Методы для изучения анатомии муравей зрительной системы
Summary
Эта статья конспектирует набор методов в свет и электронной микроскопии для изучения анатомии внутренних и внешних глаз насекомых. К ним относятся несколько традиционных методов, оптимизированы для работы на муравей глаза, подробно устранение неполадок и предложения по оптимизации для различных образцов и областей, представляющих интерес.
Abstract
Эта статья конспектирует набор технологий в светлую микроскопию (LM) и электронной микроскопии (EM), которые могут быть использованы для изучения анатомии внутренних и внешних глаз насекомых. К ним относятся традиционные Гистологические техники оптимизирован для работы на глазах муравьев и адаптированы для работы во взаимодействии с другими методами просвечивающей электронной микроскопии (ТЕА) и растровая электронная микроскопия (SEM). Эти методы, хотя значительно полезным, может быть трудно для новичка микроскописта, поэтому большой акцент в этой статьи по устранению неполадок и оптимизации для различных образцов. Мы предоставляем информацию о методы визуализации для всего образца (Фото микроскопия и SEM) и обсудить их преимущества и недостатки. Мы выделить метод, используемый при определении диаметра объектива для весь глаз и обсудить новые методы для улучшения. И наконец, мы обсуждаем методы подготовки образцов для LM и ТЕА, секционирование, окрашивание и эти примеры работы с изображениями. Мы обсуждаем с барьерами, которые одно может прийти через при подготовке проб и как лучше всего перемещаться вокруг них.
Introduction
Зрение является важным сенсорные механизм для большинства животных. Видение это особенно важно в контексте навигации для pinpointing целей, установления и соблюдения маршрутов и получения компас информации1,2. Насекомых обнаружить визуальной информации с помощью пары Составные глаза, и, в некоторых случаях, одного-трех дорзально помещены простые глаза под названием глазки3,4,5.
Особый интерес представляют глазах муравьев, потому что, в то время как муравьи являются удивительно разнообразны, они сохранить некоторые ключевые характеристики различных видов. Несмотря на драматические изменения в анатомии, размер и экологии подавляющее большинство видов являются эусоциальных и живут в колониях; в результате различных видов сталкиваются с аналогичными проблемами визуальные с точки зрения навигации взад и вперед между центральное место и ресурсами. Через муравьи же основные глаз bauplan можно наблюдать в животных, начиная от 0,5-26 мм, длина тела, от исключительно суточные для строго ночной вид и от медленной ходьбы подземные прыгали визуальные хищников6,7, 8,9,10. Все эти ошеломляющие различия в области экологии и поведения порождают бесчисленные перестановки же основные глаз структур с учетом различных сред, образ жизни и размеров тела11,12. Как следствие изучая визуального экологии муравьи предоставляет настоящую кладезь возможностей определяется следователю.
Понимание зрительной системы насекомых имеет важное значение в получении проницательность в их поведенческих возможностей. Это видно из комплексных исследований, которые красиво сочетать анатомии с экологии и поведения на большой успех в несколько групп насекомых (например, ссылки на13,14,,1516, 17). Хотя в целом области перехода ant и поведение муравьёв был довольно успешным, очень мало упор на видение муравей вне несколько отдельных видов. Здесь мы будем распространяться на методах, используемых в расследовании глаз дизайн муравьев. Хотя мы сосредоточимся на муравьев, эти методы могут применяться, с небольшими изменениями, для других насекомых, тоже.
Protocol
Representative Results
Discussion
Набор методов, изложенных выше позволяют для эффективного расследования оптической системы муравьев и других насекомых. Эти методы сообщить наше понимание дискретизации, оптическая чувствительность и потенциальной поляризации чувствительность глаза изучается. Это знание обеспечив…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарны Йохен Zeil, Пол Купер и Биргит Greiner для обмена своими знаниями в насекомых анатомии и для демонстрации некоторые из методов, мы описали здесь. Мы благодарны талантливых и вспомогательных сотрудников в центре передовых микроскопии в Ану и микроскопии агрегата в MQU. Эта работа была поддержана выпускник стипендию для FRE и гранты от австралийского исследовательского совета (DE120100019, FT140100221, DP150101172).
Materials
| Ant | Myrmecia midas | ||
| Stereomicroscope | Leica M205 FA | ||
| Sputter coater | Pro Sci Tech | ||
| Ethanol | Sigma Aldrich | ||
| Petri dish | ProSciTech | ||
| Dissecting microscope | Leica MZ6 | ||
| Insect Pin | ProSciTech | ||
| Colourless nail polish | Non branded: from any cosmetic store | ||
| Glass slide | ProSciTech | ||
| Razor blade | ProSciTech | ||
| Foreceps | ProSciTech | ||
| Cover slip | ProSciTech | ||
| Compound microscope | Leica DM5000 B | ||
| Glutaraldehyde | Sigma Aldrich | ||
| Paraformalydehyde | Sigma Aldrich | ||
| Potassium Chloride (KCl) | Sigma Aldrich | ||
| di-Sodium Hydrogen phosphate (Na2HPO4) | Sigma Aldrich | ||
| Potassium di-Hydrogen Phosphate (KH2PO4) | Sigma Aldrich | ||
| Sodium Chloride (NaCl) | Sigma Aldrich | ||
| Osmium tetroxide | Sigma Aldrich | ||
| Acetone | Sigma Aldrich | ||
| Araldite Epoxy Resin | Sigma Aldrich | ||
| Pasteur pipette | Sigma Aldrich | ||
| Toluidie Blue | Sigma Aldrich | ||
| Hotplate | Riechert HK120 |
References
- Zeil, J. Visual homing: an insect perspective. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 285-293 (2012).
- Wehner, R. Desert ant navigation: how miniature brains solve complex tasks. J. Comp. Physiol. A. 189, 579-588 (2003).
- Fent, K., Wehner, R. Ocelli: a celestial compass in the desert ant Cataglyphis. Science. 228, 192-194 (1985).
- Warrant, E. J., Dacke, M. Visual navigation in nocturnal Insects. Physiology. 31, 182-192 (2016).
- Taylor, G. J., et al. The dual function of Orchid bee ocelli as revealed by x-ray microtomography. Curr. Biol. 26, 1-6 (2016).
- Hölldobler, B., Wilson, E. O. . The Ants. , (1990).
- Ali, T. M. M., Urbani, C. B., Billen, J. Multiple jumping behaviors in the ant Harpegnathos saltator. Naturwissen. 79, 374-376 (1992).
- Weiser, M. D., Kaspari, M. Ecological morphospace of New World ants. Ecol. Entomol. 31, 131-142 (2006).
- Bulova, S., Purce, K., Khodak, P., Sulger, E., O’Donnell, S. Into the black and back: the ecology of brain investment in Neotropical army ants (Formicidae: Dorylinae). Naturwissen. 103, 3-4 (2016).
- Narendra, A., Reid, S. F., Hemmi, J. M. The twilight zone: ambient light levels trigger activity in primitive ants. Proc. R. Soc. B. 277, 1531-1538 (2010).
- Narendra, A., et al. Caste-specific visual adaptations to distinct daily activity schedules in Australian Myrmecia ants. Proc. R. Soc. B. 278, 1141-1149 (2011).
- Moser, J., et al. Eye size and behaviour of day-and night-flying leafcutting ant alates. J. Zool. 264, 69-75 (2004).
- Stöckl, A. L., Ribi, W. A., Warrant, E. J. Adaptations for nocturnal and diurnal vision in the hawkmoth lamina. J. Comp. Neurol. 524, 160-175 (2016).
- Zeil, J. Sexual dimorphism in the visual system of flies: the compound eyes and neural superposition in Bibionidae (Diptera). J. Comp. Physiol. A. 150, 379-393 (1983).
- Dacke, M., Nordström, P., Scholtz, C. H. Twilight orientation to polarised light in the crepuscular dung beetle Scarabaeus zambesianus. J. Exp. Biol. 206, 1535-1543 (2003).
- Greiner, B., Ribi, W. A., Warrant, E. J. Retinal and optical adaptations for nocturnal vision in the halictid bee Megalopta genalis. Cell Tiss Res. 316, 377-390 (2004).
- Warrant, E. J., et al. Nocturnal vision and landmark orientation in a tropical halictid bee. Curr. Biol. 14, 1309-1318 (2004).
- Lattke, J. E. . Ants Standard Methods for Measuring and Monitoring Biodiversity. , 155-171 (2000).
- Ribi, W. A. . A Handbook in Biological Electron Microscopy. , 1-106 (1987).
- Narendra, A., Ramirez-Esquivel, F., Ribi, W. A. Compound eye and ocellar structure for walking and flying modes of locomotion in the Australian ant, Camponotus consobrinus. Sci. Rep. 6, 22331 (2016).
- Narendra, A., Greiner, B., Ribi, W. A., Zeil, J. Light and dark adaptation mechanisms in the compound eyes of Myrmecia ants that occupy discrete temporal niches. J. Exp. Biol. 219, 2435-2442 (2016).
- Ribi, W. A., Zeil, J. The visual system of the Australian "Redeye" cicada (Psaltoda moerens). Arthr. Struct. Dev. 44, 574-586 (2015).
- Ribi, W. A., Warrant, E. J., Zeil, J. The organization of honeybee ocelli: regional specializations and rhabdom arrangements. Arthr. Struct. Dev. 40, 509-520 (2011).
- Ribi, W. A. Colour receptors in the eye of the digger wasp, Sphex cognatus Smith: evaluation by selective adaptation. Cell Tiss. Res. 195, 471-483 (1978).
- Ribi, W. A. Ultrastructure and migration of screening pigments in the retina of Pieris rapae L. (Lepidoptera, Pieridae). Cell Tiss. Res. 191, 57-73 (1978).
- Lau, T., Gross, E., Meyer-Rochow, V. B. Sexual dimorphism and light/dark adaptation in the compound eyes of male and female Acentria ephemerella (Lepidoptera: Pyraloidea: Crambidae). Eur. J. Entomol. 104, 459-470 (2007).
- Wipfler, B., Pohl, H., Yavorskaya, M. I., Beutel, R. G. A review of methods for analysing insect structures – the role of morphology in the age of phylogenomics. Curr. Opin. Insect Sci. 18, 60-68 (2016).
- Streinzer, M., Brockmann, A., Nagaraja, N., Spaethe, J. Sex and caste-specific variation in compound eye morphology of five honeybee species. PLoS ONE. 8, e57702 (2013).
- Somanathan, H., Warrant, E. J., Borges, R. M., Wallén, R., Kelber, A. Resolution and sensitivity of the eyes of the Asian honeybees Apis florea, Apis cerana and Apis dorsata. J. Exp. Biol. 212, 2448-2453 (2009).
