Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Journal Behavior
Click here for the English version

Behavior

تشريح وتصنيف تطور المبيض في الحشرات الأنثوية البرية

Published: July 14, 2023 doi: 10.3791/65644
Automatic Translation
1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1
1Institute of Plant Protection, Shandong Academy of Agricultural Sciences

Summary

يوضح البروتوكول طريقة تشريح بسيطة وسهلة ، مناسبة للحشرات الإناث المهاجرة من النوع البري التي يتم التقاطها باستخدام مصائد الكشافات. يمكن لهذه التقنية توضيح نفس النوع بشكل كبير من خلال مقارنة كل من الأنسجة التناسلية ، أي كيس التزاوج وتطور المبيض للحشرات الأنثوية من النوع البري.

Abstract

تشكل الآفات الحشرية المهاجرة تحديات خطيرة لإنتاج الأغذية وأمنها في جميع أنحاء العالم. يمكن رصد الآفات المهاجرة والتقاطها باستخدام مصائد الكشاف. واحدة من أهم التقنيات للتنبؤ بالآفات المهاجرة هي تحديد الأنواع المهاجرة. ومع ذلك ، في معظم الحالات ، من الصعب الحصول على المعلومات بمجرد المظهر. لذلك ، فإن استخدام المعرفة المكتسبة عن طريق التحليل المنهجي للجهاز التناسلي للأنثى يمكن أن يساعد في فهم التشكل التشريحي المشترك لكيس تزاوج المبيض وتدرج نمو المبيض للحشرات المهاجرة من النوع البري التي يتم التقاطها باستخدام مصائد الكشافات. لإثبات قابلية تطبيق هذه الطريقة ، تم تقييم حالة نمو المبيض ومراحل تطور حبوب البيض بشكل مباشر في Helicoverpa armigera و Mythimna separata و Spodoptera litura و Spodoptera exigua لتشريح المبيض ، وتمت دراسة أكياس تزاوج المبيض في Agrotis ipsilon و Spaelotis valida و Helicoverpa armigera و Athetis lepigone و Mythimna separata و Spodoptera litura و Mamestra brassicae و Spodoptera exigua، لاستكشاف علاقاتهم. يوضح هذا العمل طريقة التشريح المحددة للتنبؤ بالحشرات المهاجرة من النوع البري ، ومقارنة الجهاز التناسلي الفريد للحشرات المهاجرة المختلفة. بعد ذلك ، تم إجراء مزيد من التحقيق في كلا النسجين ، وهما أكياس المبيض والتزاوج. تساعد هذه الطريقة على التنبؤ بالديناميات والتطور الهيكلي للأنظمة التناسلية في الحشرات المهاجرة من النوع البري.

Introduction

تلعب هجرة الحشرات دورا حيويا في ديناميات السكان لتوزيع الحشرات العالمية للحشرات مثل Helicoverpa armigera - دودة اللوز القطنية ، Mythimna منفصلة - دودة الحشد الشرقية ، Spodoptera litura - كاتربيلر القلقاس ، Spodoptera exigua - دودة الحشد البنجر ، التي تم الإبلاغ عنها كآفات خطيرة في الصين1،2،3،4. جلبت مسافات السفر الطويلة ، والحركات الموسمية ، والخصوبة العالية للآفات المهاجرة ، والعوامل البيئية صعوبات كبيرة في التنبؤ بهذه الآفات والتنبؤ بها ومكافحتها5. مطلوب مراقبة هجرة الآفات للكشف عن القدرة على التكيف والتغيرات السلوكية التي تسهل الآفات المهاجرة وفقا للتغيرات المناخية أو الدورات6. للحفاظ على نموها وتكاثرها وبقائها ، اكتسبت الحشرات قدرة متسلسلة على التكيف أثناء التطور. ولدت هذه السلسلة من الحياة التكيفية العديد من التغييرات في الجهاز التناسلي ، مثل استراتيجية الهجرة التي تؤدي إلى السيطرة على نمو المبيض في عملية الهجرة الطويلة.

تطور المبيض شائع في الآفات المهاجرة ، مما يؤثر على نمو سكانها7. لذلك ، كان تطور المبيض موضوعا ساخنا لأبحاث الآفات المهاجرة لفترة طويلة. أدت سلسلة من الدراسات إلى العديد من مؤشرات نمو المبيض واستراتيجيات التصنيف. حتى الآن ، تم استخدام عدة طرق لتحليل تطور المبيض ، على سبيل المثال ، Loxostege sticticalis - عثة المرج - تطور المبيض الذي يتضمن مرحلة الريش الأولية ، وفترة التفريخ المبكرة ، وفترة التفريخ ، ونهاية وضع البيض8. يقسم بعض الباحثين مستويات المبيض على أساس تطور لون صفار البيض في آفات حرشفيات الأجنحة المهاجرة ، مثل S. exigua - دودة الحشد البنجر ، Pseudaletia unipuncta - دودة الحشد الحقيقية ، و Cnaphalocrocis medinalis - مجلد أوراق الأرز ، إلخ.9،10،11،12. في الدراسات السابقة ، تم تقسيم مستويات تطور المبيض للآفات ، مثل دودة اللوز القطنية وأسطوانة أوراق الأرز ، إلى خمس مراحل: مرحلة ترسب صفار البيض ، مرحلة نضج حبوب البيض ، الانتظار الناضج للولادة ، فترة ذروة التبويض ، ومرحلة التفريخالنهائي 13،14. تم تقسيم تطور المبيض لحفار الذرة الأوروبي إلى ست مراحل تنموية: مرحلة ترسب صفار البيض ، ونضج البيض ، والتخلص من البيض المسبق ، ومرحلة التفريخ القصوى ، ومرحلة التفريخالنهائي 15.

علاوة على ذلك ، فإن الحشرات من نفس الجنس لها مراحل مختلفة من التطور ، مثل مستويات تطور المبيض من Spodoptera frugiperda - دودة الحشد الخريفية - تقع في أربعة مستويات: مرحلة ترسب صفار البيض ، والانتظار الناضج للتسليم ، وذروة إيجابية ovi ، ومرحلة التفريخالنهائية 16. من ناحية أخرى ، فإن تطور المبيض في Spodoptera exigua - عثة البنجر - له خمسة مستويات: شفاف ، تكوين الجسم ، نضوج البيض ، إطلاق البيض ، ومستويات وضع البيضالمتأخرة 17.

يمكن للدراسات السابقة فقط تصنيف التطور من مستويات تطور المبيض الفردي إلى المتعدد باستخدام نضج اللون لتطور صفار البيض ووضع البيض والبويضات ، ولكن لا يمكن إجراء التصنيف بناء على تشريح الجهاز التناسلي. تطور المبيض على أساس تشريح التشكل هو مجال أقل دراسة. هنا ، تم تصميم طريقة التشريح للتنبؤ بالإناث المهاجرة في السكان باستخدام نوعين من أنسجة المبيض ، لتوضيح ديناميكيات التكاثر الخاصة بهم بناء على التشكل التشريحي لمرحلة تطور المبيض وكيس التزاوج - مما يوفر دليلا مباشرا لتمييز الإناث البرية المهاجرة.

وقد وجدت بعض الدراسات أن أنواع الحشرات Noctuidae المهاجرة تم التقاطها بشكل متكرر بواسطة الكشافات18. المبيض لمعظم أنواع الحشرات Noctuidae المهاجرة في المراحل الأولى من التطور خلال المرحلة الأولى من الهجرة ويزداد مستوى المبيض مع تقدم الهجرة. في هذه الدراسة ، تم وصف طريقة تشريح درجات تطور المبيض ، لدراسة النسجين التناسليين لآفات سكانية مختلفة من الإناث ، تم التقاطهما بواسطة ضوء البحث. لا تعمل هذه الطريقة على تطوير البحث لفهم ديناميكيات الهجرة فحسب ، بل تعمل أيضا على تصنيف الحشرات ، ودراسة فسيولوجيا الحشرات ، والتنبؤ بالآفات ، والتنبؤ بأنواع الآفات الأنثوية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

ملاحظة: انتبه إلى قياسات السلامة قبل محاصرة الحشرات المهاجرة من النوع البري ، يقترح ارتداء معدات السلامة (القفازات والقمصان ذات الأكمام الطويلة والنظارات الواقية). أيضا ، قم بإيقاف تشغيل المصيدة عندما لا تكون قيد الاستخدام لتجنب مخاطر السلامة الأخرى وارتفاع درجة حرارة الضوء. من المهم اتباع بروتوكولات السلامة قبل التشريح ، مثل ارتداء القفازات والنظارات الواقية ومعطف المختبر لمنع التعرض لسوائل الجسم والمواد الكيميائية.

1. محاصرة الحشرات المهاجرة

  1. ابدأ هذا البروتوكول عن طريق محاصرة الحشرات باستخدام مصباح الكشاف. في هذا البروتوكول ، مصدر حشرات الاختبار هو منطقة جييانغ ، مدينة جينان ، مقاطعة شاندونغ ، الصين (36.977088 درجة شمالا ، 116.982747 درجة شرقا).
  2. استخدم الجسم الرئيسي لمصباح الكشاف ، المصنوع من الفولاذ غير الصدأ ، والصندوق ، وهو جسم مستطيل ، ومصباح الهالوجين الأمامي من نوع GT75 ، بقوة 1000 واط. ضع المصباح الأمامي في المنتصف كمصدر للضوء.
  3. ضع قناة لجمع الحشرات على شكل قمع داخل وأسفل الضوء ، ضع صندوقا لجمع الحشرات بقطر 5 سم ، متبوعا بكيس شبكي لجمع الحشرات مكون من 60 طلبا (0.5 م × 0.5 م) ، والذي يستخدم لجمع الحشرات المحاصرة بالضوء. يبلغ الإسقاط المعروف للضوء حوالي 500 متر فوق سطح الأرض.
  4. ويركز هذا البروتوكول على ديناميات هجرة الإناث من النوع البري وتطور المبيض؛ لذلك ، جمع أنواع مختلفة من الحشرات (هنا تم جمع من أبريل إلى أغسطس ، خلال 2021 إلى 2022). تجنب جمع الحشرات الصغيرة الحجم والمصابة ، حدد الآفات الكبيرة ذات الحجم المماثل لهذه التجربة.

2. تحضير الحشرات

  1. نقل جميع الحشرات التي تم جمعها من كيس شبكي (0.5 م) إلى القفص الصافي (30 سم × 30 سم) ، ثم توفير طبق بتري يحتوي على محلول معقم من 10 ٪ من ماء العسل (التغذية اختيارية). ضع القفص في درجة حرارة 27 ± 2 درجة مئوية ، 65٪ ± رطوبة نسبية 12٪ ، واحتفظ به في الظلام لمدة 8-12 ساعة.
  2. حدد الإناث من النوع البري التي طارت داخل القفص في نفس اليوم ، وقم بنقلها بعناية إلى أنابيب القارورة الفردية ، وأغلق كل أنبوب بغطاء قطني. تجنب المناولة المباشرة التي قد تلحق الضرر أو تجرح الآفة بسبب الضغط المفرط.
    ملاحظة: تم القبض على جميع الإناث من النوع البري في الليل وتم إجراء التشريح في النهار. وهكذا ، تم إجراء كل تجربة في غضون يوم واحد.

3. التحضير لطريقة شلل الحشرات (الشكل 1)

  1. ضع الآفة الأنثوية المختارة بشكل فردي في أنبوب قارورة ذبابة في المنتصف وقم بتخدير الأنثى باستخدام غاز CO2 عن طريق الإمساك بإبرة مسدس النفخ لإحداث شلل خفيف. لتأكيد ما إذا كانت الآفة مشلولة أم لا ، قم بدفع الآفة أو لمسها برفق باستخدام فرشاة ناعمة. لا توجد استجابة للمنبهات اللينة وعدم الحركة تشير إلى شلل ناجح.
    ملاحظة: يمكن أيضا استخدام درجة الحرارة المنخفضة (-20 درجة مئوية) كتقنية بديلة لشل الحشرات.

4. تشريح الحشرات

  1. ضع الأنثى المشلولة حديثا في طبق بتري التشريحي الذي يحتوي على الإيثانول المطلق (10 مل). لتجنب تأثير الشعر القشري ومسحوق الأجنحة أثناء التشريح ، تسلل إلى الحشرة الحية أو المشلولة بالكحول المطلق وشطفه بالماء النظيف.
  2. افصل الأجنحة الظهرية عن تقاطع جسم الصدر والبطن ، باستخدام زوجين من الملقط.
  3. انقل البطن إلى طبق بتري جديد يمكن التخلص منه ، يحتوي على كمية مناسبة من الماء (بعمق 2-5 مم) ، وقشر الهيكل الخارجي البطني برفق على طول الخط البطني الظهري من الفم المدبب إلى الذيل ، باستخدام ملقط تشريح. كرر نفس الخطوات على الجانب الآخر ، ثم ضعها في ماء نظيف لتفريق الأنسجة السليمة.
  4. تقشر بعناية الأنسجة الدهنية للبشرة باستخدام ملقط ، واسحب المبايض برفق وحررها.
  5. استخدم ملقط تشريح لإزالة جزيئات الدهون والأعضاء الأخرى حول المبايض برفق. بشكل عام ، يتم طي مبيض الآفات في الغالب إلى الداخل على جانبي البطن ، وحاول العمل في بيئة سائلة أثناء فتح المبايض ، وقشر كيس التزاوج ببطء من المنتصف ، والتقاط جزيئات الدهون المرتبطة بأنابيب المبيض.
  6. تمسك برفق بكيس المبيض والتزاوج من الطرف الخلفي العمودي وافتحه بعناية لأسفل. لتجنب التلف أثناء التكشف ، انقل المبيض إلى طبق بتري جديد أو نظيف يحتوي على الماء. امسك طرف المبيض وافتح المبيض داخليا ؛ نفذ هذه الخطوة بعناية لتجنب تلف المبيضات.

5. تحليل البيانات لتشريح أنسجة المبيض

  1. في هذه الخطوة ، قم بتقييم نمو البيض لكل حشرة ، باتباع لون وحجم البيض ، للحكم على نضجها. ثم ، الحكم على درجة المبيض وفقا لتطور البيض.
    ملاحظة: ينقسم تقسيم مستويات نمو المبيض المختلفة بشكل أساسي ، إما قبل وضع البيض أو نمو البيض مع مستوى ترسيب صفار البيض. تنقسم الحشرات تطور حبوب البيض إلى مراحل لمزيد من الوضوح مثل مرحلة حدوث صفار البيض ومرحلة نضج الصفار ومرحلة زوال الصفار. يعتمد نضج حبة البيض على امتلاء البويضة ولونها وحجمها للحكم على نضجها.
  2. بعد التشريح ، تأكد من فصل أنسجة أكياس التزاوج الأنثوية عن المبايض السليمة ، ومراقبة التشكل لتمييز الأنواع لأن معظم تشريح أكياس التزاوج يختلف من نوع إلى آخر. لذلك ، استخدم أكياس التزاوج للتمييز بين الأنواع.
  3. في هذه الخطوة ، قم بتقييم تشريح المبيض ، وتحليل درجات تطور المبيض. قسم أنسجة المبيض إلى خمس درجات (الصف 1 إلى الصف 5).
    1. ابحث عن التغييرات والبنية التالية لتنظيم الأنسجة: الصف الأول (1) هو مرحلة مبكرة من التطور (شفاف حليبي) ، بطن كامل ، ناعم ، جسم دهني رقيق ، لون فاتح ، يصعب تقشيره. الصف الثاني (2) هو مرحلة ترسب صفار البيض وتصنيف المبيضين بشكل منفصل إذا لزم الأمر بعد مراقبة قناة المبيض الأطول والأكثر سمكا. الصف الثالث (3) لديه عدد أقل من الأجسام الدهنية وعدد قليل من الحبيبات المرتبطة بالمبيض. يبدو الصف الرابع (4) أقل مرونة وسهل الكسر ، ويمكن أن توجد بعض البويضات في منتصف أنبوب الرحم. من السهل التعرف على الصف الخامس (5) مع أجسام دهنية أقل أو معدومة ، ومبايض ضامرة وهشة.
  4. التقاط الصور باستخدام كاميرا رقمية حسب الحاجة التجريبية.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

تطور البيض
تم تطبيق البروتوكول أعلاه لتحليل تطور البيض في المبيض. لهذا الغرض ، أولا ، تم تصنيف البيض بشكل عام إلى أربع مراحل للتمييز بين المرحلة المبكرة والناضجة من تطور البيض بين جميع الأنواع ، على سبيل المثال ، دودة اللوز ، دودة الحشد ، كاتربيلر القلقاس ، وعثة البنجر. هنا ، لوحظت المرحلة المبكرة من الريش (المرحلة الشفافة البيضاء اللبنية). يوضح الشكل 2 أ أن المبايض لم تبدأ بعد في التطور ، وقناة المبيض خيطية ذات مرونة جيدة. لا يمكن تصور حبة البيض المشكلة تحت ضوء النهار ، بسبب حساسية البيض ، ويمكن رؤية البقع البيضاء اللبنية مع انتقال الضوء عن طريق تمديد أنبوب المبيض.

يحتوي تطور المبيض (مرحلة ترسب صفار البيض) على بيض كبير ، غير ناضج قليلا ولونه أبيض حليبي ، والبيض على اتصال وثيق (الشكل 2 ب). يمكن ملاحظة الولادة الناضجة المعلقة (مرحلة النضج) في الشكل 2C ، البيض على شكل حبة وناضج تماما بلون أصفر فاتح. يوضح الشكل 2D فترة انقراض صفار البيض (مرحلة نهاية التفريخ) ، وهشاشة أنبوب المبيض. يتم إطلاق معظم حبوب البيض النشطة ، فقط عدد قليل من حبوب البيض أو لا توجد على الإطلاق ، وربما توجد بيض غير نشط.

مقارنة بين مورفولوجيا كيس التزاوج
تمت مقارنة ما مجموعه ثمانية أنواع من الإناث من النوع البري على أساس أكياس التزاوج. كان عدد الحشرات لكل نوع أكثر من 100 في العدد. تم اختيار كيس التزاوج الأكثر تمثيلا كمثال للعرض (الشكل 3). كان كيس التزاوج في Helicoverpa armigera عبارة عن حلزون أيمن عمودي مع تجويف داخلي (الشكل 3 أ). كان كيس التزاوج Mythimna separata على شكل G / خطاف السمك - على شكل أشرطة بنية داكنة من الداخل (الشكل 3 ب). كان كيس التزاوج Agrotis ipsilon خطيا ، مع ملفات كبيرة وأكياس خارجية على الظهر (الشكل 3C).

كان لدى Spaelotis valida (الشكل 3D) كيس تزاوج رقيق قليلا وعلى شكل حرف J بعد التوسيع. يبدو وكأنه ساق ولونه بني قليلا. تظهر أنواع Spodoptera exigua كيسا أبيض شفافا على شكل دمبل مع كيس فقاعي في المنتصف ، والنهاية البعيدة بيضاء حليبية (الشكل 3E). كيس التزاوج Spodoptera litura أحمر في نهاية الفم ، ويمكن ملاحظة الجزء العلوي على أنه أبيض حليبي شفاف ، والتجويف الكيسي الداخلي مرئي بشكل ضعيف (الشكل 3F). كيس التزاوج Pseudoptera lepigone صغير ملفوف ، مع أكياس خارجية تبدو وكأنها زهرة مغلقة ، لها لون أبيض وبني من أعلى إلى أسفل (الشكل 3G) ، و Mamestra brassicae لديه كيس ملفوف مزدوج مع الخراجات الخارجية الزيتون اللون (الشكل 3H).

تصنيف تطور المبيض في الإناث البرية المهاجرة
في تصنيف تطور المبيض ، تم تقييم الصف 1 إلى الصف 5 في 4 أنواع من الإناث من النوع البري ، دودة اللوز ، دودة الحشد ، كاتربيلر القلقاس ، وعثة البنجر. أظهرت نتائج تحليل تصنيف المبيض لدودة اللوز (H. armigera) (الشكل 4) أن قناة المبيض شفافة ومرنة مع بويضات مرئية خفية في الدرجة 1 (الشكل 4 أ). قناة المبيض شفافة ، والبيض أصفر طري مع لفائف شفافة في الصف 2 (الشكل 4 ب). في الصف 3 (الشكل 4C) ، لم تكن هناك أجسام دهنية كبيرة ، فقط عدد قليل من جزيئات الدهون كانت مرتبطة بقناة المبيض. قناة المبيض هي الأطول والأكثر سمكا بالقرب من ovipositor ، ولها تقسيم واضح للمناطق الناضجة ، ومناطق النمو ، ومناطق البيض الأولية ، وقناة المبيض صفراء ومسبحة كاملة. أظهر الصف 4 و 5 (الشكل 4D ، E) مجموعات وبيضات أقل في المبايض بلون أصفر باهت وأخضر.

وبالمثل ، لوحظت جميع درجات الملاحظات الخمس في دودة الحشد (M. separata) ، كما هو موضح في الشكل 5. الجسم الدهني عبارة عن نسيج ندفي يتكون من جزيئات دهنية متعددة ، رقيق ، فاتح اللون ، وأبيض حليبي مع بويضات مرئية دقيقة (الشكل 5 أ). في الصف 2 ، يكون هيكل أنبوب المبيض أصفر ومليء بالبيض على شكل حبة (الشكل 5 ب). في حين أن الصف 3 و 4 (الشكل 5C ، D) قد نضجا تماما ، فإن قناة المبيض بيضاء وكريمية اللون ، وحبوب البيض بيضاء مع غلاف تجعيد شفاف من الخارج ، والبيض ممتلئ ولكنه مزدحم. يظهر الصف 5 (الشكل 5E) انخفاضا في اللون من الأصفر إلى البني الداكن ؛ ويؤكد على المرحلة الأخيرة من المبيض المتقدمة.

كما لوحظ تصنيف كاتربيلر القلقاس (S. litura) وعثة البنجر (S. exigua) باستخدام نفس مستويات تصنيف المبيض كما هو موضح في الشكل 6 والشكل 7. كان المبيضان في الصفين 1 و 2 (الشكل 6 أ ، ب) من كاتربيلر القلقاس رقيقين متضخمين وورديين اللون مقارنة بمبيض عثة البنجر (الشكل 7 أ ، ب) ، وهي بيضاء وقصيرة ورقيقة وعريضة. كلا المبيضين لهما درجات متشابهة من تشكل قناة المبيض ، مع بويضات مرئية شفافة ومرنة ودقيقة. تظهر نتائج الصف 3 و 4 من كلا النوعين أن المبايض في نفس مرحلة التطور ، فهي صفراء داكنة مع بيض كامل (الشكل 6C ، D). من ناحية أخرى ، يمكن تصور نفس التغيير في اللون من السماء الزرقاء إلى الأخضر الفاتح (الشكل 7C ، D) ؛ يشير هذا التغيير في اللون إلى المرحلة الناضجة لتطور المبيض. تم تقييم وضع البيض المتأخر مع مجموعات البيض ذات اللون البني وعدد قليل من البيض في قناة البيض (الشكل 6E). يوضح الشكل 7E مبيضا به قناة بيض رقيقة ومجموعات بيض رقيق تصور تطور المبيض من الدرجة 5 للبويضات ، حيث يصبح المبيضان تدريجيا أكبر وأكثر قتامة في اللون ، ولونه أبيض مزرق.

Figure 1
الشكل 1: الأدوات المستخدمة للتجريب. الأدوات الأساسية اللازمة لتشريح المبايض وكيس التزاوج من الحشرات المهاجرة. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 2
الشكل 2: مراحل نمو البويضات. مراحل تطور البيض في الحشرات المهاجرة من النوع البري (دودة اللوز ، دودة الحشد ، كاتربيلر القلقاس ، وعثة البنجر) ، (أ) مرحلة شفافة بيضاء حليبية ، (ب) مرحلة ترسب صفار البيض ، (ج) مرحلة النضج ، و (د) مرحلة نهاية التفريخ أو فترة انقراض صفار البيض. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 3
الشكل 3: أكياس التزاوج للحشرات المختلفة. (أ) كيس التزاوج من Helicoverpa armigera؛ (ب) تزاوج كيس ميثيمنا منفصل؛ (ج) كيس التزاوج من Agrotis ipsilon ؛ (د) كيس التزاوج من Spaelotis valida ؛ (ه) كيس تزاوج Spodoptera exigua؛ (و) تزاوج كيس Spodoptera litura؛ (ز) كيس تزاوج أثيتيس ليبيغون؛ (ح) كيس التزاوج من Mamestra brassicae. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الشكل.

Figure 4
الشكل 4: تصنيف تطور المبيض ل Helicoverpa armigera. (أ) الصف 1 (فترة شفافة حليبي) ؛ (ب) تمثل الدرجة 2 فترة نمو المبيض (فترة ترسب صفار البيض) ؛ (ج) الصف 3 يظهر فترة ناضجة ؛ (د) تشير الدرجة 4 إلى درجة التفريخ؛ (ه) يمثل الصف 5 وضع البيض المتأخر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 5
الشكل 5: تصنيف تطور المبيض ل Mythimna separata. (أ) الدرجة 1 (فترة شفافة حليبي) ؛ (ب) تمثل الدرجة 2 فترة نمو المبيض (فترة ترسب صفار البيض) ؛ (ج) الصف 3 يظهر فترة ناضجة ؛ (د) تشير الدرجة 4 إلى مستوى التفريخ؛ (ه) تمثل الدرجة 5 وضع البيض المتأخر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 6
الشكل 6: تصنيف تطور المبيض ل Spodoptera litura. (أ) الدرجة 1 (فترة شفافة حليبي) ؛ (ب) تمثل الدرجة 2 فترة نمو المبيض (فترة ترسب صفار البيض) ؛ (ج) الصف 3 يظهر فترة ناضجة ؛ (د) تشير الدرجة 4 إلى مستوى التفريخ؛ (ه) تمثل الدرجة 5 وضع البيض المتأخر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Figure 7
الشكل 7: تصنيف تطور المبيض ل Spodoptera exigua. (أ) الدرجة 1 (فترة شفافة حليبي) ؛ (ب) تمثل الدرجة 2 فترة نمو المبيض (فترة ترسب صفار البيض) ؛ (ج) الصف 3 يظهر فترة ناضجة ؛ (د) تشير الدرجة 4 إلى مستوى التفريخ؛ (ه) تمثل الدرجة 5 وضع البيض المتأخر. يرجى النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

تستخدم طرق تحليل المبيض بشكل روتيني في وقاية النبات ، لتوضيح حركة طيران الحشرات وأعدادها للتنبؤب 19،20،21 ولتوضيح الاختلافات الفسيولوجية في الحشرات. وقد لوحظ أن الهجرة الفريدة وقدرة الانتشار السريع للآفات الزراعية الشائعة ، مثل دودة اللوز ودودة الحشد وكاتربيلر القلقاس وعثة البنجر ، تجعل من الصعب التنبؤ بها من مناطق أخرى. اعتبرت بعض الدراسات Athetis lepigone آفة مهاجرة22,23 ، لكن ديناميكيات الهجرة والتنبؤ بهذه الآفة بعيد المنال. في الآونة الأخيرة ، تم تقديم طريقة أخرى لمحاصرة الضوء حيث تم استخدام مصابيح الكشاف 1000 واط لرصد الآفات المهاجرة18,24 ، والتي لها تأثير تطبيق جيد على مراقبة الآفات المهاجرة. ومن المتوقع أيضا أن طرق اصطياد الضوء ليست كافية لتمييز الحشرات المهاجرة. في هذه الدراسة ، خلال ذروة الهجرة ، كان عدد الأفراد البالغين الذين تم اصطيادهم بواسطة مصيدة الكشاف من الآفات المهاجرة بشكل رئيسي ، بينما كان عدد الأفراد الإقليميين ضئيلا. هذا يسلط الضوء على أن فترة ظهور الأنواع المهاجرة متشابهة تماما25. لتجنب الأفراد الإقليميين ، من المهم النظر في فترة ذروة الهجرة لمحاصرة وفرة الأفراد المهاجرين. لذلك ، فإن تحديد الحشرات المهاجرة بمصابيح الكشاف وتصنيف المبايض هما جانبان أساسيان. ومع ذلك ، هناك عدد قليل من الطرق لتحديد تشريح المبيض للحشرات المهاجرة13،26،27،28،29. الطريقة الممكنة المعروضة هنا هي العمل المبتكر الذي يؤسس استخدام كل من أنسجة المبيض ، وأكياس التزاوج وتصنيف المبيض ، للتمييز بين مراحل النمو المختلفة وحاول مناقشة خصائص التشكل لأنسجة المبيض بمزيد من التفصيل من الدراسات السابقة11،21،30 ؛ على وجه التحديد فيما يتعلق بأخطر الآفات الأنثوية البرية ، مثل H. armigera31 و M. separata32 و S. litura33 التي تم التقاطها باستخدام مصابيح الكشاف.

صنفت معظم الدراسات السابقة تطور المبيض باستخدام طرق مميزة لتقييم التعرف على الحشرات المهاجرة. كان تركيز هذه الدراسات هو نضج لون صفار البيض ، ووضع البيض ، وتطورات الولادة ، وتكرار التزاوج ، وما إلى ذلك ، 22،30،34،35. قدمت الطريقة المستخدمة في هذه الدراسة أدلة مقارنة ثنائية الاتجاه ، بناء على نسيجين مبيضين. بالنسبة لدودة اللوز ، دودة الحشد ، كاتربيلر القلقاس ، عثة البنجر ، Agrotis ipsilon ، Spaelotis valida ، Athetis lepigone ، و Mamestra brassicae ، تمت دراسة أكياس التزاوج. تم تقييم مراحل تطور حبوب البيض مباشرة في Helicoverpa armigera و Mythimna separata و Spodoptera litura و Spodoptera exigua لتشريح المبيض. وفقا لتشريح المبايض البالغة للحشرات ، يختلف تطور البويضة من نوع إلى آخر16،17،36،37. لذلك ، من المفيد دراسة مورفولوجيا المبيض على كلا المستويين من الحشرات المهاجرة من خلال تحليل درجات نمو المبيض وأكياس التزاوج باستخدام طريقة التشريح هذه.

بشكل عام ، قد يؤثر التخزين طويل الأجل أو غير السليم ، مثل التقلبات في الرطوبة ودرجة الحرارة ومصدر الغذاء للحشرات المحاصرة باستخدام مصابيح الكشاف ، على وزن الجسم وصحة البيض وحجم المبيض5،38،39،40،41،42. هذا يؤدي إلى صعوبة في فرز الحشرات وتسريحها في مرحلة لاحقة ويؤدي إلى بيانات غير كاملة. لتقليل هذه الأخطاء ، من الضروري التخزين قصير المدى والمناسب. بالإضافة إلى ذلك ، بعد تطبيق البروتوكول ، تم اختيار الإناث ذات الحجم المماثل. هذا الاختيار وجمع الإناث هو توفير الوقت ، مع نتائج سريعة وهامة في هذه الدراسة. توضح هذه الطريقة تشريح الحشرات المهاجرة البالغة من النوع البري من البيئة الطبيعية ودرجاتها المبيضية. لتنفيذ هذا البروتوكول بنتائج فعالة ، ينبغي النظر في بعض الخطوات الحاسمة. على سبيل المثال ، يعد اختيار الحشرات من البيئة الطبيعية خطوة حاسمة في منع المبايض الفارغة والبيض العقيم. يفضل استخدام الحشرة الحية ذات الأنسجة السليمة ، وتجنب حشرات تجويف البطن الميتة أو الضعيفة أو المكسورة أو المتقلصة.

وفقا لذلك ، يمكن تقدير تشريح أنسجة المبيض من خلال مقارنة تدرجات المبيض كما هو الحال في تصنيف المبيض لدودة اللوز (H. armigera) (الشكل 4) ، تنضج البويضات من أبيض حليبي وشفاف في المبايض إلى الأصفر الداكن. يحدث وضع البيض المتناثر (الشكل 5) في ديدان الحشد حيث تنضج المبايض من oogonia بيضاء شفافة حليبية وتظهر بيضاء حليبية أو صفراء شاحبة. أظهرت كاتربيلر القلقاس تطورا مائلا من خلايا oogonia البيضاء الشفافة اللبنية التي كانت وردية وطرية ، ونضجت بشكل أكبر مع اللون البني أو الأصفر (الشكل 6). استمرار هذا العمل يقرر تشريح المبيض في الأنواع المختلفة في نفس الوقت. ستساعد هذه الممارسة في مجال وقاية النبات على دراسة حركة الحشرات ويمكن أن توجه التنبؤ بالآفات.

في الوقت الحاضر ، هذه الدراسة لديها بعض القيود. يعتمد تطبيق هذه الطريقة على التحليل التفصيلي لحبوب البيض وخصائص تطور المبيض. ويتمثل أحد التحديات الرئيسية المستمرة في المستقبل في مواصلة النهوض بالتحليل الميداني وتحسينه لتقييم ديناميات هجرة الآفات الإناث في النظام الإيكولوجي. لذلك ، من الضروري الجمع بين البيانات الميدانية للتحليل الإحصائي ، لأن تصنيف المبيض يتأثر بالعوامل البيئية مثل القياس الكمي السنوي للحشرات المهاجرة ، ودرجة الحرارة ، والرطوبة ، واتجاه الرياح في الموقع والغذاء ، إلخ. كان من المفترض أن جميع الأنواع سيكون لها نفس مستويات المبيض وكبسولات التزاوج. ومع ذلك ، يجب التحقق منه مع أنواع مماثلة نسبيا لأن توافر الحشرات في الطبيعة يختلف وقد يؤدي إلى عدم التنبؤ. وبالتالي ، لا يزال من الضروري التحقق من تشريح أنواع مماثلة من الإناث المهاجرات على ارتفاعات عالية باستخدام نسيجين من المبيض في المستقبل.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

ليس لدى المؤلفين أي تضارب في المصالح للإعلان عنه.

Acknowledgments

تم دعم هذه الدراسة من قبل مشروع الابتكار العلمي والتكنولوجي الرئيسي (2020CXGC010802).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
Digital camera Canon ( China ) co., LTD EOS 800D
Dropper Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD
Ethanol absolute (99.7%) Shanghai Hushi Laboratory Equipmentco., LTD
Forceps  Vetus Tools co., LTD ST-14
GT75 type halogen headlamp (1000 W) Shanghai Yadeng Industry co., LTD
Helicoverpa armigera, Mythimna separate, Spodoptera litura, Spodoptera exigua Jiyang district, Jinan city, Shandong province, China
Measuring cylinder, beaker, flask Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD
Net bag  Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD 0.5 m 
Net cages  Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD 30 cm x 30 cm
Petri dishes Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD  60 mm diameter

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Wu, K. Monitoring and management strategy for Helicoverpa armigera resistance to Bt cotton in China. Journal of Invertebrate Pathology. 95 (3), 220-223 (2007).
  2. Jiang, X., Luo, L., Zhang, L., Sappington, T. W., Hu, Y. Regulation of Migration in Mythimna separata (Walker) in China: A Review Integrating Environmental, Physiological, Hormonal, Genetic, and Molecular Factors. Environmental Entomology. 40 (3), 516-533 (2011).
  3. Su, J., Lai, T., Li, J. Susceptibility of field populations of Spodoptera litura (Fabricius) (Lepidoptera: Noctuidae) in China to chlorantraniliprole and the activities of detoxification enzymes. Crop Protection. 42, 217-222 (2012).
  4. Che, W., Shi, T. Insecticide Resistance Status of Field Populations of Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae) From China. Journal of Economic Entomology. 106 (4), 1855-1862 (2013).
  5. Jiang, X., Luo, L. Regulation of Migration in Mythimna separata (Walker) in China: A Review Integrating Environmental, Physiological, Hormonal, Genetic, and Molecular Factors. Environmental Entomology. 40 (3), 516-533 (2011).
  6. Kiss, M., Nowinszky, L., Puskás, J. Examination of female proportion of light trapped turnip moth (Scotia segetum Schiff.). Acta Phytopathologica Et Entomologica Hungarica. 37, 251-256 (2002).
  7. Jiang, X. F., Luo, L. Z., Sappington, T. W. Relationship of flight and reproduction in beet armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae), a migrant lacking the oogenesis-flight syndrome. Journal of insect physiology. 56 (11), 1631-1637 (2010).
  8. Sun, Y., Chen, R., Wang, S., Bao, X. Morphological observation on the development of female reproductive system in meadow moth Loxostege sticticalis L. Acta Entomologica Sinica. 34, 248-249 (1991).
  9. Fu, X., Feng, H., Liu, Z., Wu, K. Trans-regional migration of the beet armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae), in North-East Asia. PLoS One. 12 (8), e0183582 (2017).
  10. Cusson, M., McNeil, J. N., Tobe, S. S. In vitro biosynthesis of juvenile hormone by corpora allata of Pseudaletia unipuncta virgin females as a function of age, environmental conditions, calling behaviour and ovarian development. Journal of Insect Physiology. 36 (2), 139-146 (1990).
  11. Fu, X. W., et al. Seasonal migration of Cnaphalocrocis medinalis (Lepidoptera: Crambidae) over the Bohai Sea in northern China. Bulletin of entomological research. 104 (5), 601-609 (2014).
  12. Telfer, W. H. Egg formation in Lepidoptera. Journal of Insect Science. 9, 1-21 (2009).
  13. Wu, K., Guo, Y., Wu, Y. Ovarian development of adult females of cotton bollworm and its relation to migratory behavior around Bohai bay of China. Acta Ecologica Sinica. 22 (7), 1075-1078 (2002).
  14. Wada, T., Ogawa, Y., Nakasuga, T. Geographical difference in mated status and autumn migration in the rice leaf roller moth, Cnaphalocrocis medinalis. Entomologia Experimentalis et Applicata. 46 (2), 141-148 (1988).
  15. Xingquan, K., Calvin, D. D. Female European corn borer (Lepidoptera: Crambidae) ovarian developmental stages: Their association with oviposition and use in a classification system. Journal of economic entomology. 97 (3), 828-835 (2004).
  16. Ge, S., et al. Potential trade-offs between reproduction and migratory flight in Spodoptera frugiperda. Journal of insect physiology. 132, 104248 (2021).
  17. Han, L. Z., Gu, H. N. Reproduction-Flight Relationship in the Beet Armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae). Environmental Entomology. 37 (2), 374-381 (2008).
  18. Zhou, Y., et al. Long-term insect censuses capture progressive loss of ecosystem functioning in East Asia. Science Advances. 9 (5), eade9341 (2023).
  19. Hu, G., Lim, K. S., Horvitz, N. Mass seasonal bioflows of high-flying insect migrants. Science. 354 (6319), 1584-1587 (2016).
  20. Hu, G., et al. Environmental drivers of annual population fluctuations in a trans-Saharan insect migrant. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 118 (26), e2102762118 (2021).
  21. Fu, X., Liu, Y., Li, C. Seasonal migration of Apolygus lucorum (Hemiptera: Miridae) over the Bohai Sea in northern China. Journal of Economic Entomology. 107 (4), 1399-1410 (2014).
  22. Fu, X., Liu, Y., Li, Y., Ali, A., Wu, K. Does Athetis lepigone Moth (Lepidoptera: Noctuidae) Take a Long-Distance Migration. Journal of Economic Entomology. 107 (3), 995-1002 (2014).
  23. Huang, J., et al. The Effect of Larval Diet on the Flight Capability of the Adult Moth (Athetis lepigone) (Möschler) (Lepidoptera: Noctuidae). Florida Entomologist. 105 (4), 287-294 (2023).
  24. Sun, X., Hu, C., Jia, H. Case study on the first immigration of fall armyworm, Spodoptera frugiperda invading into China. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 664-672 (2021).
  25. Feng, H. Q., Wu, K. M., Cheng, D. F., Guo, Y. Y. Northward migration of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) and other moths in early summer observed with radar in northern China. Journal of Economic Entomology. 97 (6), 1874-1883 (2004).
  26. Ge, S. S., et al. Flight activity promotes reproductive processes in the fall armyworm, Spodoptera frugiperda. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 727-735 (2021).
  27. Guerra, P. A., Pollack, G. S. Flight behaviour attenuates the trade-off between flight capability and reproduction in a wing polymorphic cricket. Biology Letters. 5 (2), 229-231 (2009).
  28. He, W., Zhao, X., Ge, S., Wu, K. Food attractants for field population monitoring of Spodoptera exigua (Hübner). Crop Protection. 145, 105616 (2021).
  29. He, L. M., et al. Adult nutrition affects reproduction and flight performance of the invasive fall armyworm, Spodoptera frugiperda in China. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 715-726 (2021).
  30. Kongming, W., Yuyuan, G., Yan, W. Ovarian development of adult females of cotton bollworm and its relation to migratory behavior around Bohai Bay of China. Acta Ecologica Sinica. 22 (7), 1075-1078 (2002).
  31. Feng, H., Wu, X. Seasonal Migration of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) Over the Bohai Sea. Journal of Economic Entomology. 102 (1), 95-104 (2009).
  32. Miao, J., Guo, P., Li, H. Low Barometric Pressure Enhances Tethered-Flight Performance and Reproductive of the Oriental Armyworm, Mythimna separata (Lepidoptera: Noctuidae). Journal of Economic Entomology. 114 (2), 620-626 (2021).
  33. Fu, X., Zhao, X. Seasonal Pattern of Spodoptera litura (Lepidoptera: Noctuidae) Migration Across the Bohai Strait in Northern China. Journal of Economic Entomology. 108 (2), 525-538 (2015).
  34. Rhainds, M., Kettela, E. G. Oviposition threshold for flight in an inter-reproductive migrant moth. Journal of Insect Behavior. 26 (6), 850-859 (2013).
  35. Showers, W. B. Migratory ecology of the black cutworm. Annual review of entomology. 42, 393-425 (1997).
  36. Zhang, Z., et al. Morphological differences of the reproductive system could be used to predict the optimum Grapholita molesta (Busck) control period. Scientific Reports. 7 (1), 8198 (2017).
  37. Zheng, D. B., Hu, G., Yang, Ovarian development status and population characteristics of Sogatella furcifera (Horváth) and Nilaparvata lugens (Stål): implications for pest forecasting. Journal of Applied Entomology. 138 (1-2), 67-77 (2014).
  38. Wan, G. J., Jiang, S. L. Geomagnetic field absence reduces adult body weight of a migratory insect by disrupting feeding behavior and appetite regulation. Insect Science. 28 (1), 251-260 (2021).
  39. Laštůvka, Z. Climate change and its possible influence on the occurrence and importance of insect pests. Plant protection science. 45, S53-S62 (2009).
  40. Xu, R. B., Ge, S. S. Physiological and Environmental Influences on Wingbeat Frequency of Oriental Armyworm, Mythimna separata (Lepidoptera: Noctuidae). Environmental Entomology. 52 (1), 1-8 (2022).
  41. Jiang, X., Cai, B. Influences of temperature and humidity synthesize on flight capacity in the moth s of Oriental armyworm, Mythimna separata(Walker). Acta Ecologica Sinica. 23 (4), 738-743 (2003).
  42. Zhang, L., Luo, L., Jiang, X. Starvation influences allatotropin gene expression and juvenile hormone titer in the female adult oriental armyworm, Mythimna separata. Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 68 (2), 63-70 (2008).

Tags

التشريح ، التصنيف ، تطور المبيض ، الحشرات الأنثوية البرية ، الآفات الحشرية المهاجرة ، إنتاج الغذاء ، الأمن ، مصائد الكشاف ، تحديد الأنواع المهاجرة ، تحليل الجهاز التناسلي ، كيس تزاوج المبيض ، تصنيف نمو المبيض ، Helicoverpa Armigera ، Mythimna Separata ، Spodoptera Litura ، Spodoptera exigua ، Agrotis ipsilon ، Spaelotis Valida ، Athetis Lepigone ، Mamestra Brassicae ، طريقة التشريح
تشريح وتصنيف تطور المبيض في الحشرات الأنثوية البرية
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Sindhu, L., Guo, S., Song, Y., Li,… More

Sindhu, L., Guo, S., Song, Y., Li, L., Cui, H., Guo, W., Lv, S., Yu, Y., Men, X. Dissection and Grading of Ovarian Development in Wild-Type Female Insects. J. Vis. Exp. (197), e65644, doi:10.3791/65644 (2023).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter