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Biology

Elektroantennographischer Bioassay als Screening-Instrument für Wirtspflanzen Volatile

Published: May 6, 2012 doi: 10.3791/3931

Summary

Verfahren schnell Bildschirm Wirtspflanze flüchtigen Stoffe durch Messung der elektrophysiologische Reaktion von erwachsenen Nabel orangeworm (

Abstract

Pflanze flüchtigen spielen eine wichtige Rolle bei Pflanze-Insekt-Wechselwirkungen. Pflanzenfressende Insekten benutzen Pflanzen flüchtige Stoffe, wie Kairomonen bekannt, um ihre Wirtspflanze zu lokalisieren. 1,2 Wenn eine Wirtspflanze ist ein wichtiger Rohstoff agronomischen Fraßschäden durch Schädlinge können schwere wirtschaftliche Verluste für die Erzeuger zuzufügen. Dementsprechend kann Kairomonen als Lockmittel eingesetzt werden, um zu locken oder zu verwirren diese Insekten und bieten somit eine umweltfreundliche Alternative zu Pestiziden zur Schädlingsbekämpfung. 3 Leider Pflanzen können eine große Anzahl flüchtiger mit unterschiedlichen Zusammensetzungen und Verhältnisse von Emissionen in Abhängigkeit von der Phänologie emittieren der Ware oder der Tageszeit. Dies macht die Identifizierung von biologisch aktiven Komponenten oder Mischungen von flüchtigen Komponenten ein mühsamer Prozess. Zur besseren Identifizierung der bioaktiven Komponenten der Wirtspflanze flüchtigen Emissionen setzen wir die Labor-basierte Screening-Bioassay Elektroantennographie (EAG). EAG ist ein effektives Instrument zur Bewertung und Record elektrophysiologisch die olfaktorischen Reaktionen eines Insektes über ihre antennalen Rezeptoren. Die EAG Screening-Verfahren kann dazu beitragen, die Zahl der flüchtigen Stoffe getestet, um vielversprechende biologisch aktiven Komponenten zu identifizieren. Allerdings EAG Bioassays nur Auskunft über Aktivierung von Rezeptoren. Sie enthält keine Informationen über die Art des Verhaltens von Insekten die Verbindung löst, was könnte als Lockmittel, abstoßend oder andere Art von Verhaltensreaktionen sein. Flüchtige Hervorrufen eine signifikante Antwort von EAG, bezogen auf eine geeignete positive Kontrolle, werden typischerweise auf einer weiteren Prüfung von Verhaltensreaktionen der Schädling aufgenommen. Das experimentelle Design präsentiert ausführlich die Methoden zu Mandel-basierte Wirtspflanze flüchtigen 4,5 durch Messung der elektrophysiologischen Reaktionen antennalen eines Erwachsenen Schädling Nabel orangeworm (Amyelois transitella), um einzelne Komponenten und einfache Mischungen von Komponenten über EAG Bioassay zu screenen. Das Verfahren nutzt zwei Exschnittene Antennen platziert über eine "Gabel" Elektrodenhalter. Das Protokoll hier gezeigt stellt eine schnelle, High-Throughput-standardisierten Verfahren zum Screening flüchtiger Bestandteile. Jeder flüchtig ist bei einer eingestellten, konstanten Menge als die Anregungspegel standardisieren und ermöglichen so Antennallobus Reaktionen als indikativ für die relative chemoreceptivity. Die negative Kontrolle hilft dabei, die elektrophysiologische Reaktion auf sowohl restliche Lösungsmittel und mechanische Kraft der Blätterteig. Die positive Kontrolle (in diesem Fall Acetophenon) ist eine einzige Verbindung, die ausgelöst eine kohärente Reaktion der männlichen und weiblichen Bauchnabel orangeworm (NOW) Motte hat. Ein weiterer Standard, der semiochemischen einheitliche Reaktion bereitstellt und für den Bioassay Studien mit dem männlichen NOW Motten, (Z, Z) -11,13-hexdecadienal, ein Aldehyd-Komponente aus dem weiblichen hergestellten Sexualpheromon. 6-8

Protocol

1. Vorbereitung von flüchtigen Stoffen aus der Wirtspflanze für EAG Screening entdeckt

  1. Nach entsprechender Identifizierung und Authentifizierung aller flüchtigen Bestandteile via GC-MS, führen EAG puff Analyse der einzelnen flüchtigen verfügbar. Das anfängliche Screening kann eine niedrige Anzahl von Wiederholungen Antennallobus Antworten (N = 3-5) für jedes Geschlecht sein, um eine Anzeige der relativen chemoreceptivity in einer kurzen Zeit (Tabelle 1) zu erreichen.
  2. Eine Lösung aus jedem flüchtigen bei einer 5 mg / ml-Konzentration in Pentan. Dicht verschließen und kühl stellen, bis die Probe für den sofortigen Einsatz (z. B. Acetophenon, Dichte = 1,03 g / ml, volume = (0,005 g/1.03 g / ml) × 1.000 = 4,85 ul von Acetophenon in ein 1,0 ml-Messkolben und zu verdünnen 1,0 ml mit Pentan).
  3. Unmittelbar vor der Analyse EAG, entfernen die Fläschchen, die 5 mg / ml Konzentration an flüchtigen Stoffen zu prüfenden und zu ermöglichen, sich auf Raumtemperatur erwärmen. Inzwischen bezeichnen die richtige Anzahl von Pasteurpipetten zukorrelieren mit jedem flüchtigen getestet werden soll, und wickeln Sie ein kleines Stück Parafilm (ca. 15 × 15 mm) über die Spitze der Pipette. Für die erste Screening-10 Stimulus Pipetten (N = 4 für jede männliche und weibliche) werden im Falle einer schlechten Vorbereitung oder andere unvorhergesehene Hindernisse geladen.
  4. Mit Hilfe einer Pinzette vorsichtig falten Sie den Bioassay Scheibe in zwei Hälften, um die Platzierung in die Pipette zu erleichtern, dann legen Sie die teilweise gefalteten Disc in das große Ende der Pipette, so dass ca. 2-3 mm von der Platte ausgesetzt sind. Richten Sie die markierte und vorbereitet Pipetten in einem Rack Halter.
  5. Mit einer Pipette oder Spritze, laden 10 l (50 g) von flüchtigen Lösung auf jeder Disc und warten Sie 2 Minuten, bevor das Einlegen von Medien in vollem Umfang in die Pipette passieren. Einmal geladen, sofort verschließen Sie das Ende der Pipette mit Parafilm (ca. 15 × 30 mm). Die Menge an flüchtigen Reiz zu verladen und aufgeblasen werden, wird höchstwahrscheinlich mit Insekten Arten variieren.
  6. Nach dem gleichen Protokoll oben erwähnt vorbereitet Steuerelementegehören in jeder Analyse. Für die Negativkontrolle Last von nur 10 l Pentan auf jeder Disc, 2 Minuten warten, laden in den gekennzeichneten Pipette und Dichtung. Für die positive Kontrolle, laden 10 l (50 g) auf die Disc, 2 Minuten warten, Last in den gekennzeichneten Pipette und Dichtung mit Parafilm.
  7. Die Lebensfähigkeit des Insekts antennalen prep wird höchstwahrscheinlich mit Arten variieren, aber wir haben festgestellt, dass Amyelois transitella Antennen in der Regel aktiv bleiben und konsequent für> 30 Minuten nach der Exzision mit dem beschriebenen Protokoll. Diese Zeit wird im Allgemeinen bis auf 4-10 flüchtigen Proben ausgewertet werden können. Tabelle 2 gibt ein Beispiel von Malen und Sequenzen.

2. Vorbereitung der Insektenfühler für EAG Bioassay

  1. Der Schwerpunkt dieses Experiment wird EAG-Analyse, so die Annahme, dass jeder Prüfer den Zugriff auf entsprechend aufgezogen Insekten haben.
  2. Für dieses Experiment werden wir studieren 3-4 Tage old, gepaart männlichen und weiblichen Motten. Individuelle Motten sind in einem kleinen, mit Deckel, Kunststoff-Behälter der Tag der Analyse übertragen. Unmittelbar vor der Bioassay wird die Motte zu prüfenden Kopf voran in eine Haltevorrichtung (dh aus verschiedenen Kunststoff-Pipettenspitzen) und von hinten gesichert übertragen. Manipulation des Insekts kann unter einer Low-Power-Stereo-Mikroskop zu erleichtern Exzision angesehen werden.
  3. Antennen werden mit Hilfe einer Draht-bestückten Werkzeug gehänselt. Die Gabelhalter, mit einem kleinen Film aus Elektroden-Gel, in unmittelbarer Nähe für die schnelle Übertragung von Antennen angeordnet. Die erste Antenne ist mit Mikroscheren ausgeschnitten und auf der Gabel, die Gewährleistung der Basis der Antenne ist auf der nicht-roten Teil der Gabel (die indifferente Masseelektrode) angeordnet ist. Ein Timer-Set für 10 Minuten gestartet wird und die zweite Antenne wird herausgeschnitten und neben der ersten Antenne mit beiden Basen auf der gleichen Seite der Gabel.
  4. Alternativ können die Antennen links befestigt werden im holding Tube, ausgeschnitten, dann sanft von zwischen dem Rohr und das Insekt unter Verwendung eines Draht-Werkzeug aus den festen mit einem Klecks Gel am Ende entfernt.
  5. Antennen werden überprüft, um sicherzustellen, dass die Basis und der Spitze in Elektroden-Gel getaucht werden und keine Blasen in dem Gel. Die Enden / Tipps können getrimmt werden, um volle Exposition gegenüber dem Elektroden-Gel zu gewährleisten. Es sollte sichergestellt werden, dass der Rest jeder Antenne nicht mit Gel bedeckt, so garantieren maximale Antennallobus Oberfläche wird auf der Zug ausgesetzt werden.
  6. Das vorbereitete Gabel wird dann in die Sonde Vorverstärker eingesetzt und unter einem konstanten Strom von befeuchteter Luft bei 200 ml / min für die verbleibende Zeit der 10 minütigen Wartezeit. Die Verbrauchsteuern Zeit und EAG Initiation mal notiert (Tabelle 2) und 30 Sekunden vor dem ersten Stimulus puff, die Pipette mit der positiven Kontrolle wird entsiegelt und in die Halterung, die eingestellt wird, um direkte Flugverbindung / puff Flow von 2-3 mm die Antennen vorbereitet.
  7. Nach jedem experiment werden die Test-Motten in einem Trockeneis-Umgebung eingeschläfert und fachgerecht entsorgt.
  8. Weibliche Motten werden seziert der Paarung Status zu überprüfen. Cohabitating Männchen verpaart angenommen haben.

3. EAG-Protokoll für die einzelnen Komponenten

  1. Antennalen Antworten werden über die Software mit dem AutoSpike Syntech EAG Instrument enthalten aufgezeichnet. Die Konfiguration im AutoSpike Registerkarte Eigenschaften für den Kanal mit dem EAG-Sonde wird mit einer Abtastrate von 106,7, NEIN zu beheben, und einen Filter von 0-42 Hz eingestellt. Für die Registerkarte Filter, ist die EAG-Filter ON und die Low-Cutoff auf 0,1 Hz eingestellt.
  2. Stimulus Puffs sind in 1-2 Sekunden Dauer. Ein Timer für 1 Minute eingestellt ist nach jedem Zug gestartet.
  3. Der nächste Test flüchtigen Pipette wird entsiegelt und in die Halterung ein. Die Reihenfolge der Tests flüchtigen, randomisierte zwischen läuft, um sicherzustellen, keine Testverbindungen konsequent einen weiteren Test flüchtig ist, wird dann folgte (z. B. Tabelle 2) sorgfältig allowing 1 Minute zwischen den Zügen.
  4. Um eine einfache Lesen EAG Antworten zu erleichtern, werden Teile der Lineale auf dem Bildschirm platziert, und die Grundlinie Ebene der Spitze der Auslenkung nach unten Signal wird in mm gemessen und protokolliert auf einem Datenblatt (dh für die Einstellung 5 mV, 33 mm = 2,5 mV). Die Software hat die Fähigkeit der Wiedergabe der gespeicherten Aufnahmen für eine spätere Analyse. Umrechnung von mm zu beiden mV oder uV Amplitude wird in späteren Datenanalyse durchgeführt.
  5. Nach dem letzten Zug positive Kontrolle (zB Eintrag # 12) verabreicht wird, die Antennen entfernt werden, wird die Gabel mit einem Ethanol-gesättigten Wischen gereinigt und gelassen, bevor nachfolgende Verwendung zu trocknen.
  6. Um den Durchsatz des Assays erhöhen, kann die Entfernung der nächsten Gruppe von Antennen durch ein zweites Labor Personal ca. 10 Minuten vor dem Ende der aktuellen Experiment gestartet werden - nach dem vierten Zug, der zweite Test flüchtige des aktuellen Experiment, nach Tabelle 2. Auf diese Weise können for der Beginn des nächsten Versuch unmittelbar nach der aktuellen Experiment Enden.
  7. Höhere Anzahl von Wiederholungen (auf verschiedenen Antennen) können auf Verbindungen von Interesse durchgeführt werden, um weitere statistische Validierung liefern.

4. Ein Beispiel für EAG Analyse von Mischungen oder anderen Matrices (Tabelle 3)

  1. Als nächstes werden die Verhältnisse und Volumina für zwei tertiären Mischungen (3-Komponenten-Mischungen) berechnet, um ein Beispiel der Kombination von flüchtigen Hervorrufen hohen EAG Reaktionen (Tabelle 4) bereitzustellen. Die Berechnungen sind für einige grundlegende Verhältnisse, einem 1:1:1-Molverhältnis von α-Humulen: 2-Undecanon: 2-Phenylethanol und dann den Vergleich zu einem zweiten Mischungsverhältnis von 1:2:4.
  2. Mit ähnlichen Protokolle beschrieben, die Mischungen hergestellt und etikettiert sind Pasteurpipetten werden zusammen mit den notwendigen positiven und negativen Kontrollen geladen.
  3. Die flüchtigen Proben werden über männliche und weibliche Antennen aufgeblasen und die Antworten werden gemessen und protokolliert aufum ein Datenblatt (Tabelle 3).

5. Repräsentative Ergebnisse

Für weibliche Bauchnabel orangeworm die folgenden Einstellungen verwendet: 2 Sekunden Puffs, 10 Sekunden Aufnahmezeit, 10 Sekunden-Fenster, und 5 mV Skala. Eine negative Ablenkung ist die typische Antwort, doch der absolute Wert wird aufgezeichnet (zB -3.400 uV Auslenkung wird als 3400 uV aufgezeichnet). Eine relativ schwache Reaktion des prep mit der positiven Kontrolle wird verworfen. Abbildung 1 zeigt eine grafische Darstellung von einem schlechten Ansprechen auf die positive Kontrolle durch Nabel orangeworm.

Zum Beispiel von einem schlechten Steuerung Ergebnis ist die durchschnittliche weibliche antennalen Reaktion auf Acetophenon in der Regel ca. 2600 uV (2), wenn die Vorbereitung gab nur eine Antwort von ca.. 1300 uV wäre es verworfen und ein anderes Paar von Antennen vorbereitet. In ähnlicher Weise die durchschnittliche männliche Reaktion auf (Z, Z) -11,13-war hexadecadienal typically 3000 uV; damit, jede Reaktion weniger als 1.500 uV wurde in der Regel verworfen.

Die positive Kontrolle am Anfang und Ende jedes Experiments auch Informationen über den Zustand der Antennen. Eine Faustregel folgen wir für ein schnelles Screening ist, wenn die Antwort auf die antennalen puff der post-Kontrolle (Record Nr. 12, Tabelle 2) ist entweder weniger als 75% des 1. Blätterteig des Pre-Steuerung (Rekord # 1 , Tabelle 2) oder weniger als der 2. Zug der Pre-Steuerung (Record Nr. 2, Tabelle 2) dann wird das Experiment nicht in der Datenanalyse wegen der möglichen Verschlechterung des prep verwendet werden (Abbildung 3). Ein Beispiel für die erste Faustregel würde Rekord Nr. 1 sein = 2.730 uV und Record # 12 = 1680 uV; und die zweite Faustregel gilt, wenn Record # 2 = 2350 uV und Record # 12 = 1680 uV, In jedem dieser Fälle , würden die Vorbereitung und Experiment die Ergebnisse verworfen werden.

Einrepräsentatives Beispiel für die Korrektur der EAG-Werte als Reaktion auf die positive Kontrolle gemessen würde wie folgt aussehen.

Run # EAG (uV) Run # 2 EAG (uV) Run # 3 EAG (uV)
(+) Strg 2800 (+) Strg 2420 (+) Strg 3030
Ein Cmpnd 3000 Ein Cmpnd 2500 Ein Cmpnd 3440
(-) Strg 530 (-) Strg 755 (-) Strg 910
Cmpnd B 2400 Cmpnd B 2000 Cmpnd B 2560
(+) Strg 2770 (+) Strg 2400 (+) Ctrl 3020

Unter Verwendung der Werte für einen N = 3 oben beschriebene Experiment wird die negative Kontrolle-Antwort von jedem Wert in jedem Experiment unter der Annahme, die negative Kontrolle ist die Grundlinie Antennallobus Reaktion auf die mechanische Zug und restliches Lösungsmittel abgezogen.

Run # 1 EAG (uV) Run # 2 EAG (uV) Run # 3 EAG (uV)
(+) Strg 2270 (+) Strg 1665 (+) Strg 2120
Ein Cmpnd 2470 Ein Cmpnd 1745 Ein Cmpnd 2530
(-) Strg 0 (-) Strg 0 (-) Strg 0
Cmpnd B 1870 Cmpnd B 1245 Cmpnd B 1650
(+) Strg 2240 (+) Strg 1645 (+) Strg 2110

Die positiven Kontrollen für jedes Experiment würde dann gemittelt und korrigiert werden, um 1000 uV und stellt fest, das Verhältnis zur Korrektur bis 1.000 uV. Ein Datenblatt (zB Excel) können leicht manipuliert werden, um Antworten auf verwertbare Daten umgewandelt werden.

Run # 1 Avg (uV) Run # 2 Avg (uV) Run # 3 Avg (uV)
(+) Strg 2255 (+) Strg 1655 (+) Strg 2115
(+) Strg adj. 1000 (0.443) (+) Strg adj. 1000 (0.604) (+) Strg adj. 1000 (0.473)

Die Multiplikation mit dem Korrekturverhältnis innerhalb jedes Experiment wurden die Werte für Verbindung A und Verbindung B werden dann eingestellt.

Run # 1 Adj. EAG (uV) Run # 2 Adj. EAG (uV) Run # 3 Adj. EAG (uV)
Ein Cmpnd 1094 Ein Cmpnd 1054 Ein Cmpnd 1197
Cmpnd B 828 Cmpnd B 752 Cmpnd B 780

Die Durchschnittswerte (Mittelwerte) für jede Verbindung werden dann zusammen mit anderen einschlägigen statistischen Daten und der EAG-Antworten für den getesteten Verbindungen bestimmt können anschließend ausgewertet werdenfür die Kandidatur für eine weitere Untersuchung.

Verbindung EAG (uV) Nr. läuft, N =
Ein 1115 3
B 787 3

1
Abbildung 1. Vertreter EAG für männliche antennalen Reaktion (1.180 uV) an den Pre-Steuerung (1 st positive Kontrolle Blätterteig), die aufgrund der schlechten antennalen Antwort wäre nach Sicherstellung der Antennen verworfen haben guten Kontakt mit dem Gel. Blaue Balken im unteren Fenster stellen die 2 Sekunden puff flüchtiger. Klicken Sie hier für eine größere Abbildung anzuzeigen .

2
1. Blätterteig Pre-Steuerelement, das als angemessen betrachtet werden würde. Klicken Sie hier für eine größere Abbildung anzuzeigen .

Abbildung 3
Abbildung 3. Vertreter EAG für die weibliche Antwort Fühlerglied (1680 uV) auf die post-Kontrolle (letzte positive Kontrolle für jedes Experiment), die als arm werden würde, und suggestive Abbau von Antennen (<75% vom 1. Vor-Steuer-oder < 2. Blätterteig Wert von Pre-Steuerung). Für dieses Beispiel der 1. Pre-Steuerung puff war 2730 uV und 2. Vorregelung puff war 2350 uV. Klicken Sie hier für eine größere Abbildung anzuzeigen .

Abbildung 4
Abbildung 4. Vertreter EAG für die weibliche Antwort Fühlerglied (3.800 uV) an den Blätterteig eines Kandidaten flüchtige Mischung und den anschließenden Messungen der maximalen Anfangsauslenkung (3.800 uV), die anfängliche Steigung während der Zugzeit (0,3 mV = s/1.2 0,25 s / mV), und die Steigung für die restliche Dauer Blätterteig (1,6 s/1.9 mV = 0,84 s / mV). Klicken Sie hier für eine größere Abbildung anzuzeigen .

Abbildung 5
Abbildung 5. Kleine modifizierte Gefäß, das eine Probenmatrix und die damit verbundenen flüchtigen Stoffe, über A. aufgeblasen werden transitella Antennen.

Tabelle 1
Tabelle 1. In sITU Emission von flüchtigen Nonpareil Mandeln (2007) und EAG Reaktionen durch eine andere und weniger empfindliche Konfiguration in der Autospike Programm bestimmt.

Tabelle 2
Tabelle 2. Beispiel eines Formulars für die Aufzeichnung männlichen und weiblichen antennalen Antworten auf individuelle flüchtigen Bestandteilen.

Tabelle 3
Tabelle 3. Beispiel eines Formulars für die Aufzeichnung männlichen und weiblichen antennalen Reaktionen auf flüchtige Mischungen und / oder Sträuße.

Tabelle 4
Tabelle 4. Beispiele für die Herstellung von 10 ml einer 5 mg / ml Lösung für zwei verschiedene Verhältnisse von Mischungen.

Tabelle 5
Tabelle 5. Beispiel der Form für die Aufnahme zwei Folgencutive Hauche des einzigen flüchtigen Komponenten über männliche und weibliche Antennen.

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Discussion

Verwendung Elektroantennogramm Aufnahmen als Bioassay Chemorezeption Reaktionen ein Zielinsekt zu bestimmen ist recht üblich und zahlreiche Studien unter Verwendung EAG als Detektor für Ausfluss aus einem Gaschromatogramm (GC-EAD) in der Literatur gefunden werden. 9,10 Verfahren nachgewiesen wird ein schnelles Screening von äquivalenten Mengen an flüchtigen Komponenten mit hohen Wiederholungen für zuversichtlich Zuordnung der relativen Reaktionsfähigkeit geben. Das Programm in der AutoSpike Syntech Software ist ein gutes Programm für das Screening flüchtigen, da es in der Lage, die maximale Auslenkung Amplitudensignal von den Antennen (Abbildungen 1-3), die wir hier präsentieren, wie das "Screening"-Wert bereitzustellen ist. Darüber hinaus können andere grundlegende Informationen für den semi-fortgeschrittene Anwendung (siehe Abbildung 4) mit AutoSpike abhängig von der Konfiguration und was der Forscher will aus dem antennalen Reaktion abzuleiten bezogen werden. Die GcEAD oder EagPro Syntech Programme sind Applich und sinnvoll für weitergehende Experimente oder für Wissenschaftler vertraut mit elektrophysiologischen Reaktionen seit resultierenden Spuren näher der zeitliche Verlauf der antennalen Depolarisation Antwort zu geben.

Vor dem Screening-Verfahren der Verbindungen aus einer Wirtspflanze erkannt, ist die richtige Identifizierung der flüchtigen wichtig und sollte strenge Vorschriften zu folgen. Wenn möglich, sollten zwei GC-Säulen unterschiedlicher Polarität (z. B. DB-Wax und DB-1) für die erstmalige Identifizierung von Bauteilen mittels Abgleich der Retentionsindices (RIS, siehe Tabelle 1) verwendet werden. Die beste Methode ist, um die Identität jedes mit einem flüchtigen Authentifizierung Standard auf zwei Säulen zu überprüfen. 11. Wenn die Identität des einige der Verbindungen nicht möglich ist, kann Aufklärung ihrer Bioaktivität noch durch eine Verwendung von GC-EAD erreicht werden. 12 Jedoch die Replikation der Bioassay begrenzt können abhängig von der flüchtigen Erfassungsmethode werden, wird die Menge des Analyten nicht Grund seinDily zur Verfügung, ohne einen internen Standard wird die Verbindung der Identität nicht sofort bekannt, und die anschließende Prüfung in Mischungen nicht möglich wäre.

Bei sachgemäßer Anwendung und verschlossen im Kühlschrank können Lösungen von flüchtigen Stoffen in Pentan in der Regel für etwa 1 Woche aufbewahrt werden. Wenn die versiegelten Pipetten mit der eingelegten Disc in einem Zip-Lock Beutel platziert werden und sie können im Kühlschrank für etwa 24 Stunden gelagert werden. Allerdings haben wir es am besten, laden Sie die Scheiben am Morgen des EAG-Analysen und der übrig gebliebene Pipetten richtig entsorgen am Ende des Tages. Dosierungen für die standardisierte Puffs sollte experimentell für jede Insektenart bestimmt werden, wenn der einschlägigen Literatur nicht ohne weiteres verfügbar.

Formulierung von Mischungen ist in der Regel ein mühsamer Prozess. Sehen Sie hier einige relativ einfache Ansätze, wenn auch nicht umfassend. Die Forscher werden ermutigt, weitere Lektüre über verschiedene Techniken zu tun. Nach Auswertung der einzelnen Komponente Responses aus der Wirtspflanze flüchtigen durchgeführt worden ist, können die Untersuchungen von Mischungen durchgeführt werden. Ein Beispiel ist die Verwendung der flüchtigen Hervorrufen der höheren relativen Reaktionen aus dem Screening. Andere Beispiele sind:. Kombinationen von relativen Mengen emittiert, Verhältnisse der relativen Reaktionen gegenüber relativen Mengen, die Sortierung nach Klasse von Verbindungen, flüchtige oder Unterschiede in der phänologischen Stadien oder verschiedene Zustände der Matrizen (beschädigt vs unbeschädigt) 13

Die Mischungen sind einfach demonstriert Kombinationen dieser verschiedenen Ansätze. Die 01.01.01 ist ein tertiäres Gemisch auf die relativ hohe Reaktionen in der ersten Screening-Basis, sondern auch für verschiedene Klassen von Verbindungen. Humulen ist ein Sesquiterpen, 2-Undecanon eine Fettsäure Abbauprodukt, und 2-Phenylethanol ist ein benzoiden. Diese Verbindungen stellen die Hauptklassen von flüchtigen Stoffen in der Regel in die Emissionen der Anlage gesehen. Die 01.02.04 Verhältnis in der zweiten Mischung enthält die relativen Verhältnisse der flüchtigen Bestandteile detektiert duRing die GC-MS-Analyse. 4. Jedoch ist die Verwendung von SPME und GC-MS nur relativen Verhältnisse und die Verwendung von GC-FID-Analyse in Verbindung mit Eichkurven der Klassen von Verbindungen ist eine genauere Ausgangspunkt für Verhältnissen empfohlen bereitzustellen basierend auf flüchtigen detektiert.

Die Gabel Elektrode EAG-Technik ist eine der einfacheren Methoden in elektrophysiologischen Experimenten beschäftigt. Der Leser 14 gefördert wird, um weitere Literaturrecherche für fortgeschrittene Anwendungen jenseits dieses Verfahren durchzuführen. Zusätzlich kann das Screening von Ex-situ-Matrizen unter Verwendung des Verfahrens nachgewiesen werden, wobei aber die kleinen (60 ml) modifizierten Gefäßes (5) Pflanzenteilen (z. B. gemahlenen Mandeln). Bei der Verwendung von größeren Behältern (zB 120 ml Deckel versehenes Gefäß mit speziellen Adaptern für den Einsatz mit dem EAG puffer) empfiehlt es sich, den Durchfluss zu erhöhen, um eine ordnungsgemäße Entleerung des Behälters zu gewährleisten. Ein Experiment Schulterd durchgeführt, wobei eine positive Kontrolle in dem Behälter platziert wird, um sicherzustellen, dass die ausreichende Stimulation an der erforderliche Durchsatz erreicht werden. Die Verwendung von zwei Sekunden Zug für die einzelnen Komponenten nicht unbedingt erforderlich und bläht in der Größenordnung von 0,5 bis 1,0 Sekunden charakteristisch sind. Es wird jedoch damit erleichtert künftige Vergleiche mit Puffs von Containern flüchtigen Sträuße, da diese in der Regel eine längere puff bei höheren Fließgeschwindigkeiten. Unsere Labore nutzen die 2 Sekunden puff, um einzelne Komponente und / oder Mischung Antworten direkt zu vergleichen, um Züge mit Hilfe von Matrizen in kleinen Gefäßen (siehe Abbildung 5). Die 2 Sekunden Blätterteig auf diese kleinen Gefäße sorgt für eine vollständige Evakuierung des Behälters, wenn die entsprechende Durchflussmenge eingestellt ist.

Ferner kann Erfassung eines zweiten Zug durchgeführt werden, jedoch die zweite Zug nicht unbedingt notwendig ist für das Screening, da die Menge der Komponente verflüchtigt wird nicht mehr auf einem strengen Standard (gehalten <strong> Tabelle 5). Jedoch kann diese Information für nachfolgende Dosis-Wirkungs-Experimente wertvoll. 15 A viel niedriger Antwort eine verminderte Reaktion auf niedrigere Konzentrationen zeigen, während eine einheitliche Reaktion kann auf die Dosis in der Nähe der Schwelle für eine hohe Ansprechrate. Es sei darauf hingewiesen, gibt es andere physiologische Erklärungen für die Änderung der Antwort 14 an den zweiten Zug werden, aber die Information nicht in der Beratung für zukünftige Experimente unterstützen. Wenn mit hohem Durchsatz nicht absolut kritisch, kann die Verwendung von einem zweiten Zug von jeder Komponente informativ sein.

Wenn jungfräulichen weiblichen Motten das gezielte Probe sind, JETZT Larven im letzten Larvenstadium oder Puppen können sexed und getrennt werden, damit 16 weibliche Entstehung bis in getrennten Behältern auftreten.

Einstellen der Waage kann notwendig sein, die Antennallobus Antwort aufzunehmen, wenn es den aktuellen Maßstab überschreitet. Die Schuppen auf dem EAG-Software Bildschirm ca.n bestimmen, wie viele mm pro uV Reaktion zu unterstützen. Andere Insekten können sich in ihrer Empfindlichkeit variieren.

Die Methode demonstriert bietet eine einfach zu erlernen, schnell, zuverlässig, und das Hochdurchsatz-Screening-Protokoll, um die Anzahl von flüchtigen Stoffen aus Rücksicht für die Bioaktivität der komplexen Zusammensetzung der Wirtspflanze flüchtige Stoffe zu reduzieren. Vorausgesetzt, die Antennen der Probe sind, erlaubt die Gabel EAG-Methode für die schnelle Beurteilung der zahlreichen flüchtigen Bestandteile oder Mischungen von Komponenten, und der Vergleich der Antworten mit der eines Standard. Schließlich ist ein Test entwickelt, der die Aktivität des Bauteils oder der Mischung der Komponenten in einem Feld Einstellung beurteilt die gültigste Verfahren. Allerdings Feldstudien oft sehr zeit-und arbeitsintensiv, teuer und erfordern mehrere Monate, um richtige Ergebnisse zu erhalten.

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Disclosures

Der Autor hat eine bestehende kooperative Forschung und Entwicklung Vereinbarung mit Paramount Farming Company, ein Unternehmen mit Verbindungen zu Suterra LLC.

Acknowledgments

Diese Arbeit wurde unter USDA-ARS CRIS Projekt 5325-42000-037-00D und mit Ergebnissen aus CRADA 58-3K95-7-1198 und TFCA 58-5325-8-419 durchgeführt. Die Autoren danken Suterra für die Gabe des (Z, Z) -11,13-hexadecadienal, B. Higbee für fruchtbare Diskussionen und J. Baker, um technische Unterstützung.

References

  1. Bruce, T. J. A., Wadhams, L. J., Woodcock, C. M. Insect host location: a volatile situation. Trends in Plant Sci. 10, 1360-1385 (2005).
  2. Unsicker, S. B., Kunert, G., Gershenzon, J. Protective perfumes: the role of vegetative volatiles in plant defense against herbivores. Curr. Opin. Plant Biol. 12, 479-485 (2009).
  3. Norin, T. Semiochemicals for insect pest management. Pure Appl. Chem. 79, 2129-2136 (2007).
  4. Beck, J. J., Merrill, G. B., Higbee, B. S., Light, D. M., Gee, W. S. In situ seasonal study of the volatile production of almonds (Prunus dulcis) var. 'nonpareil' and relationship to navel orangeworm. J. Agric. Food Chem. 57, 3749-3753 (2009).
  5. Beck, J. J., Higbee, B. S., Gee, W. S., Dragull, K. Ambient orchard volatiles from California almonds. Phytochem. Lett. 4, 199-202 (2011).
  6. Coffelt, J. A., Vick, K. W., Sonnet, P. E., Doolittle, R. E. Isolation identification, and synthesis of a female sex pheromone of the navel orangeworm, Amyelois transitella (Lepidoptera: Pyralidae). J. Chem. Ecol. 5, 955-933 (1979).
  7. Leal, W. S., Parra-Pedrazzoli, A. L., Kaissling, K. -E., Morgan, T. I., Zalom, F. G., Pesak, D. J., Dundulis, E. A., Burks, C. S., Higbee, B. S. Unusual pheromone chemistry in the navel orangeworm: novel sex attractants and a behavioral antagonist. Naturwissenschaften. 92, 139-146 (2005).
  8. Kanno, H., Kuenen, L. P. S., Klingler, K. A., Millar, J. G., Carde, R. T. Attractiveness of a four-component pheromone blend to male navel orangeworm moths. J. Chem. Ecol. 36, 584-591 (2010).
  9. Takacs, S., Gries, G., Gries, R. Semiochemical-mediated location of host habitat by Apanteles carpatus (Say) (Hymenoptera: Braconidae), a parasitoid of cloths moth larvae. J. Chem. Ecol. 23, 459-472 (1997).
  10. Karimifar, N., Gries, R., Khaskin, G., Gries, G. General food semiochemicals attract omnivorous German cockroaches, Blattella germanica. J. Agric. Food Chem. 59, 1330-1337 (2011).
  11. Molyneux, R. J., Schieberle, P. Compound identification: a Journal of Agricultural and Food Chemistry perspective. J. Agric. Food Chem. 55, 4625-4629 (2007).
  12. Marion-Poll, F., Thiery, D. Dynamics of EAG responses to host-plant volatiles delivered by a gas chromatograph. Entomol. Exp. Appl. 80, 120-123 (1996).
  13. Beck, J. J., Higbee, B. S., Merrill, G. B., Roitman, J. N. Comparison of volatile emissions from undamaged and mechanically damaged almonds. J. Sci. Food Agric. 88, 1363-1368 (2008).
  14. Lucas, P., Renou, M., Tellier, F., Hammoud, A., Audemard, H., Descoins, C. Electrophysiology and field activity of halogenated analogs of (E,E)-8-10-dodecadien-1-ol, the main pheromone component in codling moth (Cydia pomonella L.). J. Chem. Ecol. 20, 489-503 (1994).
  15. Rodriguez-Saona, C., Poland, T. M., Miller, J. R., Stelinski, L. L., Grant, G. G., de Groot, P., Buchan, L., MacDonald, L. Behavioral and electrophysiological responses of the emerald ash borer, Agrilus planipennis, to induced volatiles of Manchurian ash, Fraxinus mandshurica. Chemoecology. 16, 75-86 (2006).
  16. Burks, C. S., Brandl, D. G. Seasonal abundance of navel orangeworm (Leipidoptera: Pyralidae) in figs and effect of peripheral aerosol dispensers on sexual communication. J. Insect Sci. 4, 1-8 (2004).

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Plant Biology Ausgabe 63 Bioassay Chemorezeption Elektroantennographie elektrophysiologische Reaktion High-Throughput- Host-Pflanze flüchtige Stoffe Nabel orangeworm Screening-Tool
Elektroantennographischer Bioassay als Screening-Instrument für Wirtspflanzen Volatile
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Beck, J. J., Light, D. M., Gee, W.More

Beck, J. J., Light, D. M., Gee, W. S. Electroantennographic Bioassay as a Screening Tool for Host Plant Volatiles. J. Vis. Exp. (63), e3931, doi:10.3791/3931 (2012).

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