Summary
التغذية بالسوائل الحشرات لديها القدرة على الحصول على كميات من السوائل من الأسطح المسامية. ويصف هذا البروتوكول طريقة لتحديد القدرة للحشرات استيعاب السوائل من الأسطح المسامية باستخدام حلول التغذية مع جسيمات نانوية الفلورسنت والمغناطيسية مباشرة.
Abstract
التغذية بالسوائل الحشرات استيعاب مجموعة متنوعة من السوائل، التي هي موجودة في البيئة كحمامات، والأفلام، أو تنحصر في المسام الصغيرة. الدراسات المتعلقة باقتناء السائل تتطلب تقييم علاقات موثبارت هيكل ووظيفة؛ ومع ذلك، تاريخيا هي الاستدلال آليات امتصاص السوائل من الملاحظات للبنية الهيكلية، غير المصحوبين أحياناً مع الأدلة التجريبية. وهنا، نحن تقرير طريقة جديدة لتقييم قدرات امتصاص السوائل مع الفراشات (قشريات الجناح) والذباب (Diptera) باستخدام كميات صغيرة من السوائل. ويتم تغذية الحشرات بمحلول سكروز 20% مختلطة مع جسيمات نانوية الفلورسنت والمغناطيسية من تصفية أوراق ذات أحجام المسام محددة. إزالة من الحشرات والمحاصيل (البنية الداخلية المستخدمة لتخزين السوائل) على مجهر [كنفوكل]. مغناطيس وهو لوح من المحاصيل لتحديد وجود جسيمات نانوية، التي تشير إلى حالة الحشرات قادرة على استيعاب السوائل. يتم استخدام هذه المنهجية للكشف عن إليه تغذية على نطاق واسع (عمل الشعرية وتشكيل جسر السائلة) التي يحتمل أن تكون مشتركة بين قشريات الجناح و Diptera عند تغذية من الأسطح المسامية. وبالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام هذا الأسلوب لدراسات التغذية الآليات فيما بين مجموعة متنوعة من الحشرات التغذية بالسوائل، بما في ذلك تلك الأهمية في انتقال المرض وبيوميميتيقا، ويحتمل أن تكون غيرها من الدراسات التي تنطوي على قنوات نانو أو الصغيرة الحجم حيث ويتطلب النقل السائل التحقق.
Introduction
لدى العديد من المجموعات الحشرات فمها (بروبوسسيسيس) تكييف لتتغذى على السوائل، مثل الرحيق، تعفن الفاكهة وساب التدفقات (مثلاً Diptera1، قشريات الجناح2، غشائيات الأجنحة3)، الخشب (هيميبتيرا4)، الدموع (قشريات الجناح 5)، والدم (فثيرابتيرا6، سيفونابتيرا7، ديبتيرا7، هيميبتيرا8، قشريات الجناح9). قدرة الحشرات لتتغذى على السوائل ذات صلة بصحة النظام الإيكولوجي (مثل التلقيح10)، وانتقال المرض4،11،2،بيوديفيرسيفيكيشن12والدراسات 13من تطور متقاربة. على الرغم من مجموعة واسعة من المصادر الغذائية، هو موضوع بين بعض الحشرات تغذية السوائل القدرة على الحصول على كميات صغيرة من السوائل التي يمكن أن تقتصر على قطرات الحجم الصغير أو نانو أو الأفلام السائل أو الأسطح المسامية.
نظراً لتنوع واسعة النطاق للتغذية بالسوائل الحشرات (أكثر من 20 في المائة من جميع الأنواع الحيوانية14،15) وقدرتهم على إطعام على مجموعة متنوعة من المصادر الغذائية، فهم على تغذية السلوكيات والآليات امتصاص السوائل، وأن هامة في العديد من المجالات. وظائف موثبارت الحشرات، وعلى سبيل المثال، قد لعبت دوراً في تطوير تكنولوجيا المحاكاة البيولوجية، مثلاً، موائع جزيئية الأجهزة التي يمكن تنفيذ مهام مثل الحصول على كميات صغيرة من السوائل باستخدام أساليب مماثلة لتلك المستخدمة قبل16من الحشرات. مشكلة أساسية في دراسات آليات امتصاص السوائل، ومع ذلك، تحديد ليس فقط كيف الحشرات تتغذى على السوائل، ولكن الحصول على الأدلة التجريبية التي تدعم الآلية. فقط باستخدام السلوك (مثلاً، التحقيق مع12،ململه17) كمؤشر لتغذية غير كافية نظراً لأنها لم تؤكد نجاح امتصاص السوائل، كما أنه لا يقدم وسيلة لتحديد الطريق التي السفر السوائل أنها تمر عن طريق الحشرات. وبالإضافة إلى ذلك، إجراء تجارب مع كميات صغيرة من السوائل أفضل يمثل سيناريوهات التغذية الطبيعية حيث تكون السوائل2،موارد يحد12.
الأشعة السينية تم استخدام التصوير بالتباين مع الفراشة مونارك (داناوس بليكسيبوس L.) لتقييم كيفية تغذية الفراشات على كميات صغيرة من السوائل من الأسطح المسامية12مرحلة. استخدام الفراشات الملك عمل الشعرية عبر المسافات بين الإسقاطات كوتيكولار (ليجولاي الظهرية) على طول ململه لإحضار السوائل تنحصر في المسام الصغيرة في قناة الغذاء. تشكل السوائل واردة فيلم على الجدار قناة الغذاء الذي ينمو وانهيار في جسر سائل بهضبة عدم الاستقرار12،18، التي ثم تنقل إلى القناة الهضمية الفراشة بعمل مضخة مص في الرأس. على الرغم من أن التصوير بالأشعة السينية بالتباين المرحلة أداة مثلى لتصور تدفق السوائل داخل الحشرات12،19،،من2021، التقنية ليست متاحة بسهولة وأكثر ملاءمة الأسلوب هو بحاجة للتقييم السريع للحشرات القدرة على امتصاص السوائل واستيعاب لهم.
لتحديد إذا كان إليه التغذية بليكسيبوس دال- ينطبق على سائر قشريات الجناح وأيضا الذباب (Diptera) (كلا الفريقين تتغذى على السوائل من الأسطح المسامية)، لينرت et al. 13 تطبيق تقنية لتقييم القدرة للحشرات لتتغذى على كميات صغيرة من السوائل من الأسطح المسامية، عنها هنا بالتفصيل. على الرغم من أن البروتوكول الواردة هنا للدراسات التي تستخدم مرطب والأسطح المسامية، يمكن تغيير المنهجية للدراسات الأخرى، مثل تلك التي تتناول آليات تغذية بركة. وبالإضافة إلى ذلك، التطبيقات تمتد إلى الميادين الأخرى، بما في ذلك التكنولوجيا ميكروفلويديكس وبيوينسبيريد.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1-الحشرات الأنواع وإعداد الحلول وتغذية محطة الإعداد
ملاحظة: يتم تحديد الفراشات الملفوف (راب لام، بيرد) كالنوع من قشريات الجناح الممثل لأنه فقد استخدمت في دراسات سابقة من قدرات امتصاص السوائل وموثبارت مورفولوجيا22،23. وتستخدم الذباب البيت (مستأنسة الذبابة لام، مسكيدي) والذباب زجاجة الأزرق (فوميتوريا كاليفورا لام، كاليفوريداي) نظراً لأنها غالباً ما يلاحظ تتغذى على الأسطح المسامية13.
- ترتيب راباي P. اليرقات من الحشرات المورد والخلفي لهم على اصطناعية حمية (انظر الجدول للمواد) حتى بوباتي والظهور كبالغين في دائرة البيئة لتعيين إلى 23 درجة مئوية وكبيرة ل 18:6. أمر م. مستأنسة و جيم فوميتوريا الخوادر وخلفي لهم في نفس الظروف البيئية راب ص. لم آر الكبار الفراشات والذباب بعد ظهورها من الخوادر قبل تجارب التغذية.
- إعداد حل سكروز 20% (المراقبة) وحل نانوحبيبات سكروز 20% لاختبار لامتصاص السوائل. إعداد الحل نانوحبيبات بإضافة جسيمات نانوية مغناطيسية الفلورسنت (أكسيد الحديد مع طلاء حمض polyacrylic، ما يقرب من 20 نانومتر في قطر)24 إلى حل سكروز 20% (1 ملغ/مل dH2س جسيمات نانوية مع السكروز 20% الحل 1:1). تعد حلاً س 1 من الفوسفات مخزنة المالحة (PBS) (10 x المخفف إلى س 1 في dH2س، درجة الحموضة 7.4)، الذي يستخدم لتشريح.
- قم بإعداد محطة تغذية يتكون من مناور يدوي مع المشبك ومرحلة تغذية منفصلة (منصة مسطحة) (الشكل 1). ضع شريحة مقعرة في مرحلة الرضاعة ومرشحات النايلون الصافي مع أقطار حجم المسام من 11، 20، 30، 41، أو 60 ميكرومتر والغشاء المرشحات مع أقطار حجم المسام من 1, 5, 8 أو 10 ميكرون القريبة لتجارب التغذية.
2-تغذية البروتوكول
- التفاف للحشرة الهيئات والساقين، وأجنحة في ورقة مطوية بالانسجة. ضع الحشرة بحيث يتم كشفها إلا في الرأس وفمها. ضع أجنحة الحشرة بين شريحتين المجهر، التي تعقد معا بالمشبك على مناور حيث أن الحشرة هو تعليق أعلاه مرحلة الرضاعة (الشكل 1).
- إدارة معالجة تجميعية 30 ميليلتر من محلول السكروز 20% أو محلول نانوحبيبات السكروز 20% مع ميكروبيبيتي إلى وسط الشريحة مقعرة. ضع ورقة مرشح واحد من حجم المسام محددة على شريحة مقعرة حتى محاذاة وسط الورقة عامل التصفية مع الحبرية الحل نانوحبيبات. الاتصال بين الحبرية وورقة تصفية النتائج في الحل الذي ينتشر على طول الورقة عامل التصفية، ملء المسام (الشكل 1).
ملاحظة: سيتم وضع ورقة تصفية أعلى الحبرية، وليس على العكس من ذلك، للتقليل من احتمال وجود جسيمات نانوية فوق ورق الترشيح حيث تغذية الحشرات. - ضع الحشرة مع مناور حيث يمكن الاتصال فقط المناطق البعيدة فمها ورقة تصفية ترطب في مرحلة الرضاعة (الشكل 1). استخدام دبوس الحشرات لتمديد فمها على ورق الترشيح والسماح للحشرات لتغذية ل 45 ثانية.
- لتقليل الفرصة للحشرات التي تتغذى على الأفلام السائلة التي قد تكون موجودة على سطح الورق تصفية، ضع في فمها بحيث تكون على اتصال بجزء من الورقة عامل التصفية الذي لمس الجزء المسطح من الشريحة (أي. ، لا مباشرة فوق الجزء المقعر من الشريحة). إذا الحشرة لا تعبر عن اهتمامها بالتغذية، يمكن عقد في فمها ورقة تصفية مع دبوس الحشرات لمدة الوقت التغذية.
3-تشريح
- ضع الحل برنامج تلفزيوني في زجاج مشاهدة 50 ملم حتى لا يكون هناك حل ما يكفي لتغطية الجسم للحشرة. ضع الزجاج يشاهد تحت الحشرات ستيريوسكوبي وموقف تشريح المعدات (الربيع الصغير تشريح مقص، دبابيس الحشرات، ونقطة غرامة تشريح الملقط) بجوار ستيريوسكوبي.
- وبعد التغذية، إزالة الحشرة من المناديل الورقية والاحتفاظ بها مع أجنحة مغلقة. إزالة الرأس والساقين، وأجنحة الحشرة مع مقص تشريح الصغرى في الربيع وتضع الحشرة في حل برنامج تلفزيوني في الزجاج يشاهد (الشكل 2).
- إذا لزم الأمر، تخدير الحشرات قبل تشريح. استخدام الملقط لعقد الحشرة ببشرة قرب المنطقة البعيدة من البطن. مع اليد المسيطرة، استخدم الجزئي الربيع تشريح مقص لقص بشرة في اتجاه أمامي على طول الجانب الأفقي من البطن، بدءاً من نهاية الخلفي، حتى يتم التوصل إلى الصدر. عناية خاصة لضمان أن يتم قطع فقط بشرة وأن القناة الهضمية داخل الحشرة لا أضرار (الشكل 2).
- إجراء تخفيضات إضافية لبشرة مع مقص تشريح لفتح البطن للكشف عن القناة الهضمية داخل (الشكل 2). إزالة بشرة البطن والدهون في الجسم، وهياكل أخرى بمساعدة دبابيس الحشرات ونقلهم خارج الزجاج مشاهدة للتخلص منها لاحقاً، تاركاً فقط الصدر والقناة الهضمية في الزجاج مشاهدة.
ملاحظة: سوف تكشف عن التشريح المحصول، وبنية تشبه الكيس (امتداداً للقناة الهضمية) يقع بالقرب من منعطف بين الصدر والبطن. - إذا لم يتعرض هذا المحصول، جعل شقوق إضافية في الصدر مع المقص حتى يتم كشف هذا المحصول. بعد المحصول مرئياً، قطع بعيداً من الأجزاء المتبقية من الحشرات ترك القناة الهضمية فقط مع هذا المحصول في الزجاج يشاهد (الشكل 2).
ملاحظة: المحصول ليبيدوبتيران تقريبا شفافة ومثل السيلوفان في الطبيعة، والتي قد يكون من الصعب التعرف إذا كان لا مليئة بالسوائل وتوسيع أو إذا فإنه يتم قطع خلال التشريح. - استخدام نقطة غرامة تشريح الملقط لوضع المحصول على ساترة (24 ملم × 24 مم) لتصوير اللاحقة (الشكل 2).
4-تحديد بلعها جسيمات نانوية
- موقف المحصول على ساترة مع استخدام الملقط تشريح نقطة غرامة الرعاية لمنع تمزيق المحصول. استخدام قناة CY3 (أو مرحلة التباين) في مجهر مقلوب [كنفوكل] للتصوير في 20 X التكبير. صورة المحصول مباشرة بعد تشريح لمنعها من الجفاف.
- عقد ضجة مغناطيسية بار (41.3 في الطول و 8 ملم في القطر) في اليد التي ليست في السيطرة على مرحلة التشغيل من المجهر.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
دراسة أنماط في قدرات امتصاص السوائل بين السائل-تغذية الحشرات يتطلب تحديد عند حدوث التغذية. يتم استخدام البروتوكول المبينة هنا لاختبار الفرضية حجم المسام الحد بين قشريات الجناح و Diptera13. فرضية حجم المسام تحد الدول أن السائل-تغذية الحشرات لا تستطيع إطعام من المسام مليئة بسائل إذا كان القطر حجم مسام أصغر من قطر قنوات تغذية12. يجب أن تشكل السوائل واردة من السطح المسامية جسر سائل مستقرة، عن طريق عدم الاستقرار الهضبة18، للتغلب على الضغوط الشعرية الاحتفاظ السوائل في المسام وتوفير سطح سائل لمضخة مص للعمل على. الحشرات بتغذية قنوات ذات أحجام مختلفة (الشكل 3) يتوقع أن تختلف في حجم المسام أصغر من التي يمكن أن تغذي.
يتم حساب حجم المسام تحد لكل نوع من الأنواع استناداً إلى قدرة 50 في المائة من الأفراد المختبرة لتغذية على حجم مسام محددة من ورق الترشيح13. الحشرات تتغذى محلول السكروز 20% (تحكم) لم يكن جسيمات نانوية في محاصيلهم. بعد أن تم تشريح الحشرات لتقييم ما إذا كانت جسيمات نانوية بلعها، تم تصويرها فمها مع مجهر [كنفوكل] لقياس القنوات في المناطق البعيدة والدانية (الشكل 3). وقد أجريت قياسات البعيدة والقريبة لأنه قد يخدم كمؤشر لموقع حرجة حيث أدخل السوائل في فمها، أي، علاقة وثيقة بين أحجام قناة موثبارت ويحد من حجم المسام ويمكن توفير غير المباشرة دليل للهياكل موثبارت التي تسهل عمل شعري. تم قياس أقطار القناة الغذائية بروبوسسيسيس P. راباي قرب منطقة تلميح (قياس القاصي) وفي 30% من طول ململه (منطقة الدانية). يعني قطر pseudotracheae الخمسة كقياس القاصي وتم قياس قطر افتتاح الشفوي كقياس الدانية لكل عينة تطير.
وكشف هذا البروتوكول عن علاقة وثيقة بين أحجام قناة موثبارت القاصي وحجم المسام أصغر من التي يمكن أن تغذي الحشرات (الشكل 4). وأشارت الأدلة إلى أن امتصاص السوائل للأنواع ديبتيران يحدث أولاً في بسيودوتراتشياي (قياس موثبارت القاصي) بدلاً من الفم فتح (قياس موثبارت الدانية) عند تغذية من الأسطح المسامية (الشكل 4). من المثير للاهتمام، بنية هيكلية بسيودوتراتشيي مماثلة لتلك التي ليبيدوبتيران فمها ويتكون من الهياكل كوتيكولار التي قد تشجع على امتصاص السوائل من خلال عمل شعري، مثال على تطور متقاربة13. العلاقة الوثيقة بين الحد المسام الحجم وأحجام قناة موثبارت ويقدم الأدلة التي تدعم عمل الشعرية كعنصر هام لامتصاص السوائل بين قشريات الجناح وديبتيرا.
رقم 1: الإعداد التجريبية وتغذية محطة- (أ) الإعداد تتكون من التفاف الحشرة في ورقة الأنسجة (tp) ووضع أجنحة للحشرة بين شريحتين (sl)، الذي عقدته معا المشبك (cl) يعلق على مناور (ماجستير) مع المقابض القابلة للتعديل (حزب العدالة والتنمية). يتم تخفيض ململه للحشرة (pr) إلى مرحلة الرضاعة (ش)، التي لديها ورقة تصفية (fp) التي يتم وضعها على معالجة تجميعية (dr) الحل نانوحبيبات الذي يدار بشريحة مقعرة (cs). (ب) التخطيطي إظهار موضع الحبرية وورق الترشيح على شريحة مقعرة. الحل (ج) الحبرية من نانوحبيبات ينتشر (الأسهم) من خلال الورقة عامل التصفية عن طريق عمل شعري إنشاء سطح تغذية المليئة بالثغرات. (د) صورة مجهر فلوري الظهرية ويرى إيسوبوري تصفية تظهر المسام (po) (10 ميكرون) مع الحل نانوحبيبات (20 X التكبير، وقناة CY3). ولوحظ أي فيلم السائل على السطح. (ﻫ) [كنفوكل] مجهر z-كومة صورة عرض الحل نانوحبيبات (ns) في مسام تصفية إيسوبوري (10 ميكرون). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
رقم 2: كشف تشريح ونانوحبيبات. (أ) الملقط (fo) تستخدم لتأمين الحشرة (M. مستأنسة المعروضة هنا، فلوريدا). تتم إزالة أجنحة (ب) الحشرة والرأس والساقين. (ج) مقص (sc) تستخدم لقطع فتح الجهة الجانبية من البطن. الإنجابية (د) الهياكل (البيض، على سبيل المثال)، وتتم إزالة الأجزاء غير المرغوب فيها من القناة الهضمية بالملقط إضافية. تتم إزالة الهياكل الإضافية (ه) لعزل المحاصيل (cr). (و) المعزولة المحاصيل جاهزة للكشف عن وجود جسيمات نانوية. (ز) المحصول ويوضع على زلة الغطاء (cs) ويتم نقلها إلى مجهر مقلوب [كنفوكل]. شريط إثارة مغناطيسية (ma) هو لوح قرب المحاصيل إلى تسبب حركة نانوحبيبات. (ح) حركة نانوحبيبات (المبينة في دوائر حمراء) في محصول فوميتوريا C. مع الطوري. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 3: ليبيدوبيران وهياكل موثبارت ديبتيران. (أ) صورة التصوير المقطعي التذرية الليزر عرض ململه ليبيدوبتيران (pr)، التي تتألف من اثنين من غالي فكي علوي ممدود التي تأتي معا من خلال ربط هياكل (ليجولاي) بإنشاء قناة غذاء (fc) لامتصاص السوائل. اقحم (صورة مجهر [كنفوكل]) يظهر ليجولاي الظهرية (dl) قرب المنطقة البعيدة ململه. المسافات بين ليجولاي الظهرية توفير عمل شعري لإحضار السوائل إلى القناة الغذائية. (ب) على شكل "ج كل" غاليا قد القصبة الهوائية (tr)، والأعصاب، وعضلات الجوهرية (im). (ج) فمها ديبتيران تتكون من المنصة (ro)، وهاوستيلوم، ولابيلوم البعيدة (رطل) يحتوي على قنوات صغيرة، بسيودوتراتشياي (pt) (كما هو موضح في الصورة [كنفوكل] في داخلي)، التي تشع من فتح الفم مركزية (البروتوكول الاختياري).كما يظهر صورة التصوير المقطعي التذرية الليزر العين مجمع (ce) وبالبي فكي علوي (mp). وتتكون قناة (د) الغذاء، والذي يربط الفم فتح جزئيا لابروم (la) ولابيوم (lm). الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
الشكل 4: العلاقة بين الحشرات فمها والمسام أحجام من التي يمكن أن تغذي. حجم المسام تحد يرتبط بالقطر (يعني ± ووزارة شؤون المرأة) من قنوات موثبارت البعيدة بدلاً من قنوات الغذاء الدانية. مستأنسة الذبابة هو مبين أدناه جيم-فوميتوريا- الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
وظائف موثبارت الحشرات تاريخيا يستدل من الدراسات الإجمالية مورفولوجيا (مثلاً.، ململه ليبيدوبتيران وظائف تتصل قش25،مياه شرب26)؛ ومع ذلك، أدت الدراسات الحديثة التي تتضمن أدلة تجريبية نقله نوعية في فهمنا لتعقيدات الحشرات فمها وهيكل-وظيفة علاقات2،،من1213 , 22 , 27-على الرغم من أن توفر تقنيات التصوير الحديثة، مثل المسح الضوئي المجهر الإلكتروني23، مجهرية [كنفوكل]22والصغرى التصوير المقطعي (الصغرى-CT)28والليزر التذرية التصوير المقطعي (الشكل 3)، الفرص لدراسات مورفولوجيا مفصلة، والأدلة للحصول على وظائف ينبغي أن يقترن بالتجريب.
ويكشف الأسلوب الموصوفة هنا أن الشعرية قد يكون إليه أساسية تستخدمها الحشرات عند تغذية من تبلل الأسطح المسامية. استخدام تغذية السلوك (على سبيل المثال-، سبر12،17) وحدها سوف لا كشفت هذا تغذية إليه، وكذلك بعض الأفراد سبر السطوح مع أصدقائهم فمها غير قادر على إطعام، لا سيما تلك المنصوص عليها أوراق التصفية مع المسام أقطار حجم أصغر من قطر قنوات موثبارت. وباﻹضافة إلى ذلك، تفتيش المحاصيل لتحديد ما إذا كان السائل مليئة أيضا لن تكون كافية، وحسب كمية السوائل المستهلكة في هذه التجارب كانت صغيرة جداً لتقييم المرئي، أي، ظهرت محاصيل بعض الحشرات المنكمشة، لكن جسيمات نانوية كانت لا تزال موجودة، مما يشير إلى أن تم بلعها السوائل.
القدرة على التعامل مع الحشرات الصغيرة والتلاعب بهم فمها مع دبوس الحشرات وإجراء تشريح تمثل بعض الخطوات الحاسمة والقيود المنهجية وصف دقيق. وكانت هناك حالات، على سبيل المثال، حيث أسفر تشريح قطع المحصول، مما يجعل الحشرة غير صالحة للاستعمال للدراسة لأن محتويات هذا المحصول (ربما تحتوي على الحل نانوحبيبات) مختلطة مع الحل برنامج تلفزيوني في الزجاج يشاهد، مما يجعل من الصعب التحقق من ابتلاع جسيمات نانوية. وباﻹضافة إلى ذلك، صف السيارات لبشرة الحشرات يمكن أن تتداخل مع استخدام مجهر فلوري كالوسيلة الوحيدة لتصور جسيمات نانوية؛ بيد أن التصوير [كنفوكل] مع تباين مرحلة القضاء على هذه المشكلة وتوفر وسيلة أخرى لتقييم البصرية (الشكل 2)، الذي يسلط الضوء أيضا على السبب في استخدام جسيمات نانوية مغناطيسية الأمثل بدلاً من فقط من الفلورسنت جسيمات نانوية. على الرغم من أن هذا البروتوكول يوفر وسيلة لتقييم القدرة للحشرات استيعاب السوائل، أحد أوجه القصور أنه لا يوفر وسيلة لتصور جسيمات نانوية في حين أنهم بلعها؛ ولذلك، والقضاء على إمكانية دراسة ديناميات السوائل أثناء عملية الامتصاص.
الأسلوب الموصوفة هنا يوفر طريقة لتقييم قدرة الحشرات على استيعاب كميات صغيرة من السوائل. ونظرا للتنوع الهائل للتغذية بالسوائل الحشرات، هذا البروتوكول يمكن استخدامها في دراسات أخرى من الحشرات مع قنوات الجزئي ونانو الحجم في فمها بهم. وباﻹضافة إلى ذلك، الدراسات المستقبلية يمكن أن تستخدم تقنية مماثلة لتحديد مسار السفر سوائل من خلال القناة الهضمية، مثلاً، تجاوز المحصول كما هو ملاحظ في بعض الحشرات التغذية بالدم، أو تظل الدراسات التي تدرس كم السوائل وخاصة الهياكل، مثل الأمامي أو المعي الخلفي، ما دامت تراعي الوقت بين التغذية، تشريح، والتصوير.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Disclosures
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
Acknowledgments
وأيد هذا العمل بمؤسسة العلوم الوطنية (NSF) منحة لا. دائرة الرقابة الداخلية 1354956. ونحن نشكر الدكتور أندرو دال وارن (مركز ماجواير قشريات الجناح، والتنوع البيولوجي، فلوريدا متحف التاريخ الطبيعي، جامعة فلوريدا) للحصول على إذن لاستخدام الصور فراشة.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| 20% sucrose solution | Domino Sugar | Sugar needed to produce the sucrose solution with dH2O | |
| Phosphate Buffered Saline (PBS) | Sigma-Aldrich | P5493 | 10X concentration diluted to 1X in dH2O for insect dissections |
| Single depression concave slide | AmScope | BS-C6 | Slide is necessary for feeding stage setup |
| Filter paper | EMD Millipore | NY6004700 (60 µm) | Nylon net filters and isopore filters needed to produce a porous surface for insect feeding |
| Filter paper | EMD Millipore | NY4104700 (41 µm) | Nylon net filters and isopore filters needed to produce a porous surface for insect feeding |
| Filter paper | EMD Millipore | NY3004700 (30 µm) | Nylon net filters and isopore filters needed to produce a porous surface for insect feeding |
| Filter paper | EMD Millipore | NY2004700 (20 µm) | Nylon net filters and isopore filters needed to produce a porous surface for insect feeding |
| Filter paper | EMD Millipore | NY1104700 (11 µm) | Nylon net filters and isopore filters needed to produce a porous surface for insect feeding |
| Filter paper | EMD Millipore | TCTP04700 (10 µm) | Nylon net filters and isopore filters needed to produce a porous surface for insect feeding |
| Filter paper | EMD Millipore | TETP04700 (8 µm) | Nylon net filters and isopore filters needed to produce a porous surface for insect feeding |
| Filter paper | EMD Millipore | TMTP04700 (5 µm) | Nylon net filters and isopore filters needed to produce a porous surface for insect feeding |
| Filter paper | EMD Millipore | RTTP04700 (1 µm) | Nylon net filters and isopore filters needed to produce a porous surface for insect feeding |
| Iris microdissecting scissors | Carolina Biological Supply Company | 623555 | Scissors used for dissections |
| Insect pins (#1) | Bioquip Products | 1208B1 | Pins used during dissections and feeding trials |
| Extra-fine point dissecting forceps | Carolina Biological Supply Company | 624684 | Dissecting equipment |
| Leica M205 C Stereoscope | Leica Microsystems | M205 C | Stereoscope used for dissections |
| Inverted confocal microscope | Olympus | IX81 | Fluorescent microscope used to detect magnetic nanoparticles |
| Fisherbrand PTFE Disposable Stir Bar | Fisherscientific | S68067 | Magnet used to detect nanoparticles |
| Kimtech Science Kimwipes | Kimberly-Clark Professional | 34155 | Tissues used to secure insects during feeding trials |
| House fly (Musca domestica) pupae | Mantisplace.com | insects for experiments | |
| Blue bottle fly (Calliphora vomitoria) pupae | Mantisplace.com | insects for experiments | |
| Cabbage butterfly (Pieris rapae) larvae | Carolina Biological Supply Company | 144102 | insects for experiments |
| Finnpipette F1 | ThermoFisher Scientific | 4641080N | micropipette for dispensing liquids |
| Finntip 250 pipette tips | ThermoFisher Scientific | 9400250 | micropipette tips |
| Microscope Glass cover slides (=coverslips) (24 x 24 mm) | AmScope | CS-S24-100 | coverslips for viewing the insect's crop on confocal microscope |
References
- Vijaysegaran, S., Walter, G. H., Drew, R. A. I. Mouthpart structure, feeding mechanisms, and natural food sources of adult Bactrocera (Diptera: Tephritidae). Ann Entomol Soc Am. 90, 184-201 (1997).
- Lehnert, M. S., Monaenkova, D., Andrukh, T., Beard, C. E., Adler, P. H., Kornev, K. G. Hydrophobic-hydrophilic dichotomy of the butterfly proboscis. J R Soc Interface. 10, 1-10 (2013).
- Zhao, J., Wu, J., Yan, S. Erection mechanism of glossal hairs during honeybee feeding. J Theor biol. 386, 62-68 (2015).
- Redak, R. A., Purcell, A. H., Lopes, J. R. S., Blua, M. J., Mizell, R. F. 3rd, Andersen, P. C. The biology of xylem fluid-feeding insect vectors of Xylella fastidiosa and their relation to disease epidemiology. Ann. Review Entomol. 49, 243-270 (2004).
- Büttiker, W., Krenn, H. W., Putterill, J. F. The proboscis of eye-frequenting and piercing Lepidoptera (Insecta). Zoomorphology. 116, 77-83 (1996).
- Light, J. E., Smith, V. S., Allen, J. M., Durden, L. A., Reed, D. L. Evolutionary history of mammalian sucking lice (Phthiraptera: Anoplura). BMC Evol Biol. 10, (2010).
- Krenn, H. W., Aspock, H. Form, function and evolution of the mouthparts of blood-feeding Arthropoda. Arthropod Struct Dev. 41, 101-118 (2012).
- Lehnert, M. P., Pereira, R. M., Koehler, P. G., Walker, W., Lehnert, M. S. Control of Cimex lectularius using heat combined with dichlorvos resin strips. Med Vet Entomol. 25, 460-464 (2011).
- Zaspel, J. M., Kononenko, V. S., Goldstein, P. Z. Another blood feeder? Experimental feeding of a fruit-piercing moth species on human blood in the Primorye Territory of far eastern Russia (Lepidoptera: Noctuidae: Calpinae). J Insect Behav. 20, 437-451 (2007).
- Barth, F. G. Insects and flowers: the biology of a partnership. , Princeton University Press. Princeton. (1991).
- Foil, L. D., Adams, W. V., McManus, J. M., Issel, C. J. Bloodmeal residues on mouthparts of Tabanus fuscicostatus (Diptera: Tabanidae) and the potential for mechanical transmission of pathogens. J Med Entomol. 24, 613-616 (1987).
- Monaenkova, D., et al. Butterfly proboscis: combining a drinking straw with a nanosponge facilitated diversification of feeding habits. J R Soc Interface. 9, 720-726 (2012).
- Lehnert, M. S., et al. Mouthpart conduit sizes of fluid-feeding insects determine the ability to feed from pores. Proc. R. Soc. B. 284, (2017).
- Grimaldi, D., Engel, M. S. Evolution of the insects. , Cambridge University Press. New York, NY. (2005).
- Adler, P. H., Foottit, R. G. Insect biodiversity: science and society. , Wiley Blackwell. Chichester, UK. (2009).
- Tsai, C. C., et al. Nanoporous artificial proboscis for probing minute amount of liquids. Nanoscale. 3, (2011).
- Krenn, H. W. Proboscis sensilla in Vanessa cardui (Nympahlidae, Lepidoptera): Functional morphology and significance of flower-probing. Zoomorphology. 118, 23-30 (1998).
- Plateau, J. A. F. Experimental and theoretical researches on the figures of equilibrium of liquid mass withdrawn from the action of gravity. (Transl). Annual Report of the Board Regents Smithsonian Institution. , Government Printing Office. Washington, DC. 207-285 (1863).
- Socha, J. J., Westneat, M. W., Harrison, J. F., Waters, J. S., Lee, W. -K. Real-time phase-contrast x-ray imaging: a new technique for the study of animal form and function. BMC Biol. 5, 6 (2007).
- Westneat, M. W., Socha, J. J., Lee, W. -K. Advances in biological structure, function and physiology using synchrotron x-ray imaging. Annu Rev Physiol. 70, 119-142 (2008).
- Lee, W. -K., Socha, J. J. Direct visualization of hemolymph flow in the heart of a grasshopper (Schistocerca americana). BMC Physiology. 9, 2 (2009).
- Lehnert, M. S., Mulvane, C. P., Brother, A. Mouthpart separation does not impede butterfly feeding. Arthropod Struct Dev. 43, 97-102 (2014).
- Lehnert, M. S., Beard, C. E., Gerard, P. D., Kornev, K. G., Adler, P. H. Structure of the lepidopteran proboscis in relation to feeding guild. J Morphol. 277, 167-182 (2016).
- Yan, H., Sung, B., Kim, M. -H., Kim, C. A novel strategy for functionalizable photoluminescent magnetic nanoparticles. Mater. Res. Express. 1, 045032 (2014).
- Kingsolver, J. G., Daniel, T. L. On the mechanics and energetics of nectar feeding in butterflies. J Theor Biol. 76, 167-179 (1979).
- Krenn, H. W. Feeding mechanisms of adult Lepidoptera: Structure, function, and evolution of the mouthparts. Ann Rev Entomol. 55, 307-327 (2010).
- Tsai, C. -C., Monaenkova, D., Beard, C. E., Adler, P. H., Kornev, K. G. Paradox of the drinking-straw model of the butterfly proboscis. J Exp Biol. 217, 2130-2138 (2014).
- Bauder, J. A. S., Handschuh, S., Metscher, B. D., Krenn, H. W. Functional morphology of the feeding apparatus and evolution of proboscis length in metalmark butterflies (Lepidoptera: Riodinidae). Biol J Linn Soc. 110, 291-304 (2013).
