Semiochemicals करने के लिए बिस्तर कीड़े की घ्राण न्यूरॉन जवाब का पता लगाने के लिए एकल Sensillum रिकॉर्डिंग का उपयोग
Summary
Bed bugs rely on olfactory receptor neurons housed in their antennal olfactory sensilla to detect semiochemicals in the environment. Utilizing single sensillum recording, we demonstrate a method to evaluate bed bug response to semiochemicals and explore the coding process involved.
Abstract
कीट घ्राण प्रणाली वातावरण में semiochemicals का पता लगाने में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। विशेष रूप से, अंदर एक या कई न्यूरॉन्स के घर जो antennal sensilla, रासायनिक उत्तेजनाओं का जवाब देने में प्रमुख योगदान करने के लिए माना जाता है। सीधे उत्तेजनाओं से संपर्क के बाद घ्राण sensillum में संभावित कार्रवाई की रिकॉर्डिंग करके, एकल sensillum रिकॉर्डिंग (एसएसआर) तकनीक रासायनिक उत्तेजनाओं को कीड़े के तंत्रिका प्रतिक्रियाओं की जांच के लिए एक शक्तिशाली तरीका प्रदान करता है। एक कुख्यात मानव परजीवी है जो बिस्तर बग, के लिए, घ्राण sensillum के कई प्रकार के लक्षण वर्णन किया गया है। इस अध्ययन में, हम दो रासायनिक उत्तेजनाओं और एसएसआर पद्धति का उपयोग करके उनमें से एक को खुराक पर निर्भर प्रतिक्रियाओं को बिस्तर बग घ्राण sensilla की तंत्रिका प्रतिक्रियाओं का प्रदर्शन किया। यह दृष्टिकोण गतिविधियों के लिए बहुमूल्य जानकारी प्रदान करेगा जो बिस्तर बग घ्राण sensilla पर अलग-अलग रासायनिक उत्तेजनाओं, के लिए प्रारंभिक जांच का संचालन करने के लिए सक्षम बनाता है शोधकर्ताओंनया बिस्तर बग attractants या भगाने और लाभ बिस्तर बग नियंत्रण के प्रयासों की opment।
Introduction
एक अस्थायी ectoparasite के रूप में, अपने अस्तित्व, विकास, और प्रजनन मनुष्यों और पशुओं 1,2 सहित दोनों मेजबानों से खून स्रोतों की आवश्यकता होती है, जिसका अर्थ है एक बाध्य खून चूसने कीट है,: आम बिस्तर बग Cimex एल (Cimicidae Hemiptera) lectularius। वायरस संचरण शायद ही कभी सी के कारण सूचना दी गई है lectularius, एक infestation द्वारा उत्पन्न काटने उपद्रव गंभीरता से दोनों शारीरिक और मानसिक 3 मेजबान टीम को प्रभावित करता है। परिचय और रासायनिक कीटनाशकों के व्यापक उपयोग, विशेष रूप से डीडीटी, संक्रमण का खतरा कम है और 1950 के दशक के संक्रमण के अंत तक वे अब एक गंभीर सार्वजनिक चिंता का विषय थे कि इस तरह के एक निम्न स्तर पर थे। हालांकि, संभव कारकों की एक संख्या में इस तरह के कीटनाशकों के कम उपयोग के रूप में दुनिया भर में, बिस्तर बग आबादी में पुनरुत्थान के लिए नेतृत्व किया है, जनता में जागरूकता की गिरावट, गतिविधि यात्रा में वृद्धि हुई है, और कीटनाशकों 4-9 करने के लिए प्रतिरोध का विकास। </ P>
पर्यावरण में रासायनिक संकेतों का पता चला और इस तरह के एंटीना और दाढ़ की हड्डी का palps के रूप में घ्राण अंगों के माध्यम से कीड़ों द्वारा मान्यता प्राप्त हैं। कीट एंटीना पर घ्राण sensilla इन रासायनिक संकेतों का पता लगाने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। रासायनिक अणुओं छल्ली सतह पर छिद्रों के माध्यम से antennal छल्ली दर्ज करें। Odorant इन रासायनिक अणुओं को antennal लसीका बाँध में प्रोटीन बंधन और odorant रिसेप्टर्स 10 पर उन्हें परिवहन। odorant रिसेप्टर्स और इन रासायनिक अणुओं एक बार depolarized किया जाएगा, जो तंत्रिका झिल्ली पर गैर चयनात्मक कटियन आयन चैनल से उनके सह रिसेप्टर odorant रिसेप्टर्स 11 से पहचाने जाते हैं।
एकल Sensillum रिकॉर्डिंग (एसएसआर) रासायनिक या गैर रासायनिक उत्तेजनाओं या तो आवेदन की वजह से संभावित कार्रवाई में बाह्य परिवर्तन का पता लगाने के लिए विकसित किया गया था। Sensillum लसीका और एक संदर्भ इलेक्ट्रोड में एक रिकॉर्डिंग इलेक्ट्रोड डालने सेकीट शरीर (आमतौर पर यौगिक आँखें या पेट या तो) के किसी अन्य हिस्से में, उत्तेजनाओं के जवाब में न्यूरॉन्स की फायरिंग दर 12 दर्ज किया जा सकता है। Spikes की संख्या में परिवर्तन विशिष्ट उत्तेजनाओं को कीट की संवेदनशीलता का प्रतिनिधित्व करते हैं। अलग पहचान और एकाग्रता की रासायनिक उत्तेजनाओं अलग फायरिंग दरों और अस्थायी ढांचे के साथ, अलग तंत्रिका प्रतिक्रियाओं प्रकाश में लाना होगा, और इस तरह विशिष्ट रसायनों के लिए कीट की कोडिंग प्रक्रिया की जांच करने के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है।
नौ अंडाकार खूंटी सी sensilla, 29 बाल की तरह ई (E1 और E2) sensilla, और एक जोड़ी Dα, Dβ, Dγ चिकनी खूंटी के प्रत्येक: आम बिस्तर बग के लिए, दोनों यौन रूपों एंटीना पर घ्राण sensilla का एक ही पैटर्न का हिस्सा sensilla 13,14। कई न्यूरॉन्स sensillum के प्रत्येक प्रकार में पहचान की गई है, यह एक ही sensillum में रखे विभिन्न न्यूरॉन्स से कार्रवाई की क्षमता भेद करने के लिए आसान नहीं है इस प्रयोग तोता के लिए तोकार्रवाई की क्षमता के एल संख्या पहले और उत्तेजना के बाद एक 500 मिसे अवधि के लिए बंद लाइन गिना रहे थे। उत्तेजना के बाद कार्रवाई की क्षमता की संख्या तो उत्तेजना से पहले कार्रवाई की क्षमता की संख्या से घटाया और दूसरा 15 प्रति spikes में प्रत्येक व्यक्ति sensillum में फायरिंग दर में बदलाव यों करने के लिए दो से गुणा किया गया था।
Protocol
Representative Results
Discussion
एकल Sensillum रिकॉर्डिंग तकनीक बड़े पैमाने पर इस तरह के वातावरण में विभिन्न रासायनिक उत्तेजनाओं को फल मक्खियों, मच्छरों और बिस्तर कीड़े के रूप में कीड़े के तंत्रिका प्रतिक्रियाओं के परीक्षण में इस्तेमाल ?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The project was supported by Award AAES 461Hatch/Multistate Grants ALA08-045 and ALA015-1-10026 to N.L.
Materials
| Tungsten wire | A-M SYSTEMS | #716500 | Used for preparing the electrode |
| KNO2 | Sigma | #310484 | Used for sharpening the tungsten wire |
| AC Power Supply | BK Precision | 1653A | Providing the voltage in sharpening the tungsten wire |
| Leica Z6 APO Microscope | Leica | 10447424 | Used for observing the sensilla on antennae |
| Simulus controller | Syntech | CS-55 | Used for controlling the stimulus application |
| 4-Channel USB Acquisition Controller | Syntech | IDAC-4 | Real-time on screen display of all signals before and during recording |
| Light Source | SCHOTT | A20500 | Providing light sources for observation |
| Micromanupulator | Leica | 115378 | Used for minor movement of electrode |
| Speaker | Juster | 95a | Connected with Acquisition Controller IDAC-4 and providing sound for the signal |
| Magnetic stand | Narishige | GJ-1 | Used to hold the reference electrode, stablized bed bug and stimulus delivery tube |
| TMC Vibration Isolation Table | TMC | 63-500 | Used for isolating the vibration from the equipments |
| Coverslip | Tedpella | 2225-1 | Used for holding the bed bug |
| Double-sided Tape | 3M | XT6110 | Used for stablizing the bed bug on the coverclip |
| Dental Wax | Dentakit | DK-R012 | Used for supporting the coverclip where bed bug is stablized |
References
- Bartonicka, T., Gaisler, J. Seasonal dynamics in the numbers of parasitic bugs (Heteroptera, Cimicidae): a possible cause of roost switching in bats (Chiroptera, Vespertilionidae). Parasitol Res. 100 (6), 1323-1330 (2007).
- Thomas, I., Kihiczak, G. G., Schwartz, R. A. Bed bug bites: a review. Int J Dermatol. 43 (6), 430-433 (2004).
- Anderson, A. L., Leffler, K. Bed bug infestations in the news: a picture of an emerging public health problem in the United States. J Environ Health. 70 (9), 24-27 (2008).
- Boase, C., Robinnson, W., Bajomi, D. Bed bugs (Hemiptera: Cimicidae): an evidence-based analysis of the current situation. Sixth international conference on urban pests. OOK-Press Kft. , (2008).
- Doggett, S. L., Geary, M. J., Russell, R. C. The Resurgence of bed bugs in Australia: with notes on their ecology and control. Environ Health. 4 (2), 30-38 (2004).
- Ter Poorten, M. C., Prose, N. S. The return of the common bedbug. Pediatr Dermatol. 22 (3), 183-187 (2005).
- Yoon, K. S., Kwon, D. H., Strycharz, J. P., Craig, S., Lee, S. H., Clark, J. M. Biochemical and molecular analysis of deltamethrin resistance in the common bed bug (Hemiptera: Cimicidae). J Med Entomol. 45 (6), 1092-1101 (2008).
- Wang, L., Xu, Y., Zeng, L. Resurgence of bed bugs (Hemiptera: Cimicidae) in mainland China. Fla Entomol. 96 (1), 131-136 (2013).
- Haynes, K. F., Potter, M. F., Ishaaya, I., Palli, S. R., Horowitz, A. R. Recent progress in bed bug management. Advanced technologies for managing insect pests. , 269-278 (2013).
- Carey, A. F., Carlson, J. R. Insect olfaction from model systems to disease control. Proc Natl Acad Sci. 108 (32), 12987-12995 (2011).
- Leal, W. S. Odorant reception in insects: roles of receptors, binding proteins, and degrading enzymes. Annu Rev Entomol. 58, 373-391 (2013).
- Den Otter, C. J., Behan, M., Maes, F. W. Single cell response in female Pieris brassicae. (Lepidoptera: Pieridae) to plant volatiles and conspecific egg odours. J Insect Physiol. 26 (7), 465-472 (1980).
- Levinson, H. Z., Levinson, A. R., Muller, B., Steinbrecht, R. A. Structural of sensilla, olfactory perception, and behavior of the bed bug, Cimex lectularius., in response to its alarm pheromone. J Insect Physiol. 20 (7), 1231-1248 (1974).
- Harraca, V., Ignell, R., Löfstedt, C., Ryne, C. Characterization of the antennal olfactory system of the bed bug (Cimex lectularius). Chem Senses. 35 (3), 195-204 (2010).
- Liu, F., Haynes, K. F., Appel, A. G., Liu, N. Antennal olfactory sensilla responses to insect chemical repellents in the common bed bug, Cimex lectularius. J Chem Ecol. 40 (6), 522-533 (2014).
- Olson, J. F., Moon, R. D., Kells, S. A., Mesce, K. A. Morphology, ultrastructure and functional role of antennal sensilla in off-host aggregation by the bed bug, Cimex lectularius. Arthropod Struct Dev. 43 (2), 117-122 (2014).
- Bruyne, M., Foster, K., Carlson, J. R. Odor coding in the Drosophila antenna. Neuron. 30 (2), 537-552 (2001).
- Qiu, Y. T., Loon, J. J. A., Takken, W., Meijerink, J., Smid, H. M. Olfactory coding in antennal neurons of the malaria mosquito, Anopheles gambiae. Chem Senses. 31 (9), 845-863 (2006).
- Ghaninia, M., Ignell, R., Hansson, B. S. Functional classification and central nervous projections of olfactory receptor neurons housed in antennal trichoid sensilla of female yellow fever mosquito, Aedes aegypti. Eur J Neurosci. 26 (6), 1611-1623 (2007).
- Hill, S. R., Hanson, B. S., Ignell, R. Characterization of antennal trichoid sensilla from female southern house mosquito, Culex quinquefasciatus Say. Chem Senses. 34 (3), 231-252 (2009).
