בתוכנת ניתוח התמונה של המצלמה. אם מצלמת המיקרוסקופ אינה כוללת תוכנת ניתוח תמונה, ניתן להשתמש בתוכנת ניתוח תמונה עצמאית כמו ImageJ.
  2. באמצעות כלי המדידה של התוכנה, המוגדר לפיקסלים, מדוד קטע של 1 מ"מ בקנה המידה של הכיול בתמונת שקופית הכיול שצולמה. רשם את מספר הפיקסלים למילימטר (px/mm) עבור ההגדלה והמיקוד של התמונה הזו.
  3. ניתן כעת לבצע מדידות של היתוש. התחילו במדידה ורישום האורך (בפיקסלים) של החזה והבטן של היתוש בתמונה הצדדית. אורך החזה נמדד כמרחק בין החלק הקדמי של החזה לאחורי הסקוטלום כפי שנראה מהצד. אורך הבטן הוא המרחק מהקדמי של הסקוצ'לום לאחורי הבטן35. ייתכן שיהיה צורך להשתמש בכלי מדידה רב-נקודתי או במספר מדידות נפרדות על תכונות עם עיקולים או מפרקים.
  4. לאחר מכן, מבצעים מדידות של תוספות היתושים. התחילו במדידת אורכי (בפיקסלים) של האנטנה המנותקת (המרחק בין הקטע הסופי של האנטנה לבסיס האנטניפר), כנף (המרחק בין החתך הצירי לשוליים האפיקליים), הרגל האחורית (סכום אורכי השוקה והירך), והפרבוסיס (המרחק בין בסיס הקליפאוס לקצה השפתיים)32,36.
  5. חלק את מדידות הפיקסלים של התכונות שנאספו במדידת px/mm שהתקבלה מתמונת שקופית הכיול כדי לקבל את אורך התכונות במילימטר.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

תוצאות

המעבדה שלנו עושה שימוש במתודולוגיה המתוארת בשני מחקרים אקולוגיים מתמשכים הבוחנים את השפעות פיצול בתי הגידול על כושר יתושים ואת השפעות הגורמים החברתיים-כלכליים והדמוגרפיים על שפע, גיוון וכושר יתושים. נכון לעכשיו, כמה מאות יתושים נותחו בשני המחקרים. להלן נתונים מייצגים מאחד מחקרי פיצול בתי הגידול, כולל מדידות וניתוחים.

לאחר הניתוח, צד היתוש, תכונותיו המנותקות ומצלף כיול צולמו באמצעות מיקרוסקופ מסדרת AmScope SM-4 עם מצלמת AmScope MU1803 דיגיטלית מחוברת (

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

דיון

המתודולוגיה המתוארת כאן מספקת אמצעי להערכת תכונות מורפולוגיות של יתושים כמדד לכושר. הערכות כאלה משמשות לעיתים קרובות במחקר אקולוגי על חרקים, ציפורים, זוחלים וצמחים 1,37,38,39,40,41. מדידת תכונות מורפולוגיות מרכזיות מאפשרת לחוקרים לבצע מחקרים אקולוגיים השוואתיים בשטח או בתנאים שבהם מדידות ישירות של כשירות, כמו פוריות, מאתגרות.<...

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

גילויים

למחברים אין גילויים או ניגודי עניינים לחשוף.

תודות

מחקר זה נתמך בחלקו על ידי תוכנית המחקר הפנימית של משרד החקלאות של ארה"ב, המכון הלאומי למזון וחקלאות, Hatch Regular #1024853. הממצאים והמסקנות בפרסום זה לא פורסמו רשמית על ידי משרד החקלאות האמריקאי ואין לפרש אותם כמייצגים החלטה או מדיניות של הסוכנות.

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

חומרים

רשימת החומרים שנעשה בהם שימוש במאמר זה
שםחברהמספר קטלוגהערות
צלחת פטרי 100 מ"מפישר סיינטיפיק08-748C
מיקרוסקופ ניתוח עם מצלמה מותקנתAmScope או דומהSM-4T-144S
סרט דו-צדדי3MNC0879005
מלקחיים עדינים עם קצהAven Inc.18059ארה"במידה 4 או 5, תלוי בהעדפה
תוכנת ניתוח תמונותAmScope או דומהSM-4T-144Sרבות מהמצלמות המותקנות על microscpe מגיעות עם תוכנת ניתוח תמונות. אם אין כאלה זמינים, ניתן להשתמש בתוכנות חינמיות כמו ImageJ.
מספריים מיקרווקסלר כירורגיהSL2000.1
שקופיות מיקרוסקופפישר סיינטיפיק12-544-4
שקופית כיול שלב מיקרוסקופAmScope או דומהA36CALM1

מקורות

  1. Pistón, N., et al. Multidimensional ecological analyses demonstrate how interactions between functional traits shape fitness and life history strategies. J Ecol. 107 (5), 2317-2328 (2019).
  2. Laughlin, D. C., Gremer, J. R., Adler, P. B., Mitchell, R. M., Moore, M. M. The net effect of functional traits on fitness. Trends Ecol Evolut. 35 (11), 1037-1047 (2020).
  3. Chandrasegaran, K., Lahondère, C., Escobar, L. E., Vinauger, C. Linking mosquito ecology, traits, behavior, and disease transmission. Trends Parasitol. 36 (4), 393-403 (2020).
  4. Foote, R. H. Aedes aegypti (L.), the yellow fever mosquito. Its life history, bionomics, and structure. Science. 133 (3463), 1473-1474 (1961).
  5. Valença, M. A., Marteis, L. S., Steffler, L. M., Silva, A. M., Santos, R. L. C. Dynamics and characterization of Aedes aegypti (L.) (Diptera: Culicidae) key breeding sites. Neotropical Entomol. 42 (3), 311-316 (2013).
  6. Brady, O. J., Hay, S. I. The global expansion of dengue: how Aedes aegypti enabled the first pandemic arbovirus. Ann Rev Entomol. 65 (2020), 191-208 (2020).
  7. Barker, C. M., Paulson, S. L., Cantrell, S., Davis, B. S. Habitat preferences and phenology of Ochlerotatus triseriatus and Aedes albopictus (Diptera: Culicidae) in southwestern Virginia. J Med Entomol. 40 (4), 403-410 (2003).
  8. Couret, J., Dotson, E., Benedict, M. Q. Temperature, larval diet, and density effects on development rate and survival of Aedes aegypti (Diptera: Culicidae). PLoS One. 9 (2), e87468(2014).
  9. Reinhold, J. M., Lazzari, C. R., Lahondère, C. Effects of the environmental temperature on Aedes aegypti and Aedes albopictus a review. Insects. 9 (4), 158(2018).
  10. Carrington, L. B., Seifert, S. N., Willits, N. H., Lambrechts, L., Scott, T. W. Large diurnal temperature fluctuations negatively influence Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) life-history traits. J Med Entomol. 50 (1), 43-51 (2013).
  11. Mordecai, E. A., et al. Thermal biology of mosquito-borne disease. Ecol Lett. 22 (10), 1690-1708 (2019).
  12. Price, D. P., Schilkey, F. D., Ulanov, A., Hansen, I. A. Small mosquitoes, large implications: crowding and starvation affects gene expression and nutrient accumulation in Aedes aegypti. Parasites Vectors. 8 (1), 252(2015).
  13. Huxley, P. J., Murray, K. A., Pawar, S., Cator, L. J. Competition and resource depletion shape the thermal response of population fitness in Aedes aegypti. Comm Biol. 5 (1), 66(2022).
  14. Briegel, H. Fecundity metabolism, and body size in Anopheles (Diptera: Culicidae), vectors of malaria. J Med Entomol. 27 (5), 839-850 (1990).
  15. Carvajal-Lago, L., Ruiz-López, M. J., Figuerola, J., Martínez-dela Puente, J. Implications of diet on mosquito life history traits and pathogen transmission. Environ Res. 195, 110893(2021).
  16. Hurd, H., Taylor, P. J., Adams, D., Underhill, A., Eggleston, P. Evaluating the costs of mosquito resistance to malaria parasites. Evolution. 59 (12), 2560-2572 (2005).
  17. Ciota, A. T., Ehrbar, D. J., Matacchiero, A. C., Van Slyke, G. A., Kramer, L. D. The evolution of virulence of West Nile virus in a mosquito vector: implications for arbovirus adaptation and evolution. BMC Evo Biol. 13 (1), 71(2013).
  18. Maciel-de-Freitas, R., Koella, J. C., Lourenço-de-Oliveira, R. Lower survival rate, longevity and fecundity of Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) females orally challenged with dengue virus serotype 2. Trans Royal Soc Tropical Med Hygiene. 105 (8), 452-458 (2011).
  19. Delhaye, J., Aletti, C., Glaizot, O., Christe, P. Exposure of the mosquito vector Culex pipiens to the malaria parasite Plasmodium relictum: effect of infected blood intake on immune and antioxidant defences, fecundity and survival. Parasites Vectors. 9 (1), 616(2016).
  20. Takken, W., Klowden, M. J., Chambers, G. M. Articles: effect of body size on host seeking and blood meal utilization in Anopheles gambiae sensu stricto (Diptera: Culicidae): the disadvantage of being small. J Med Entomol. 35 (5), 639-645 (1998).
  21. Ponton, F., et al. Integrating nutrition and immunology: A new frontier. J Insect Physiol. 59 (2), 130-137 (2013).
  22. Paige, A. S., Bellamy, S. K., Alto, B. W., Dean, C. L., Yee, D. A. Linking nutrient stoichiometry to Zika virus transmission in a mosquito. Oecologia. 191 (1), 1-10 (2019).
  23. Muturi, E. J., Kim, C. H., Alto, B. W., Berenbaum, M. R., Schuler, M. A. Larval environmental stress alters Aedes aegypti competence for Sindbis virus. Trop Med Int Health. 16 (8), 955-964 (2011).
  24. Grimstad, P. R., Walker, E. D. Aedes triseriatus (Diptera: Culicidae) and La Crosse virus. IV. Nutritional deprivation of larvae affects the adult barriers to infection and transmission. J Med Entomol. 28 (3), 378-386 (1991).
  25. Vantaux, A., Ouattarra, I., Lefèvre, T., Dabiré, K. R. Effects of larvicidal and larval nutritional stresses on Anopheles gambiae development, survival and competence for Plasmodium falciparum. Parasites Vectors. 9 (1), 226(2016).
  26. Alto, B. W., Lounibos, L. P., Mores, C. N., Reiskind, M. H. Larval competition alters susceptibility of adult Aedes mosquitoes to dengue infection. Proc Royal Soc B Biol Sci. 275 (1633), 463-471 (2007).
  27. Lemos-Silva, T., De Neef, E., Valgaerts, Y., Simões, M. L. Fluctuating warm and humid conditions differentially impact immunity and development in the malaria vector Anopheles stephensi. Global Change Biol. 31 (8), e70382(2025).
  28. Koella, J. C., Lyimo, E. O. Variability in the relationship between weight and wing length of Anopheles gambiae (Diptera Culicidae). )J Med Entomol. 33 (2), 261-264 (1996).
  29. Packer, M. J., Corbet, P. S. Size variation and reproductive success of female Aedes punctor (Diptera: Culicidae). )Ecol Entomol. 14 (3), 297-309 (1989).
  30. Blackmore, M. S., Lord, C. C. The relationship between size and fecundity in Aedes albopictus. J Vector Ecol J Soc Vector Ecol. 25 (2), 212-217 (2000).
  31. Armbruster, P., Hutchinson, R. A. Pupal mass and wing length as indicators of fecundity in Aedes albopictus and Aedes geniculatus (Diptera: Culicidae). )J Med Entomol. 39 (4), 699-704 (2002).
  32. Wheeler, D., Wong, A., Ribeiro, J. M. C. Scaling of feeding and reproductive structures in the mosquito Aedes aegypti L (Diptera: Culicidae). J Kansas Entomol Soc. 66 (1), 121-124 (1993).
  33. Gunathilaka, N., Upulika, H., Udayanga, L., Amarasinghe, D. Effect of larval nutritional regimes on morphometry and vectorial capacity of Aedes aegypti for dengue transmission. BioMed Res Int. 2019 (1), 3607342(2019).
  34. Barr, J. S., et al. Temperature and age, individually and interactively, shape the size, weight, and body composition of adult female mosquitoes. J Insect Physiol. 148, 104525(2023).
  35. Yeap, H. L., Endersby, N. M., Johnson, P. H., Ritchie, S. A., Hoffmann, A. A. Body size and wing shape measurements as quality indicators of Aedes aegypti mosquitoes destined for field release. Am Soc Tropical Med Hygiene. 89 (1), 78-92 (2013).
  36. Nasci, R. S. Relationship of Wing Length to Adult Dry Weight in Several Mosquito Species (Diptera: Culicidae)). J Med Entomol. 27 (4), 716-719 (1990).
  37. Wall, R., Begon, M. Population density, phenotype and reproductive output in the grasshopper Chorthippus brunneus. Ecol Entomol. 12 (3), 331-339 (1987).
  38. Branson, D. H. Influence of individual body size on reproductive traits in melanopline grasshoppers (Orthoptera: Acrididae)). J Orthoptera Res. 17 (2), 259-263 (2008).
  39. Meza-Joya, F. L., Morgan-Richards, M., Trewick, S. A. Relationships among body size components of three flightless New Zealand grasshopper species (Orthoptera, Acrididae) and their ecological applications. J Orthoptera Res. 31 (1), 91-103 (2022).
  40. Swartz, T. M., Gleditsch, J. M., Behm, J. E. A functional trait approach reveals the effects of landscape context on ecosystem services provided by urban birds. Landscape Urban Planning. 234, 104724(2023).
  41. Patankar, S., Jambhekar, R., Suryawanshi, K. R., Nagendra, H. Which traits influence bird survival in the city. A review Land. 10 (2), 92(2021).
  42. Mondor, E. B., Messing, R. H. Direct vs. inclusive fitness in the evolution of aphid cornicle length. J Evo Biol. 20 (2), 807-812 (2007).

הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.

הדפסות חוזרות והרשאות

גלה מאמרים נוספים

מורפומטריה של יתושתכונות מורפולוגיותניטור יתושיםניתוח תמונותקיבולת וקטוריתיישום קוטלי חרקיםעקה תזונתיתשינויים בבית הגבורהערכת כשירותהעברת פתוגנים

מאמר זה פורסם

הסרטון יגיע בקרוב

צרו קשר
המליצו לספרייה

פרטיות

תנאי שימוש

מדיניות

זכויות יוצרים © 2026 MyJoVE Corporation. כל הזכויות שמורות.