Name: Pomiar zdolności lotnej chrząszcza Ambrozja, Platypus quercivorus (Murayama), przy użyciu taniego, małego i łatwego w budowie młyna (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-08-06T13:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 37 s
Description: Poznaj metodę pomiaru zdolności lotnej chrząszcza ambrozja Platypus quercivorus przy użyciu taniego i łatwego w budowie młyna. To podejście umożliwia badanie migracji szkodników w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Dziękujemy Panom S. Fukaya, N. Okudzie i T. Ishino za pomoc w eksperymentach. Badanie to zostało wsparte przez Grants-in-Aid for Scientific Research od Japońskiego Towarzystwa Promocji Nauki (nr 15K14755).

1. Budowa młyna
<ol>
	<li>Budowa aparatu młyna zgarniającego
	<ol>
		<li>Odetnij plastikową część od igły (część metalowa: 40 mm długości i 0,25 mm średnicy; część plastikowa: 22 mm długości i 2 mm średnicy) za pomocą szczypiec (<silna klasa="xfig">Rysunek 3).</li>
		<li>Zamocuj tę igłę za pomocą nieobrobionej igły w kształcie krzyża z klejem z żywicy epoksydowej (<silna klasa="xfig">Rysunek 3), odnosząc je jako ramię młyna zgarniającego i igłę osiową. 
		UWAGA: W przypadku igły osiowej strona nieleczona powinna być stroną dolną. Odkryta końcówka ramienia młyna służy do sklejania chrząszcza (Rysunek 1B i <silna klasa="xfig">Rysunek 3).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Budowa podstawy
	<ol>
		<li>Wykonaj małe wgłębienie na powierzchni cienkiej płytki ze stali nierdzewnej (5 cm x 5 cm), wbijając gwóźdź, aby zapobiec poziomemu przesuwaniu się igły osiowej (<silna klasa="xfig">Rysunek 4). 
		UWAGA: Rzeczywiste wymiary metalowej płyty nie są krytyczne i możliwy jest inny materiał, ale unikaj używania miękkiego materiału; W przeciwnym razie igła zostanie zablokowana, zapobiegając obracaniu się młyna.</li>
		<li>Umieść i przymocuj metalową płytkę do drewnianej deski (drewnianej podstawy) za pomocą taśmy klejącej.</li>
		<li>Zegnij stalową płytę, aby uzyskać podwójny kształt litery L (<silna klasa="xfig">Rysunek 1C i <silna klasa="xfig">Rysunek 2A). 
		UWAGA: Wygodne było użycie metalowej płytki w kształcie litery L do mocowania mebli na ścianie. Kolejnym wygodnym argumentem przemawiającym za użyciem tego rodzaju płyty było to, że płyta miała już wiele otworów. Otwory służyły do przykręcenia, a także zamocowania zatrzasku (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A i <silna klasa="xfig">Rysunek 4).</li>
		<li>Zrób cylinder, przecinając końcówkę jednorazowej plastikowej pipety (wysokość = 1 cm, średnica zewnętrzna (o.d.) = 4 mm, średnica wewnętrzna (id) = 2 mm) do prowadzenia igły osiowej (<silna klasa = "xfig">Rysunek 2A i <silna klasa="xfig">Rysunek 4).</li>
		<li>Umieść i zamocuj podwójną płytkę w kształcie litery L i cylinder na metalowej płytce (<silna klasa="xfig">Rysunek 2A i <silna klasa="xfig">Rysunek 4).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Budowa aparatury pomiarowej
	<ol>
		<li>Zegnij metalową płytkę, aby miała kształt litery L, aby utworzyć górną płytę. 
		UWAGA: Wygodnie było użyć metalowej płytki w kształcie litery L do mocowania mebli na ścianie (<silna klasa="xfig">Rysunek 5B-C). Jeśli tak, możesz pominąć ten krok.</li>
		<li>Umieść małą metalową nasadkę (5 mm długości i 1 mm średnicy) na górnej płycie (<silna klasa="xfig">Rysunek 2D-E, <silna klasa="xfig">Rysunek 4 i <silna klasa="xfig">Rysunek 5A). 
		UWAGA: Jako czapkę użyliśmy zatrzasku. Przeszedł on przez otwór w płytce w kształcie litery L (<silna klasa="xfig">Rysunek 4).</li>
		<li>Zamocuj czujnik fotograficzny na płycie w kształcie litery L (<silna klasa="xfig">Rysunek 4 i <silna klasa="xfig">Rysunek 5A). Przykręcono podłoże obwodu czujnika na płycie w kształcie litery L, aby zaoszczędzić miejsce (<silna klasa="xfig">Rysunek 2D-E, oraz <silna klasa="xfig">Rysunek 4).</li>
		<li>Przyklej diodę LED na podczerwień (150 mW) do małego magnesu wraz z podłożem obwodu dla diody LED (<silna klasa="xfig">Rysunek 1A i <silna klasa="xfig">Rysunek 2A).</li>
		<li>Umieść diodę LED (150 mW) na płycie podstawy pod czujnikiem fotograficznym (<silna klasa = "xfig" > Rysunek 1A i <silna klasa = "xfig" > Rysunek 2A).</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Budowa uchwytu
	<ol>
		<li>Zegnij metalową płytkę, aby miała kształt litery L. 
		UWAGA: Wygodnie było użyć metalowej płytki w kształcie litery L do mocowania mebli na ścianie (<silna klasa="xfig">Rysunek 5B-C). Jeśli tak, możesz pominąć ten krok.</li>
		<li>Przymocuj tabliczkę do drewnianej deski (drewnianej ściany) za pomocą (Rysunek 1C, <silna klasa="xfig">Rysunek 4, oraz <silna klasa="xfig">Rysunek 5B). Wysokość drewnianej deski nie jest krytyczna, w tym badaniu wynosiła 7 cm.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>połączeniowe
	<ol>
		<li>Podłącz czujnik fotograficzny do analogowego kanału wejściowego (AIN) przetwornika A/C za pomocą zwykłych elektrycznych. 
		UWAGA: Jest to pomocne, jeśli wszystkie są połączone i zamocowane na płycie w kształcie litery L (<silna klasa="xfig">Rysunek 5B-D), ponieważ bałagan w miejscu pracy często uniemożliwia precyzyjną manipulację podczas eksperymentu.</li>
		<li>Podłącz konwerter A/C do komputera osobistego (PC) za pomocą USB.</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Procedura eksperymentalna
<ol>
	<li>Zebrać wszystkie świeżo wyhodowane dorosłe osobniki P. quercivorus z martwego drzewa Quercus crispula Blume (Fagales: Fagaceae) rano (7-9 rano) w dniu, w którym ma być przeprowadzone doświadczenie. 
	UWAGA: Nie używaj chrząszczy zebranych w poprzednim dniu. Każdego dnia wylatywało ponad 100 chrząszczy, a nowo pojawiające się chrząszcze były codziennie sprawdzane. Zobacz referencję16, aby uzyskać szczegółowe metody zbierania chrząszczy.</li>
	<li>Połóż chrząszcza na lodzie w celu znieczulenia. Unikaj zamoczenia chrząszcza; W przeciwnym razie trudno będzie wykonać poniższą procedurę. Wszystkie kolejne zabiegi wykonuj na lodzie.</li>
	<li>Umieść niewielką ilość jednego składnika kleju błyskawicznego (kleju galaretowatego) na przedpleczu chrząszcza za pomocą ramienia młyna i utrzymuj ramię młyna w kontakcie z przedpleczem. 
	UWAGA: Galaretowaty klej będzie wysychał powoli, jeśli ten klej będzie używany samodzielnie. Jednak klej ten działa szybko, gdy dwa składniki są zmieszane (Tabela materiałów). Drugi składnik (płynny klej) zostanie użyty w następnym kroku.</li>
	<li>Dodaj niewielką ilość drugiego składnika kleju (płynnego kleju) za pomocą cienkiej igły lub patyczka. Upewnij się, że skrzydła są wolne od kleju (<silna klasa="xfig">Rysunek 1B). Płynny klej służy do ułatwienia twardnienia galaretowatego kleju.</li>
	<li>Wyreguluj igłę w kształcie krzyża w młynie zgarniającym (<silna klasa="xfig">Rysunek 6) za pomocą magnesu do przytrzymania płytki w kształcie litery L (płyty górnej) na drugiej płycie w kształcie litery L. Wystarczy przesunąć górną płytkę podczas regulacji wysokości górnej płytki dla igły. Włóż górną końcówkę osiowej igły do otworu zatrzasku na górnej płycie (<silna klasa = "xfig" > Rysunek 5A) i umieść drugą końcówkę w prowadnicy na płycie podstawy (<silna klasa = "xfig" >Rysunek 6).</li>
	<li>Dostosuj położenie diody podczerwieni pod czujnikiem.</li>
</ol>
3. Uzyskiwanie i analizowanie danych
<ol>
	<li>Nagraj wzmocniony sygnał wyjściowy z czujnika fotograficznego i zapisz go w komputerze za pomocą konwertera A/C za pomocą komercyjnego oprogramowania z częstotliwością próbkowania 1,000 punktów/s (<silna klasa = "xfig">Rysunek 7A) (dla przetwornika A/C i oprogramowania, Tabela materiałów).</li>
	<li>Uruchom oprogramowanie DAQFActoryExpress.</li>
	<li>Kliknij krzyżyk (+) na ikonie LOGGING w oknie Workspace (Obszar roboczy).</li>
	<li>Kliknij prawym przyciskiem myszy nazwę zestawu rejestrowania i wybierz polecenie Rozpocznij zestaw rejestrowania. 
	UWAGA: Oprogramowanie kontynuuje rejestrowanie i zapisywanie danych.</li>
	<li>Aby zatrzymać nagrywanie, kliknij prawym przyciskiem myszy nazwę zestawu rejestrowania i wybierz opcję Zakończ zestaw rejestrowania, aby zapisać plik .csv.</li>
	<li>Wyodrębnij czas przejścia ramienia młyna zgarniającego powyżej diody LED IR za pomocą odpowiedniego oprogramowania, wykrywając czasy tylko wtedy, gdy zarejestrowane napięcie przekroczyło próg (0,5 V). 
	UWAGA: Ponieważ niektóre programy (np. MS Excel) mogą odczytać utworzony plik .csv, należy użyć znanego oprogramowania w zależności od celu badania. W razie potrzeby pobierz niestandardowe programy dostępne za pośrednictwem Github, https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill. Więcej informacji o naszych programach, a także instrukcje korzystania z programu, można znaleźć w pliku README, który jest dołączony do programu głównego.</li>
</ol>

<ol><li>Kubono, T., Ito, S. <a target="_blank" href="https://link.springer.com/article/10.1007/s102670200037">Raffaelea quercivora sp. nov. associated with mass mortality of Japanese oak, and the ambrosia beetle (Platypus quercivorus).</a> Mycoscience. 43, 255-260 (2002).</li>
<li>Kobayashi, M., Ueda, A. <a target="_blank" href="https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjfs2005/87/5/87_5_435/_article">Wilt disease of Fagaceae trees caused by Platypus quercivorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae) and the associated fungus: Aim is to clarify the damage factors.</a> J Jpn For Soc. 87, in Japanese with English summary 435-450 (2005).</li>
<li>Nunokawa, K. Local distribution and spreading process of damages caused by Japanese oak wilt in Niigata Prefecture, Japan (in Japanese). Bulletin of Niigata Prefectural Forest Research Institute. 48, 21-32 (2007).</li>
<li>Ohashi, A. Distribution and spreading of damages caused by Japanese oak wilt in Gifu Prefecture, Japan (in Japanese). Bulletin of the Gifu Prefectural Research Institute for Forests. 37, 23-28 (2008).</li>
<li>Tokoro, M., Kobayashi, M., Saito, S., Knuura, H., Nakashima, T., Shoda-Kgaya, E., Kashiwagi, T., Tebayashi, S., Kim, C., Mori, K. <a target="_blank" href="http://agris.fao.org/agris-search/search.do?recordID=JP2007005344">Novel aggregation pheromone, (1S,4R)-p-menth-2-en-1-ol, of the ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Coleoptera: Phatypodidae).</a> Bulletin of FFPRI. , 49-57 (2007).</li>
<li>Nobuchi, A. <a target="_blank" href="http://jglobal.jst.go.jp/en/public/20090422/200902187515086492">Platypus quercivorus Murayama (Coleoptera, Platypodidae) attacks to living oak trees in Japan, and information of Platypodidae (I).</a> Forest Pest. 42, 2-6 (1993).</li>
<li>Clements, A. N. <a target="_blank" href="http://jeb.biologists.org/content/32/3/547">The sources of Energy for flight in mosquitoes.</a> J Exp Biol. 32, 547-554 (1955).</li>
<li>Armes, N. J., Cooter, R. J. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-3032.1991.tb00549.x/full">Effects of age and mated status on flight potential of Helicoverpaarmigera (Lepidoptera: Noctuidae).</a> Physiol Entomol. 16, 131-144 (1991).</li>
<li>Stewart, S. D., Gaylor, M. J. <a target="_blank" href="https://academic.oup.com/ee/article-abstract/23/1/80/2394603">Effects of age, sex, and reproductive status on flight by the tarnished plant bug (Heteroptera: Miridae).</a> Environ Entomol. 23, 80-84 (1994).</li>
<li>Sarvary, M. A., Bloem, K. A., Bloem, S., Carpenter, J. E., Hight, S. D., Dorn, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Diel+flight+pattern+and+flight+performance+of+Cactoblastis+castorum+%28Lepidoptera%3A+Pyralidae%29+Measured+on+a+flight+mill%3A+influence+of+age%2C+gender%2C+mating+status%2C+and+body+size%5BTitle%5D)+AND+%22J+Econ+Entomol%22%5BJournal%5D)">Diel flight pattern and flight performance of Cactoblastis castorum (Lepidoptera: Pyralidae) Measured on a flight mill: influence of age, gender, mating status, and body size.</a> J Econ Entomol. 101 (2), 314-324 (2008).</li>
<li>Zhang, Y., Wyckhuys, K. A. G., Asplen, M. K., Heinpel, G. E., Wu, K. <a target="_blank" href="https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1049964412000461">Effect of Binodoxys Communis parasitism on flight behavior of the soybean aphid, Aphis glycines.</a> Biol Control. 62, 10-15 (2012).</li>
<li>Sappington, T. W., Burks, C. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Patterns+of+flight+behavior+and+capacity+of+unmated+navel+orangeworm+%28Lepidoptera%3A+Pyralidae%29+Adults+related+to+age%2C+gender%2C+and+wing+size%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Entomol%22%5BJournal%5D)">Patterns of flight behavior and capacity of unmated navel orangeworm (Lepidoptera: Pyralidae) Adults related to age, gender, and wing size.</a> Environ Entomol. 43, 696-705 (2014).</li>
<li>Attisano, A., Murphy, J. T., Vickers, A., Moore, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+flight+mill+for+the+study+of+tethered+flight+in+insects%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Vis.+Exp%22%5BJournal%5D)">A simple flight mill for the study of tethered flight in insects.</a> J. Vis. Exp. (106), e53377(2015).</li>
<li>Evenden, M., Whitehouse, L., C, M., Sykes, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+influencing+flight+capacity+of+the+mountain+pine+beetle+%28Coleoptera%3A+Curculionidae%3A+Scolytinae%29%5BTitle%5D)+AND+%22EnvironEntomol%22%5BJournal%5D)">Factors influencing flight capacity of the mountain pine beetle (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae).</a> EnvironEntomol. 43, 187-196 (2014).</li>
<li>Fahrner, S. J., Lelito, J. P., Blaedow, K., Heimpel, G. E., Aukema, B. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Factors+affecting+the+flight+capacity+of+Tetrastichus+planipennisi+%28Hymenoptera%3A+Eulophidae%29%2C+a+classical+biological+control+agent+of+Agrilus+Planipennis+%28Coleoptera%3A+Buprestidae%29%5BTitle%5D)+AND+%22Environ+Entomol%22%5BJournal%5D)">Factors affecting the flight capacity of Tetrastichus planipennisi (Hymenoptera: Eulophidae), a classical biological control agent of Agrilus Planipennis (Coleoptera: Buprestidae).</a> Environ Entomol. 43, 1603-1612 (2014).</li>
<li>Pham, D. L., Ito, Y., Okada, R., Ikeno, H., Isagi, Y., Yamasaki, M. Phototactic behavior of the ambrosia beetle Phatypusquercirorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae) before and after flight. J Insect Behav. 30, 318-330 (2017).</li>
<li>Wanner, H., Gu, H., Dorn, S. <a target="_blank" href="http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/j.1365-3032.2006.00494.x/abstract">Nutritional value of floral nectar sources for flight in the parasitoid wasp, Cotesia glomerata.</a> Physiol Entomol. 31, 127-133 (2006).</li>
<li>Rowley, W. A., Graham, C. L. <a target="_blank" href="http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/0022191068902308">The effect of age on the flight performance of female Aedes aegypti mosquitoes.</a> J Insect Physiol. 14, 719-728 (1968).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Opracowaliśmy tani, łatwy w budowie i kompaktowy młyn do małych owadów, takich jak P. quercivorus (4-5 mm długości ciała i 4-6 mg masy ciała). Nasz młyn składał się tylko ze zwykłych przedmiotów, takich jak igła, dioda podczerwieni, czujnik fotograficzny, klej natychmiastowy itp., i nie wymagał żadnych wyrafinowanych, drogich lub rzadkich przedmiotów, takich jak urządzenia elektryczne sterowane komputerowo. Umożliwiło to łatwe i szybkie zebranie potrzebnych przedmiotów oraz obniżenie kosztów eksperyment...

Zwierzęta migrują na duże odległości w poszukiwaniu pożywienia i partnerów. Migrujące zwierzęta mogą czasami przewozić niepożądanych towarzyszy. Samica chrząszcza ambrozja, Platypus quercivorus (Murayama), jest znanym wektorem patogenu grzybowego, Raffaelea quercivora Kubono et Shin-Ito. Patogen ten powoduje masową śmiertelność drzew Fagaceae (więdnięcie dębu japońskiego) i wysoki poziom śmiertelności1. Od 1980 roku choroba ta rozprzestrzenia się w całej Japonii i stała się poważnym problemem2.
P. quercivorus to mały owad (4-5 mm długości ciała i 4-6 mg masy ciała), a roczna ekspansja choroby sugeruje, że są one zdolne do latania na odległość do kilku km3,4. Samiec P. quercivorus lokalizuje drzewo żywicielskie i uwalnia feromon agregacyjny, który przyciąga zarówno samce, jak i samice5. W związku z tym drzewo żywicielskie jest masowo atakowane przez współplemieńców i ostatecznie umiera. Samiec po wylądowaniu drąży tunel wewnątrz drzewa, a zwabiona feromonami samica wchodzi do tunelu i składa jaja. Wyklute P. quercivours rosną w tunelu, dopóki nie osiągną dorosłości. Dorosłe osobniki wyłaniają się i rozpraszają, aby zlokalizować nowych żywicieli. Tak więc ekspansja choroby jest prawdopodobnie związana ze zdolnością migracyjną tego chrząszcza. Jednak stopień, w jakim chrząszcz może latać, jest nadal niejasny. Ponadto samice są większe od samców6 (samica: 4,6 mm i samiec: 4,5 mm), a samce chrząszczy szukają docelowego drzewa, wchodzą do tunelu wewnątrz drzewa, a następnie przyciągają samicę. Biorąc pod uwagę te różnice płciowe w wielkości ciała i roli lotu w ich życiu, różnice płciowe mogą istnieć w zdolności do latania, ale różnica w zdolności pozostaje niejasna.
Ogólnie rzecz biorąc, niezwykle trudno jest zmierzyć zdolność migracyjną w terenie, zwłaszcza zdolność do lotu, ze względu na szeroki zasięg obszaru migracji. Od ponad 60 lat zdolność migracyjna jest mierzona w laboratoriach w warunkach na uwięzi, takich jak system młyna zlotowego7,8,9,10,11,12,13. Systemy młynów lotnych wykazały, że niektóre owady mają zdolność do lotów na duże odległości. Dla przykładu, najdłuższy dystans przelotu chrząszcza sosny górskiej w młynie wynosił ponad 24 km14, zaś Tetrastichus planipennisi Yang przeleciał maksymalnie ponad 7 km15. Chociaż młyn zlotowy jest powszechnie dostępnym narzędziem, testy biologiczne na żywym zwierzęciu często skutkują znacznie dużymi różnicami indywidualnymi. Aby temu zaradzić, konieczne jest wykonanie wielu pomiarów, wielokrotnie powtarzanych, w celu uzyskania wiarygodnych szacunków średniej zdolności dyspersyjnej. W związku z tym należy wykorzystywać wiele osób w tym samym czasie w celu szybkiego zebrania wystarczającej ilości danych. Jednak jednoczesne eksperymenty wymagają większej przestrzeni, wielu konfiguracji eksperymentalnych i są droższe w porównaniu z pojedynczym systemem pomiarowym. W związku z tym młyn zgarniający musi być tani, powinien być łatwy do zbudowania z powszechnie dostępnych elementów i kompaktowych rozmiarów. Ponadto procedura eksperymentalna nie powinna być skomplikowana ani wymagać wprawnego operatora.
W tym badaniu zbudowaliśmy mały, tani młyn (<silna klasa="xfig">Rysunek 1 i <silna klasa="xfig">Rysunek 2), który można łatwo wykorzystać w eksperymentach, i zmierzyliśmy zdolność lotu chrząszcza ambrozja, P. quercivorus.

<table><tbody><tr><td>igła</td><td>Seirin</td><td>typ J nr 5 x 40 mm</td><td></td></tr><tr><td>klej na bazie żywicy epoksydowej</td><td>Konishi</td><td>#16113</td><td></td></tr><tr><td>metalowa płytka</td><td></td><td></td><td>ze sklepu dla majsterkowiczów</td></tr><tr><td>jednorazowa plastikowa pipeta</td><td></td><td></td><td>ze sklepu dla majsterkowiczów</td></tr><tr><td>zatrzask</td><td></td><td></td><td>ze sklepu rzemieślniczego</td></tr><tr><td>Czujnik podczerwieni</td><td>Hamamatsu Photonics</td><td>S7136</td><td></td></tr><tr><td>IR LED</td><td>OptoSupply</td><td>OSIR5113A</td><td>150 mW</td></tr><tr><td>dedykowany program</td><td></td><td></td><td>do pobrania ze strony Github. URL: https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill</td></tr><tr><td>klej błyskawiczny</td> Przetwornik analogowo-cyfrowy <td>Toagosei</td><td>31204</td><td></td></tr><tr><td></td><td>LabJack Co.</td><td>Oprogramowanie U3-HV</td><td></td></tr><tr><td>DAQ</td><td>AzeoTech</td><td>DAQFactoryExpress</td><td>do pobrania ze strony internetowej AzeoTech.</td></tr></tbody></table>

pomiar zdolności lotnej chrząszcza ambrozja, platypus quercivorus (murayama), przy użyciu taniego, małego i łatwego w budowie młyna

Measuring the Flight Ability of the Ambrosia Beetle, Platypus Quercivorus (Murayama), Using a Low-Cost, Small, and Easily Constructed Flight Mill

Chrząszcz ambrozji, Platypus quercivorus (Murayama), jest wektorem patogenu grzybowego, który powoduje masową śmiertelność drzew Fagaceae (więdnięcie dębu japońskiego). Dlatego znajomość zdolności rozprzestrzeniania się może pomóc w informowaniu o działaniach związanych z odłowem/usuwaniem drzew, aby skuteczniej zapobiegać tej chorobie. W tym badaniu zmierzyliśmy prędkość i czas trwania lotu oraz oszacowaliśmy odległość lotu chrząszcza za pomocą nowo opracowanego młyna zgarniającego. Młyn zgarniający jest tani, mały i zbudowany z powszechnie dostępnych przedmiotów. Zarówno ramię młyna zgarniającego, jak i jego oś pionowa składają się z cienkiej igły. Okaz chrząszcza przykleja się do jednej końcówki ramienia za pomocą kleju błyskawicznego. Druga końcówka jest gruba, ponieważ jest pokryta tworzywem sztucznym, dzięki czemu ułatwia wykrywanie obrotów ramienia. Obrót ramienia jest wykrywany przez czujnik fotograficzny zamontowany na diodzie LED na podczerwień i jest sygnalizowany zmianą napięcia wyjściowego, gdy ramię przechodzi nad diodą LED. Czujnik fotograficzny jest podłączony do komputera osobistego, a dane o napięciu wyjściowym są przechowywane z częstotliwością próbkowania 1 kHz. Przeprowadzając eksperymenty z użyciem tego młyna, stwierdziliśmy, że P. quercivorus może przelecieć co najmniej 27 km. Ponieważ nasz młyn zgarniający składa się z tanich i małych zwykłych przedmiotów, wiele młynów zgarniających może być przygotowywanych i używanych jednocześnie na małej przestrzeni laboratoryjnej. Dzięki temu eksperymentatorzy mogą uzyskać wystarczającą ilość danych w krótkim czasie.

W tych eksperymentach około 50% chrząszczy umieszczonych w młynie lotniczym wykonało jeden lub więcej obrotów. Gdy plastikowa część przecięła wirtualną linię między czujnikiem a diodą LED, zarejestrowane napięcie zmieniało się z około 0 V do około 6,5 V, a czas trwania przejścia wynosił od 10-20 ms, w zależności od prędkości lotu. W związku z tym jako jeden obrót obserwuje się skokową zmianę napięcia (Rysunek 7B). Lot zdefiniowaliśmy jako sytuację, w której r...

Opracowaliśmy tani i mały młyn do lotów, zbudowany z powszechnie dostępnych przedmiotów i łatwo wykorzystany w eksperymentach. Za pomocą tej aparatury zmierzyliśmy zdolność lotną chrząszcza ambrozyjnego, Platypus quercivorus.

Pomiar zdolności lotnej chrząszcza Ambrozja, Platypus quercivorus (Murayama), przy użyciu taniego, małego i łatwego w budowie młyna

The ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), is the vector of a fungal pathogen that causes mass mortality of Fagaceae trees (Japanese oak wilt). ...

Metoda ta może pomóc odpowiedzieć na kluczowe pytania w dziedzinach entomologii i kryminalistyki, takich jak kontrola migracji szkodników. Główną zaletą tej techniki jest łatwy pomiar odległości i prędkości migracji małego owada w laboratorium w kontrolowanych warunkach. Rozpocznij budowę części przędzalniczej młyna zgarniającego.Najpierw usuń plastikową część igły do akupunktury. Metalowa igła o długości 40 milimetrów i średnicy 0,25 milimetra. Następnie za pomocą kleju epoksydowego wykonaj krzyż ze zmodyfikowaną igłą i niezmodyfikowaną igłą tego samego rozmiaru.To sprawia, że ramię młyna zgarniającego i igła osiowa. Następnie przygotuj małą metalową płytkę. Wbij wgłębienie w środek płytki, w którym zostanie przymocowana igła osiowa.Następnie przymocuj talerz do drewnianej podstawy za pomocą taśmy klejącej. Następnie wykonaj plastikowy cylinder, aby utrzymać oś wirowania młyna. Wytnij plastikową pipetę, aby uzyskać tę samą długość z podwójną płytką L, która ma średnicę zewnętrzną 4 milimetry i średnicę wewnętrzną 3 milimetry.Następnie przymocuj te części do płyty podstawy z cylindrem nad wgłębieniem i z podwójną płytką L stabilizującą cylinder. Teraz zrób uchwyt z kawałka metalu w kształcie litery L i przykręć metal do pionowej drewnianej deski, aby ustabilizować montaż. W otwór innej płytki L włóż małą metalową nasadkę o długości około 10 milimetrów i średnicy jednego milimetra.W tym celu może działać przycisk zatrzaskowy. Teraz dodaj czujnik fotograficzny na podczerwień, aby policzyć obroty. Najpierw włóż czujnik podczerwieni do płytki drukowanej, a następnie przykręć płytkę drukowaną do płytki L.Ścieżka plastikowej części skrzyżowanych igieł musi przechodzić bezpośrednio pod czujnikiem, aby zespół działał. Następnie przymocuj 150-miliwatową diodę LED na podczerwień przymocowaną do podłoża obwodu do małego magnesu za pomocą kleju. Następnie umieść diodę LED na płycie podstawy pod czujnikiem fotograficznym.Na koniec podłącz czujnik fotograficzny do analogowego kanału wejściowego konwertera AD. Następnie zwiąż całe okablowanie i przymocuj do płyty. Na koniec podłącz konwerter AD do komputera osobistego za pomocą USB.Rankiem w dniu eksperymentu zbierz wszystkie świeżo wyłonione dorosłe osobniki P.Quercivorus z martwego drzewa kwitnącego Qercus crispula. Powszechnie zbiera się ponad 100 chrząszczy. Następnie połóż chrząszcza na lodzie w celu znieczulenia.Unikaj zamoczenia chrząszcza, w przeciwnym razie trudno będzie wykonać procedurę. Teraz, za pomocą dwuskładnikowego kleju, nałóż odrobinę składnika o konsystencji galaretki na końcówkę ramienia młynka. Następnie przymocuj ramię młyna do przedplecza chrząszcza.Następnie za pomocą cienkiej igły wymieszaj niewielką ilość płynnego składnika kleju z galaretowatym składnikiem kleju. Nie dopuść do naklejenia kleju na skrzydła chrząszcza. Po stwardnieniu kleju użyj magnesu na górnej płycie, aby rozsunąć płytki i łatwo ponownie włożyć młyn do urządzenia.Następnie dostosuj położenie diody LED podczerwieni tak, aby znajdowała się bezpośrednio pod czujnikiem. Kiedy chrząszcz się obudzi, zacznie latać. Następnie rozpocznij nagrywanie wzmocnionego wyjścia z czujnika fotograficznego z częstotliwością próbkowania 1000 Hz.Gdy młyn obraca się wraz z lotem chrząszcza, wiązka podczerwieni zostaje zakłócona przez plastikowy element, co prowadzi do skoku napięcia na czujniku z 0 do 3,7 wolta. Jeśli próg nagrywania przekracza 0,5 V, dane są dobre do analizy. Korzystając z elementów sterujących oprogramowania, rozpocznij nagrywanie, klikając symbol plusa na ikonie rejestrowania w oknie przestrzeni roboczej.Następnie kliknij prawym przyciskiem myszy nazwę dziennika i wybierz Rozpocznij zestaw rejestrowania"Aby zatrzymać nagrywanie, kliknij prawym przyciskiem myszy nazwę dziennika i wybierz Zakończ zestaw rejestrowania"Dane zostaną zapisane w pliku csv. W tym eksperymencie około połowa chrząszczy podłączonych do młyna lotniczego wykazywała jeden lub więcej obrotów. Jakiś czas po przyczepieniu większość chrząszczy zaczęła latać przez pewien czas, a następnie ponownie latała po przerwie na odpoczynek.Każdy chrząszcz był rejestrowany przez co najmniej godzinę. Przeciętny chrząszcz latał z prędkością od 0,75 do 1,5 metra na sekundę. Każdy chrząszcz, który przeleciał mniej niż kilometr, został pominięty w analizie.Dla 16 chrząszczy, które spełniały to kryterium, minimalny czas lotu wynosił 1,26 godziny bez poboru energii, a najdłuższy czas i dystans wynosił 7,5 godziny i 27,1 kilometra. W tej kohorcie nie stwierdzono istotnej różnicy między mężczyznami a kobietami. Po obejrzeniu tego filmu szybko zbierzesz mnóstwo danych, ponieważ ten młyn jest tani, mały i łatwy w budowie.I nie za dużo młyna lotniczego. Od momentu opracowania, metoda ta utorowała drogę do badań w dziedzinie biologii podstawowej, a także ochrony przed szkodnikami, w celu zbadania nowych ścieżek fizjologii i ekologii małych owadów latających. Modyfikując tę metodę, na przykład instalując system dostarczania zapachów lub system oświetlenia, możemy zbadać, w jaki sposób informacje sensoryczne wpływają na zdolność latania.

measuring-flight-ability-ambrosia-beetle-platypus-quercivorus

Research

JoVE Journal

Environment

Środowisko

Prezentujemy nowatorską procedurę chirurgiczną polegającą na wszczepieniu elektrod w Manduca sexta podczas jej wczesnych stadiów metamorficznych. Technika ta pozwala na mechanicznie stabilne i elektrycznie niezawodne sprzężenie z tkanką nerwowo-mięśniową w celu badania dynamiki neurofizjologii lotu. Prezentujemy również nowatorską platformę lewitacji magnetycznej do badań ziewania owadów na uwięzi.

Wczesna technologia wprowadzania metamorficznego do monitorowania zachowania owadów w locie

Tutaj opisujemy metodę szybkiego i dokładnego pomiaru wydajności lotu u Drosophila, umożliwiając wysokoprzepustowe badania przesiewowe.

Ulepszona metoda dokładnego i szybkiego pomiaru charakterystyki lotu u Drosophila

Na lot owadów wpływa wiele czynników, a skłonność do rozprzestrzeniania się jest ważną zmienną w zrozumieniu ekologii owadów i strategii kontroli biologicznej. Opisujemy budowę i zastosowanie prostego, stosunkowo niedrogiego i elastycznego młyna zgarniającego do pomiaru parametrów lotu na uwięzi u owadów.

Prosty młyn zgarniający do badania lotu na uwięzi u owadów

Ten protokół opisuje proces konstruowania hybrydowego systemu owado-maszynowego i przeprowadzania bezprzewodowej elektrycznej stymulacji mięśni lotu wymaganych do kontrolowania ruchu skrętu latającego owada.

Hybrydowy system owado-maszynowy: zdalne sterowanie radiowe swobodnie latającym chrząszczem (Mercynorrhina torquata)

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.

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

Ten protokół wykorzystuje drukarki trójwymiarowe (3D) i wycinarki laserowe znajdujące się w przestrzeniach twórczych, aby stworzyć bardziej elastyczny projekt młyna lotniczego. Korzystając z tej technologii, naukowcy mogą obniżyć koszty, zwiększyć elastyczność projektowania i generować powtarzalne prace podczas konstruowania młynów do badań nad lotem owadów na uwięzi.

Budowa ulepszonego młyna zgarniającego do badania lotu owadów na uwięzi

Ten protokół przedstawia metody tworzenia, dołączania i śledzenia znaczników radarowych harmonicznych dla owadów.

Harmoniczne znaczniki radarowe do śledzenia owadów: lekkie, tanie i dostępne

Ponad połowa białek to małe białka (masa cząsteczkowa &lt;200 kDa), które stanowią wyzwanie zarówno dla obrazowania mikroskopem elektronowym, jak i dla trójwymiarowych rekonstrukcji. Zoptymalizowane barwienie negatywowe to solidny i wysokoprzepustowy protokół umożliwiający uzyskanie obrazów o wysokim kontraście i stosunkowo wysokiej rozdzielczości (~1 nm) małych asymetrycznych białek lub kompleksów w różnych warunkach fizjologicznych.

Zoptymalizowane barwienie ujemne: wysokoprzepustowy protokół do badania małej i asymetrycznej struktury białka za pomocą mikroskopii elektronowej

Wykres penetracji elektrycznej (EPG) jest dobrze znaną techniką badania zachowań żywieniowych owadów noszących stylet. W tym artykule przedstawiamy nowe zastosowanie EPG jako nieinwazyjnego narzędzia do pozyskiwania wewnątrzkomórkowych zapisów elektrofizjologii elementów sitowych (SE), komórek tworzących naczynia krwionośne łyka u roślin.

Nowe zastosowanie wykresu penetracji elektrycznej (EPG) do akwizycji i pomiaru sygnałów elektrycznych w elementach sitowych łyka

Tutaj prezentujemy małe inkubacje rdzenia do pomiaru wymiany gazu osad-woda i substancji rozpuszczonej. Umożliwią one wiarygodne pomiary wymiany osad-woda, które ocenią rolę osadów we wpływie na procesy biologiczne i biogeochemiczne w ekosystemach wodnych.

Bentosowa wymianaO2, N2 i rozpuszczonych składników odżywczych przy użyciu inkubacji z małym rdzeniem

Poznaj metodę pomiaru zdolności lotnej chrząszcza ambrozja Platypus quercivorus przy użyciu taniego i łatwego w budowie młyna. To podejście umożliwia badanie migracji szkodników w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych.

Pomiar zdolności lotnej chrząszcza Ambrozja, Platypus quercivorus (Murayama), przy użyciu taniego, małego i łatwego w budowie młyna (Wideo) | JoVE Journal

Pomiar zdolności lotnej chrząszcza Ambrozja, Platypus quercivorus (Murayama), przy użyciu taniego, małego i łatwego w budowie młyna

Przeglądaj więcej filmów