Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.

Методическая статья

Традиционная морфометрия взрослых комаров

271 просмотров

⸱

DOI:

10.3791/69556

⸱

24 апреля 2026 г.

 ,  , 
1Entomology and Nematology Department, Institute of Food and Agricultural Sciences, University of Florida, Gainesville

В этой статье

Краткое содержание

Этот протокол описывает метод вскрытия и измерения ключевых морфологических признаков с помощью программного обеспечения для анализа изображений для оценки приспособленности комаров.

Аннотация

Комары являются основными переносчиками патогенов, влияющих на здоровье человека и животных. Измерение морфологических признаков комаров позволяет исследователям оценивать влияние обработки (например, применение инсектицидов, трансгенез) или экологических факторов (например, пищевой стресс, изменения среды обитания) на приспособленность. Приспособленность у видов комаров связана с переносной способностью и, следовательно, напрямую влияет на риск передачи патогенов, переносимых через переносчики. Здесь мы используем программное обеспечение для анализа изображений для измерения ключевых морфологических признаков комаров, собранных во время наблюдения за комарами, в качестве показателя приспособленности.

Введение

Приспособленность отражает способность отдельного организма выживать и размножаться в своей среде. В идеальных условиях исследования приспособленности включают оценку воздействия окружающей среды по общей репродуктивной способности. Однако измерить плодовитость в экологических исследованиях часто сложно или даже невозможно, поскольку возраст особей в исследуемых популяциях нельзя надёжно контролировать. Таким образом, экологи измеряют функциональные признаки, включая морфологические, физиологические и фенологические признаки, которые, как показано, влияют или являются репрезентативными для приспособленностииндивида 1,2. Такие оценки особенно ценны, когда метрики приспособленности могут информировать динамику популяций и возможность передачи болезней укомаров 3.

Незрелые комары водные, и разные роды и виды обладают особыми предпочтениями среды обитания . Например, Aedes aegypti, основной переносчик денге во всём мире, известен тем, что развивается в самых разных искусственных контейнерах, таких как цветочные горшки, банки, крышки от бутылок, шины и желоба 4,5,6. С другой стороны, некоторые виды, например Aedes triseriatus, предпочитают откладывать яйца в естественных местообитаниях, таких как отверстияв деревьях 7. Эта изменчивость в развивающихся средах обитания приводит к воздействию личинок различных стрессоров, включая температуру, хищничество и внутривидовую конкуренцию за ресурсы, что может влиять на приспособленность взрослых особей. Например, хотя температура окружающей среды положительно коррелирует со скоростью развития личинок, изменчивость температуры во время развития личинок может негативно влиять на продолжительность жизни и плодовитость взрослыхкомарав 8,9,10,11. Аналогично, дефицит ресурсов во время развития, вызванный низкой доступностью пищи или высоким уровнем личиночной конкуренции, может привести к уменьшению взрослых особей с более короткой продолжительностьюжизни 12,13,14.

Многие факторы, влияющие на репродуктивный потенциал комаров, также влияют на их способность передаватьпатогены 15. Инфекция патогенами, переносимыми комарами, накладывает затраты на приспособленность, поскольку переносчик комара должен выделять ресурсы на устойчивость к инфекции, которые больше недоступны для выполнения других функций 16,17,18,19. Показано, что крупные и более выносливые особи поглощают большие количества нектара и крови во время кормления и эффективнее удерживают ресурсы, чем мелкие особи, что приводит к увеличению продолжительности жизни и плодовитости 20. Кроме того, эти особи, как правило, более устойчивы кпатогенам 21. Это можно наблюдать у нескольких видов в исследованиях пищевого стресса и личинковой конкуренции. Aedes aegypti обеспечивал рацион личинок в большом количестве и качественном содержании, демонстрировал более низкие показатели распространения и передачи вирусов Зика иСиндбиса 22,23. Аналогично, Aedes triseriatus, выращенные на питательно лишённой питательных питательных рационов, были более восприимчивы к вирусу La Crosse, чем их хорошо накормленныеаналоги 24, и аналогичная картина была зафиксирована в модели25 инфекции Anopheles gambiae-Plasmodium falciparum. Усиление меж- и внутривидовой личиночной конкуренции у Aedes aegypti и Aedes albopictus также связано с большей восприимчивостью к вирусуденге 26. Наконец, тепловой стресс способен увеличивать передачу вируса Западного Нила у представителей видовогокомплекса 17 Culex pipiens и передачу малярии у Anopheles stephensi27.

Учитывая влияние факторов окружающей среды на приспособленность комаров и переносную способность, исследователям необходимо учитывать приспособленность популяций, за которыми наблюдаются в ходе экологических исследований. Несколько признаков были выявлены как признаки приспособленности у комаров и поэтому могут использоваться в сравнительных экологических исследованиях. Многочисленные исследования показали, что длина крыльев предсказывает как массу тела, так иплодовитость 14,28,29,30,31. Другие признаки, такие как длина ног, длина хобота и длина тела, также коррелируют с физическойформой 32,33,34,35. Исторически эти методы включали использование аналоговых сеточных слайдов и измерительных линз. Однако программное обеспечение для захвата и анализа высокого уровня изображения предоставляет возможность получать более высокое разрешение измерения признаков с большей точностью и воспроизводимостью. Здесь мы описываем методологию вскрытия и измерения ключевых морфологических признаков, используемую в нашей лаборатории для исследований диких комаров, собранных в рамках экологических исследований, с использованием программного обеспечения для анализа изображений для получения высокоточных измерений.

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

Протокол

ПРИМЕЧАНИЕ: Насекомые освобождены от рассмотрения юридических или институциональных экспертных советов. Поэтому для такого рода исследований одобрение не требуется.

1. Вскрытие и визуализация комаров

  1. Переместите отдельных диких самок комаров в 90-мм чашку Петри и поместите их под микроскоп с цифровой камерой.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Этот протокол может применяться как для комаров, выращенных в лаборатории, так и для дикой природы. С этой методологией вскрытия можно применять любые известные методы сбора комаров.
  2. Регулируйте увеличение в зависимости от вида и отдельного насекомого, а также фокусируйте так, чтобы всё тело комара было видно и занимало большую часть поля зрения камеры.
  3. С помощью микроножниц вскрыть следующие ткани/придатки (рисунок 1): задняя левая нога у коксы, левое крыло у основания югуми, левая антенна у антенниферы и хоботок у клина
  4. Перенесите вскрытые ткани на слайд, закреплённый двусторонней лентой.
  5. После удаления придатков отрегулировать остальную часть тела комара так, чтобы левая сторона была видна. При необходимости можно удалить дополнительные конечности, чтобы комар мог сидеть вплотную с чашкой Петри. С помощью камеры микроскопа сделайте изображение левой стороны комара.
  6. Без изменения увеличения или фокусировки удалите чашку Петри с комаром и замените её затвором, установленным с рассечением тканей (антеннами, хоботком, крылом и задней ножкой). С помощью камеры микроскопа зафиксируйте изображение вскрытых тканей.
  7. Без изменения увеличения или фокусировки снимите затвор, установленный с комарными тканями, и замените его на калибровочный стекло (сценический микрометр). С помощью камеры микроскопа сделайте изображение калибровочного стекла.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Анализ захваченных изображений может проводиться в отдельное время от вскрытия.

2. Измерение признаков комара

  1. Откройте изображения, собранные во время вскрытия комаров, в программном обеспечении для анализа изображений камеры. Если в микроскопической камере нет программного обеспечения для анализа изображений, можно использовать отдельное программное обеспечение для анализа изображений, например ImageJ.
  2. Используя инструмент для измерения, установленный в пикселях, измерьте участок калибровочной шкалы диаметром 1 мм на снятом слайде калибровки. Запишите количество пикселей на миллиметр (px/mm) для увеличения и фокусировки изображения.
  3. Теперь можно проводить измерения комара. Начните с измерения и записи длины (в пикселях) грудной клетки и живота комара на боковом изображении. Длина грудной клетки измеряется как расстояние между передней частью грудной клетки и задней части скутеллума, смотрящее сбоку. Длина живота — это расстояние от передней части скутеллума до задней части брюшнойобласти 35. Может потребоваться использование многоточечного измерительного инструмента или несколько отдельных измерений признаков с изгибами или суставами.
  4. Затем проведите измерения придатков комаров. Начните с измерения длины (в пикселях) рассеченной антенны (расстояние между конечным сегментом антенны и основанием антеннифер), крыла (расстояние между осевым разрезом и апикальной краем), задней ноги (сумма длин большеберцовой и бедренной кости) и хобота (расстояние между основанием клипея и окончанием половых губ) 32,36.
  5. Разделите пиксельные измерения собранных признаков на измерение пикселей/мм, полученное с калибровочного слайда, чтобы получить длину признаков в мм.

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

Результаты

Наша лаборатория использует описанную методологию в двух текущих экологических исследованиях, изучающих влияние фрагментации среды обитания на приспособленность комаров, а также влияние социально-экономических и социально-демографических факторов на численность, разнообразие и приспособленность комаров. В настоящее время в обоих исследованиях было проанализировано несколько сотен комаров. Ниже приведены репрезентативные данные одного из исследований фрагментации среды обитания, включая и...

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

Обсуждение

Описанная здесь методология позволяет оценить морфологические признаки комаров как показатель приспособленности. Такие оценки часто используются в экологических исследованиях насекомых, птиц, рептилий ирастений 1,37,38,39,40,41. Измерение ключевых морфологических признаков позволяет исследователям проводить сравнительные экологические исследования в полевых условиях или в условиях, когда прямые измерения приспособленности, такие как плодовитость, сложны...

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

Раскрытие информации

У авторов нет раскрытия информации или конфликтов интересов, которые можно было бы раскрывать.

Благодарности

Это исследование было частично поддержано внутренней исследовательской программой Министерства сельского хозяйства США, Национального института продовольствия и сельского хозяйства, Hatch Regular #1024853. Выводы и выводы в этой публикации не были официально распространены Министерством сельского хозяйства США и не должны рассматриваться как отражение какого-либо решения или политики агентства.

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

Материалы

Список материалов, использованных в этой статье
ИмяКомпанияКаталожный номерКомментарии
100-мм чашка ПетриFischer Scientific08-748C
Вскрытый микроскоп с установленной камеройAmScope или подобныеSM-4T-144S
Двусторонняя лента3MNC0879005
Щипцы с тонким кончикомAven inc.18059USAРазмер 4 или 5, в зависимости от предпочтений
Программное обеспечение для анализа изображенийAmScope или подобныеSM-4T-144SМногие камеры, установленные на microscpe, оснащены программным обеспечением для анализа изображений. Если таких программ нет, можно использовать бесплатные программы, такие как ImageJ.
МикроножницыWexler SurgicalSL2000.1
Микроскопические стеклиFischer Scientific12-544-4
Калибровочный стекло ступени микроскопаAmScope или подобныеA36CALM1

Ссылки

  1. Pistón, N., et al. Multidimensional ecological analyses demonstrate how interactions between functional traits shape fitness and life history strategies. J Ecol. 107 (5), 2317-2328 (2019).
  2. Laughlin, D. C., Gremer, J. R., Adler, P. B., Mitchell, R. M., Moore, M. M. The net effect of functional traits on fitness. Trends Ecol Evolut. 35 (11), 1037-1047 (2020).
  3. Chandrasegaran, K., Lahondère, C., Escobar, L. E., Vinauger, C. Linking mosquito ecology, traits, behavior, and disease transmission. Trends Parasitol. 36 (4), 393-403 (2020).
  4. Foote, R. H. Aedes aegypti (L.), the yellow fever mosquito. Its life history, bionomics, and structure. Science. 133 (3463), 1473-1474 (1961).
  5. Valença, M. A., Marteis, L. S., Steffler, L. M., Silva, A. M., Santos, R. L. C. Dynamics and characterization of Aedes aegypti (L.) (Diptera: Culicidae) key breeding sites. Neotropical Entomol. 42 (3), 311-316 (2013).
  6. Brady, O. J., Hay, S. I. The global expansion of dengue: how Aedes aegypti enabled the first pandemic arbovirus. Ann Rev Entomol. 65 (2020), 191-208 (2020).
  7. Barker, C. M., Paulson, S. L., Cantrell, S., Davis, B. S. Habitat preferences and phenology of Ochlerotatus triseriatus and Aedes albopictus (Diptera: Culicidae) in southwestern Virginia. J Med Entomol. 40 (4), 403-410 (2003).
  8. Couret, J., Dotson, E., Benedict, M. Q. Temperature, larval diet, and density effects on development rate and survival of Aedes aegypti (Diptera: Culicidae). PLoS One. 9 (2), e87468(2014).
  9. Reinhold, J. M., Lazzari, C. R., Lahondère, C. Effects of the environmental temperature on Aedes aegypti and Aedes albopictus a review. Insects. 9 (4), 158(2018).
  10. Carrington, L. B., Seifert, S. N., Willits, N. H., Lambrechts, L., Scott, T. W. Large diurnal temperature fluctuations negatively influence Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) life-history traits. J Med Entomol. 50 (1), 43-51 (2013).
  11. Mordecai, E. A., et al. Thermal biology of mosquito-borne disease. Ecol Lett. 22 (10), 1690-1708 (2019).
  12. Price, D. P., Schilkey, F. D., Ulanov, A., Hansen, I. A. Small mosquitoes, large implications: crowding and starvation affects gene expression and nutrient accumulation in Aedes aegypti. Parasites Vectors. 8 (1), 252(2015).
  13. Huxley, P. J., Murray, K. A., Pawar, S., Cator, L. J. Competition and resource depletion shape the thermal response of population fitness in Aedes aegypti. Comm Biol. 5 (1), 66(2022).
  14. Briegel, H. Fecundity metabolism, and body size in Anopheles (Diptera: Culicidae), vectors of malaria. J Med Entomol. 27 (5), 839-850 (1990).
  15. Carvajal-Lago, L., Ruiz-López, M. J., Figuerola, J., Martínez-dela Puente, J. Implications of diet on mosquito life history traits and pathogen transmission. Environ Res. 195, 110893(2021).
  16. Hurd, H., Taylor, P. J., Adams, D., Underhill, A., Eggleston, P. Evaluating the costs of mosquito resistance to malaria parasites. Evolution. 59 (12), 2560-2572 (2005).
  17. Ciota, A. T., Ehrbar, D. J., Matacchiero, A. C., Van Slyke, G. A., Kramer, L. D. The evolution of virulence of West Nile virus in a mosquito vector: implications for arbovirus adaptation and evolution. BMC Evo Biol. 13 (1), 71(2013).
  18. Maciel-de-Freitas, R., Koella, J. C., Lourenço-de-Oliveira, R. Lower survival rate, longevity and fecundity of Aedes aegypti (Diptera: Culicidae) females orally challenged with dengue virus serotype 2. Trans Royal Soc Tropical Med Hygiene. 105 (8), 452-458 (2011).
  19. Delhaye, J., Aletti, C., Glaizot, O., Christe, P. Exposure of the mosquito vector Culex pipiens to the malaria parasite Plasmodium relictum: effect of infected blood intake on immune and antioxidant defences, fecundity and survival. Parasites Vectors. 9 (1), 616(2016).
  20. Takken, W., Klowden, M. J., Chambers, G. M. Articles: effect of body size on host seeking and blood meal utilization in Anopheles gambiae sensu stricto (Diptera: Culicidae): the disadvantage of being small. J Med Entomol. 35 (5), 639-645 (1998).
  21. Ponton, F., et al. Integrating nutrition and immunology: A new frontier. J Insect Physiol. 59 (2), 130-137 (2013).
  22. Paige, A. S., Bellamy, S. K., Alto, B. W., Dean, C. L., Yee, D. A. Linking nutrient stoichiometry to Zika virus transmission in a mosquito. Oecologia. 191 (1), 1-10 (2019).
  23. Muturi, E. J., Kim, C. H., Alto, B. W., Berenbaum, M. R., Schuler, M. A. Larval environmental stress alters Aedes aegypti competence for Sindbis virus. Trop Med Int Health. 16 (8), 955-964 (2011).
  24. Grimstad, P. R., Walker, E. D. Aedes triseriatus (Diptera: Culicidae) and La Crosse virus. IV. Nutritional deprivation of larvae affects the adult barriers to infection and transmission. J Med Entomol. 28 (3), 378-386 (1991).
  25. Vantaux, A., Ouattarra, I., Lefèvre, T., Dabiré, K. R. Effects of larvicidal and larval nutritional stresses on Anopheles gambiae development, survival and competence for Plasmodium falciparum. Parasites Vectors. 9 (1), 226(2016).
  26. Alto, B. W., Lounibos, L. P., Mores, C. N., Reiskind, M. H. Larval competition alters susceptibility of adult Aedes mosquitoes to dengue infection. Proc Royal Soc B Biol Sci. 275 (1633), 463-471 (2007).
  27. Lemos-Silva, T., De Neef, E., Valgaerts, Y., Simões, M. L. Fluctuating warm and humid conditions differentially impact immunity and development in the malaria vector Anopheles stephensi. Global Change Biol. 31 (8), e70382(2025).
  28. Koella, J. C., Lyimo, E. O. Variability in the relationship between weight and wing length of Anopheles gambiae (Diptera Culicidae). )J Med Entomol. 33 (2), 261-264 (1996).
  29. Packer, M. J., Corbet, P. S. Size variation and reproductive success of female Aedes punctor (Diptera: Culicidae). )Ecol Entomol. 14 (3), 297-309 (1989).
  30. Blackmore, M. S., Lord, C. C. The relationship between size and fecundity in Aedes albopictus. J Vector Ecol J Soc Vector Ecol. 25 (2), 212-217 (2000).
  31. Armbruster, P., Hutchinson, R. A. Pupal mass and wing length as indicators of fecundity in Aedes albopictus and Aedes geniculatus (Diptera: Culicidae). )J Med Entomol. 39 (4), 699-704 (2002).
  32. Wheeler, D., Wong, A., Ribeiro, J. M. C. Scaling of feeding and reproductive structures in the mosquito Aedes aegypti L (Diptera: Culicidae). J Kansas Entomol Soc. 66 (1), 121-124 (1993).
  33. Gunathilaka, N., Upulika, H., Udayanga, L., Amarasinghe, D. Effect of larval nutritional regimes on morphometry and vectorial capacity of Aedes aegypti for dengue transmission. BioMed Res Int. 2019 (1), 3607342(2019).
  34. Barr, J. S., et al. Temperature and age, individually and interactively, shape the size, weight, and body composition of adult female mosquitoes. J Insect Physiol. 148, 104525(2023).
  35. Yeap, H. L., Endersby, N. M., Johnson, P. H., Ritchie, S. A., Hoffmann, A. A. Body size and wing shape measurements as quality indicators of Aedes aegypti mosquitoes destined for field release. Am Soc Tropical Med Hygiene. 89 (1), 78-92 (2013).
  36. Nasci, R. S. Relationship of Wing Length to Adult Dry Weight in Several Mosquito Species (Diptera: Culicidae)). J Med Entomol. 27 (4), 716-719 (1990).
  37. Wall, R., Begon, M. Population density, phenotype and reproductive output in the grasshopper Chorthippus brunneus. Ecol Entomol. 12 (3), 331-339 (1987).
  38. Branson, D. H. Influence of individual body size on reproductive traits in melanopline grasshoppers (Orthoptera: Acrididae)). J Orthoptera Res. 17 (2), 259-263 (2008).
  39. Meza-Joya, F. L., Morgan-Richards, M., Trewick, S. A. Relationships among body size components of three flightless New Zealand grasshopper species (Orthoptera, Acrididae) and their ecological applications. J Orthoptera Res. 31 (1), 91-103 (2022).
  40. Swartz, T. M., Gleditsch, J. M., Behm, J. E. A functional trait approach reveals the effects of landscape context on ecosystem services provided by urban birds. Landscape Urban Planning. 234, 104724(2023).
  41. Patankar, S., Jambhekar, R., Suryawanshi, K. R., Nagendra, H. Which traits influence bird survival in the city. A review Land. 10 (2), 92(2021).
  42. Mondor, E. B., Messing, R. H. Direct vs. inclusive fitness in the evolution of aphid cornicle length. J Evo Biol. 20 (2), 807-812 (2007).

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

Перепечатки и разрешения

Больше статей

Морфометрия комаровморфологические признакиэпидемиологический надзор за комарамианализ изображенийвекторная способностьприменение инсектицидовнутритивный стрессизменения среды обитанияоценка приспособленностипередача патогенов

Эта статья была опубликована

Видео скоро будет доступно

Связаться с нами
Порекомендовать библиотеке

Конфиденциальность

Условия использования

Политики

© 2026 MyJoVE Corporation. Все права защищены.