Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.

Methodenartikel

Traditionele morfomotrische techniek van volwassen muggen

275 weergaven

⸱

DOI:

10.3791/69556

⸱

24 april 2026

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

In dit artikel

Samenvatting

Dit protocol beschrijft een methode om belangrijke morfologische kenmerken te dissectieren en te meten met behulp van een beeldanalyse-software om de fitheid van de muggen te beoordelen.

Samenvatting

Muggen zijn belangrijke vectoren van ziekteverwekkers die de gezondheid van mensen en dieren beïnvloeden. Het meten van morfologische eigenschappen van muggen stelt onderzoekers in staat de impact van behandelingen (bijv. insecticidetoepassing, transgenese) of ecologische factoren (bijv. voedingsstress, veranderingen in leefgebied) op fitheid te beoordelen. Fitheid bij muggensoorten is gekoppeld aan vectoriële capaciteit en beïnvloedt dus direct het risico op overdracht door vectoren door ziekteverwekkers. Hier gebruiken we een beeldanalysesoftware om belangrijke morfologische kenmerken van muggen die tijdens muggensurveillance worden verzameld te meten, als proxy voor fitheid.

Inleiding

Fitness vertegenwoordigt het vermogen van een individueel organisme om te overleven en zich voort te planten binnen zijn omgeving. Onder ideale omstandigheden omvat fitnessonderzoek de beoordeling van omgevingsblootstelling aan de totale voortplantingscapaciteit. Het meten van vruchtbaarheid in ececunditeit in ececunditeit in ecologische studies is echter vaak moeilijk, of zelfs onmogelijk, omdat de leeftijd van individuen in onderzochte populaties niet betrouwbaar kan worden gecontroleerd. Daarom meten ecologen functionele kenmerken, waaronder morfologische, fysiologische en fenologische kenmerken, waarvan is aangetoond dat ze de fitness van een individu beïnvloeden of representatief zijn 1,2. Dergelijke beoordelingen zijn bijzonder waardevol wanneer fitheidsindicatoren populatiedynamiek en het potentieel voor ziekteoverdracht bij muggen kunnen informeren3.

Onvolwassen muggen zijn aquatisch, en verschillende geslachten en soorten vertonen verschillende habitatvoorkeuren. Zo is Aedes aegypti, de belangrijkste dengue-gebruiker wereldwijd, bekend om zich te ontwikkelen in een grote verscheidenheid aan door mensen gemaakte containers, zoals bloempotten, blikjes, doppen, banden en goten 4,5,6. Aan de andere kant geven sommige soorten, zoals Aedes triseriatus, de voorkeur aan eieren in natuurlijke habitats zoals boomholten7. Deze variabiliteit in ontwikkelingshabitats leidt tot larvale blootstelling aan verschillende stressfactoren, waaronder temperatuur, predatie en intra-specifieke concurrentie om hulpbronnen, wat de fitheid van de resulterende volwassen dieren kan beïnvloeden. Zo is de omgevingstemperatuur positief gecorreleerd met de snelheid van larvale ontwikkeling, maar temperatuurvariabiliteit tijdens de larvale ontwikkeling kan de levensduur en vruchtbaarheid van volwassen muggen negatief beïnvloeden 8,9,10,11. Evenzo kan schaarste aan hulpbronnen tijdens de ontwikkeling, veroorzaakt door beperkte voedselbeschikbaarheid of hoge larvale concurrentie, resulteren in kleinere volwassenen met een kortere levensduur12, 13, 14.

Veel factoren die het voortplantingsvermogen van de mug beïnvloeden, beïnvloeden ook hun vermogen om ziekteverwekkers over te dragen15. Door muggen overgedragen ziekteverwekkersinfectie brengt een geschiktheidskosten met zich mee, omdat de mugvector middelen moet toewijzen om resistent te zijn tegen infectie, die niet langer beschikbaar zijn om andere functies te vervullen 16,17,18,19. Grotere en fittere individuen zijn aangetoond om grotere hoeveelheden nectar en bloed tijdens het voeden binnen te nemen en hulpbronnen effectiever vast te leggen dan kleinere individuen, wat resulteert in een verhoogde levensduur en vruchtbaarheid 20. Daarnaast zijn deze individuen doorgaans resistenter tegen ziekteverwekkers21. Dit kan bij meerdere soorten worden gezien in voedselstress- en larvale competitiestudies. Aedes aegypti bood een dieet van hoge hoeveelheid en kwaliteit larven, vertoonde lagere verspreidings- en transmissiepercentages voor Zika- en Sindbisvirus22,23. Evenzo waren Aedes triseriatus, opgevoed met een voedingsarm dieet, vatbarer voor het La Crosse-virus dan hun goed gevoede tegenhangers24, en een vergelijkbaar patroon werd gerapporteerd in het Anopheles gambiae-Plasmodium falciparum infectiemodel25. Verhoogde inter- en intraspecifieke larvale concurrentie bij Aedes aegypti en Aedes albopictus is ook in verband gebracht met een grotere vatbaarheid voor het denguevirus26. Ten slotte is aangetoond dat hittestress de overdracht van het Westnijlvirus bij leden van de Culex pipiens-soortencomplex 17 en malaria-overdracht bij Anopheles stephensi27 verhoogt.

Gezien de invloed van omgevingsfactoren op de fitheid van muggen en de vectoriële capaciteit, moeten onderzoekers rekening houden met de fitness van populaties die tijdens ecologische studies worden geobserveerd. Verschillende eigenschappen zijn geïdentificeerd als indicatief voor fitness bij muggen en kunnen daarom worden gebruikt in vergelijkende ecologische studies. Talrijke studies hebben aangetoond dat vleugellengte zowel de lichaamsmassa alsde vruchtbaarheid voorspelt. Andere eigenschappen, zoals beenlengte, neuslengte en lichaamslengte,zijn ook aangetoond correlateren met fitheid. Historisch gezien hebben deze methoden het gebruik gemaakt van analoge rasterdia's en meetlenzen. Hoogwaardige beeldopname- en analysesoftware biedt echter de mogelijkheid om hogere resolutie metingen van eigenschappen met grotere precisie en reproduceerbaarheid te verkrijgen. Hier beschrijven we de methodologie voor het ontleden en meten van belangrijke morfologische eigenschappen die in ons laboratorium worden gebruikt voor onderzoek naar wilde muggen die als onderdeel van ecologische studies worden verzameld met behulp van beeldanalysesoftware om hoogprecisiemetingen te verkrijgen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Protocol

OPMERKING: Insecten zijn vrijgesteld van juridische of institutionele beoordelingscommissies. Daarom is goedkeuring niet nodig voor dit soort onderzoek.

1. Muggendissectie en beeldvorming

  1. Breng individuele, in het wild verzamelde vrouwelijke muggen over in een 90 mm petrischaal en plaats ze onder een dissectiemicroscoop die is uitgerust met een digitale camera.
    OPMERKING: Dit protocol kan worden gebruikt voor zowel in het laboratorium gekweekte als in het wild verzamelde muggen. Alle bekende methoden voor het verzamelen van muggen kunnen met deze dissectiemethode worden gebruikt.
  2. Pas de vergroting aan op basis van de soort en het individuele insect, en focus zo dat het hele lichaam van de mug zichtbaar is en het grootste deel van het cameraveld inneemt.
  3. Met behulp van een microschaar ontleed je de volgende weefsels/aanhangsels (Figuur 1): linker achterpoot bij de coxa, linkervleugel aan de basis van de jugum, linker antenne bij de antenne, en neus bij de clypeus
  4. Breng de gedissectiede weefsels over op een dia, gemonteerd met dubbelzijdig tape.
  5. Met de ledematen verwijderd, stel je de rest van het muggenlichaam zo aan zodat de linkerkant zichtbaar is. Indien nodig kunnen extra ledematen worden verwijderd zodat de mug vlak met de petrischaal kan zitten. Met de camera van de microscoop maakt u een beeld van de linkerkant van de mug.
  6. Zonder vergroting of focus aan te passen, verwijder je de petrischaal met de mug en vervang je deze door de sparaat die met de gedissectiede weefsels (antennes, proboscis, vleugel en achterpoot) is gemonteerd. Met de camera van de microscoop maak je een beeld van de gedissectiede weefsels.
  7. Zonder vergroting of focus aan te passen, verwijder je de met muggenweefsel gemonteerde glaasglaa en vervang je deze door de kalibratieglaas (stage-micrometer). Met behulp van de camera van de microscoop maak je een afbeelding van de kalibratiedia.
    OPMERKING: Analyse van vastgelegde beelden kan op een ander moment plaatsvinden dan de dissectie.

2. Meting van muggenkenmerken

  1. Open de beelden die tijdens de muggendissectie zijn verzameld in de beeldanalysesoftware van de camera. Als de microscoopcamera geen beeldanalysesoftware bevat, kan een zelfstandige beeldanalysesoftware zoals ImageJ worden gebruikt.
  2. Met behulp van het meetinstrument van de software, ingesteld op pixels, meet je een sectie van 1 mm van de kalibratieschaal op het kalibratiediabeeld dat wordt genomen. Noteer het aantal pixels per millimeter (px/mm) voor de vergroting en scherpstelling van deze afbeelding.
  3. Metingen van de mug kunnen nu worden uitgevoerd. Begin met het meten en registreren van de lengte (in pixels) van de mugborst en buik in de zijaanzichtsafbeelding. Thoraxlengte wordt gemeten als de afstand tussen de voorkant van de thorax en de achterkant van het scutellum, gezien vanaf de zijkant. De buiklengte is de afstand van de voorkant van het scutellum tot de achterkant van het abdomen35. Het kan nodig zijn om een multi-point meetinstrument te gebruiken of meerdere afzonderlijke metingen te doen op kenmerken met buigingen of gewrichten.
  4. Vervolgens meet je de muggenaanhangsels. Begin met het meten van de lengtes (in pixels) van de gedissecte antenne (afstand tussen het uiteindelijke segment van de antenne en de basis van de antennehouder), vleugel (afstand tussen de axiale incisie en de apicale rand), achterpoot (som van de lengtes van het scheenbeen en dijbeen), en de neus (afstand tussen de basis van de clypeus en het einde van het labium)32,36.
  5. Deel de pixelmetingen van de verzamelde eigenschappen door de px/mm-meting verkregen uit de kalibratiediaafbeelding om de eigenschappen in mm te verkrijgen.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Resultaten

Ons laboratorium gebruikt de beschreven methodologie in twee lopende ecologische studies die de effecten van habitatfragmentatie op de fitness van muggen en de effecten van sociaaleconomische en sociaal-demografische factoren op de overvloed, diversiteit en fitness van muggen onderzoeken. Op dit moment zijn er enkele honderden muggen geanalyseerd in beide studies. Hieronder staan representatieve gegevens van een van de studies over habitatfragmentatie, inclusief metingen en analyses.

...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Discussie

De hier beschreven methodologie biedt een manier om morfologische eigenschappen van muggen te beoordelen als proxy voor fitness. Dergelijke beoordelingen worden vaak gebruikt in ecologisch onderzoek naar insecten, vogels, reptielen en planten 1,37,38,39,40,41. Het meten van belangrijke morfologische eigenschappen stelt onderzoekers in staat vergelijkende ecologische studies uit te voeren in het veld of onder omstandigheden waarin...

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Openbaarmakingen

De auteurs hebben geen openbaarmakingen of belangenconflicten om te melden.

Dankbetuigingen

Deze studie werd deels ondersteund door het intramurale onderzoeksprogramma van het Amerikaanse ministerie van Landbouw, National Institute of Food and Agriculture, Hatch Regular #1024853. De bevindingen en conclusies in deze publicatie zijn niet formeel verspreid door het Amerikaanse ministerie van Landbouw en mogen niet worden opgevat als een vaststelling of beleid van een agentschap.

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel
NaamBedrijfCatalogusnummerOpmerkingen
100mm petrischaaltjeFischer Scientific08-748C
Dissectiemicroscoop met gemonteerde cameraAmScope of soortgelijkSM-4T-144S
Dubbelzijdig plakband3MNC0879005
Fijne pincetAven inc.18059USAMaat 4 of 5, afhankelijk van voorkeur
BeeldanalysesoftwareAmScope of soortgelijkSM-4T-144SVeel microscoopgemonteerde camera's worden geleverd met beeldanalysesoftware. Als er geen beschikbaar is, kunnen gratis programma's zoals ImageJ worden gebruikt.
MicroscharenWexler SurgicalSL2000.1
MicroscoopglazenFischer Scientific12-544-4
Microscoop Stage KalibratieschuifAmScope of soortgelijkA36CALM1

Referenties

  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).

Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.

Herprints en machtigingen

Meer artikelen verkennen

Mugomorfometriemorfologische kenmerkenmuggensurveillancebeeldanalysevectoriale capaciteitinsecticide-toepassingnutritionele stresshabitatveranderingenfitnessbeoordelingpathogeentransmissie

Dit artikel is gepubliceerd

Video binnenkort beschikbaar

Neem contact met ons op
Aanbevelen aan de bibliotheek

Privacy

Gebruiksvoorwaarden

Beleidsoverzicht

Copyright © 2026 MyJoVE Corporation. Alle rechten voorbehouden.