Мы разработали недорогих и небольших рейс мельница, построены с широко доступные элементы и легко используется в эксперименте. С помощью этого аппарата, мы измерили рейс способность жука амброзии, Утконос quercivorus.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Измерение способности полета Амброзия жука, Quercivorus Утконос (Мураяма), используя лоу кост, небольшой и легко построены полета мельница
В этой статье
Краткое содержание
Аннотация
Амброзия Жук, Утконос quercivorus (Мураяма), является вектор грибкового патогена, что приводит к массовой гибели буковые деревья (японский дуб увядания). Таким образом зная возможности рассредоточения может помочь информировать треппинга/дерево удаления усилия для более эффективного предотвращения этого заболевания. В этом исследовании мы измеряли скорость полета и продолжительность и оценивается расстояние полета жука, с использованием недавно разработанных рейс мельница. Мельница рейс низкой стоимости, малых и построены с помощью обычно доступных элементов. Мельница руку рейс и его вертикальной оси составляют тонкой иглой. Жук образец наклеивается на один подсказки руку с помощью мгновенного клея. Другой наконечник толстая благодаря покрывается пластиком, таким образом он облегчает обнаружение вращений руку. Революция руки определяется фото датчик, установленный на инфракрасный светодиод и обозначается изменения выходного напряжения, когда рука выше светодиод. Фото Датчик подключен к персональному компьютеру и выходного напряжения данные хранятся в дискретизации 1 кГц. Проводя эксперименты с использованием этого рейса мельница, мы обнаружили, что P. quercivorus могут летать по крайней мере 27 км. Потому, что наш рейс Мельница состоит из Дешевые и маленькие обычные элементы, многие полета мельницы могут быть подготовлены и использоваться одновременно в пространстве небольшой лаборатории. Это позволяет экспериментаторов получить достаточное количество данных в течение короткого периода.
Введение
Животные мигрируют длинные расстояния в поисках пищи и товарищей. Миграция животных иногда может иметь нежелательные товарищи. Жук женского амброзии, Утконос quercivorus (Мураяма), представляет собой известный вектор грибкового патогена, Raffaelea quercivora Kubono et Син-Ито. Этот возбудитель вызывает массовые смертности буковые деревья (японский дуб увядания) и высокий уровень смертности1. С 1980 года эта болезнь расширяется по всей Японии и стал серьезной проблемой2.
P. quercivorus является небольшой насекомых (4-5 мм в длине тела и 4-6 мг в массы тела), и ежегодное расширение болезни свидетельствует о том, что они способны летать до нескольких км3,4. Мужчин P. quercivorus находит принимающих дерево и выпускает агрегации феромон, который привлекает и самцы и самки5. Следовательно принимающих дерево массы нападению сородичами и в конце концов умирает. Самец отверстия тоннель внутри дерева после приземления и феромон привлекает женщин входит туннеля и откладывает яйца. Заштрихованная P. quercivours растут в туннеле, до тех пор, пока они станут взрослыми. Взрослых возникают и разгонять найти новых хозяев. Таким образом расширение заболевания возможно связано с миграционной способности этого жука. Однако степень которой может летать Жук до сих пор неясно. Кроме того, самки крупнее самцов6 (женщины: 4.6 мм и мужчины: 4,5 мм) и мужской жуков поиска для целевого дерева, проникнуть в туннель внутри дерева, а затем привлечь женщин. Учитывая эти половые различия в размерах тела и роли рейса в их жизни половые различия могут существовать в способности полета, но разница в способности остается неясным.
В общем это чрезвычайно трудно измерить миграционной способности в области, особенно полета способности, из-за широкий спектр мигрирующие области. Миграционной способности была измерена в лабораториях привязанный условиях, например полет мельница системы, для более чем 60 лет7,8,9,10,11,12 , 13. рейс мельница систем показали, что некоторые насекомые имеют способность для дальних полетов. К примеру длинный расстояние полета горных сосновых жук в мельнице рейса было более 24 км14, и Ян Tetrastichus planipennisi пролетел максимально свыше 7 км15. Хотя полет Мельница широко доступных инструментов, биологических анализов с живых животных часто приводит к значительно большие индивидуальные различия. Чтобы преодолеть это, много измерений, повторяется несколько раз, требуются для получения достоверных оценок потенциала означает разгон. Таким образом несколько лиц должны использоваться в то же время для быстрого сбора достаточного количества данных. Однако одновременно эксперименты требуют большего пространства, несколько экспериментальных установок и дороже по сравнению с одной измерительной системы. Таким образом, рейс мельница должна быть низкой стоимости, должна быть легко построен с широко доступные элементы и компактный размер. Кроме того экспериментальная процедура следует не сложные или нуждаются в опытных операторов.
В этом исследовании, мы собрали небольшой, лоу кост рейс мельница (рис. 1 и рис. 2), которые могут быть легко использованы в эксперименты и измеряется способность полета Амброзия жука, P. quercivorus.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Протокол
1. строительство стана рейса
-
Конструкция аппарата мельница рейса
- Отрезать часть пластика от иглы (металлические части: 40 мм в длину и 0,25 мм в диаметре; часть пластика: 22 мм в длину и 2 мм в диаметре) с кусачки (рис. 3).
- Исправьте это игла с необработанных игл в форме креста с эпоксидной смолы клея (рис. 3), касаясь их как рейс мельница руку и осевой иглы.
Примечание: Для осевого иглы, неочищенные сторона должна быть снизу. Обнаружили оконечности руку мельница полет предназначен для склеивания Жук (рис. 1B и рис. 3).
-
Строительство базы
- Сделайте небольшой ямочка на поверхности тонкой нержавеющей металлической пластины (5 x 5 см), забивая гвоздь для предотвращения осевого иглы от скольжения по горизонтали (рис. 4).
Примечание: Фактические размеры металлической пластине не являются критическими, и другой материал возможен, но избегайте любой мягкий материал; в противном случае игла будет застрял, предотвращая оборотный мельница. - Место и исправить металлическую пластину на деревянные доски (деревянные база) с клейкой лентой.
- Изгиб стального листа, чтобы сделать двойной L-образный (Рисунок 1 c и рисунок 2A).
Примечание: Это было удобно использовать L-образная металлическая пластина для крепления мебели на стене. Еще одна удобная точка в поддержку с использованием такого рода плиты был, что плита уже много дыр. Отверстия были использованы для завинчивания, а также фиксации щелчковую кнопку (рис. 1A и рис. 4). - Сделать цилиндра путем разрезания кончик одноразовые пластиковые пипетки (высота = 1 см, диаметр (диаметр) = 4 мм, внутренний диаметр (и.д.) = 2 мм) для руководства осевой иглы (рисунок 2A и рис. 4).
- Поставьте и исправить двойной L-образная пластина и цилиндр на металлической пластине (рисунок 2A и рис. 4).
- Сделайте небольшой ямочка на поверхности тонкой нержавеющей металлической пластины (5 x 5 см), забивая гвоздь для предотвращения осевого иглы от скольжения по горизонтали (рис. 4).
-
Конструкция аппарата зондирования
- Сгибать металлические плита сделать его L-образный сделать верхней пластины.
Примечание: Это было удобно использовать L-образная металлическая пластина для крепления мебели на стене (Рисунок 5B-C). Если это так, можно пропустить этот шаг. - Поместите Маленький металлический колпачок (5 мм в длину и 1 мм в диаметре) на верхней пластине (Рисунок 2D-E, Рисунок 4и Рисунок 5A).
Примечание: Как шапка, мы использовали щелчковую кнопку. Он прошел через отверстие в L-образные пластины (рис. 4). - Исправление фото датчик на L-образные пластины (рис. 4 и Рисунок 5A). Пьяный цепи подложки для датчика на L-образная пластина для экономии места (Рисунок 2D-Eи рис. 4).
- Клеить инфракрасных LED (150 МВт) на небольшой магнит вместе с цепи субстрат для LED (рис. 1A и 2A рисунок).
- Место LED (150 МВт) на основание под фото датчик (рис. 1A и 2A рисунок).
- Сгибать металлические плита сделать его L-образный сделать верхней пластины.
-
Конструкция держателя
- Сгибать металлические плита сделать его L-образной формы.
Примечание: Это было удобно использовать L-образная металлическая пластина для крепления мебели на стене (Рисунок 5B-C). Если это так, можно пропустить этот шаг. - Прикрепите пластину на деревянном Совет (деревянные стены) винтами (рис. 1 c, Рисунок 4и Рисунок 5B). Высота деревянной доски не является критичным, было 7 см в этом исследовании.
- Сгибать металлические плита сделать его L-образной формы.
-
Подключение кабелей
- Подключение датчика фото аналоговый канал ввода (AIN) A/D конвертер через нормальные электрические кабели.
Примечание: Это полезно, если все кабели в комплекте и зафиксировано на L-образная пластина (Рисунок 5B-D), поскольку грязной рабочей области часто предотвращает тонкой манипуляции на протяжении всего эксперимента. - Подключение к персональному компьютеру (ПК) через USB-кабель A/D конвертер.
- Подключение датчика фото аналоговый канал ввода (AIN) A/D конвертер через нормальные электрические кабели.
2. Экспериментальная процедура
- Соберите все свежезаваренным появились взрослых P. quercivorus из мертвых Quercus crispula Блюм (Букоцветные: буковые) дерево (7-9 утра) утром в день, на котором выполняться эксперимент.
Примечание: Не используйте жуков, собранные в предыдущий день. Более чем 100 жуков вышел каждый день, и недавно появившихся жуки были проверены ежедневно. Смотрите ссылку16 подробных методов на сбор жуков. - Положите Жук на льду для анестезии. Избегайте попадания Жук мокрый; в противном случае это будет трудно выполнить следующую процедуру. Выполните все последующие процедуры на льду.
- Поместите небольшое количество одного компонента мгновенного клея (студенистой клей) на жука переднеспинке с мельницы рукой и держать руку мельница контакте переднеспинке.
Примечание: Студенистой клей высохнет медленно, если этот клей используется в одиночку. Однако этот клей быстро функции, когда два компонента смешиваются (Таблица материалов). Другой компонент (жидкий клей) будет использоваться в следующем шаге. - Добавьте небольшое количество других компонентов клея (жидкий клей) с помощью тонкой иглы или палкой. Убедитесь, что крылья свободны от клея (Рисунок 1B). Жидкий клей используется для облегчения упрочнения студенистой клея.
- Отрегулируйте иглой-крестообразный в стане полета (рис. 6) с помощью магнита держаться другой L-образная пластина L-образная пластина (Верхняя пластина). Просто сдвиньте верхней пластины при регулировке высоты верхней пластины для иглы. Вставьте верхний кончик иглы осевое отверстие щелчковую кнопку на верхней панели (Рисунок 5A) и поместите кончик другие в руководстве на опорной плите (рис. 6).
- Отрегулируйте положение ИК-Подсветкой под датчик.
3. получение и анализ данных
- Запись усилителем выходного сигнала от датчика фото и хранить его в ПК через A/D конвертер с помощью коммерческого программного обеспечения при дискретизации 1000 очков/s (Рисунок 7а) (A/D конвертер и программного обеспечения, Таблица материалов).
- Запустите программу DAQFActoryExpress.
- Щелкните крест (+) знак на значке Журнал в рабочей области окна.
- Щелкните правой кнопкой мыши имя набора журналов и выберите пункт Начать протоколирование набор.
Примечание: Программное обеспечение продолжается протоколирование и сохранения данных. - Чтобы остановить запись, щелкните правой кнопкой мыши имя набора журналов и выберите Конец журнала значение сохранить в CSV-файл.
- Экстракт течением времени полета мельница руки выше IR LED с помощью соответствующего программного обеспечения, обнаруживая раз только когда записанные напряжения превышено пороговое значение (0,5 V).
Примечание: Потому что некоторое программное обеспечение (например, MS Excel) может читать созданные CSV-файла, используйте знакомое программное обеспечение в зависимости от цели исследования. При необходимости, скачать заказных программ, доступных через Github, https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill. Для получения дополнительной информации о наших программах, а также инструкции по использованию программы содержатся в файле README, который сопровождал с основной программы.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Результаты
В этих экспериментах около 50% жуков, применяется в стане рейс показал один или несколько витков. Когда часть пластика прошла виртуальная линия между датчиком и светодиод, записанные напряжения преобразуется из около 0 V около 6.5 V, и продолжительность прохождения была в пределах 10-20 мс, в зависимости от скорости полета. Таким образом изменение напряжения Спайк как наблюдается как одна революция (рис. 7B). Мы определили полета, когда рука мельница рейса вр...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Обсуждение
Мы разработали недорогой, легкий к построьте и компактный рейс мельница для мелких насекомых, таких как P. quercivorus (4-5 мм в длине тела и 4-6 мг в массы тела). Наш рейс Мельница состоит только простых элементов, таких как иглы, IR LED, фотодатчик, Мгновенный клей, и т.д.и не требует каких-либо сложных, дорогих или редких предметов компьютерным управлением электрических устройств. Это позволило легкий и быстрый сбор необходимых предметов и снижение затрат на экспериментальной. Действительно, стоит то...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Раскрытие информации
Авторы не имеют ничего сообщать.
Благодарности
Мы благодарим г-н S. Fukaya, г-н н. Окуда и г-н т. Ishino за помощь с экспериментов. Это исследование было поддержано дотаций для научных исследований от японского общества для содействия развитию науки (№ 15K 14755).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Материалы
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| игла | Seirin | J тип No 5 х 40 мм | |
| эпоксидная смола клей | Konishi | # 16113 | |
| металлическая пластина | из магазина товаров для дома | ||
| одноразовая пластиковая пипетка | из магазина товаров для дома | ||
| кнопка | кнопка из магазина крафта | ||
| ИК датчик | Hamamatsu Photonics | S7136 | |
| ИК светодиод | OptoSupply | OSIR5113A | 150 мВт |
| пользовательская программа | для скачивания с Github. URL: https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill | ||
| мгновенный клей | Toagosei | 31204 | |
| Аналого-цифровой преобразователь | LabJack Co. | U3-HV | |
| AzeoTech | DAQFactoryExpress | скачать с веб-страницы AzeoTech. |
Ссылки
- Kubono, T., Ito, S. Raffaelea quercivora sp. nov. associated with mass mortality of Japanese oak, and the ambrosia beetle (Platypus quercivorus). Mycoscience. 43, 255-260 (2002).
- Kobayashi, M., Ueda, A. Wilt disease of Fagaceae trees caused by Platypus quercivorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae) and the associated fungus: Aim is to clarify the damage factors. J Jpn For Soc. 87, in Japanese with English summary 435-450 (2005).
- 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).
- 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).
- Tokoro, M., Kobayashi, M., Saito, S., Knuura, H., Nakashima, T., Shoda-Kgaya, E., Kashiwagi, T., Tebayashi, S., Kim, C., Mori, K. Novel aggregation pheromone, (1S,4R)-p-menth-2-en-1-ol, of the ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Coleoptera: Phatypodidae). Bulletin of FFPRI. , 49-57 (2007).
- Nobuchi, A. Platypus quercivorus Murayama (Coleoptera, Platypodidae) attacks to living oak trees in Japan, and information of Platypodidae (I). Forest Pest. 42, 2-6 (1993).
- Clements, A. N. The sources of Energy for flight in mosquitoes. J Exp Biol. 32, 547-554 (1955).
- Armes, N. J., Cooter, R. J. Effects of age and mated status on flight potential of Helicoverpaarmigera (Lepidoptera: Noctuidae). Physiol Entomol. 16, 131-144 (1991).
- Stewart, S. D., Gaylor, M. J. Effects of age, sex, and reproductive status on flight by the tarnished plant bug (Heteroptera: Miridae). Environ Entomol. 23, 80-84 (1994).
- Sarvary, M. A., Bloem, K. A., Bloem, S., Carpenter, J. E., Hight, S. D., Dorn, S. 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. J Econ Entomol. 101 (2), 314-324 (2008).
- Zhang, Y., Wyckhuys, K. A. G., Asplen, M. K., Heinpel, G. E., Wu, K. Effect of Binodoxys Communis parasitism on flight behavior of the soybean aphid, Aphis glycines. Biol Control. 62, 10-15 (2012).
- Sappington, T. W., Burks, C. S. Patterns of flight behavior and capacity of unmated navel orangeworm (Lepidoptera: Pyralidae) Adults related to age, gender, and wing size. Environ Entomol. 43, 696-705 (2014).
- Attisano, A., Murphy, J. T., Vickers, A., Moore, P. J. A simple flight mill for the study of tethered flight in insects. J. Vis. Exp. (106), e53377(2015).
- Evenden, M., Whitehouse, L., C, M., Sykes, J. Factors influencing flight capacity of the mountain pine beetle (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae). EnvironEntomol. 43, 187-196 (2014).
- Fahrner, S. J., Lelito, J. P., Blaedow, K., Heimpel, G. E., Aukema, B. H. Factors affecting the flight capacity of Tetrastichus planipennisi (Hymenoptera: Eulophidae), a classical biological control agent of Agrilus Planipennis (Coleoptera: Buprestidae). Environ Entomol. 43, 1603-1612 (2014).
- 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).
- Wanner, H., Gu, H., Dorn, S. Nutritional value of floral nectar sources for flight in the parasitoid wasp, Cotesia glomerata. Physiol Entomol. 31, 127-133 (2006).
- Rowley, W. A., Graham, C. L. The effect of age on the flight performance of female Aedes aegypti mosquitoes. J Insect Physiol. 14, 719-728 (1968).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Перепечатки и разрешения
Теги
