Методическая статья

Ключевые элементы Фото Аттракцион биопроб для насекомых исследования и мониторинг программ

DOI:

10.3791/57445

⸱

26 июля 2018 г.

 ,  ,  , 
1Arthropod-Borne Animal Diseases Research Unit, Center for Grain and Animal Health Research, Agricultural Research Service, United States Department of Agriculture, 2Center for Medical, Agricultural, and Veterinary Entomology, Agricultural Research Service, United States Department of Agriculture, 3Bayer

В этой статье

Краткое содержание

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

Фото привлечение биопроб арены используются для определения оптимального света цвета (цветов) для максимального привлечения насекомых; Однако bioassays и методы являются специфическими для целевой насекомое поведения и мест обитания. Для ночной или дневной и наземных или воздушных насекомых описаны настраиваемые оборудование и модификации.

Аннотация

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

Оптимизированный визуальные аттрактанты повысит эффективность улавливания насекомых, используя целевой насекомое врожденное поведение (позитивное фото такси) как средство для заманить демографического контроля или мониторинга ловушки насекомых. Светоиспускающие диоды (СИД) создали параметры настраиваемых освещения с определенных длин волн (цветов), интенсивности и полосы пропускания, все из которых могут быть настроены для целевой насекомых. Фото привлечение поведенческих bioassays можно использовать светодиоды для оптимизации привлекательные цвета (цветов) для видов насекомых, вплоть до стадии конкретные истории жизни или поведения (спаривания, кормление или ищущих убежище). Исследователи должны затем подтверждают результаты анализа биологической активности в области и понять, как ограниченные привлекательные визуальные аттрактантов.

Клевера биопроб Арена является гибкий метод для оценки привлекательности фото а также оценке ряда природных насекомых поведения как побег и кормления ответы. Арена может использоваться для наземных или воздушных насекомых экспериментов, а также дневной и ночной насекомых. Методы сбора данных с ареной видеозаписи, считая контакт с огнями или физически сбор насекомых, как они привлекают к свет. Пробирного счетов для насекомых, которые делают нет выбор и арены может быть один (неконкурентные) или несколько (конкурентные) цветов. Клевера дизайн вызывает насекомых с сильным thigmotaxis вернуться к центру арены, где они могут просматривать все параметры в конкурентной LED тесты. Клевера Арена, представленные здесь был использован с комаров, клопов, Гессенская муха, дома мух, мошек biting, красный муки жуков и psocids. Bioassays, используются для разработки точных и эффективных Насекомое ловушки для руководства разработкой и оптимизации Насекомое ловушки используется для контроля вредителей населения колебания для болезнь векторного оценок риска, внедрение инвазивных видов, и/или использоваться для подавления населения.

Введение

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

Почти все энтомологические наблюдения зависит от обоняния или визуального аттрактанты и часто оба. Летучие обонятельных аттрактанты может разогнать во всей среде, что приводит к большой привлекательной области. Однако визуальные аттрактанты могут иметь более ограниченный диапазон из-за беспозвоночных составного глаза разрешения изображения1,2,3. Таким образом визуальные аттрактанты должны быть оптимизированы для насекомых, представляющие интерес для максимального привлечения и ловушки, направленных воспользоваться целевой насекомое природных поведения.

Визуальный аттракцион основана на длинах волн от солнца или других источников света, который поглощается или отражается поверхности объекта; организмов посмотреть этот поглощения/преломление волн как цвет. Было установлено, что насекомое видение включать синий, зеленый и ультрафиолетового (УФ) длинах волн1. Насекомых использовать свое видение для помощи в поиске товарищей, питание и жилье4. Насекомых можно визуально определить объект размеров, цвета, формы, движений и контрасты5,6. Теплолюбивых активных насекомых обычно привлекают свет различных контраст и интенсивности4, тогда как суточный насекомых можно разрешить цвета и изображения, в дополнение к контраста из-за большей доступности Фотон в течение дня. Мониторинга ловушки использование насекомых визуальные подсказки для их преимущество для оптимизации привлекательности и захватить7.

Наиболее распространенным методом оценки фото аттракцион был наблюдения насекомых движения к различных цветных фигур, таких как цветы8 или объекты (такие как липкий карты9,10). Визуальные bioassays, используя колонизированных насекомых может помочь определить оптимальный диапазон длин волн или интенсивности, который уменьшает количество полевых испытаний. Для тестирования мух11были разработаны визуальные bioassays, например «Двухсторонней туннель света». Проблема с двумя Двусторонняя света туннели являются, что они не составляют насекомые, которые не собираются. Большинство насекомых будет застревать на внутренних углах и по краям аренах. Также только два цвета могут быть проверены в одно время. Другие анализы включают в себя методы Steverding и Troscianko (2004)12, который сократился цеце влечение к широкой полосы (±50 Нм) светлые цвета. Светодиоды (LED) были включены в ловушки для улучшения насекомых притяжения, оптимизируя длин волн излучаемого света1,,1314. Оптимизации визуального привлечения этих ловушек или мониторинга устройств улучшит эффективность улавливания насекомых с помощью врожденное поведение насекомых для приманки насекомых. Таким образом результаты анализа биологической активности используются для оптимизации существующих технологий треппинга. «Наземных членистоногих ловушку», усовершенствованная промышленности стандартных купольного типа ловушка для муки Красный жук наблюдения (США патент # US8276314B2)) и «Метод и композиции для улучшения свет ловушки», включены светодиодов в антенну Насекомое ловушки (США патент # US2009/0025275A1). Два патента использовать светодиодные технологии, которая была оптимизирована с помощью результаты анализа биологической активности значительно улучшить Насекомое ловушки.

Это исследование описывает Фото Аттракцион биопроб Арена и методы, которые позволяют следователей для оценки насекомых реакции сузить длин волн как конкурентные или один привлекательный цвет. Оборудование и экспериментальные изменения представлены для ночного, суточный, наземных и воздушных насекомых.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Протокол

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

1. bioassay компоненты

  1. Строительство наземных Арена
    1. Использование металла мигание материал полосы 2,54 см длиной. Согните каждой полосы в половину круга диаметром 15,24 см (рис. 1).
    2. Подключите концы каждого полукруг и клевера форму из четырех частей. Подключите контргайку и #10 крепежный винт к концам каждого половину круга, чтобы держать их вместе.
    3. Просверлите отверстие в середине каждого полукруг 0,79 см от нижней части арены. Аффикс 5 мм светодиодный Держатели в отверстия, просверленные в середине каждой полукруг.
    4. С целью уменьшения отражения, спрей матовой черной краской всей арены14 для покрытия металлические высвечивания. Используйте жидкие текстуру (например., флуон) чтобы предотвратить насекомых от восхождения из арене над аэрозольной краской.
  2. Строительство воздушных Арена
    Примечание: Воздушные Арена имеет аналогичный размер и измерения на наземные арену; Однако, Полиакриловая материал был использован (рис. 2). Прозрачного пластика позволяет всем свету проходить через. Прозрачного пластика предотвращает отражение, которое мешает с экспериментом. Прозрачного пластика позволяет также эксперимент, чтобы быть снятым.
    1. Нить дальней точки каждого полукруг, чтобы позволить коллекции контейнеры ввернуть на главной арене. Кловерлиф форме отправляет насекомых обратно в середине. Не внешние углы поощрять насекомых конгрегации; Однако коллекции чашки для воздушных насекомых имеют все внутренние углы и без внешних углов.
    2. Для воздушной Арена коллекцию контейнеров использовать контейнеры завинчивающейся крышкой Полиметилпентен (125 мл, 64 мм Наружный диаметр, Высота 74 мм) и просверлить днища (диаметром 15 мм).
    3. В каждой из контейнеров днища аффикс резьбовых труб (диаметром 15 мм, длина 60 мм).
    4. Прикрепите держатель LED 5 мм к крышки каждого контейнера. Тема каждой коллекции Кейдж крышку на большие отверстия коллекции клеток.
    5. Сиденье резьбовых труб от арены в небольшое отверстие на противоположной стороне коллекции клетки. Убедитесь, что весь резьбовых труб конце заподлицо с стены внутри арены и плотно вписывается в клетке коллекции.
      Примечание: Резьбовых труба была сделана из тефлона. Тефлон светится цвет СИД, хранящий его коллекции клетку. Резьбовых труба была единственным элементом, который светится в отношении насекомых на арене благодаря серый пластиковый вещество на базе каждой коллекции клетки.
  3. Подготовка электроника
    Примечание: Есть различные цвета светодиодов (волн) зависит от химических веществ, используемых для построения индикатора и поэтому возможны широкий спектр цветов (Таблица 1).
    1. Для всех экспериментов используйте стандартные 5 mm LEDs с положительным и отрицательным водит. Светодиоды могут быть узкими в их спектр волны ± 5 Нм или может быть большим в их диапазон длин волн ± 50 Нм.
    2. Определите угол как максимальный конический угол, на котором можно просматривать экран. В противном случае они известны как через отверстие светодиодов. Через отверстие LEDs требуют либо через отверстие гнезда на печатной плате, электропроводки, или провода припаяны к клеммам негативные и позитивные. Поверхности горы светодиоды требуют надлежащего дизайн печатной платы и припой для их включения.
    3. Включения переменных резисторов в электроника контролировать потребление питания LED (светодиод интенсивность) (рис. 3). Используйте легкий спектрометр для проверки интенсивности (Вт/м2) и длина волны (Нм) светодиодов для каждого эксперимента.

2. Арена подготовка

  1. До и между каждой репликации тщательно разобрать и очистить с помощью запаха, неабразивных мылом в теплой воде для удаления любой запах или нежелательных аттрактанты Арена. Используйте губку с низким уровнем абразивные, чтобы избежать царапин на арене.
    1. Тщательно высушить Арена и отложите закончить воздушной сушки в рамках подготовки следующего судебного разбирательства. Это позволит предотвратить пятна от воды из развивающихся. Царапин и пятен воды может вызвать преломление этих точек на арене. Ошибка при создании искажения в результатах.
    2. Когда Арена должны быть обработаны, носите перчатки нитриловые, чтобы избежать введения человеческие запахи на поверхности арены.
  2. Запишите следующие экологические условия: влажность, температура, атмосферное давление, Дата, время начала/окончания, внешние источники света и светодиодные позиции на арене. Запишите эти значения и контролировать их тенденции от эксперимента к эксперимент. Это гарантирует правильное равномерное экспериментальной реплицирует, записывать экологических условий, до и после реплицирует.
  3. Типы экспериментов
    Примечание: Эта установка способна одного и конкурентоспособной легкой тестирования.
    1. Для одного света тестирования, используйте один света излучающих на одного клевера в то время как остальные из клевер листья имеют ничего испускающей от них.
    2. Для конкурентоспособных эксперимента излучают свет от всех четырех cloverleafs с различными характеристиками в конкуренции друг с другом.
      Примечание: Другие эксперименты можно оценить важность насекомых государства (кормили, голодали, teneral, вязка, кормили, кровь и т.д.) и этап истории жизни. Запись/анализа поведения программное обеспечение может использоваться для записи и количественно оценить поведение. Для ночной экспериментов инфракрасные камеры может использоваться для просмотра насекомых, которые будут светиться белый в ИК, запись в отличие от Темный Арена.
    3. Вращайте LED позиции после каждого репликацию для управления потенциального эффекта световых помех между противостоящими источники света и любых экологических предпочтений.
    4. Чтобы подсчитать количество коллекций для насекомых, которые не ходят в отверстия, используйте инфракрасных светодиодов, инфракрасные камеры и программного обеспечения14. Запись видео будет показывать количество Жук посещений каждого светодиода. Коллекция не учитываются, если насекомое перемещается от центра арены к LED противоположность после края прошлом LED.
  4. Настройка Арена
    1. Настройка пьедестал с четырьмя одинаковыми Мейсон банок и место черный льняная ткань поверх них. Льняная ткань черного держать свет от отраженный от нижней части арены.
    2. Поместите основание арены на вершине этой пьедестал. Соберите каждый кусок арены поверх этой базовой плиты.
    3. Место клевера Арена централизованно вокруг точки выхода на пластине. Имея это центральная позволяет насекомых выйти из центра эксперимента, давая им не первоначальные предпочтения.
    4. Установите светоизлучающие диоды (СИД) в контейнере четыре коллекции LED Держатели.
    5. Настройка электрооборудования для управления огни.

3. Начиная Bioassays

  1. Поместите крышку ясно арены Арена параллельна опорной плиты. Если насекомые выпускаются через плите, крышку Арена уже должна быть на арене. Это содержит насекомых и позволяет визуальной оценки или записи видео (земных насекомых).
    1. При необходимости по видам (воздушных насекомых), временно парализовать насекомых, чтобы разрешить извлечение из их клетки (появление) и разрешить введение Арена. Сбить насекомых может осуществляться с временно с углекислым газом или холодной температуры (<-20 ° C для мошек -4.0 ° c для комаров).
    2. С помощью аспиратор, извлечения желаемого пола и количество насекомых из сбил вниз насекомых. Затем ввести насекомых в арену через основание. Используйте трубу или другой инструмент аспирации для извлечения насекомых. Слишком много обработка или длительного воздействия снизит выживания.
    3. Начало биопроб записи/оценки перед аккламации для подтверждения насекомых только реагировать на свет и не экспонируется ответа побег. Чтобы избежать побег ответ, предоставляют адаптационного задолго до 1 ч для насекомых питания на электронике. Насекомых ориентировать на конкретные длинах волн света во время их побега ответ при помещении в новую среду.

4. прекращение и количественного определения Bioassays

Примечание: Продолжительность каждой экспериментальной репликации будет зависеть от поведения насекомых и времени ответа, в целом использовать более длинная экспозиция, больше ответов, как правило, быть более информативным.

  1. Запись условия окружающей среды.
  2. Остановка записи например, инфракрасные камеры, если используется.
  3. В случае использования коллекции камер: после каждого реплицировать, место клевера Арена в морозильник, чтобы убить насекомых для количественной оценки. Арена не следует оставлять в морозилке слишком долго, потому что замораживания среды может привести к растрескиванию пластика.
  4. Количественно насекомых поведение путем подсчета насекомых ответчиков в коллекции клетки или анализа видео. Насекомые, которые оставались в сфере клевера были подсчитаны как сделав никакого выбора. К примеру Culicoides были найдены наиболее привлекли к УФ света по сравнению с делать нет выбора7.

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Результаты

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

Наземных Арена были использованы для улучшения Пешт, мониторинга ловушки для красных муки жуков14 и воздушные арен для гессиана летит15 и мошки biting7. Хотя клевера арены были похожи, условия для каждого видов насекомых были различными и размещены оценки ночной или дневной насекомых, которые могут сканировать или летать. Более важно эти лаборатории исследования переведены на поле приложения для мониторинга изменения ...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Обсуждение

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

Фото привлечение bioassays являются важным инструментом для определения оптимального привлекательные цвета (цветов) и свести к минимуму возможности для полевых испытаний этих цветов. Однако, некоторые факторы должны быть рассмотрены при оптимизации биопроб для конкретного включения насекомых: единый свет против. конкурентоспособной легкой эксперименты, яркость, оптимальный диапазон спектра, окружающего света вмешательства, состояние насекомых и природных поведения, которые могут ограничить возможные ответы.

...

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
металлический мигающий материал
#10 машинный винтПриклад
#10 стопорная гайкаПриклад
5 мм светодиодный держательRadio Shack Corp276-080
матовая черная аэрозольная краскаСток
FluonStock
формованный полиакриловый
винтовой верх NalgeneThermo Fisher ScientificNunc полиметилпентен125 мл, наружный диаметр 64 мм, высота 74 мм
Резьбовые тефлоновые трубыПрикладдиаметр 15 мм, длина 60 мм
Световой спектрометр StellarNetStellar Net, IncЧЕРНАЯ комета C-SR-25
светодиодный инфракрасный источник светаTracksys LTD
инфракрасная видеокамераPanasonic CorpWV-BP330 Камера
MEDIACRUISE программное обеспечениеCanopus Corp
из нержавеющей стали из нержавеющей стали видеонаблюдения Panasonic

Ссылки

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Briscoe, A. D., Chittka, L. The evolution of color vision in insects. Annu. Rev. Entomol. 46, 471-510 (2001).
  2. Srinivasan, M. V., Venkatesh, S. Embodying natural vision into machines. From living eyes to seeing machines. , Oxford University Press. U.K. 249-265 (1997).
  3. Srinivasan, M., Moore, R. J. D., Thurrowgood, S., Soccol, D., Bland, D. From Biology to engineering: insect vision and applications to robotics. Frontiers in sensing. Barth, F. G., Humphrey, J. A. C., Srinivasan, M. V. , Springer. Vienna, Austria. 19-39 (2012).
  4. Allan, S. A., Day, J. F., Edman, J. D. Visual ecology of biting flies. Annu.Rev. Entomol. 32, 297-316 (1987).
  5. Brown, A. W. A. Studies of the responses of the female Aedes mosquito Part V. The role of visual factors. Bull. Entomol. Res. 44, 567-574 (1953).
  6. Brown, A. W. A. Studies on the responses of the female Aedes mosquito Part VI. The attractiveness of coloured cloths and Canadian species. Bull. Entomol. Res. 45, 67-78 (1954).
  7. Snyder, D., Cernicchiaro, N., Cohnstaedt, L. W. Sugar-feeding status alters biting midge photoattraction. Med. Vet. Entomol. 30, 31-38 (2016).
  8. Menzel, R., Shmida, A. The ecology of flower colours and the natural colour vision of insect pollinators: The Israeli flora as a study case. Biological Reviews. 68, 81-120 (1993).
  9. Walker, W. F. Responses of selected thysanoptera to colored surfaces. Environ. Entomol. 3, 295-304 (1974).
  10. Lelito, J. P., Fraser, I., Mastro, V. C., Tumlinson, J. H., Baker, T. C. Novel visual-cue-based stickytraps for monitoring of emerald ash borers, Agrilus planipennis (Col., Buprestidae). J. Appl. Entomol. 132, 668-674 (2008).
  11. Diclaro, J. W. II, Cohnstaedt, L. W., Pereira, R. M., Allan, S. A., Koehler, P. G. Behavioral and Physiological Response of Musca domestica to Colored Visual Targets. J. Med. Entomol. 49 (1), 94D100(2012).
  12. Steverding, D., Troscianko, T. On the role of blue shadows in the visual behaviour of tsetse flies. Proc. R. Soc. Lond. B. 271, 16-17 (2004).
  13. Cohnstaedt, L. W., Gillen, J. I., Munstermann, L. E. Light-emitting diode technology improves insect trapping. J. Am. Mosq. Control Assoc. 24, 331-334 (2008).
  14. Duehl, A. J., Cohnstaedt, L. W., Arbogast, R. T., Teal, P. E. A. Evaluating light attraction to increase trap efficiency for Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae). J. Economic Entomol. 104, 1430-1435 (2011).
  15. Schmid, R. B., Snyder, D., Cohnstaedt, L. W., McCornack, B. P. Hessian Fly (Diptera: Cecidomyiidae) Attraction to Different Wavelengths and Intensities of Light-EmittingDiodes in the Laboratory. Environ. Entomol. 46 (4), 895-900 (2017).
  16. Cohnstaedt, L. W., Snyder, D. Design features of a proposed insecticidal sugar trap for biting midges. Vet. Ital. 52 (3-4), 265-269 (2016).

Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE

Запросить разрешение

Теги

Похожие статьи