Tunel aerodynamiczny do testów behawioralnych owadów na podstawie zapachu
30 listopada 2018
Tutaj opisujemy budowę i wykorzystanie tunelu aerodynamicznego do testów behawioralnych z owadami za pośrednictwem zapachu. Konstrukcja tunelu aerodynamicznego ułatwia uwalnianie źródeł zapachów na kilka sposobów, z bodźcami wizualnymi lub bez. Eksperymenty w tunelu aerodynamicznym są ważnymi metodami identyfikacji behawioralnie aktywnych lotnych substancji chemicznych.
Metoda ta może odpowiedzieć na kluczowe pytania z zakresu ekologii chemicznej, takie jak identyfikacja składników aktywnych behawioralnie. Główną zaletą tej techniki jest to, że możemy uwalniać zapachy na wiele różnych sposobów i możemy monitorować cały repertuar behawioralny owada. Przygotuj szklane rurki z gazy za pomocą gumki.
Oddziel 10 owadów do przygotowanych szklanych probówek, a pozostały koniec przykryj plastikowymi zatrzaskami. Pozwól owadom zaaklimatyzować się do temperatury, warunków oświetleniowych i wilgotności w pomieszczeniu tunelu aerodynamicznego przez co najmniej dwie godziny. Tutaj demonstrowany jest protokół opryskiwacza w celu przygotowania źródeł zapachów.
Napełnij gazoszczelną strzykawkę o pojemności jednego mililitra syntetyczną mieszanką zapachów i włóż strzykawkę do pompy strzykawkowej. Podłączyć końcówkę strzykawki do rurki fluorowanego etylenu i propylenu za pomocą adapterów rurek. Teraz uruchom pompę strzykawkową, a następnie szerokopasmowy generator ultradźwiękowy.
Uwolnienie aerozolu z rozpylacza można potwierdzić za pomocą światła punktu A znajdującego się poniżej punktu uwolnienia. Umieść szklaną rurkę z owadami na uchwycie 180 centymetrów pod wiatr od źródła wizualnego zapachu i 30 centymetrów od ziemi. Zakończony koniec powinien być skierowany pod wiatr.
Aby uruchomić protokół, otwórz nasadkę i uruchom stoper. Obserwuj schemat lotu i zwróć szczególną uwagę na charakterystykę lotu i orientację pod wiatr. Pokazany tutaj jest zorientowany lot bez lądowania.
Lot zorientowany z lądowaniem jest pokazany tutaj, na naturalnym źródle zapachu, które jest zawarte jako kontrola. Można tu zobaczyć zbliżenie na start, a także zbliżenie na lądowanie na naturalnym źródle zapachu. Oceń osiągi lotu zgodnie z predefiniowanymi kategoriami zachowań, takimi jak start, zorientowany lot na krótkim dystansie, zorientowany lot na dłuższy dystans i lądowanie.
Zbierz owady lądujące na ścianach tunelu aerodynamicznego, poza pióropuszem zapachu, i umieść je z powrotem na uchwycie. Do wszystkich czynności związanych z czyszczeniem należy używać osobnej strzykawki przeznaczonej do czystego etanolu. Uruchom opryskiwacz z 96% etanolem na co najmniej 10 minut między zabiegami, aby wyczyścić wnętrze rurek i dyszy.
Po użyciu wyczyść strzykawki i końcówkę dyszy 96% etanolem. Po zakończeniu umyj wszystkie metalowe i szklane okucia etanolem i wodą i pozostaw do wyschnięcia. Podgrzej wszystkie metalowe i szklane okucia do 300 stopni Celsjusza przez sześć godzin, aby usunąć wszelkie zanieczyszczenia.
Pokazano tutaj wizualnie sterowane reakcje zapachowe much muchowych. Badano szczegóły zachowania podczas lotu z bodźcami wizualnymi i bez nich. Stwierdzono znaczący wpływ wskazówek wizualnych na reakcję lądowania, ale nie na inne kroki behawioralne.
Przedstawiono tutaj porównanie reakcji grochowej na lądowanie roślin grochu i odpowiadających im lotnych kolekcji. Podobne lądowania odnotowano w kierunku obu typów wskazówek. Syntetyczna mieszanka substancji lotnych z kwiatów grochu skutkowała nieco niższymi lądowaniami w porównaniu z naturalnymi lotnymi kwiatami.
Pokazano wpływ lotnych teł roślinnych na reakcję owocowej jabłoni na mieszanki syntetyczne. Dozowniki zapachów ze złożoną mieszanką i prostą mieszanką dawały podobne przyciąganie pod wiatr, z czystym tłem. Jednak po osadzeniu na lotnym tle jabłek preferowały złożoną mieszankę.
Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać, że wzór lotu nie jest jednolity. Różni się znacznie w zależności od rzędów owadów. Muchy plujki są silnymi lotnikami i mają szersze ruchy rzutowe w porównaniu do ciem.
Tunel aerodynamiczny umożliwia wiele metod uwalniania zapachów do tunelu aerodynamicznego, w zależności od danego pytania. Możemy uwalniać się z dozowników zapachów, z autentycznych źródeł, mieszanek syntetycznych i kolekcji headspace. Ponadto określony zapach może zostać uwolniony na wierzchu zapachu tła, możemy używać różnych bodźców wizualnych i możemy wykonać testy biologiczne dwóch wyborów.
Eksperymenty w tunelu aerodynamicznym są ważnymi narzędziami w identyfikacji behawioralnie aktywnych związków i chemikaliów, zarówno w badaniach stosowanych, jak i w badaniach podstawowych. Dobrym przykładem jest to, że chcesz opracować narzędzia do zwalczania szkodników.
Wyświetl pełny transkrypt i uzyskaj dostęp do tysięcy filmów naukowych
Przegląd
Niniejszy artykuł opisuje konstrukcję i zastosowanie tunelu aerodynamicznego do testów behawioralnych owadów opartych na bodźcach zapachowych. Projekt umożliwia uwalnianie źródeł zapachu różnymi metodami, co ułatwia przeprowadzanie istotnych eksperymentów w dziedzinie ekologii chemicznej.
Kluczowe elementy badania
Dziedzina nauki
- Ekologia chemiczna
- Testy behawioralne
- Zachowanie owadów
Wprowadzenie
- Tunele aerodynamiczne są niezbędne do badania reakcji owadów na zapachy.
- Zrozumienie działania lotnych substancji chemicznych wywołujących określone zachowania jest kluczowe w ekologii chemicznej.
- Metoda ta umożliwia obserwację pełnego repertuaru behawioralnego owadów.
- Można zastosować różne techniki uwalniania zapachu.
Cel badania
- Identyfikacja składników aktywnych behawioralnie w ekologii chemicznej.
- Zaprezentowanie wszechstronności eksperymentów w tunelu aerodynamicznym.
- Pogłębienie zrozumienia zachowania owadów w odpowiedzi na zapachy.
Zastosowane metody
- Przygotowanie probówek szklanych z gazą i gumkami recepturkami.
- Aklimatyzacja owadów do warunków środowiskowych.
- Prezentacja protokołu rozpylania w celu przygotowania źródeł zapachowych.
- Monitorowanie zachowania owadów w odpowiedzi na uwalniane zapachy.
Główne wyniki
- Pomyślna identyfikacja behawioralnie aktywnych substancji chemicznych lotnych.
- Wykazano skuteczność różnych metod uwalniania zapachu.
- Uzyskano wgląd w reakcje behawioralne owadów.
- Kierunkowo pokazano użyteczność tuneli aerodynamicznych w badaniach ekologicznych.
Wnioski
- Tunele aerodynamiczne są cennymi narzędziami do badania zachowania owadów.
- Metoda ta pozwala na kompleksową analizę ekologii chemicznej.
- Przyszłe badania mogą opierać się na tych odkryciach w celu zbadania bardziej złożonych interakcji.
Często zadawane pytania
Znaczenie dla przemysłu
Analizy behawioralne oparte na tunelu aerodynamicznym z wykorzystaniem bodźców zapachowych zapewniają kontrolowaną, ilościową platformę do badania zachowań owadów sterowanych węchem, co bezpośrednio przekłada się na wczesną walidację celów w badaniach i rozwoju nad zwalczaniem szkodników. Podejście to umożliwia precyzyjny pomiar reakcji behawioralnych na potencjalne substancje lotne, zwiększając wiarygodność przewidywań w identyfikacji atraktantów lub repelentów. Metoda ta łączy odkrycia laboratoryjne z zastosowaniem translacyjnym, ułatwiając wdrażanie nowych narzędzi ekologii chemicznej z uwzględnieniem analizy ryzyka.
Strategiczne zastosowania w badaniach i rozwoju biofarmaceutycznym
Wczesne odkrywanie i walidacja celu
- Umożliwia systematyczną analizę reakcji behawioralnych owadów na określone substancje zapachowe.
- Wspiera walidację funkcjonalną potencjalnych atraktantów lub repelentów stosowanych w zwalczaniu szkodników.
- Zapewnia ilościowe punkty końcowe analizy behawioralnej w celu mechanistycznego ograniczenia ryzyka związanego z mieszaninami lotnymi.
- Ułatwia selekcję portfolio poprzez powiązanie aktywności behawioralnej ze strukturą chemiczną.
Przesiewy i opracowywanie analiz
- Zapewnia zestandaryzowane, powtarzalne testy behawioralne do oceny związków.
- Umożliwia elastyczne podawanie zapachów oraz integrację wskazówek wizualnych w celu odwzorowania złożoności środowiskowej.
- Generuje dane ilościowe, takie jak wskaźniki startu, lotu ukierunkowanego i lądowania.
- Umożliwia przesiewowe badanie naturalnych i syntetycznych mieszanin zapachowych w celu profilowania aktywności.
Badania translacyjne i przedkliniczne
- Uzgadnia laboratoryjne pomiary behawioralne z punktami końcowymi istotnymi w warunkach terenowych w celu zachowania ciągłości translacyjnej.
- Wspiera opracowywanie narzędzi wspomagania decyzji w zakresie zwalczania szkodników w oparciu o zwalidowane reakcje behawioralne.
- Zapewnia platformę do testowania wpływu tła zapachowego środowiska na kandydackie mieszaniny.
- Ułatwia podejmowanie decyzji o dalszym rozwoju z uwzględnieniem ryzyka poprzez kwantyfikację skuteczności behawioralnej w kontrolowanych warunkach.
Integracja potoku i przepływu pracy
Niniejszy test w tunelu aerodynamicznym plasuje się w kontinuum od etapu odkrycia do badań przedklinicznych, umożliwiając wczesne testowanie hipotez, identyfikację związków wiodących oraz walidację translacyjną związków modyfikujących zachowanie owadów.
- Biologia odkrywcza: Ilościowe określanie reakcji behawioralnych na potencjalne substancje lotne, wspierające walidację celów w oparciu o postawione hipotezy.
- Przesiewanie: Dostarcza powtarzalnych, ilościowych punktów końcowych behawioralnych do segregacji i optymalizacji związków.
- Analityka: Umożliwia statystyczne porównanie kategorii behawioralnych w różnych warunkach zapachowych i przy różnych wskazówkach wizualnych.
- Badania translacyjne: Łączy wyniki laboratoryjne z zastosowaniami w terenie poprzez modelowanie środowiskowego tła zapachowego.
- Ponowne wykorzystanie w przedsiębiorstwie: Oferuje elastyczną, modułową platformę możliwą do adaptacji dla różnych gatunków owadów i pytań badawczych.
Wpływ operacyjny i przedsiębiorstwowy
- Wartość naukowa: Zwiększa pewność prognostyczną w zakresie aktywności behawioralnej potencjalnych substancji lotnych.
- Wartość operacyjna: Standaryzuje testy behawioralne w celu zapewnienia powtarzalności i skalowalności w ramach projektów.
- Wartość strategiczna: Stanowi podstawę dla decyzji go/no-go w opracowywaniu narzędzi do zwalczania szkodników w oparciu o ilościowe dane behawioralne.
- Wpływ na portfolio: Wspiera priorytetyzację mieszanin substancji lotnych do dalszego rozwoju, z uwzględnieniem korekty o ryzyko.
Uwagi dotyczące wdrożenia
- Wymagana jest wiedza specjalistyczna z zakresu zachowania owadów, ekologii chemicznej oraz projektowania ilościowych testów biologicznych.
- Wymagana jest specjalistyczna infrastruktura tunelu aerodynamicznego z precyzyjną kontrolą warunków środowiskowych.
- Konieczne jest stosowanie rygorystycznych protokołów czyszczenia w celu zachowania integralności tła zapachowego.
- Protokoły muszą być dostosowane do specyficznych dla danego gatunku charakterystyk lotu i zachowania.
- Niezbędna jest dokładna analiza przy przenoszeniu syntetycznych mieszanin do warunków polowych ze względu na wpływ zapachów tła.
