Artykuł metodologiczny

Używanie młynów do pomiaru skłonności do lotu i wydajności zachodniej kukurydzianej stonki korzeniowej, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte)

DOI:

10.3791/59196

⸱

29 października 2019

 ,  , 
1Department of Entomology, Iowa State University, 2Corn Insects & Crop Genetics Research Unit, USDA-ARS

W tym artykule

Podsumowanie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Młyny lotnicze są ważnymi narzędziami do porównywania, jak wiek, płeć, stan krycia, temperatura lub różne inne czynniki mogą wpływać na zachowanie owadów podczas lotu. Tutaj opisujemy protokoły wiązania i pomiaru skłonności do lotu i wydajności zachodniej kukurydzianej stonki korzeniowej pod różnymi zabiegami.

Streszczenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zachodnia kukurydziana stonka korzeniowa, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte) (Coleoptera: Chrysomelidae), jest ważnym ekonomicznie szkodnikiem kukurydzy w północnych Stanach Zjednoczonych. Niektóre populacje rozwinęły odporność na strategie zarządzania, w tym transgeniczną kukurydzę, która wytwarza toksyny owadobójcze pochodzące z bakterii Bacillus thuringiensis (Bt). Wiedza na temat rozprzestrzeniania się zachodniej kukurydzianej stonki korzeniowej ma kluczowe znaczenie dla modeli ewolucji, rozprzestrzeniania się i łagodzenia odporności. Zachowanie owadów w locie, zwłaszcza na duże odległości, jest z natury trudne do zaobserwowania i scharakteryzowania. Młyny lotnikowe zapewniają środki do bezpośredniego testowania rozwojowych i fizjologicznych skutków i konsekwencji lotu w laboratorium, których nie można uzyskać w badaniach terenowych. W tym badaniu młyny lotnicze wykorzystano do pomiaru czasu aktywności lotu, całkowitej liczby lotów oraz odległości, czasu trwania i prędkości lotów wykonywanych przez samice stonek korzeniowych podczas 22-godzinnego okresu testowego. Szesnaście młynów umieszczono w komorze środowiskowej z programowalną kontrolą oświetlenia, temperatury i wilgotności. Opisywany młyn zgarniający ma typową konstrukcję, w której ramię zgarniacza może się swobodnie obracać wokół centralnego czopu. Rotacja jest spowodowana lotem owada przywiązanego do jednego końca ramienia lotnika, a każdy obrót jest rejestrowany przez czujnik ze znacznikiem czasu. Surowe dane są kompilowane przez oprogramowanie, które są następnie przetwarzane w celu dostarczenia statystyk podsumowujących parametry lotu, które Cię interesują. Najtrudniejszym zadaniem w każdym badaniu młyna lotnego jest przymocowanie linki do owada za pomocą kleju, a zastosowana metoda musi być dostosowana do każdego gatunku. Mocowanie musi być wystarczająco mocne, aby utrzymać owada w sztywnej orientacji i zapobiec odczepieniu się podczas ruchu, jednocześnie nie zakłócając naturalnego ruchu skrzydła podczas lotu. Proces mocowania wymaga zręczności, finezji i szybkości, dzięki czemu materiał wideo z tego procesu dla robaków korzeniowych ma wartość.

Wprowadzenie

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Zachodnia kukurydziana stonka korzeniowa, Diabrotica virgifera virgifera LeConte (Coleoptera: Chrysomelidae), została zidentyfikowana jako szkodnik uprawianej kukurydzy w 1909 roku1. Obecnie jest to najważniejszy szkodnik kukurydzy (Zea mays L.) w amerykańskim pasie kukurydzy, a larwy żerujące na korzeniach kukurydzy powodują większość strat plonów związanych z tym szkodnikiem. Szacuje się, że roczne koszty zarządzania i straty w produkcji kukurydzy spowodowane przez kukurydzianą stonkę korzeniową przekraczają 1 miliard dolarów2. Zachodnia kukurydziana stonka korzeniowa jest wysoce adaptacyjna, a populacje wyewoluowały odporność na wiele strategii zarządzania, w tym insektycydy, płodozmian i transgeniczne Bt kukurydziane 3. Określenie wymiarów przestrzennych, w odniesieniu do których należy zastosować taktykę, aby złagodzić lokalny rozwój oporu lub punkt zapalny oporu, zależy od lepszego zrozumienia rozproszenia4. Środki ograniczające ryzyko nie będą skuteczne, jeśli zostaną ograniczone do zbyt małej skali przestrzennej wokół punktu zapalnego oporności, ponieważ odporne osobniki dorosłe rozproszą się poza obszar ograniczania odporności5. Zrozumienie zachowania podczas lotu zachodniej kukurydzianej stonki korzeniowej jest ważne dla stworzenia skutecznych planów zarządzania odpornością na tego szkodnika.

Rozprzestrzenianie się przez lot odgrywa ważną rolę w historii życia i ekologii dorosłej kukurydzianej stonki korzeniowej6, a zachowanie tego szkodnika podczas lotu można badać w laboratorium. Do pomiaru zachowania w locie w laboratorium można zastosować kilka metod. Aktograf, który ogranicza lot w płaszczyźnie pionowej, może mierzyć czas, w którym owad jest zaangażowany w lot. Aktografy zostały wykorzystane do porównania czasu lotu i wzorców okresowości samców i samic zachodniej kukurydzianej stonki korzeniowej w różnym wieku, rozmiarach ciała, temperaturach, podatności na insektycydy i ekspozycji na insektycydy7,8,9. Tunele lotnicze, które składają się z komory śledzącej i ukierunkowanego przepływu powietrza, są szczególnie przydatne do badania zachowania owadów podczas lotu po smugach zapachu, takich jak kandydujące składniki feromonów10 lub roślinne substancje lotne11. Młyny zgarniające są prawdopodobnie najczęstszą metodą badań laboratoryjnych zachowania owadów w locie i mogą charakteryzować kilka aspektów skłonności do lotu i wydajności. Laboratoryjne młyny lotnicze zostały wykorzystane w badaniach zachodniej kukurydzianej stonki korzeniowej w celu scharakteryzowania skłonności do krótkich i długotrwałych lotów, a także hormonalnej kontroli długotrwałego lotu12,13.

Młyny do lotów zapewniają stosunkowo prosty sposób badania zachowania owadów podczas lotu w warunkach laboratoryjnych, umożliwiając badaczom mierzenie różnych parametrów lotu, takich jak okresowość, prędkość, odległość i czas trwania. Wiele z używanych obecnie młynów wywodzących się z rond Kennedy'ego i in.14 oraz Krogh and Weis-Fogh15. Młyny zgarniające mogą różnić się kształtem i rozmiarem, ale podstawowa zasada pozostaje taka sama. Owad jest uwiązany i zamontowany na promieniowym ramieniu poziomym, które może się swobodnie obracać, przy minimalnym tarciu, wokół pionowego wału. Gdy owad leci do przodu, jego ścieżka ogranicza się do krążenia w płaszczyźnie poziomej, przy czym odległość przebyta na obrót jest podyktowana długością ramienia. Czujnik jest zwykle używany do wykrywania każdego obrotu ramienia spowodowanego aktywnością lotu owada. Nieprzetworzone dane obejmują obroty na jednostkę czasu i porę dnia, w której nastąpił lot. Dane są wprowadzane do komputera w celu nagrania. Dane z wielu młynów zgarniających są często rejestrowane równolegle, zasadniczo równocześnie, przy czym powszechne są banki 16 i 32 młynów. Surowe dane są dalej przetwarzane przez niestandardowe oprogramowanie w celu zapewnienia wartości dla takich zmiennych, jak prędkość lotu, całkowita liczba oddzielnych lotów, odległość i czas przelotu i tak dalej.

Każdy gatunek owadów jest inny, jeśli chodzi o najlepszą metodę wiązania ze względu na zmienne morfologiczne, takie jak ogólny rozmiar, rozmiar i kształt obszaru docelowego do mocowania uwięzi, miękkość i elastyczność owada, potrzeba i metoda znieczulenia, możliwość zanieczyszczenia skrzydeł i/lub głowy niewłaściwie umieszczonym lub przelewającym się klejem, i wiele, wiele innych szczegółów. W przypadku wizualizowanego wiązania pluskwy plataspida16 i chrząszcza ambrozja17, odpowiednie obszary docelowe do mocowania linki są stosunkowo duże i wybaczają nieprecyzyjne rozmieszczenie kleju, ponieważ głowa i skrzydła są nieco dobrze oddzielone od miejsca przyczepienia. Nie chodzi o to, aby bagatelizować trudność w uwiązaniu tych owadów, co jest wymagające dla każdego gatunku. Ale zachodnia kukurydziana stonka korzeniowa jest szczególnie trudnym owadem do przywiązania: przedplecze jest wąskie i krótkie, co sprawia, że bardzo precyzyjne mocowanie przy minimalnej ilości kleju (w tym przypadku wosku dentystycznego) jest konieczne, aby zapobiec zakłóceniom w otwieraniu elytry do lotu i głowy, gdzie kontakt z oczami lub czułkami może wpływać na zachowanie. Jednocześnie linka musi być mocno przymocowana, aby uniknąć wyrwania się przez tę mocną ulotkę. Demonstracja uwięzi dorosłych stonek korzeniowych jest najważniejszą propozycją w tym artykule. Powinno to być pomocne dla innych, którzy pracują z tymi lub podobnymi owadami, w przypadku których metoda przedstawiona tutaj może być przydatną opcją.

Ten artykuł opisuje metody używane do skutecznego wiązania i charakteryzowania aktywności lotu dorosłych zachodnich stonek kukurydzianych, które były hodowane w różnych gęstościach larwalnych. Młyny lotnicze i oprogramowanie użyte w tym badaniu (Rysunek 1) pochodzą z projektów opublikowanych w Internecie przez Jones et al.18 Techniki tetheringu zostały zmodyfikowane na podstawie opisu w Stebbing et al.9 Tablica 16 młynów zgarniających została umieszczona w komorze środowiskowej, zaprojektowanej do kontrolowania oświetlenia, wilgotności i temperatury (Rysunek 2). Użycie tej lub podobnej konfiguracji wraz z poniższymi technikami pozwala na testowanie czynników, które mogą wpływać na skłonność do lotu i wydajność zachodniej kukurydzianej stonki korzeniowej, w tym wiek, płeć, temperatura, fotoperiod i wiele innych.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Protokół

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. Tylna zachodnia kukurydziana stonka korzeniowa do testów w locie

UWAGA: Jeśli wiek dorosłego osobnika musi być kontrolowany lub znany, dorosłe osobniki muszą być najpierw zebrane w terenie, a następnie wychowane do dorosłości w celu przeprowadzenia testów. Jeśli wiek chrząszcza lub ustandaryzowane środowisko hodowlane nie są problemem, możliwe może być bezpośrednie badanie dorosłych osobników zebranych w terenie, a protokół można rozpocząć od kroku 2.

  1. Zbierz co najmniej 500 dorosłych dorosłych stonek kukurydzianych z pola kukurydzy, aby upewnić się, że uzyskano wystarczającą ilość jaj do hodowli odpowiedniej liczby dorosłych osobników. Użyj ręcznego aspiratora, aby zebrać dorosłe osoby z pola.
    UWAGA: Zaleca się zbieranie dorosłych osobników w szczycie liczebności, około końca lipca w amerykańskim pasie kukurydzy, aby zapewnić zbiór obu płci. Większość dorosłych osobników będzie samcami, jeśli zostaną zebrane wcześniej, podczas gdy większość będzie samicami, jeśli zostaną zebrane później.
  2. Zebrane dorosłe osobniki płci męskiej i żeńskiej należy umieścić w siatkowej klatce zawierającej posiekany kłos kukurydzy, tkankę liści kukurydzy, 1,5% agaru w postaci stałej i podłoże do składania jaj. Klatka o wymiarach 18 x 18 x 18 cm (rozmiar oczek 44 x 32, apertura 650 μm) może pomieścić jednocześnie do 500 dorosłych osób.
    1. Wykorzystaj kukurydzę uprawianą na polu jako źródło kłosa kukurydzy, który zostanie zebrany na etapie R3, czyli mlecznym rozwoju ziarna19. Jądro R3 jest żółte na zewnątrz, podczas gdy płyn wewnętrzny jest mlecznobiały z powodu gromadzącej się skrobi. Kłosy kukurydzy można zamrażać i przechowywać do roku, dopóki nie będą potrzebne. Aby nakarmić stonkę, usuń łuskę i posiekaj kukurydzę na poziome przekroje o grubości około 3 cm. Posiekana kukurydza jest podstawową dietą dla dorosłych i powinna być zmieniana dwa razy w tygodniu.
    2. Pozyskuj liście z uprawianych w szklarniach roślin kukurydzy w każdym wieku. Ilość tkanki liścia będzie się różnić w zależności od liczby dorosłych osobników w klatce. Unikaj używania roślin polnych, ponieważ mogą one wprowadzać choroby.
    3. Aby przygotować stały agar, wymieszaj 15 g proszku agarowego z 1 litrem wody DI. Podgrzej mieszaninę, aż się zagotuje. Wlej płyn do szalek Petriego (100 mm x 15 mm), gdy jest gorący. Po ostygnięciu przykryj szalkę Petriego pokrywką i umieść je w chłodni (6° C). Agar stanowi źródło wilgoci dla dorosłych i powinien być wymieniany dwa razy w tygodniu.
    4. Aby przygotować podłoże do składania jaj, umieść 40 g przesianej ziemi polnej (<180 μm) na szalce Petriego. Zwilż glebę wodą dejonizowaną. Upewnij się, że gleba na dnie szalki Petriego wydaje się mokra. Naciąć wierzch zwilżonej gleby za pomocą igły. Substrat do składania jaj należy usuwać co tydzień i umieszczać w inkubatorze w temperaturze 25°C i wilgotności względnej 60% na co najmniej jeden miesiąc.
  3. Po wysiadywaniu jaj przez miesiąc przemyć zawartość podłoża do składania jaj przez sito o średnicy 250 μm, aż cała ziemia zostanie usunięta. Określ ilościowo jaja, umieszczając umyte jaja w cylindrze z podziałką o pojemności 10 ml. Na 1 ml przypada około 10 000 jaj.
  4. Umieść oznaczone ilościowo jaja w pojemniku o pojemności 44 ml i przykryj przesianą ziemią polową (<180 μm). Jaja zachodniej kukurydzianej stonki korzeniowej przechodzą obowiązkową diapauzę przez okres zimowy20. Aby przerwać diapauzę, umieść jaja w chłodni (6° C) na co najmniej 6 miesięcy.
    UWAGA: Jaja mogą być przechowywane w chłodni dłużej niż 5 miesięcy, ale żywotność jaj spada z czasem. Po 12 miesiącach wylęg może być niewielki lub nie ma go wcale.
  5. Po upływie co najmniej 5 miesięcy wyjąć jaja z chłodni i umieścić w inkubatorze w temperaturze 25°C i wilgotności względnej 60%. Noworodki wykluwają się już po 16 dniach od wyjęcia z chłodni.
  6. Po wykluciu się z jaj umieść trzy kiełkujące ziarna na dnie plastikowego pojemnika o pojemności 44 ml z odsłoniętymi korzeniami (tj. Nie przykrytymi ziemią). Użyj szczotki z miękkim włosiem, aby przenieść 12 noworodków na powierzchnię korzeni
    7. .
  7. Dodać 4,5 ml wody DI do 40 ml przesianej gleby (<600 μm). Umieść zwilżoną glebę na kiełkujących ziarnach, które zostały zaatakowane przez noworodki i przykryj pojemnik siatką, aby zapobiec ucieczce larw.
  8. W tym samym dniu, w którym plastikowy pojemnik o pojemności 44 ml jest ustawiany z noworodkami, przygotuj pojemnik o pojemności 473 ml z ziarnami kukurydzy, które nie wykiełkowały. Larwy stonki korzeniowej zostaną później przeniesione do tego większego pojemnika. Liczba ziaren określa pożądane zagęszczenie larw na roślinę. Dodać 120 g mieszanki glebowej składającej się w 50% z przesianej gleby polowej (<600 μm) i 50% ziemi doniczkowej zwilżonej 20 ml wody dejonizowanej.
  9. Po 7 dniach przenieść całą zawartość pojemnika o pojemności 44 ml do pojemnika o pojemności 473 ml. Larwy będą w drugim stadium rozwoju w momencie transferu.
    UWAGA: To przeniesienie do większego pojemnika jest konieczne, aby zapewnić larwom wystarczającą masę korzeniową do żerowania poprzez przepoczwarzenie.
  10. Obserwuj pojawienie się dorosłych osobników zwykle około 26 dni po wykluciu się jaj. Dorosłe osobniki są aktywnymi lotnikami po pojawieniu się i mogą uciec z pojemnika o pojemności 473 ml podczas próby zebrania ich ręcznie. Zamiast tego użyj odkurzacza z aspiratorem, aby zebrać dorosłych.
  11. Segreguj osoby dorosłe według płci i/lub daty, jeśli jest to konieczne do testów porównawczych. Płeć zachodniej kukurydzianej stonki korzeniowej można określić, obserwując morfologię przedpiersiowej basitarsi21. Samce mają szerokie, kwadratowe podstawki przedpiersiowe, podczas gdy samice są wąskie i stożkowate.
    1. Umieść chrząszcza w 45-mililitrowej przezroczystej plastikowej fiolce z polistyrenu i przykryj pokrywką z 6 małymi (~1 mm średnicy) otworami.
    2. Znieczulij chrząszcza. Umieść koniec probówki przymocowanej do regulatora zbiornika CO2 nad otworami w pokrywie i pozwól, aby delikatny przepływ CO2 dostał się do probówki przez około 10 do 15 sekund, aż osoba dorosła straci przyczepność do ścianki fiolki.
      UWAGA: Znieczulony owad pozostanie unieruchomiony przez około 1 minutę.
    3. Umieść znieczulonego chrząszcza brzuszną stroną do góry na odwróconym plastikowym dnie szalki Petriego. Ostrożnie umieść nieodwróconą pokrywkę szalki Petriego na chrząszczu. Upewnij się, że stęp chrząszcza dociska się do pokrywy, umożliwiając łatwą obserwację podstawki przedpiersiowej pod mikroskopem preparacyjnym
      4. .
  12. Jeśli eksperyment wymaga, aby chrząszcze zostały pokryte przed lotem, należy użyć samców w wieku co najmniej 5 dni do kopulacji z nowo powstałymi samicami.
    UWAGA: Wykorzystanie starszych samców zapewnia, że są one dojrzałe płciowo w momencie wprowadzenia ich do dziewiczych samic. Samice osiągają dojrzałość płciową po pojawieniu się dorosłego osobnika, podczas gdy samce potrzebują od 5 do 7 dni rozwoju powschodowego, aby osiągnąć dojrzałość płciową22,23.

2. Uruchom oprogramowanie młyna przed testami w locie

UWAGA: Pliki programu młyna lotniczego (rozszerzenia .vi, które działają na platformie komercyjnego oprogramowania, patrz Spis materiałów) oraz szczegóły dotyczące ich użycia są dostępne do pobrania za pośrednictwem linków ("procedura analizy danych" i "Instrukcje dotyczące młyna kołowego") w sekcji "Okablowanie i oprogramowanie młyna przelotowego" w Jones et al.18 stronie internetowej. Jeśli programy nie działają już w nowszych lub przyszłych wersjach platformy oprogramowania lub jeśli użytkownik chce dodać nowe możliwości, procedury dostarczone przez Jonesa i in. 18 mogą być modyfikowane przez użytkownika w razie potrzeby.

  1. Otwórz oprogramowanie młyna zgarniającego (Rysunek 3).
  2. Wprowadź informacje na karcie Inicjalizacja.
    1. Ustaw czas rozpoczęcia i czas zakończenia dla żądanego czasu trwania testu w locie.
      UWAGA: Wszystkie osoby dorosłe powinny być na uwięzi i zamontowane na młynach zlotowych na 30 minut przed godziną rozpoczęcia. Doświadczonej osobie może zająć od 30 minut do 45 minut, aby przywiązać i przygotować 16 chrząszczy do prób w locie (patrz rozdział 3).
    2. Ustaw minimalny próg (min) na 0. Gwarantuje to, że każde wykrycie przelatującego ramienia lotu zostanie zarejestrowane i jest to domyślne zalecane przez Jonesa i wsp. 18.
    3. Ustaw maksymalny próg (min) na 1. W tym przypadku wykorzystano 1 minutę. Wartość ta oznacza, że musi upłynąć 1 minuta od wykrycia czujnika przez ramię lotu, aby "zadzwonić" do zakończenia lotu.
    4. Wprowadź nazwę pliku.
    5. Ustaw interwał rejestrowania danych surowych (min) na 1. Ta wartość określa interwał, w którym dane pierwotne będą kompilowane na potrzeby raportowania wyjściowego. Tutaj jest ustawiony na 1 minutę. W ten sposób na przykład dane wyjściowe obrotów będą rejestrowane na minutę.
      UWAGA: Rzeczywisty odstęp czasu między elektronicznym skanowaniem aktywności czujnika jest bardzo krótki, ale 1-minutowy interwał pozwala na rejestrowanie w wystarczająco dokładnej skali dla większości celów badawczych, jednocześnie ograniczając liczbę wierszy w arkuszu kalkulacyjnym do rozsądnej liczby do badania wzrokowego.
  3. Na karcie Informacje o temacie wypełnij rubryki oznaczone jako ID, dieta, płeć, gatunek i komentarze zgodnie z potrzebami.
  4. Kliknij przycisk START znajdujący się po lewej stronie ekranu. Program rozpocznie zbieranie nieprzetworzonych danych, gdy bieżący czas będzie zgodny z czasem rozpoczęcia.

3. Przywiąż zachodnią kukurydzianą stonkę korzeniową do młyna

  1. Zegnij drut stalowy o długości 40 mm i grubości 28 pod kątem 90° w środku.
    UWAGA: Drut może być również wykonany z innego metalu, takiego jak miedź lub mosiądz.
  2. Weź niewielką ilość wosku dentystycznego, nieco większą niż główka od szpilki, i zwiń ją między opuszkami palców, aż uformuje się kulka. Upewnij się, że palce są czyste, aby zapobiec przedostawaniu się zanieczyszczeń, brudu i oleju do wosku, ponieważ może to zapobiec przywieraniu wosku do owada.
  3. Wciśnij jeden koniec 40 mm wygiętego drutu w środek kulki wosku.
  4. Znieczulić badaną osobę dorosłą CO2 zgodnie z powyższym opisem (patrz 1.11.1 i 1.11.2).
  5. Umieść znieczuloną osobę dorosłą na płaskiej powierzchni i ustaw jej grzbietową stroną do góry. Jeśli chrząszcz nie leży całkowicie płasko na powierzchni, zmień położenie nóg tak, aby tak było. Ważne jest, aby chrząszcz leżał jak najbardziej płasko na powierzchni, aby zapewnić prawidłowe ułożenie drutu.
  6. Krótko (< 1 s) podgrzej wosk dentystyczny na drucie za pomocą zapalniczki butanowej. Jeśli wosk jest podgrzewany zbyt długo, stopiony wosk spadnie z drutu. Nie używaj ponownie wosku, jeśli odpadł od drutu, ponieważ nie będzie on skutecznie przylegał do naskórka owada.
  7. Ostrożnie umieść koniec stalowego drutu ze stopionym woskiem dentystycznym na grzbietowej powierzchni przedplecza, jednocześnie kierując drugi koniec drutu (tj. koniec bez woskowiny dentystycznej) wzdłuż linii środkowej brzucha. Alternatywnie, w razie potrzeby skieruj koniec drutu bez wosku dentystycznego w stronę głowy. W takim przypadku latający chrząszcz będzie pchał ramię lotu zamiast je ciągnąć. Upewnij się, że stopiony wosk nie dostanie się na elytrę ani jej szwy, ponieważ może to uniemożliwić lub utrudnić lot.
  8. Umieść wolny koniec drutu w otworze pustej metalowej rurki ramienia młyna. Upewnij się, że drut jest wystarczająco ciasno dopasowany, aby utrzymać się na miejscu przez tarcie. Chrząszcz na uwięzi może być ustawiony tak, aby latał zgodnie z ruchem wskazówek zegara lub przeciwnie do ruchu wskazówek zegara.
  9. Natychmiast po zamontowaniu chrząszcza oderwij mały kawałek (~1 cm średnicy) bibuły od większej chusteczki. Zaoferuj kawałek tkanki chrząszczowi na uwięzi zwisającemu z młyna do lotu w celu kontaktu z stępem; Większość chrząszczy chwyta tkankę i trzyma ją wbrew grawitacji, dopóki nie uwolnią jej na początku swojej pierwszej aktywności lotniczej. To znacznie zmniejszy początkowe zachowanie podczas ucieczki lub lądowania.
    UWAGA: Obecność człowieka w pomieszczeniu do prób w locie powinna ograniczać się do zakładania i wyjmowania dorosłych z młynów bojowych. Okres badania zwykle nie rozpoczyna się, dopóki nie upłynie co najmniej 30 minut od przyłączenia (patrz uwaga pod ppkt 2.2.1), a ludzie nie powinni być obecni w pomieszczeniu lotów w tym czasie lub podczas samego okresu badania.
  10. Usuń wszystkie dorosłe osoby poddane testom w locie po zakończeniu testu młyna lotniczego. Usuń koralik woskowy łączący linkę z przedpleczem, delikatnie odrywając drut od przedplecza. Wosk łatwo się oddzieli, nie uszkadzając naskórka, dzięki czemu owad będzie dostępny do dalszych eksperymentów w razie potrzeby.

4. Zapisz dane zebrane z programu młyna lotniczego.

  1. Program może być ustawiony na MANUAL lub AUTO. Jeśli program jest ustawiony na ręczny, użytkownik musi zakończyć program, klikając przycisk STOP. Jeśli program jest ustawiony na AUTO, program przestanie zbierać nieprzetworzone dane, gdy bieżąca godzina będzie zgodna z godziną zakończenia.
  2. Kliknij EXIT po zakończeniu okresu prób w locie.
  3. Upewnij się, że plik TDMS jest zapisany pod nazwą pliku wprowadzoną podczas inicjalizacji programu (krok 2.2).
  4. Kliknij na plik TDMS i zapisz dokument jako arkusz kalkulacyjny (.xlsx).

5. Pobierz parametry lotu z zapisanego arkusza kalkulacyjnego (.xlsx)

UWAGA: Arkusz kalkulacyjny może być specjalnie zaprojektowany do manipulowania surowymi danymi wyjściowymi z oprogramowania młyna lotniczego. W tym przypadku program był taki sam, jak opisany przez Jonesa i in. 18, ale dodano dodatkową procedurę, aby rozpoznać i podsumować najdłuższy nieprzerwany lot pojedynczego owada w okresie testowym.

  1. Dla każdej osoby, która zaangażowała się w aktywność lotniczą, arkusz kalkulacyjny będzie zawierał następujące informacje: numer lotu, całkowitą liczbę obrotów, czas rozpoczęcia, czas zakończenia i czas trwania lotu w minutach.
    1. Aby obliczyć całkowity dystans przebyty w okresie testowym, należy zsumować kolumnę oznaczoną jako "Łączne obroty" i pomnożyć ją przez odległość przebytą na jeden obrót. Odległość na obrót zależy od długości ramienia lotu od centralnego czopu do dołączonego owada. Na przykład, jeśli odległość ta wynosi 15,9 cm, każdy obrót jest równoważny jednemu przebytemu metrowi. Łączna liczba obrotów znajduje się również w zakładce 'Test Stats'.
    2. Aby obliczyć całkowity czas trwania lotu w okresie testowym, należy zsumować kolumnę oznaczoną jako "Czas trwania lotu (min)".
    3. Aby określić dystans i czas trwania najdłuższego nieprzerwanego lotu, przejdź do zakładki "Statystyki testów" i zajrzyj do kolumny zatytułowanej "Najdłuższy lot #".
    4. Prędkość lotu można obliczyć, dzieląc przebytą odległość przez czas trwania lotu. W przypadku owadów prędkość jest zwykle wyrażana w m/s lub km/h.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Wyniki

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Rysunek 4 pokazuje reprezentatywne przykłady wyników oczekiwanych po testach w locie. Dane dotyczące lotu uzyskano z prac eksperymentalnych przeprowadzonych na Wydziale Entomologii Uniwersytetu Stanowego Iowa. Sześciodniowe, kryte samice dorosłej kukurydzianej stonki korzeniowej były przywiązane do młynów i umieszczane w kontrolowanej komorze środowiskowej ustawionej na godzinę 14:10 L:D, 60% wilgotności względnej i 25°C. Chrząszcze pozostawiono na młynach na 22 kolejne godziny, zaczynając 3...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Dyskusja

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Scharakteryzowanie zachowania ucieczki zachodniej kukurydzianej stonki korzeniowej jest ważne dla opracowania skutecznych planów zarządzania odpornością. Zachowanie tego szkodnika podczas lotu zostało zbadane w laboratorium przy użyciu różnych metod, w tym aktogramów, tuneli lotniczych i młynów do latania. Młyny zgarniające, jak opisano i zilustrowano w tym artykule, pozwalają owadom na wykonywanie nieprzerwanych lotów, dzięki czemu naukowcy mogą określić ilościowo parametry lotu, takie jak odległość, czas trwania, okres...

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Oświadczenia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Podziękowania

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

E.Y.Y. była wspierana przez National Science Foundation I/UCRC, Center for Arthropod Management Technologies, w ramach grantu nr. IIP-1338775 i partnerzy branżowi.

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Materiały

Lista materiałów użytych w tym artykule
NazwaFirmaNumer katalogowyKomentarze
Butanowa wielofunkcyjna zapalniczkaBICUXMPFD2DCAby zmiękczyć wosk podczas wiązania
Przezroczysta fiolka z tworzywa sztucznego z polistyrenu (45 ml)Pojemnik Freund i dostawaAS112Do trzymania chrząszcza podczas znieczulania
Odwodnione podłoże hodowlane, proszek agarowyFisher ScientificS14153Do produkcji agaru do zatrzymywania wilgoci dla dorosłych
Pręt Delrin (średnica 1", długość 3,75")Wielu dostawców: może korzystać najtańsze w internecie.Do słupka młyna
lotniczego Wosk dentystycznyDenTek47701000335Przylega do drutu do prothorax
Ferrytowe magnesy pierścieniowe (OD: 0,69 ", ID: 0,29", Grubość: 0,118 "; Ciąg 7 uncji)Sklep z magnesami63B06929118Przeciwstawny - do generowania pływaka.
Czujnik HallaOptikincOHN3120UZajrzyj do czujników magnetycznych po lewej stronie strony internetowej Optekinc, a następnie poszukaj numeru części. Podany jest link do aktualnych dostawców.
Rurki podskórne (rozmiar 22; 0,0358") OD x 0,01975" Identyfikator x 0,004 cala ściana)Małe części, Inc.HTX-22T-12Używany do ramion młyna lotniczego i pręta osi głównej.
Inkubator (104,1 x 85,4 x 196,1 cm)Percival ScientificI-41VL
LabVIEW Pełny rozwój oprogramowania systemowego, platforma do projektowania systemówNational Instruments (patrz http://www.ni.com/en-us/shop/labview/select-edition.html)LabVIEW 2018 (pełna edycja) Zapewnia środowisko potrzebne do uruchomienia plików flight mill (rozszerzenia .vi) dostępnych do pobrania z Jones et al.18 pod adresem http://entomology.tfrec.wsu.edu/VPJ_Lab/Flight-Mill.  LabVIEW 2018 Full jest kompatybilny z systemami operacyjnymi Win/Mac/Linux.
Klatka siatkowa (18 x 18 x 18 cm)MegaView Science Co., Ltd.BugDorm-4M1515= 44 x 32, 650 &mikro; m apertura
Narzędzie igłoweBLICK34920-1063Do nacinania powierzchni gleby do składania jaj w laboratorium
Niklowe magnesy pierścieniowe (3/16" OD x 1/16" Identyfikator x: 1/16" gruby)K& J MagneticsR311Służy do wyzwalania cyfrowego czujnika halla.
Szalka Petriego (100 mm x 15 mm)Fisher ScientificS33580A
Pojemnik plastikowy (44 ml)Strzałka150 sztukDo wstępnej hodowli młodych larw
Pojemnik plastikowy (473 ml)Placon22885Do hodowli starszych larw
Szczotka okrągła (rozmiar 2)Po prostu Simmons10472906Do przenoszenia świeżo wyklutych noworodków na powierzchnię korzeni
Sito ( 250-&mikro; m)Fisher Scientific08-418-05Aby oddzielić jaja od gleby
Drut stalowy (o grubości 28)Grupa Hillman38902350282
pręt teflonowy (średnica 3/8 ", długość 3/4")Stany Zjednoczone Plastic Corporation47503Aby zaakceptować obracające się ramię.
Próżnia Gast Manufacturing, Inc.1531-107B-G288XDla aspirujących dorosłych w laboratorium
Biała tkanina z poliszyfonuHobby Lobby194811Aby zapobiec ucieczce larw z pojemnika hodowlanego
Rozmiar oczek

Bibliografia

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Gillette, C. P. Diabrotica virgifera Lec. as a corn root-worm. Journal of Economic Entomology. 5 (4), 364-366 (1912).
  2. Rice, M. E. Transgenic rootworm corn: assessing potential agronomic, economic, and environmental benefits. Plant Management Network. , (2004).
  3. Gray, M. E., Sappington, T. W., Miller, N. J., Moeser, J., Bohn, M. O. Adaptation and invasiveness of western corn rootworm: Intensifying research on a worsening pest. Annual Review of Entomology. 54 (1), 303-321 (2009).
  4. Martinez, J. C., Caprio, M. A. IPM use with the deployment of a nonhigh dose Bt pyramid and mitigation of resistance for western corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera). Environmental Entomology. 45 (3), 747-761 (2016).
  5. Miller, N. J., Sappington, T. W. Role of dispersal in resistance evolution and spread. Current Opinion in Insect Science. 21, 68-74 (2017).
  6. Spencer, J. L., Hibbard, B. E., Moeser, J., Onstad, D. W. Behaviour and ecology of the western corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera LeConte). Agricultural and Forest Entomology. 11, 9-27 (2009).
  7. VanWoerkom, G. J., Turpin, F. T., Barret, J. R. Jr Influence of constant and changing temperatures on locomotor activity of adult western corn rootworms (Diabrotica virgifera) in the laboratory. Environmental Entomology. 9 (1), 32-34 (1980).
  8. Naranjo, S. E. Comparative flight behavior of Diabrotica virgifera virgifera and Diabrotica barberi in the laboratory. Entomologia Experimentalis et Applicata. 55 (1), 79-90 (1990).
  9. Stebbing, J. A., et al. Flight behavior of methyl-parathion-resistant and -susceptible western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae) populations from Nebraska. Journal of Economic Entomology. 98 (4), 1294-1304 (2005).
  10. Dobson, I. D., Teal, P. E. A. Analysis of long-range reproductive behavior of male Diabrotica virgifera virgifera LeConte and D. barberi Smith and Lawrence to stereoisomers of 8-methyl-2decyl propanoate under laboratory conditions. Journal of Chemical Ecology. 13 (6), 1331-1341 (1987).
  11. Spencer, J. L., Isard, S. A., Levine, E. Free flight of western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae) to corn and soybean plants in a walk-in wind tunnel. Journal of Economic Entomology. 92 (1), 146-155 (1999).
  12. Coats, S. A., Tollefson, J. J., Mutchmor, J. A. Study of migratory flight in the western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae). Environmental Entomology. 15 (3), 620-625 (1986).
  13. Coats, S. A., Mutchmor, J. A., Tollefson, J. J. Regulation of migratory flight by juvenile hormone mimic and inhibitor in the western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae). Annals of the Entomological Society of America. 80 (5), 697-708 (1987).
  14. Kennedy, J. S., Ainsworth, M., Toms, B. A. Laboratory studies on the spraying of locusts at rest and in flight. Anti-Locust Bull. L. 2, 64(1948).
  15. Krogh, A., Weis-Fogh, T. A Roundabout for studying sustained flight of Locusts. Journal of Experimental Biology. 29, 211-219 (1952).
  16. Attisano, A., Murphy, J. T., Vickers, A., Moore, P. J. A simple flight mill for the study of tethered flight in insects. Journal of Visualized Experiments. (106), e53377(2015).
  17. Okada, R., Pham, D. L., Ito, Y., Yamasaki, M., Ikeno, H. Measuring the flight ability of the ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), using a low-cost, small, and easily constructed flight mill. Journal of Visualized Experiments. (138), e57468(2018).
  18. Jones, V. P., Naranjo, S. E., Smith, T. J. Insect ecology and behavior: laboratory flight mill studies. , http://entomology.tfrec.wsu.edu/VPJ_Lab/Flight-Mill (Accessed 31 August 2018) (2010).
  19. Abendroth, L. J., Elmore, R. W., Boyer, M. J., Marlay, S. K. Corn Growth and Development. , Iowa State University. Ames, Iowa. PMR 1009 (2011).
  20. Meinke, L. J., Sappington, T. W., Onstad, D. W., Guillemaud, T., Miller, N. J., Komáromi, J., Levay, N., Furlan, L., Kiss, J., Toth, F. Western corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera LeConte) population dynamics. Agricultural and Forest Entomology. 11, 29-46 (2009).
  21. Hammack, L., French, B. W. Sexual dimorphism of basitarsi in pest species of Diabrotica and Cerotoma (Coleoptera: Chrysomelidae). Annals of the Entomological Society of America. 100 (1), 59-63 (2007).
  22. Guss, P. L. The sex pheromone of the western corn rootworm (Diabrotica virgifera). Environmental Entomology. 5 (2), 219-223 (1976).
  23. Hammack, L. Calling behavior in female western corn rootworm beetles (Coleoptera: Chrysomelidae). Annals of the Entomological Society of America. 88 (4), 562-569 (1995).
  24. Minter, M., Pearson, A., Lim, K. S., Wilson, K., Chapman, J. W., Jones, C. M. The tethered flight technique as a tool for studying life-history strategies associated with migration in insects. Ecological Entomology. 43, 397-411 (2018).
  25. Ribak, G., Barkan, S., Soroker, V. The aerodynamics of flight in an insect flight-mill. PLoS One. 12 (11), e0186441(2017).
  26. Riley, J. R., Downham, M. C. A., Cooter, R. J. Comparison of the performance of leafhoppers on flight mills with that to be expected in free flight. Entomologia Experimentalis et Applicata. 83, 317-322 (1997).
  27. Isard, S. A., Spencer, J. L., Mabry, T. R., Levine, E. Influence of atmospheric conditions on high-elevation flight of western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae). Environmental Entomology. 33 (3), 650-656 (2004).
  28. Chapman, J. W., Reynolds, D. R., Wilson, K. Long-range seasonal migration in insects: mechanisms, evolutionary drivers and ecological consequences. Ecology Letters. 18, 287-302 (2015).
  29. Spencer, J. L., Mabry, T. R., Vaughn, T. T. Use of transgenic plants to measure insect herbivore movement. Journal of Economic Entomology. 96 (6), 1738-1749 (2003).
  30. Isard, S. A., Spencer, J. L., Nasser, M. A., Levine, E. Aerial movement of western corn rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (Coleoptera: Chrysomelidae): diel periodicity of flight activity in soybean fields. Environmental Entomology. 29 (2), 226-234 (2000).
  31. Kim, K. S., Sappington, T. W. Genetic structuring of western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae) populations in the U.S. based on microsatellite loci analysis. Environmental Entomology. 34 (2), 494-503 (2005).

Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.

Przedruki i uprawnienia

Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE

Poproś o pozwolenie

Tagi

Technika przywi zaniaAnaliza zachowa podczas lotuPomiar lotu owad wMocowanie woskiem dentystycznymOprogramowanie do m yna lotniczegoAnaliza parametr w lotuMetoda przywi zania owad wBadanie sk onno ci do lotu

Powiązane artykuły