L’obiettivo generale di queste procedure è quello di stabilire, mantenere e aggiornare una popolazione prigioniera di Eristalis tenax in un ambiente di ricerca.
Con circa 6000 specie in tutto il mondo, sirfidi sono ecologicamente importante come impollinatori alternativi per le api domestiche. Tuttavia, sono anche un modello scientifico utile per studiare la dinamica visione e volo in movimento in un ambiente di laboratorio controllato. Come le larve si sviluppano in acque inquinate da agricoltura biologica, sono modelli utili per lo studio degli investimenti nell’immunità microbica. Mentre allevamento commerciale su larga scala per l’agricoltura già si verifica, esistono protocolli standardizzato per il mantenimento di popolazioni in cattività per studi scientifici. Questo è importante come programmi di riproduzione in cattività commerciale incentrato sulla massa uscita durante l’impollinazione di picco periodi potrebbero non fornire una popolazione che è coerente, stabile e robusto durante tutto l’anno, come è spesso necessario per altri scopi di ricerca. Di conseguenza, un metodo per stabilire, mantenere e aggiornare una popolazione in cattività ricerca è richiesto. Qui, descriviamo l’utilizzo di un ciclo di ibernazione artificiale, oltre ai requisiti nutrizionali e alloggiamento, per la manutenzione a lungo termine di Eristalis tenax. Utilizzando questi metodi, abbiamo aumentato significativamente la salute e la longevità delle popolazioni in cattività di tenax E. rispetto ai rapporti precedenti. Abbiamo inoltre discutere di metodi di allevamento su piccola scala e opzioni per ottimizzare i rendimenti e manipolare dati demografici della popolazione.
Sirfidi stanno emergendo come modelli utili per lo studio di una gamma di questioni scientifiche, tra cui volo comportamento1, meccanismi neurali alla base di movimento visione2, impollinazione efficienza3,4, 5 , 6 e immunità microbica7. Tuttavia, al contrario di alcuni altri modelli di Ditteri, come Drosophila8, non ci sono nessun protocolli standardizzati per l’allevamento di laboratorio di sirfidi per uso nella ricerca scientifica. Infatti, anche se la letteratura corrente descrive i metodi di allevamento hoverfly Eristalis tenax, molti di questi sono sviluppate per la coltivazione di massa di sirfidi per l’impollinazione delle colture, bio-degradazione dei rifiuti organici, o studi anatomici 9 , 10 , 11. Pertanto, non affrontano la necessità di un semplice protocollo che fornisce un rifornimento costante di sirfidi robusto sano, pur mantenendo il fitness genetico della popolazione.
A seguito di API e bombi, sirfidi sono una delle più importanti selvatici, generalista impollinatore gruppi12,13. Ci sono circa 6000 hoverfly specie in tutto il mondo14,15, con più di 300 specie in 75 generi in Svezia16 e più di 300 specie in 69 generi in India17,18,19. Ad esempio, la marmellata sul piano agricolo importanti hoverfly Episyrphus balteatus e al volo di drone, Eristalis tenax, che ci concentriamo su questo sito, si trovano in tutta Europa, America e Asia6,16, 17,18,19,20,21,22,23,24,25. Sirfidi non sono ugualmente attivi tutto l’anno, né tutto il giorno. Infatti, non solo la stagione e il momento della giornata, ma anche le fluttuazioni nell’intensità della luce, temperatura, umidità e velocità del vento, influenzano i modelli di attività di sirfidi26,27. Nel campo, Eristalis possono essere trovati in qualsiasi momento dell’anno in climi mediterranei11, ma i numeri di sirfidi attivo sono molto più bassi in inverno. Al contrario nei climi temperati freddi, Eristalis hibernate durante l’inverno e non si trovano comportarsi attivamente nel campo da intorno ottobre fino a marzo28.
Liberamente volare sirfidi possono essere raccolti da reticolato nel campo. Infatti, in climi temperati sono trovati in più grande abbondanza nella metà a tarda mattinata, in calma giornate di sole, alla fine dell’estate e in autunno26,27. In alternativa, maturo E. tenax larve, in secondo luogo o terzo instar, può essere identificato e raccolto da materia organica, come il letame in decomposizione cumuli o flussi organicamente inquinate10,11. Infatti, tecniche pubblicate per l’allevamento di laboratorio di E. tenax sono tutti basati sulla raccolta di larve in organicamente inquinate, attraverso qualche forma di materia fecale o vegetativa9,10,29, 30 , 31 , 32 , 33. Tuttavia, collezione di larve è limitata dalla stagione ed è solo uno strumento di raccolta valida dalla tarda primavera all’inizio dell’autunno11. Inoltre, l’abbondanza delle larve viene influenzato dalle caratteristiche meteorologiche locali, come cambiamenti nella temperatura ambiente possono influenzare sia l’avvenimento di deposizione delle uova e lo sviluppo larvale tariffe9,28.
Pertanto, le strategie per mantenere un sani scorte di sirfidi da allevamento di larve e uova all’interno del laboratorio sono necessari per garantire che gli esperimenti possono essere condotta durante tutto l’anno, indipendentemente dalla stagione o eventi meteorologici locali. D’importanza, la tecnica descritta qui alleva i sirfidi dalle femmine solo selvaggio-accoppiato. Questo è importante come uno studio di Francuski, et al. 10 trovato che la diversità genetica di un laboratorio allevato popolazione di sirfidi, originariamente fondata da larve mature 120, è stato rapidamente persa. Ci hanno quindi suggerito che per mantenere la diversità genetica nelle colonie per essere utilizzati per scopi di impollinazione delle colture commerciali, queste hanno bisogno di essere rifornito, o persino completamente ristabilito, con campo raccolto individui ogni molla10.
Quando si lavora sulla visione, o altri sensi usate corteggiamento e l’accoppiamento, consigliamo quindi di mantenere la diversità genetica, ristabilendo la Colonia o riempiendo la Colonia con campo raccolto individui, regolarmente. Questo è importante perché la selezione sessuale colpisce la deriva genetica della popolazione. Infatti, nel selvaggio, maschio sirfidi devono identificare e intercettare gli accoppiamenti adatti, come pure con altri maschi si contendono i diritti accoppiamento di difendere i loro territori34. Questo processo assicura che i maschi con la migliore visione e attenzione spaziale sono suscettibili di essere il maggior successo nell’accoppiamento, e quindi questi tratti sono passati sopra alla generazione seguente. L’effetto risultante di questi processi in corso è, in parte, dimostrato dalla presenza di dimorfismo sessuale nella via visiva di sirfidi35,36. In cattività i maschi non hanno gli stessi ostacoli al successo accoppiamento come nel campo: in primo luogo, le femmine sono prontamente disponibili, e in secondo luogo il recinto piccolo, confinato nega l’effetto di comportamenti territoriali, che agiscono per scoraggiare l’accesso degli amori di altri maschi competitivi. La rimozione sperimentale della selezione sessuale in Drosophila melanogaster, ha dimostrato di avere un effetto significativo sulle popolazioni in cattività con una diminuzione nella dimensione complessiva del corpo, dimensioni di testicoli e sperma produzione37e aliquote ridotte dell’uomo comportamenti di corteggiamento38. Così, una programma, senza alcuna considerazione della selezione sessuale, di riproduzione in cattività può avere un effetto profondo su entrambi gli studi, visual e comportamentali, che successivamente condotto.
Descriviamo qui una soluzione semplice ed economica che fornisce un rifornimento costante di sirfidi sano. Il protocollo è flessibile e facile da ri-iniziare e/o di alto livello, a seconda delle esigenze di ricerca.
Usando le nostre tecniche (Figura 1) sirfidi sono stati mantenuti in laboratorio per un periodo superiore ad 1 anno e utilizzati con successo in esperimenti comportamentali dopo 7 mesi in cattività39. Infatti, anche se sembra controintuitivo, mantenendo i sirfidi in un ambiente più naturale, sotto luce: 12 h 12 ore condizioni di buio, a temperatura ambiente, sostanzialmente diminuisce loro aspettativa di vita di 2-3 mesi. Mantenimento E. tenax nel nostro ciclo di ibernazione artificiale per oltre un anno è significativamente più lungo rispetto alle precedenti tentativi utilizzando diversi protocolli (77 giorni33, 4 mesi9, 18 settimane30). Il fattore principale che influenza la longevità aumentata è probabile che l’uso della modalità ibernazione artificiale a 8-10 ° C. Ciclicamente rompendo l’ibernazione, ogni 3-4 giorni (passaggio 2, Figura 1), ci permette di sirfidi di mangimi sia self-sposo, mantenendo così la condizione nutrizionale e il benessere dei sirfidi, come testimonia un aumento osservato in peso ( Figura 4) e nessun cambiamento nell’attività locomotrice anche dopo lunghi periodi in cattività (Figura 3e Vedi39). Infatti, i rapporti nella letteratura di tentativi infruttuosi di ibernazione artificiale non rompere il ciclo di letargo, portando così ad un aumento della mortalità e la presenza di muffa9.
Inoltre, c’è una certa polemica in tutta la letteratura per quanto riguarda la fornitura di polline come una fonte di cibo. Diversi documenti affermano che il polline dell’ape non è sufficiente, in particolare per la deposizione delle uova, e solo la fornitura di polline secco o fresco infatti è adatto9,29. I nostri risultati indicano che, integrando il polline dell’ape con miele e acqua, vediamo la longevità e la deposizione delle uova, anche dopo lunghi periodi di prigionia, con un aumento di peso visto in entrambi i sessi (Figura 4) e deposizione delle uova ancora in corso in femmine dopo più di 5 mesi in cattività39. Questa longevità aumentata permette di studiare i comportamenti dei sirfidi in tutte le fasi di vita.
Nel campo femminile sirfidi vengono fecondate prima del letargo stagionale e rimangono in diapausa riproduttiva, dove lo sperma viene memorizzato e ovociti sono tuttora poco sviluppati, fino a primavera28. Dato che una donna tipica è in grado di deporre 3000 uova in 60 giorni29, l’allevamento di queste uova è quindi un modo rapido ed efficiente per aumentare la nostra popolazione in cattività. Tuttavia, la nostra attuale comprensione dei fattori che portano allo sviluppo di ovociti dopo un periodo di ibernazione sono limitati. Temperatura, umidità, intensità luminosa e stato nutrizionale sono stati suggeriti come svolgere un ruolo nel controllo della diapausa riproduttiva28,40. Manipolazione sperimentale di tali fattori può portare a una maggiore governance di deposizione delle uova tempi e tariffe.
Allo stesso modo, abbiamo con successo ritardato lo sviluppo delle larve, nonché il eclosion di pupe, da immagazzinaggio nel buio a 8-10 ° C per 2 settimane, anche se la redditività può essere molto più. Infatti, Heal30 ha segnalato un aumento di pupal durata di fino a 37 giorni quando la temperatura pupal era scesa da 25 ° C e 10 ° C. Che impiegano queste strategie e ritardando la produzione di uova e/o lo sviluppo di pupe consentirebbe una maggiore manipolazione della demografia della popolazione in cattività.
Mentre coerenza temporale di alimentazione è di importanza molto maggiore per le nostre esigenze che resa ampia, questo può essere più importante per altri usi, come l’impollinazione nelle serre. Abbiamo trovato che quando si utilizza la tecnica con le feci di coniglio, abbiamo trovato 163 ± 34 obtecta sirfidi da ogni frizione delle uova (N = 3). Dato che una tipica femmina depone fino a 200 uova40, potremmo essere in grado di aumentare la resa di entrambi decrescente concorrenza di sovraffollamento e di cibo, o regolando la temperatura, come questi sono stati implicati come interessare significativamente la crescita larvale9 ,31,40,41. Tuttavia, non esiste alcuna indicazione che la base dei media influenza notevolmente il rendimento32. Inoltre, in contrasto con le feci da altri vertebrati29,30,31,42, coniglio feci è relativamente odore gratuitamente, permettendo la Colonia essere mantenuto in condizioni normali di laboratorio senza la necessità di ventilazione supplementare. Diminuendo la densità di larve nei media, o l’aggiunta di nutrizionale integratori come lievito, nonché mantenere una temperatura costante tra i 20-25 ° C, è probabilmente sufficiente per ottimizzare completamente resa31,32, 40.
Gli aspetti pratici di raccogliere un numero sufficiente di liberamente volare sirfidi, o sostenere una popolazione geneticamente eterogenea in cattività, sono entrambi poco pratico e tempo restrittivi per progetti di ricerca su piccola scala. Di conseguenza, allevare la prole di femmine accoppiate selvatiche e che integra forniture raccogliendo larve mature7, consentire le opzioni più pratiche per tutto l’anno uso di tenax E. in un ambiente di ricerca. Come questi metodi sono limitati dalle stagioni in cui può verificarsi insieme, c’è una necessità per entrambi garantire la longevità dei sirfidi adulti e allevamento tutte le uova deposte da catturate femmine gravide.
The authors have nothing to disclose.
La ricerca nel nostro laboratorio è attualmente finanziata dal Australian Research Council (ARC, DP170100008 e DP180100144), la US Air Force Office of Scientific Research (AFOSR, FA9550-15-1-0188) e Stiftelsen Olle Engkvist Byggmästare (2016/348). Ringraziamo membri del laboratorio che hanno contribuito allo sviluppo di hoverfly scorte, Cederholms Lantbruk e C M & T L verde & figlio per accedere a sterco di vacca e sirfidi nelle loro fattorie, del passato e l’Adelaide e Orto Botanico di Uppsala per raccolta permessi e supporto continuo.
Bee Pollen | Forest Super Foods | any brand of bee pollen is suitable | |
Honey | Bramwells | any brand of liquid honey is suitable | |
Rabbit Faeces | can be substituted with cow or pig manure made into a slurry | ||
BugDome | Australia Entomological Supplies | EM42222 | |
Plastic Bags | Woolworths Homebrand | ||
Mosquito netting | Clas Ohlson | 34-1113 | |
Cotton Balls | Woolworths Select | ||
Fridge | Hisense | fridge needs to maintain a stable 8-10°C | |
Buckets (2-3L) | |||
Large plastic tubs (30L) | |||
Wood shavings | Pollards Sawdust Supplies | MaxiFlake (75) | |
Bag clips | IKEA | Bevara 303.391.70 | |
Petri Dish (100mm x 20mm) | Corning | 430167 |