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방법 논문

성체 모기의 전통적인 형태계측학

275 조회수

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DOI:

10.3791/69556

⸱

2026년 4월 24일

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

이 논문에서

요약

이 프로토콜은 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 모기 적합도를 평가하기 위해 주요 형태학적 특성을 해부하고 측정하는 방법을 상세히 설명합니다.

초록

모기는 인간과 동물 건강에 영향을 미치는 병원체의 주요 매개체입니다. 모기의 형태학적 형질을 측정함으로써 연구자들은 방제(예: 살충제 적용, 형질전환)나 생태학적 요인(예: 영양 스트레스, 서식지 변화)이 적합도에 미치는 영향을 평가할 수 있습니다. 모기 종의 적합도는 벡터 용량과 연관되어 있으며, 따라서 매개체 매개 병원체 전파 위험에 직접적인 영향을 미칩니다. 여기서는 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 모기 감시 중 수집된 모기의 주요 형태학적 특성을 적합도의 대리 지표로 측정합니다.

서론

적합도는 개별 유기체가 환경 내에서 생존하고 번식할 수 있는 능력을 나타냅니다. 이상적인 조건에서 적합도 연구는 전체 생식 능력에 대한 환경 노출 평가를 포함합니다. 그러나 생태학 연구에서 번식량을 측정하는 것은 조사된 개체군 내 개체의 나이를 신뢰성 있게 조절할 수 없기 때문에 종종 어렵거나 불가능합니다. 따라서 생태학자들은 형태학적, 생리적, 음향적 특성을 포함한 기능적 특성을 측정하며, 이는 개인의 적합도에 영향을 미치거나 대표하는 것으로 입증되었습니다 1,2. 이러한 평가는 특히 적합도 지표가 모기 내 개체군 역학과 질병 전파 가능성을 알 수 있을 때 매우유용합니다.

미성숙 모기는 수생이며, 속과 종마다 서식지 선호도가 뚜렷합니다. 예를 들어, 전 세계 뎅기열의 주요 매개체인 Aedes aegypti는 화분, 캔, 병뚜껑, 타이어, 홈통등 다양한 인공 용기에서 발달하는 것으로 알려져 있습니다. 반면, Aedes triseriatus와 같은 일부 종은 나무 구멍과 같은 자연 서식지에서 산란하는 것을 선호합니다. 이러한 발달 서식지의 변동성은 유충이 온도, 포식, 자원 내 경쟁 등 다양한 스트레스 요인에 노출되어, 성충의 적합도에 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 환경 온도는 유충 발달 속도와 양의 상관관계가 있지만, 유충 발달 중 온도 변동은 성충 모기의 수명과 산란력에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다 8,9,10,11. 마찬가지로, 먹이 부족이나 유충 경쟁이 심한 발달 과정에서 자원 부족이 발생할 경우, 성충이 더 작고 수명이 짧아질 수 있습니다12, 13, 14.

모기의 생식 잠재력에 영향을 미치는 여러 요인은 병원체 전파 능력에도 영향을 미친다15. 모기 매개 병원체 감염은 적응도 비용을 초래하는데, 모기 매개체는 감염에 저항하는 데 자원을 할당해야 하며, 이는 더 이상 다른 기능을 수행할 수 없기 때문이다 16,17,18,19. 더 크고 건강한 개체는 먹이 섭취 시 더 많은 양의 꿀과 혈액을 섭취하고, 자원을 더 효과적으로 저장하여 수명과 산란력이 증가하는 것으로 나타났다20. 또한, 이들 개체는 병원체에 대한 저항력이 더 높은 경향이 있다 21. 이는 여러 종에서 먹이 스트레스 및 유충 경쟁 연구에서 확인할 수 있다. Aedes aegypti는 많은 양과 질의 유충 식단을 제공했으며, 지카 바이러스와 신드비스 바이러스의 확산 및 전파율이 낮은 것으로 나타났다22,23. 마찬가지로, 영양 부족 식단에서 자란 Aedes triseriatus는 잘 먹는 개체보다 La Crosse 바이러스에 더 취약했으며24, Anopheles gambiae-Plasmodium falciparum 감염 모델에서도 유사한 양상이 보고되었다25. Aedes aegypti 및 Aedes albopictus에서 종 간 및 내 유충 경쟁 증가도 뎅기열 바이러스에 대한 감수성 증가와 관련이 있다26. 마지막으로, 열 스트레스는 Culex pipiens 종 복합체17에서 웨스트나일 바이러스 전파를 증가시키고, Anopheles stephensi27에서는 말라리아 전파를 증가시키는 것으로 나타났다.

환경적 요인이 모기 적합도와 벡터 용량에 미치는 영향을 고려할 때, 연구자들은 생태학 연구 중 감시된 개체군의 적합도를 고려해야 합니다. 모기의 적합도를 나타내는 여러 형질이 확인되어 비교 생태학 연구에 활용될 수 있습니다. 수많은 연구에서 날개 길이가 체중과 산란 능력을 모두 예측하는 것으로 나타났습니다.14, 28, 29, 30, 31. 다리 길이, 주둥이 길이, 몸 길이와 같은 다른 형질도 32,33,34,35의 적합도와 상관관계가 있음이 밝혀졌습니다. 역사적으로 이러한 방법들은 아날로그 그리드 슬라이드와 측정 렌즈를 사용해 왔습니다. 하지만 고해상도 이미지 캡처 및 분석 소프트웨어는 더 높은 정밀도와 재현성을 가진 고해상도 형질 측정을 가능하게 합니다. 여기서는 생태학 연구의 일환으로 수집된 야생 모기 연구를 위해 우리 연구실에서 사용하는 주요 형태학적 형질을 해부하고 측정하는 방법론을 이미지 분석 소프트웨어를 통해 고정밀 측정을 얻는 방법을 개략적으로 설명합니다.

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프로토콜

참고: 곤충은 법적 또는 기관 심사 위원회의 고려에서 면제됩니다. 따라서 이러한 연구에는 승인이 필요하지 않습니다.

1. 모기 해부 및 영상 촬영

  1. 야생에서 채집한 암컷 모기를 90mm 페트리 접시에 옮겨 디지털 카메라가 장착된 해부 현미경 아래에 넣습니다.
    참고: 이 프로토콜은 실험실에서 사육된 모기와 야생에서 채집된 모기 모두에 사용할 수 있습니다. 알려진 모든 모기 채취 방법을 이 해부 방법론과 함께 사용할 수 있습니다.
  2. 종과 개별 곤충에 따라 배율을 조절하고, 모기 몸 전체가 보이고 카메라 시야 대부분을 차지하도록 초점을 맞추세요.
  3. 마이크로 가위를 사용해 다음 조직/부속지를 해부합니다(그림 1): 뒷다리 다리는 다리 대관절, 왼쪽 날개는 목뼈 기저부, 왼쪽 더듬이는 전면, 주둥이는 대위부에 위치해 있습니다
  4. 해부된 조직을 양면 테이프로 부착한 슬라이드에 옮깁니다.
  5. 부속물이 제거된 상태에서 모기 몸의 나머지 부분을 왼쪽 부분이 보이도록 조정하세요. 필요 시 추가 팔다리를 제거하여 모기가 페트리 접시와 평평하게 자리 잡도록 할 수 있습니다. 현미경 카메라를 사용해 모기 왼쪽 측면의 이미지를 촬영하세요.
  6. 확대율이나 초점을 조절하지 않고 모기가 들어 있는 배양 접시를 제거하고, 해부된 조직(더듬이, 주둥이, 날개, 뒷다리)이 장착된 슬라이드로 교체하세요. 현미경 카메라를 사용해 해부된 조직의 이미지를 촬영하세요.
  7. 배율이나 초점을 조절하지 않고 모기 조직이 부착된 슬라이드를 제거하고 보정 슬라이드(스테이지 마이크로미터)로 교체하세요. 현미경 카메라를 사용해 보정 슬라이드의 이미지를 캡처합니다.
    참고: 촬영된 이미지의 분석은 해부와 별도의 시점에 이루어질 수 있습니다.

2. 모기 특성 측정

  1. 모기 해부 과정에서 수집된 이미지를 카메라의 영상 분석 소프트웨어에서 열어보세요. 현미경 카메라에 이미지 분석 소프트웨어가 포함되어 있지 않은 경우, ImageJ와 같은 독립형 이미지 분석 소프트웨어를 사용할 수 있습니다.
  2. 소프트웨어의 픽셀 단위 측정 도구를 사용해, 촬영한 보정 슬라이드 이미지의 보정 스케일에서 1mm 단위의 단면을 측정하세요. 이 이미지의 확대율과 초점을 위해 1mm당 픽셀 수(px/mm)를 기록하세요.
  3. 이제 모기의 측정이 가능합니다. 먼저 측면 이미지에서 모기 흉부와 복부의 길이(픽셀 단위)를 측정하고 기록하세요. 흉부 길이는 흉부 앞쪽부터 방패 뒤쪽까지의 거리로 측정됩니다. 복부 길이는 방패 앞쪽에서 복부 뒤쪽까지의 거리입니다.35. 다점적 측정 도구나 구부진 또는 관절이 있는 형질에 대해 여러 차례 별도 측정이 필요할 수 있습니다.
  4. 그 다음 모기 부속지의 측정을 수행합니다. 먼저 해부된 더듬이(더듬이 말단 마디와 전부 기저부 사이 거리), 날개(축 절개와 첨단 가장자리 사이 거리), 뒷다리(경골과 대퇴골 길이의 합), 그리고 주둥이(클리피우스 기저부와 음순 끝 사이의 거리)의 길이(픽셀 단위)를 측정하는 것부터 시작하세요.
  5. 수집된 형질의 픽셀 측정값을 보정 슬라이드 이미지에서 얻은 px/mm 측정값으로 나누어 형질 길이(mm 단위)를 얻습니다.

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결과

우리 연구실은 서식지 단편화가 모기 적합성에 미치는 영향과 사회경제적·사회인구학적 요인이 모기 개체수, 다양성, 적합도에 미치는 영향을 조사하는 두 가지 진행 중인 생태학 연구에서 설명된 방법론을 활용하고 있습니다. 현재 두 연구에서 수백 마리의 모기가 분석되었습니다. 아래는 서식지 단편화 연구에서 측정 및 분석을 포함한 대표적인 데이터입니다.

해부 후에는 모기의 측면, 해부된 형질, 보정 슬라이드가 AmScope SM-4 시리즈 현미경과 부착된 AmScope MU1803 디지털 카메라로 촬영되었습니다(그림 2). 이 이미지들은 카메라 영상 소프트웨어로 분석되어 픽셀 측정값을 생성했습니다. 흉부의 계산된 측정값은 714.08 px, 복부 1528.63 px, 왼쪽 경골과 대퇴골 1900.49 px, 왼쪽 더듬이 1063.09 px, 왼쪽 날개 1749.00 px, 코...

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토론

여기서 설명한 방법론은 적합도를 대리 지표로 평가하는 수단을 제공합니다. 이러한 평가는 곤충, 조류, 파충류, 식물에 대한 생태학 연구에서 흔히 사용됩니다 1,37,38,39,40,41. 주요 형태학적 특성을 측정함으로써 연구자들은 현장이나 번식도와 같은 적합도를 직접 측정하기 어려운 환경에서 비교 생태학 연구를 수행할 수 있습니다. 역사적으로 모기의 형태계측학적 형질 연구는 36,37,42 측정을 위해 아날로그

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공개 사항

저자들은 공개하거나 이해 상충에 대해 공개할 필요가 없습니다.

감사의 글

이 연구는 미국 농무부 국립식품농업연구소(Hatch Regular #1024853)의 내부 연구 프로그램의 일부 지원을 받았습니다. 이 출판물의 연구 결과와 결론은 미국 농무부에 의해 공식적으로 배포되지 않았으며, 어떠한 기관의 결정이나 정책을 대표하는 것으로 해석되어서는 안 됩니다.

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재료

이 논문에 사용된 재료 목록
이름회사카탈로그 번호댓글
100mm 페트리 접시피셔 사이언티브08-748C
장착 카메라를 이용한 해부 현미경AmScope 또는 유사SM-4T-144S
양면 테이프3MNC0879005
가는 팁 겸자에이븐 주식회사18059년 미국사이즈 4나 5, 취향에 따라
이미지 분석 소프트웨어AmScope 또는 유사SM-4T-144S많은 마이크로스크페 장착 카메라에는 이미지 분석 소프트웨어가 포함되어 있습니다. 만약 없을 경우, ImageJ와 같은 무료 프로그램을 사용할 수 있습니다.
마이크로 가위웩슬러 서지컬SL2000.1
현미경 슬라이드피셔 사이언티브12-544-4
현미경 단계 교정 슬라이드AmScope 또는 유사A36CALM1

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