Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

Biology

При приеме внутрь люминесцентные, магнитные наночастицы для определения способности поглощения жидкости в насекомых

doi: 10.3791/56619 Published: December 20, 2017

Summary

Жидкости кормление насекомые имеют возможность приобретать мельчайшие количества жидкостей из пористых поверхностей. Этот протокол описывает метод для непосредственно определяют способность для насекомых глотать жидкостей из пористых поверхностей с использованием кормления решения с флуоресцентные, магнитные наночастицы.

Abstract

Жидкости кормления насекомых глотать различные жидкости, которые присутствуют в окружающей среде, как бассейны, фильмы, или ограничивается мелкие поры. Исследования жидких приобретения требуют оценки mouthpart структуры и функции отношения; Однако исторически механизмов поглощения жидкости выводятся из наблюдений структурных архитектуры, иногда без сопровождения с экспериментальными данными. Здесь мы приводим новый метод для оценки способности поглощения жидкости с бабочек (Lepidoptera) и мух (Diptera), используя небольшое количество жидкости. Насекомых питаются с 20% раствор сахарозы, смешанного с флуоресцентные, магнитные наночастицы от фильтра документов размеров конкретных поры. Урожай (внутренняя структура, используемая для хранения жидкости) удаляется из насекомых и размещены на конфокального микроскопа. Магнит помахал посадки для определения присутствия наночастицы, которые указывают, если насекомые способны глотать жидкости. Эта методология используется выявить широко механизм кормления (капиллярность и жидких моста формирования), который потенциально распределяется между Lepidoptera и двукрылых, при кормлении из пористых поверхностей. Кроме того, этот метод может использоваться для исследования кормления механизмов среди различных жидкости кормления насекомых, включая важное значение передачи болезни и биомиметики и потенциально другие исследования, которые включают нано - или микро размера трубы где жидкого транспорт требует проверки.

Introduction

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

Многие группы насекомых имеют ротовые органы (proboscises) адаптирована для кормления на жидкости, такие как нектар, гниение фрукты, sap потоков (например двукрылых1, Lepidoptera2, перепончатокрылые3), ксилема (4полужесткокрылые), слезы (Lepidoptera 5) и кровь (Phthiraptera6, Siphonaptera7, двукрылых7, Полужесткокрылые8, Lepidoptera9). Способность насекомых питаются жидкости имеет отношение к здоровья экосистемы (например , опыление10), болезнь передачи4,11, biodiversification2,12и исследования 13конвергентной эволюции. Несмотря на большое разнообразие источников продовольствия тема среди некоторых жидкости кормления насекомых — возможность приобрести небольшое количество жидкости, которые могут ограничиваться микро - или нано размера капель, жидких пленок или пористых поверхностей.

Учитывая широкое разнообразие жидкости кормления насекомых (более 20% всех видов животных14,15) и их способности прокормить на различных источников питания, понимание их кормления поведения и механизмов поглощения жидкости важное значение во многих областях. Насекомое mouthpart функциональность, например, сыграла определенную роль в развитии биомиметических технологии, например, microfluidic приборы, которые могут выполнять задачи, такие как приобретение небольшого количества жидкости, с использованием методов, аналогичных тем, которые работают 16насекомых. Основная проблема в изучении механизмов поглощения жидкости, однако, определение не только как насекомые питаются жидкости, но приобретения экспериментальных доказательств того, что поддерживает механизм. Исключительно с помощью поведения (например, зондирование с Хоботок12,17) как индикатор для кормления недостаточно, потому что это не подтверждение успешного поглощения жидкости, и не предоставляет средства для определения маршрута, жидкости поездки, как они проходят через насекомых. Кроме того проведения экспериментов с небольшим количеством жидкости лучше представляет естественный кормления сценарии, где жидкости являются ограничения ресурсов2,12.

Рентген фазы контраст изображения была использована с бабочка монарх (Данай Плексипп L.) для оценки как бабочки питаются небольшое количество жидкости из пористых поверхностей12. Бабочки Монарх использовать капиллярность через пробелы между кутикулярного прогнозы (спинной legulae) вдоль Хоботок довести жидкости ограничивается мелкие поры в пищевой канал. Входящие жидкости образуют пленку на стене канала продовольственной, которая растет и падает в жидком мост на плато нестабильности12,18, который затем транспортируется в кишечнике бабочка действий всасывания насоса в голову. Хотя этап контраст рентгенография является оптимальный инструмент для визуализации потока жидкости внутри насекомых12,19,20,21, технология не является легкодоступной и более удобным метод необходим для быстрой оценки насекомого способность поглощения жидкости и глотать их.

Чтобы определить, если питание механизм для D. Северной относится к другим Lepidoptera и также мух (Diptera) (обе группы питаются жидкости из пористых поверхностей), Леннерт и др. 13 применяется техника для оценки способности насекомых кормить на небольшое количество жидкости из пористых поверхностей, который сообщается здесь подробно. Хотя протокол, изложенные здесь для исследований, которые используют смачивается и пористых поверхностей, методологии могут быть изменены для других исследованиях, например касающиеся кормления бассейн механизмов. Кроме того приложения распространяется на другие поля, включая микрофлюидика и bioinspired технологии.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. насекомых видов, подготовку решений и кормления станции настройки

Примечание: капустницы (Pieris rapae л, белянок) выбираются в качестве видов чешуекрылых представитель потому, что они были использованы в предыдущих исследованиях способности поглощения жидкости и mouthpart морфология22,23. Потому что они часто наблюдаются кормления на пористых поверхностях13используются дома мух (Муха domestica L., настоящие мухи) и синей бутылкой мух (Красноголовая синяя vomitoria л, Каллифориды).

  1. P. Крыма порядок как личинки насекомых поставщика и задние их на искусственные диеты (см. Таблицу материалы) до тех пор, пока они окукливаются и возникают как взрослых в камеру окружающей среды 23 ° C и 18 Л: 6 d фотопериода. Порядок М. domestica и C. vomitoria как куколок и задние их на тех же условиях окружающей среды, как P. Крыма. Не кормить взрослых бабочек и мух, после того, как они выходят из куколок до кормления экспериментов.
  2. Подготовка 20% раствора сахарозы (контроль) и 20% сахарозы наночастиц решение для тестирования для поглощения жидкости. Приготовляют раствор наночастиц, добавив флуоресцентные магнитные наночастицы (оксид железа с полиакриловой кислоты покрытием, около 20 Нм в диаметре)24 -20% раствора сахарозы (1 мг/мл dH2O наночастиц с 20%-ая сахароза решение 1:1). Подготовить раствор 1 x-фосфатный буфер (PBS) (10 x разбавляют до 1 x в dH2O, рН 7,4), который используется для вскрытия.
  3. Питание станции, которая состоит из ручного манипулятора с зажимом и отдельный этап питания (платформа) (рис. 1). Место вогнутой слайд на стадии подачи и нейлон чистые фильтры диаметром пор размер 11, 20, 30, 41 или 60 мкм и мембранные фильтры с размер поры диаметром 1, 5, 8 или 10 мкм для кормления экспериментов поблизости.

2. питание протокол

  1. Обертывание тела, ноги и Крылья насекомых в сложенный папиросной бумаги. Положение насекомых, так что только головы и ротовые органы подвергаются. Место Крылья насекомых между двумя слайдами в Микроскоп, которые проводятся вместе зажим на манипуляторе так, что насекомое подвешенный над кормления стадии (рис. 1).
  2. Применять капли 30 мкл раствора сахарозы 20% или 20% раствор сахарозы наночастиц с микропипеткой в центре вогнутой слайда. Место одного фильтра бумаги конкретных поры на вогнутой слайд, так что центр фильтровальная бумага выровнена капли раствора наночастиц. Контакт между капли и фильтровальную бумагу приводит решение распространяется вдоль фильтровальной бумаги, заполняя поры (рис. 1).
    Примечание: Фильтровальная бумага помещен na górze капли, а не другой путь вокруг, чтобы свести к минимуму возможное присутствие наночастиц на вершине фильтровальной бумаги, где кормить насекомых.
  3. Положение насекомое с манипулятором, так что только дистальной регионах ротовые можно связаться увлажненный фильтровальная бумага на стадии подачи (рис. 1). Использовать насекомых ПИН-код для расширения ротовые на фильтровальную бумагу и позволить насекомое кормить 45 s.
  4. Чтобы свести к минимуму вероятность насекомые, питающиеся жидких пленок, которые могут присутствовать на поверхности бумаги фильтра, положение ротовые так, что они находятся в контакте с частью фильтровальной бумаги, которая соприкасается равнинная часть слайда (т.е. не непосредственно над вогнутой части слайда). Если насекомое не выразить интерес в кормлении, ротовые могут проводиться на бумаге фильтр с насекомых pin для продолжительности время кормления.

3. вскрытия

  1. Поместите решение PBS в 50 мм стекла смотреть, так что есть достаточно решение для покрытия тела насекомых. Поместите часы стекло под Стереоскоп и позиции насекомых, рассекает оборудование (Весна микро рассекает ножницы, насекомое булавки, тонкой точке рассекает щипцы) рядом с стереоскоп.
  2. После кормления, удалите насекомых из папиросной бумаги и держать его с крыльями, закрыт. Удалить голову, ноги и Крылья насекомых с весны микро рассечения ножницы и насекомых в PBS раствор в часы стекло (рис. 2).
  3. При необходимости, анестезировать насекомых до вскрытия. Используйте корнцанг держать насекомых кутикулы вблизи дистальной области живота. С доминирующей рукой используйте микро весной, рассекает ножницы для резки кутикулы в передней направлении вдоль боковой стороны живота, начиная с заднего конца, пока не будет достигнуто грудной клетки. Особая осторожность чтобы вырезать только кутикулы и что желудочно-кишечного тракта внутри насекомое не поврежден (рис. 2).
  4. Сделайте дополнительные разрезы кутикулы с рассечения ножницы, чтобы открыть живота выявить желудочно-кишечного тракта внутри (рис. 2). Удаление брюшной кутикулы, жир тела и другие структуры с помощью насекомых булавки и передислоцировать их вне часы стекло для последующей утилизации, оставляя только грудной клетки и желудочно-кишечного тракта в часы стекло.
    Примечание: Вскрытие покажет урожая, который является sac как структура (расширение желудочно-кишечного тракта), расположенный вблизи стыке грудной клетки и живота.
  5. Если урожай не подвергается, сделайте дополнительные разрезы в грудной клетки с ножницами до тех пор, пока урожай раскрывается. После того, как урожай является видимым, Отрежьте оставшиеся части насекомых, оставив только желудочно-кишечного тракта с урожая в часы стекло (рис. 2).
    Примечание: Спаривающиеся культур является почти прозрачной и целлофан как в характера, которые могут быть трудно распознать, если это не заполнены с жидкостями и расширена или если это обрезается в ходе вскрытия.
  6. Используйте тонкой точке рассекает щипцы культур на coverslip (24 x 24 мм) для последующей обработки изображений (рис. 2).

4. Определение попадает наночастиц

  1. Позиция, урожай на coverslip с использованием рассечения щипцы тонкой точке уход для предотвращения разрыва урожая. Используйте на Перевернутый Конфокальный микроскоп для изображений при 20-кратном CY3 канал (или фазового контраста). Изображение урожая сразу после вскрытия, чтобы предотвратить его от высыхания.
  2. Держите сенсацию магнитный бар (41,3 мм в длину и 8 мм в диаметре) в руке, которая находится вне контроля операционных Этап микроскопа.
Волны магнитные перемешать бар взад и вперед вблизи сельскохозяйственных культур (приблизительно 10 мм расстояние от урожая), так что каждый взад и вперед движения занимает примерно одну секунду (рис. 2).
  • В то время как бар магнитные перемешать махнул, осмотрите урожая на наночастиц. Медленно перемещайте стадии эксплуатации взад и вперед, глядя через окуляр объектив микроскопа для наночастиц движения внутри почти прозрачной урожая. Если наночастиц присутствуют в урожае, указывающее позитивные кормление, они будут отвечать и волны в унисон с магнитным перемешать бар (рис. 2).
  • Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Representative Results

    or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

    Изучение шаблонов в жидкость поглощение способности среди жидкости кормления насекомых требует определения когда кормления происходит. Для проверки ограничения гипотезы размер порового среди бабочек и двукрылых13используется протокол, изложенные здесь. Ограничивающие поры размер гипотеза утверждает, что жидкость кормления насекомых не могут прокормить из заполненных жидкостью поры, если диаметр размер поры меньше, чем диаметр питающего трубопроводов12. Входящей жидкости из пористой поверхности должны образовывать стабильное жидкого мост, через плато нестабильности18, преодолеть капиллярное давление, сохраняя жидкости в поры и предоставлять поверхности жидкости для всасывания насоса действовать на. Насекомые с подачи труб различных размеров (рис. 3), по прогнозам, отличаются в наименьший размер пор, из которого они могут кормить.

    Ограничение размера поры для каждого вида рассчитывается на основе 50% протестированных лиц способность прокормить на конкретных поры фильтра бумаги13. Насекомые, кормили 20% раствора сахарозы (управления) не наночастиц в их культур. После того, как оценить если наночастиц были попадает были расчленены насекомых, их ротовые органы были образы с Конфокальный микроскоп для измерения труб в проксимальном и дистальном регионах (рис. 3). Проксимальный и дистальный измерения были сделаны, потому что это может служить индикатором критические места где жидкости введите ротовые, т.е., тесные отношения между размерами каналом mouthpart и ограничение размера пор может предоставить косвенное свидетельство для mouthpart структур, которые способствуют капиллярные действий. Диаметры пищевой канал для proboscises P. Крыма были измерены районе кончика (дистальной измерения) и на 30% от длины Хоботок (проксимальной район). Средний диаметр пяти pseudotracheae был использован в качестве дистальной измерения и диаметр устные открытия была измерена как Проксимальная измерения для каждого fly образца.

    Этот протокол показали тесную взаимосвязь между каналом размеров дистальной mouthpart и наименьший размер пор, из которого насекомых можно кормить (рис. 4). Данные свидетельствуют что поглощения жидкости для dipteran видов сначала происходит в pseudotracheae (дистальные mouthpart измерение) вместо устных открытия (проксимальный mouthpart измерение) при кормлении из пористых поверхностей (рис. 4). Интересно, что структурные архитектура pseudotracheae аналогична спаривающиеся ротовые и состоит из кутикулярного структур, которые могли бы содействовать поглощения жидкости через капиллярность, пример конвергентной эволюции13. Тесная взаимосвязь между ограничивая размер пор и mouthpart труба размеры предоставляет доказательства того, что поддерживает капиллярность как важный компонент для поглощения жидкости среди бабочек и двукрылых.

    Figure 1
    Рисунок 1: экспериментальная установка и кормления станции. (A) Установка состоит из упаковка насекомых в папиросной бумаги (ТП) и размещение Крылья насекомых между двумя слайдами (sl), которые проводятся вместе зажим (cl) придает манипулятора (МА) с регулируемой ручки (АК). Хоботок насекомых (pr) опускается до кормления этап (st), которая имеет фильтровальная бумага (ПС), который размещается на капли (dr) решения наночастиц, которое осуществляется на вогнутой слайд (cs). (B) схемы показаны размещение капли и фильтр-бумаги на вогнутой слайд. (C) капелька наночастиц решение распространяется (стрелки) через фильтровальную бумагу через капиллярность для создания пористые поверхности, кормления. (D) флуоресцентный Микроскоп изображение спинной представления isopore фильтр показаны поры (po) (10 мкм) с наночастиц раствор (20 X увеличение, CY3 канал). Не жидкость фильм был замечен на поверхности. (E) Конфокальный микроскоп z стек изображением наночастиц решение (ns) в поры фильтра isopore (10 мкм). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

    Figure 2
    Рисунок 2: Обнаружение вскрытия и наночастиц. (A) щипцов (fo) используются для защиты насекомых (м. domestica показано здесь, fl). (B) насекомых крылья, голова и ноги будут удалены. (C) ножницы (sc) используются для разрезать с латеральной стороны живота. (D) репродуктивных структур (яйца, например) и дополнительные пинцетом удаляются ненужные части желудочно-кишечного тракта. (E) дополнительные структуры удаляются, чтобы изолировать культур (cr). (F) изолированный урожая готова для обнаружения присутствия наночастиц. (G) урожая помещается на крышку выскальзования (cs) и переехал в Перевернутый конфокального микроскопа. Магнитные перемешать бар (МА) помахал возле культур вызывают движение наночастиц. (H) наночастиц движения (см. красные кружки) урожай C. vomitoria с фазово-контрастной микроскопии. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

    Figure 3
    Рисунок 3: Lepidoperan и dipteran mouthpart структур. (A) лазерной абляции томография изображением спаривающиеся Хоботок (pr), который состоит из двух удлиненные верхнечелюстной galeae, которые приходят вместе, путем увязывания структур (legulae), которые создают пищевой канал (fc) для поглощения жидкости. Врезные (Конфокальный микроскоп изображение) показывает спинной legulae (dl) вблизи дистальной части Хоботок. Пробелы между спинной legulae обеспечивают капиллярность довести жидкостей в пищевой канал. (B) каждая C-образный Галеа имеет трахеи (tr), нервных и внутренняя мускулатура (im). (C) Dipteran ротовые органы состоят из трибуны (ro), haustellum и дистальной labellum (lb), который имеет небольшой трубопроводов, pseudotracheae (pt) (показан конфокальное изображение в врезные), которые излучают от центрального устные открытия (ОП).Лазерной абляции томографическое изображение также показывает соединение глаз (ce) и верхнечелюстной бегательные (МП). (D) еда канал, который соединяет к пероральным открытие частично состоит из верхней губой (ла) и губы (лм). Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

    Figure 4
    Рисунок 4: взаимосвязь между ротовые органы насекомых и поры размеры от которой питаются. Ограничение размера пор связано с (среднее ± SEM) диаметр дистального mouthpart трубопроводов, вместо того, чтобы каналы проксимального отдела продовольственной. Ниже приведен Муха domestica C. vomitoria. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы посмотреть большую версию этой фигуры.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Discussion

    or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

    Насекомое mouthpart функциональность исторически выводится из исследований валового морфологии (например., спаривающиеся Хоботок функции, относящиеся к выпивая сторновки25,26); Однако недавние исследования, которые включают экспериментальные свидетельства привели к парадигмы в нашем понимании сложности насекомых ротовые органы и структуры функция отношения2,12,13 , 22 , 27. Хотя современные методы визуализации, например сканирующей электронной микроскопии23, конфокальная микроскопия22, Микро Компьютерная томография (микро CT)28и лазерной абляции томография (рис. 3), возможности для подробные исследования морфологии, доказательства для функциональности должно сопровождаться экспериментов.

    Метод, описанный здесь, показывает, что капиллярности может быть одним из основных механизмов, используемых насекомые, когда питание от смоченные пористых поверхностей. Использование питания поведение (например., зондирование12,17) только не показала бы это кормление механизм, как некоторые люди, которые исследовали поверхностей с их ротовые органы были не в состоянии прокормить, особенно те, которые предусмотрены Фильтр документов с поры размер диаметром меньше, чем диаметр mouthpart трубы. Кроме того, проверки урожая, чтобы определить, если это было жидкости заполнены также будет недостаточно, как количество жидкости попадает в эти эксперименты были слишком малы для визуальной оценки, т.е., посевы некоторых насекомых появился спущенными, но наночастицы были еще присутствует, указав, что жидкости были проглотить.

    Возможность обработки мелких насекомых, манипулировать их ротовые с насекомых ПИН и выполнять тщательное Анатомирование представляют некоторые из важнейших шагов и ограничения описаны методики. Были случаи, например, когда вскрытия в результате резки культур, который вынес насекомое непригодным для изучения, потому что содержимое урожая (возможно содержащие решение наночастиц) смешивается с PBS решения в часы стекло, что делает его трудно проверить при приеме внутрь наночастиц. Кроме того авто флуоресценции кутикулы насекомых может помешать с помощью флуоресцентной микроскопии в качестве единственного средства для визуализации наночастиц; Однако конфокальная томография с фазового контраста устранить этот вопрос и еще одним средством для визуальной оценки (Рисунок 2), который также подчеркивается почему использование магнитных наночастиц является оптимальным в отличие от только флуоресцентные наночастиц. Хотя этот протокол предоставляет средства для оценки способности для насекомых глотать жидкости, одним из ограничений является, что он не предоставляет средства для визуализации наночастиц, хотя они являются время попасть в организм; Таким образом устраняя возможность для изучения динамики жидкости во время процесса поглощения.

    Метод, описанный здесь предоставляет метод для оценки способности насекомых проглотить небольшое количество жидкости. Учитывая огромное разнообразие жидкости кормления насекомых, этот протокол может использоваться в других исследованиях насекомых с микро - и нано размера трубы в их ротовые. Кроме того будущие исследования могли бы использовать подобную технику для определения пути, что жидкости проходят через желудочно-кишечного тракта, например, минуя урожая, как отмечено в некоторые насекомые, питающиеся кровью, или исследования, которые изучать как долго жидкости остаются в частности структуры, такие как средняя или кишку, до тех пор, как время между кормления, вскрытия и изображений принимаются во внимание.

    Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

    Disclosures

    Авторы не имеют ничего сообщать.

    Acknowledgments

    Эта работа была поддержана Национальный фонд науки (NSF) Грант нет. IOS 1354956. Мы благодарим д-р Эндрю D. Уоррен (McGuire центр Lepidoptera и биоразнообразия, Флорида музей естественной истории, Университет штата Флорида) для получения разрешения на использование изображений бабочка.

    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

    DOWNLOAD MATERIALS LIST

    References

    1. 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).
    2. 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).
    3. Zhao, J., Wu, J., Yan, S. Erection mechanism of glossal hairs during honeybee feeding. J Theor biol. 386, 62-68 (2015).
    4. 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).
    5. Büttiker, W., Krenn, H. W., Putterill, J. F. The proboscis of eye-frequenting and piercing Lepidoptera (Insecta). Zoomorphology. 116, 77-83 (1996).
    6. 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).
    7. Krenn, H. W., Aspock, H. Form, function and evolution of the mouthparts of blood-feeding Arthropoda. Arthropod Struct Dev. 41, 101-118 (2012).
    8. 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).
    9. 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).
    10. Barth, F. G. Insects and flowers: the biology of a partnership. Princeton University Press. Princeton. (1991).
    11. 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).
    12. 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).
    13. 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).
    14. Grimaldi, D., Engel, M. S. Evolution of the insects. Cambridge University Press. New York, NY. (2005).
    15. Adler, P. H., Foottit, R. G. Insect biodiversity: science and society. Wiley Blackwell. Chichester, UK. (2009).
    16. Tsai, C. C., et al. Nanoporous artificial proboscis for probing minute amount of liquids. Nanoscale. 3, (2011).
    17. Krenn, H. W. Proboscis sensilla in Vanessa cardui (Nympahlidae, Lepidoptera): Functional morphology and significance of flower-probing. Zoomorphology. 118, 23-30 (1998).
    18. 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).
    19. 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).
    20. 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).
    21. Lee, W. -K., Socha, J. J. Direct visualization of hemolymph flow in the heart of a grasshopper (Schistocerca americana). BMC Physiology. 9, 2 (2009).
    22. Lehnert, M. S., Mulvane, C. P., Brother, A. Mouthpart separation does not impede butterfly feeding. Arthropod Struct Dev. 43, 97-102 (2014).
    23. 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).
    24. Yan, H., Sung, B., Kim, M. -H., Kim, C. A novel strategy for functionalizable photoluminescent magnetic nanoparticles. Mater. Res. Express. 1, 045032 (2014).
    25. Kingsolver, J. G., Daniel, T. L. On the mechanics and energetics of nectar feeding in butterflies. J Theor Biol. 76, 167-179 (1979).
    26. Krenn, H. W. Feeding mechanisms of adult Lepidoptera: Structure, function, and evolution of the mouthparts. Ann Rev Entomol. 55, 307-327 (2010).
    27. 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).
    28. 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).
    При приеме внутрь люминесцентные, магнитные наночастицы для определения способности поглощения жидкости в насекомых
    Play Video
    PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

    Cite this Article

    Lehnert, M. S., Reiter, K. E., Bennett, A., Gerard, P. D., Wei, Q. H., Byler, M., Yan, H., Lee, W. K. The Ingestion of Fluorescent, Magnetic Nanoparticles for Determining Fluid-uptake Abilities in Insects. J. Vis. Exp. (130), e56619, doi:10.3791/56619 (2017).More

    Lehnert, M. S., Reiter, K. E., Bennett, A., Gerard, P. D., Wei, Q. H., Byler, M., Yan, H., Lee, W. K. The Ingestion of Fluorescent, Magnetic Nanoparticles for Determining Fluid-uptake Abilities in Insects. J. Vis. Exp. (130), e56619, doi:10.3791/56619 (2017).

    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