Metoda oceny skuteczności insektycydów przeciwko pluskwom, Cimex lectularius, jajom i pierwszym stadium rozwojowym
15 marca 2017
Oceny insektycydów są często skierowane przeciwko dorosłym owadom, a nie niedojrzałym stadiom. W tym miejscu przedstawiamy protokół oceny insektycydów przeciwko jajom pluskiew z porównaniem do pierwszego stadium nimfalnego pluskwy. Protokoły te można dostosować do innych owadów w celu oceny skuteczności insektycydów w stadiach życia niebędących dorosłymi.
Ogólnym celem niniejszego eksperymentu jest ocena skuteczności insektycydów w zwalczaniu jaj oraz pierwszych stadiów rozwojowych pluskiew domowych. Metoda ta może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania w dziedzinie entomologii, takie jak wpływ testów toksykologicznych na jaja i małe nimfy pluskiew. Główną zaletą tej techniki jest to, że została ona opracowana w celu zwalczania insektycydami trudnego stadium rozwojowego owada, w szczególności stadium jaja.
Aby rozpocząć eksperyment, należy pobrać od pięciu do 10 zapłodnionych, dobrze odżywionych dorosłych samic pluskiew z kolonii i umieścić je w szalce Petri z papierem filtrowanym. Przygotuj 10 powtórzeń, aby zapewnić wystarczającą liczbę jaj do testu insektycydowego. Codziennie sprawdzaj szalki, aby zweryfikować, czy samice zniosły jaja.
Po zniesieniu jaj przez samice, należy codziennie przenosić je z danej szalki Petriego do nowych szalek z nowym papierem filtrowanym. Należy zapisać dane dotyczące starych i nowych szalek Petriego. Przed rozpoczęciem testu należy odczekać od czterech do pięciu dni, aby jaja mogły dojrzeć.
Po odpowiednim czasie inkubacji jaj, ostrożnie przenieś jaja pluskiew z papierów filtrujących za pomocą pęsety z miękkimi końcówkami. Delikatnie podważ dno jaja przylegającego do papieru filtrującego, a następnie ostrożnie chwyć jajo, nie wywierając zbyt dużego nacisku, aby uniknąć ich odrzucenia. Umieść przeniesione jaja pluskiew w odpowiednich grupach w plastikowych szalkach Petriego.
Przetrzyj zewnętrzną stronę dna każdej szalki Petri arkuszem do zmiękczania tkanin, aby ograniczyć ładunki elektrostatyczne, które mogłyby odrzucać jaja pluskiew. Następnie przygotuj rozcieńczenia szeregowe insektycydów, aby uzyskać zakres pięciu różnych stężeń oraz roztwór kontrolny składający się z samej wody z kranu, każdy o objętości 20 mL. Pobierz probówki wirówkowe o pojemności 50 mL nacięte na linii mL, a następnie wytnij z drobnej siatki kwadraty wystarczająco duże, aby zmieściły się w zakrętce.
Mocno przykręć siatkę do probówek wirówkowych za pomocą nakrętek, eliminując wszelkie wybrzuszenia. Następnie, używając pędzla, umieść grupę jaj pluskiew na siatce wewnątrz probówki wirówkowej. Zanurz grupę jaj pluskiew w przeciętej probówce wirówkowej w roztworze insektycydu o określonym stężeniu na pięć sekund.
Wyjmij probówkę wirówkową z roztworu insektycydu. Umieść probówkę bezpośrednio na papierze laboratoryjnym, aby osuszyć siatkę z znajdującymi się wewnątrz jajami. Po osuszeniu usuń grupę jaj z probówki wirówkowej za pomocą małego pędzla z cienkim włosiem i umieść je w czystej szalce Petriego na czystym papierze filtrującym.
Rejestruj śmiertelność jaj przez 14 dni, aby upewnić się, że wszystkie jaja miały wystarczająco dużo czasu na wyklucie. Skoryguj śmiertelność w grupie kontrolnej, stosując wzór Abbotta. Wprowadź zarejestrowaną śmiertelność wraz z odpowiadającymi jej stężeniami do oprogramowania analitycznego w celu obliczenia wartości LC50.
Oddziel grupę pięciu dorosłych samców i pięciu dorosłych samic pluskiew domowych, które zostały nakarmione w dniu poprzednim, i umieść je w szalce Petriego z papierem filtrowanym. Pozostaw dorosłe pluskiewy na osiem dni w celu kopulacji i zniesienia jaj. Następnie usuń osobniki dorosłe z szalek Petriego i pozwól jajom wykluć się w pierwszym stadium larwalnym wewnątrz szalek.
Nienasycone pierwsze stadia larwalne w tym samym wieku zebrać za pomocą pędzla, a następnie umieścić je w nowych, czystych szalkach Petriego do czasu przeprowadzenia testu z insektycydem. Na poszczególne papierki filtracyjne nanieść pipetą 150 µL z każdej z pięciu wcześniej przygotowanych rozcieńczeń insektycydu oraz wody dla grupy kontrolnej. Insektycyd rozprowadzić równomiernie, aplikując krople wokół całej krawędzi oraz w centrum papierka filtracyjnego.
Umieść potraktowane papierki filtracyjne pojedynczo na osobnych panelach z płyty pilśniowej. Wypuść grupy pluskiew w pierwszym stadium larwalnym na poszczególne papierki filtracyjne, gdy są one jeszcze wilgotne od insektycydu, a następnie przykryj owady odwróconym dnem szalki Petriego i połóż na niej obciążnik, aby zapobiec ucieczce pluskiew. Zarejestruj śmiertelność pluskiew w pierwszym stadium po 24 godzinach ekspozycji na wszystkie stężenia insektycydu.
Skoryguj śmiertelność w grupie kontrolnej, korzystając z wzoru Abbotta. Wprowadź zarejestrowaną śmiertelność i stężenia do oprogramowania analitycznego w celu obliczenia wartości LC50. Procent odpowiedzi lub śmiertelność jaj pluskiew domowych szczepu Harlin w odpowiedzi na pięć różnych stężeń metokloprydu beta-cyflutryny wzrastał wraz ze wzrostem dawki.
Śmiertelność osiągnęła 100% przy najwyższym przetestowanym stężeniu. Po obejrzeniu tego filmu powinni Państwo lepiej rozumieć, jak oceniać skuteczność insektycydów przeciwko jajom oraz pierwszym stadiom larwalnym pluskiew.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejsze badanie przedstawia protokół oceny skuteczności insektycydów przeciwko jajom oraz pierwszym stadiom larwalnym pluskiew łóżkowych. Metoda ta ma na celu rozwiązanie problemów związanych z oceną efektywności insektycydów w stadiach rozwojowych innych niż dorosłe, które są często pomijane w tradycyjnych ewaluacjach.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Entomologia
- Skuteczność insektycydów
- Stadia rozwojowe owadów
Wprowadzenie
- Oceny insektycydów zazwyczaj koncentrują się na owadach dorosłych.
- Stadia niedojrzałe, takie jak jaja i nimfy, mają kluczowe znaczenie dla zwalczania szkodników.
- Zrozumienie wpływu insektycydów na te stadia może usprawnić strategie zarządzania szkodnikami.
- Niniejsze badanie przedstawia metodę dostosowaną do oceny działania insektycydów na jaja pluskiew domowych.
Cel badania
- Ocena skuteczności insektycydów w działaniu na jaja oraz pierwsze stadia larwalne pluskiew domowych.
- Opracowanie protokołu, który może zostać zaadaptowany dla innych gatunków owadów.
- Poszerzenie wiedzy w dziedzinie entomologii dotyczącej wpływu insektycydów na stadia inne niż imago.
Zastosowane metody
- Zebrać od 5 do 10 zapłodnionych, dobrze nakarmionych dorosłych samic pluskiew domowych.
- Umieścić samice w szalce Petriego z papierem filtracyjnym.
- Przygotować 10 powtórzeń, aby zapewnić wystarczającą produkcję jaj.
- Codziennie monitorować szalki pod kątem składania jaj.
Główne wyniki
- Protokół skutecznie ocenia efektywność insektycydów w stosunku do jaj pluskiew domowych.
- W celu porównania wrażliwości oceniono również pierwsze stadium larwalne.
- Wyniki wskazują na znaczenie zwalczania stadiów niedojrzałych w kontroli szkodników.
- Metoda ta może zostać dostosowana do innych gatunków owadów.
Wnioski
- Ocena insektycydów na etapach przedimago jest kluczowa dla skutecznego zwalczania szkodników.
- Badanie dostarcza wartościowego protokołu dla przyszłych badań.
- Konieczne są dalsze badania w celu zbadania implikacji dla innych owadów szkodników.
Najczęściej zadawane pytania
Znaczenie dla Przemysłu
Ocena skuteczności insektycydów we wszystkich stadiach rozwojowych, w tym w jajach i wczesnych stadiach larwalnych, jest kluczowa dla kompleksowych strategii zwalczania szkodników w badaniach i rozwoju w obszarze biofarmacji oraz zdrowia publicznego. Metoda ta umożliwia ilościową ocenę wpływu toksykologicznego na niedojrzałe stadia pluskiew domowych, wspierając walidację celów i minimalizację ryzyka mechanistycznego w programach zwalczania wektorów. Poprzez generowanie danych o zależności stężenie-odpowiedź oraz wartości LC50 dla stadiów przeddorosłych, podejście to zwiększa pewność prognostyczną w początkowej fazie odkrywania oraz w ustalaniu priorytetów portfela dla nowych związków insektycydowych.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Wartość naukowa: Umożliwia badanie mechanizmów owadobójczych w krytycznych stadiach rozwojowych, wyjaśniając oddziaływanie z celem w jajach oraz w pierwszym stadium larwalnym.
- Wartość operacyjna: Wspiera ograniczanie ryzyka biologicznego poprzez potwierdzenie aktywności w przypadkach, w których tradycyjne testy skoncentrowane na osobnikach dorosłych mogą okazać się nieskuteczne.
- Wartość prognostyczna: Zwiększa pewność co do wybranego celu poprzez profilowanie skuteczności specyficznej dla poszczególnych stadiów, co wspomaga decyzje o kontynuacji lub przerwaniu prac w procesie identyfikacji wiodących związków.
Przesiewy i opracowywanie testów
- Wartość naukowa: Pozwala na uzyskanie standaryzowanych, powtarzalnych krzywych koncentracja-odpowiedź w celu ilościowego oznaczenia LC50 dla jaj i pierwszych stadiów rozwojowych pluskiew domowych.
- Wartość operacyjna: Umożliwia skalowalne, wysokoprzepustowe przygotowanie rozcieńczeń insektycydów oraz protokołów ekspozycji z wykorzystaniem testów zanurzeniowych i kontaktowych.
- Gotowość testu: Generuje ilościowe wyniki śmiertelności odpowiednie do przesiewu związków oraz analizy zależności struktura-aktywność.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Wartość naukowa: Wspiera modelowanie systemów istotnych dla przebiegu choroby poprzez ocenę skuteczności we wczesnych etapach życia, które wpływają na odporność populacji.
- Wartość operacyjna: Zapewnia ciągłość translacyjną od etapu odkrycia po walidację przedkliniczną dzięki analizie podatności w pełnym cyklu życia.
- Postęp skorygowany o ryzyko: Dostarcza informacji niezbędnych do podejmowania przedklinicznych decyzji go/no-go poprzez ujawnienie etapowych wzorców oporności lub tolerancji.
Integracja ruroprzewodów i przepływów pracy
Metoda ta wpisuje się w kontinuum procesu odkrywania leków – od wczesnej walidacji celu, przez identyfikację związku wiodącego, aż po ocenę przedkliniczną, szczególnie w kontekście kontroli wektorów oraz opracowywania insektycydów dla zdrowia publicznego.
- Biologia odkrywcza: Wspiera testowanie hipotez dotyczących mechanizmów owadobójczych, umożliwiając ocenę skuteczności w stadiach rozwojowych innych niż dorosłe, które są często pomijane w standardowych badaniach przesiewowych.
- Badania przesiewowe: Zapewniają gotowość do analizy dzięki ustandaryzowanym protokołom zanurzania i kontaktu, które dostarczają powtarzalnych, ilościowych danych dotyczących śmiertelności.
- Analityka: Umożliwia obliczenia LC50 oraz modelowanie zależności dawka-odpowiedź, co pozwala na porównywanie związków i ranking ich siły działania.
- Badania translacyjne: Łączą wczesne odkrycia z etapem przedklinicznym poprzez ocenę skuteczności w całym cyklu życiowym pluskiewy, co jest kluczowym czynnikiem w zarządzaniu opornością.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Tworzy platformę wielokrotnego użytku do oceny nowych związków owadobójczych przeciwko trudnym do zwalczania stadiom rozwojowym, co ogranicza konieczność redundantnego opracowywania testów.
Wpływ operacyjny i organizacyjny
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną poprzez ujawnienie podatności specyficznej dla stadium rozwoju oraz redukcję niejednoznaczności mechanistycznej działania insektycydu.
- Wartość operacyjna: Dostarcza standaryzowanych, powtarzalnych protokołów dla testów na jajach i pierwszym stadium larwalnym, minimalizując zmienność między laboratoriami.
- Wartość strategiczna: Poprawia efektywność kapitałową, umożliwiając wczesną redukcję ryzyka w przypadku związków nieskutecznych wobec stadiów niedojrzałych, co zapobiega niepowodzeniom na późnych etapach badań.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację skorygowaną o ryzyko poprzez identyfikację związków o szerokim spektrum aktywności w całym cyklu życiowym, co usprawnia decyzje dotyczące dalszego rozwoju.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymaga doświadczenia w obchodzeniu się z owadami, ich hodowli oraz mikromanipulacji jajami i wczesnymi stadiami larwalnymi.
- Zależy od precyzyjnego przygotowania rozcieńczeń, czasu ekspozycji oraz kontroli parametrów środowiskowych w celu zapewnienia ważności testu.
- Wymaga standaryzowanej oceny śmiertelności oraz korekty z wykorzystaniem wzoru Abbotta w celu przeprowadzenia analizy skorygowanej o grupę kontrolną.
- Wiąże się z koniecznością dostosowania protokołu przy rozszerzaniu go na inne gatunki owadów o odmiennej morfologii jaj lub innym zachowaniu stadiów larwalnych.
- Ograniczenia praktyczne obejmują pracochłonny charakter zbierania jaj, ich starzenia oraz indywidualnej manipulacji, co bez automatyzacji może ograniczać przepustowość analiz.
