Summary
Aqui, descrevemos a construção e a utilização de um túnel de vento para odor mediada ensaios comportamentais com insetos. O projeto de túnel de vento facilita a liberação das fontes de odor por vários métodos, com e sem estímulos visuais. Experiências de túnel de vento são métodos importantes para identificar produtos químicos voláteis comportamentalmente ativos.
Abstract
Olfato é o mais importante mecanismo sensorial pelo qual muitos insetos interagirem com seu ambiente e um túnel de vento é uma excelente ferramenta para estudar a ecologia química de insetos. Insetos podem localizar fontes pontuais em um ambiente tridimensional através da interação sensorial e comportamento sofisticado. A quantificação deste comportamento é um elemento-chave no desenvolvimento de novas ferramentas para pragas controle e apoio à decisão. Um túnel de vento com uma seção de voo adequada com fluxo de ar laminar, visual sugestões para feedback durante o voo e uma variedade de opções para o aplicativo de odores pode ser usada para medir o comportamento complexo, que posteriormente pode permitir a identificação do atrativo ou repelente de odores, características de voo do inseto, visual-odor interações e interações entre atrativos e odores remanescentes como os odores de fundo no ambiente. Um túnel de vento possui a vantagem de estudar o odor mediada repertório comportamental de um inseto em um ambiente de laboratório. Medidas comportamentais em um ambiente controlado fornecem a ligação entre a fisiologia de insetos e a aplicação de campo. Um túnel de vento deve ser uma ferramenta flexível e facilmente apoiar as alterações de configuração e hardware para caber as perguntas de pesquisa diferente. A grande desvantagem para o túnel de vento de configuração descrita aqui, é o fundo do odor limpo que exige uma atenção especial ao desenvolver uma mistura volátil sintética para aplicação de campo.
Introduction
O túnel de vento é uma importante ferramenta em estudos de ecologia química de insetos que permitem testes laboratoriais de respostas de insetos de voo de semioquímicos. Pela liberação de odores em um fluxo de vento controlado, resposta comportamental dos insetos a estes estímulos pode ser monitorada diretamente ao estudar seu voo contra o vento em direção a fonte. Olfato é o mais importante mecanismo sensorial pelo qual muitos insetos interagirem com seu meio biótico1. Os insetos usam odor indicações para encontrar parceiros adequados para acasalamento. Da mesma forma, eles usam ramalhetes de odor de recursos de host para encontrar comida para si, ou para a prole. Plantas libertem odores florais em combinação com recompensas néctar e pólen para garantir a eficiência de polinização de insetos. Todos esses sinais voláteis passivamente difundem no ambiente e insetos precisam identificar e interpretar sua relevância individual. Como compostos voláteis são liberados no meio ambiente, as moléculas de viajam com o vento como filamentos, mantendo a concentração inicial para longas distâncias na direção do vento, antes de eventualmente ser separados e diluídos por turbulência e difusão2. Insetos podem detectar alterações minutos a volátil de sinal e direcionar seu movimento contra o vento, em direção a fonte. Insetos exibir um comportamento de voo com surtos rápido contra o vento, quando em contato com um odor atrativo, e moldando para os lados sobre a perda para realocar o odor Caractère3,4. O arranjo co localizado de neurônios olfativos nos sensilas das antenas insetos pode facilitar respostas comportamentais para o início e a perda de contato de pluma com notável alta resolução5 e habilitar os insetos distinguir entre semelhantes moléculas de odor proveniente de diferentes fontes6. Feedback visual ao mesmo tempo em voo, denominado optomotor anemotaxis, é fundamental para identificar a direção do vento, objetos e deslocamento relativo2,7. Pelo uso de interação sensorial e comportamento sofisticado, insetos podem localizar fontes pontuais em um ambiente tridimensional.
A identificação de insetos atrativos e repelentes pode ter vários aspectos importantes de aplicada. Feromonas sexuais (intra-específica sinais) de muitos insetos pragas podem ser sintetizadas e liberadas no ar para perturbar o comportamento acasalamento8. Tanto feromonas e kairomones (sinais interespecíficos) pode ser usado para a captura em massa, atrair e matar no monitoramento de armadilhas para dar informação directa do status de Praga. Repelentes de insetos, como mosquitos9, também podem ser estudados em bioensaios de túnel de vento. Esses métodos desempenham um papel importante de protecção integrada de sistemas de apoio à decisão e gestão para os agricultores.
Bioensaios de túnel de vento, onde o repertório de comportamento mediado o odor de uma espécie pode ser monitorado, é um poderoso método para identificar potenciais novas ferramentas para controle de pragas substituir ou reduzir o impacto da utilização de pesticidas.
O raciocínio teórico por trás do projeto do túnel de vento é completamente descrito10. Aqui, descrevemos a construção do túnel de vento, aplicação de odor e comportamento de voo que foi usado em vários experimentos para determinar o protocolo de bioensaio de túnel de vento. O túnel de vento (Figura 1) em Nibio (Ås, Noruega) é construído a partir de policarbonato transparente resistente a risco. A arena de voo é de 67 cm de altura, 88 cm de largura e 200 cm de comprimento. Na frente da arena de voo, há uma seção adicional do policarbonato, 30 cm de comprimento. Esta parte do túnel de vento serve como uma seção de utilidade para a aplicação de odores. Se os voláteis entrar em contato com o policarbonato habitação na arena de voo, eles podem mais tarde re-lançados e contaminam entre sessões. Em cada extremidade da seção de utilidade, portanto, há uma grade de metal perfurada. As duas grades restringem o fluxo de ar e criar uma ligeira sobrepressão no lado de barlavento. Isso resulta em maior fluxo laminar do lado do vento. Grade de barlavento é feito de uma placa de metal perfurada com furos de 8mm dispersos uniformemente em toda a seção transversal do túnel para fornecer 54% zona aberta. A grade de popa tem furos de 3 mm e um 51% zona aberta. Isto reduz a turbulência e garante que o odor Caractère viagens centralmente todo o comprimento da arena de voo. A pluma de odor terá a forma de um cone estreito e pode ser visualizada pelo uso de fumo. No chão do voo círculos arena, de plástico ou de papel de tamanhos variados (de 5 a 15 cm de diâmetro) são dispostos dar insetos feedback visual durante o voo. Há uma porta de acesso 25 a 50 cm do lado de barlavento da arena de voo e na seção de utilidade. Entre o final de popa da arena de voo e a seção filtro de exaustão, há uma área aberta de 60cm para manipulação de insetos. Esta área de acesso é coberta nas laterais com uma tela de 0,8 mm de malha para impedir que os insetos escapar para o quarto.
Ar é desenhada dentro da primeira caixa de filtro por um fã. O ar que passa através de um filtro de poeira antes de ser purificado por 24 filtros de carvão ativo de alta capacidade e lançado no túnel. O ar sair do túnel é passado através de uma carcaça de filtro semelhante antes de ser lançado de volta para o quarto. Pode ser benéfico para o ar para o exterior do edifício através de um extractor de exaustão. Os fãs em ambas as caixas de filtro são executados com fluxo igual. Tanto os fãs tem um interruptor mais não ofuscante contínuo e são calibrados para diferentes velocidades do vento usando um medidor de vazão. A velocidade do ar é dependente da espécie testada. 30 cm s-1 é, muitas vezes, um bom ponto de partida. Para pequenos insetos, a velocidade do ar ideal pode ser reduzida, e para flyers fortes, a velocidade pode ser maior para aumentar a distância de voo relativo.
O quarto de túnel de vento facilita o controle de temperatura, a umidade e a intensidade da luz. Tiras de LED são colocadas atrás de um painel de poly(methyl methacrylate) opaco de 3 mm para criar uma fonte de luz difusa acima e atrás da arena de voo. Ambas as fontes de luz podem ser controladas de forma independente.
Aplicação do odor pode ser conseguida por vários meios. Geralmente, os odores são liberados para o fluxo de ar no centro da final contra o vento da arena de voo. Dependendo as perguntas de pesquisa na mão, o ponto de lançamento pode ser exposto ou coberto. Um cilindro de vidro (10 cm de diâmetro, 12,5 cm de comprimento) com uma malha de metal (tamanho de engranzamento de 2 × 2 mm) no lado downwind visualmente pode bloquear a fonte do odor e ao mesmo tempo, servir como uma plataforma de pouso para os insetos. Em muitas experiências, uma plataforma de vidro horizontal pode ser usada para apresentar fontes de odor, ou sinais visuais perto do ponto de lançamento. Há também a oportunidade de liberar duas odores ao mesmo tempo, lado a lado, para facilitar a escolha de ensaios. Os pontos de lançamento são então colocados 20 cm afastados e as plumas de odor sobrepõem-se a meio do caminho pelo túnel. A escolha então pode ser identificada pelo qual pluma o inseto está seguindo contra o vento.
O projeto de túnel de vento facilita numerosos métodos de liberação de voláteis. Por exemplo, um odor específico pode ser lançado na frente de um odor de fundo como emitido por uma planta de colheita11,12. Além disso, diferentes estímulos visuais podem ser testado13,14. A instalação experimental deve ser adaptada a cada pergunta de pesquisa e espécies.
Fontes de odor natural, como as partes da planta e odores sintéticos de distribuidores podem ser introduzidas diretamente para a arena de voo. Para isolar o odor mediada por comportamentos de visual, a fonte do odor pode ser coberta, ou os compostos voláteis levou para a arena de voo através de um suprimento de ar de carvão laboratório filtrada do lado de fora. A fonte de odor confina-se então a uma jarra de vidro e o ar é empurrado através do frasco para dentro do túnel de vento através de tubos de vidro e tubos de Teflon. A velocidade do ar no ponto de liberação deve coincidir com a velocidade do vento na arena.
Para liberar odores em proporções de mistura específica, um pulverizador pode ser usado. O pulverizador é um bocal ultra-sônico com uma ponta cónica e do furo micrométrico inserido para facilitar um fluxo líquido em 10 µ l min-1. O bocal é conectado a um gerador de ultra-som em banda larga e opera em 120 kHz. Uma bomba de seringa está empurrando a amostra de odor para o bocal de pulverizador. Fluorados etileno propileno (FEP) um tubo com diâmetro interno de 0.12 mm é conectar a seringa gastight 1ml e o bocal. Adaptadores de tubos que incham em etanol e encolhem no ar, facilitar apertadas montagem com nenhum volume interno. O tamanho de gotículas de aerossol gerado a partir da vibração do bocal é dependente de frequência e depende do solvente específico usado. As pequenas gotas evaporam e são trazidas para o túnel de vento como compostos voláteis. Outros projetos de pulverizador também existem, e uma versão mais barata, utilizando um piezo conduzido vidro capilar fornece uma solução semelhante15.
Misturas sintéticas ou coleções de headspace podem ser usadas com o pulverizador. As amostras são diluídas com álcool puro para as concentrações desejadas. Com coleções volátil, a amostra pode ser diluída para corresponder ao tempo a coleção. Isto significa que uma coleção voláteis amostrada mais 3 h deve ser diluída a 1800 µ l, que, em um comunicado, taxa de pulverizador em 10 µ l min-1 corresponde a 3h.
A identificação do comportamento de voo pode ser feita diretamente pela observação manual ou por análise post-hoc de vídeo. O voo orientado deve ser distinguido do voo aleatório. Odor mediada comportamento pode ser reconhecido pelas seguintes características: voo de zig-zag através do odor plume, voo direto contra o vento quando dentro da pluma, e loop de volta se o contato com a pluma é perdido. Após a perda de uma pluma atraente, os insetos também podem começar a zig-zag com crescente arcos para reconectar-se com a pluma perdido3,4. Este comportamento é fundamental em um cenário de campo onde os insetos seguindo um odor atrativo precisam lidar com a turbulência e mudando as direções de vento. O padrão de voo não é uniforme e varia consoante as ordens de insetos. Por exemplo, folhetos fortes como varejeiras têm uma orientação mais rápida contra o vento com maior padrão de fundição que traça, e a velocidade do vento deve ser aumentada para facilitar um caminho relativo do voo mais longo.
O voo de um inseto também pode ser filmado. Com uma única câmera, características de voo simples podem ser descritas por plotagem de coordenadas de y a x16. Usando duas câmeras com captura de quadro sincronizado, o voo 3D pode ser reconstruído usando um software externo17. A pista de voo pode ser analisada para dar informações sobre a velocidade de voo e distância, os ângulos de voo com relação a direção do vento e os detalhes sobre as características de voo em relação a pluma de odor. Há equipamentos personalizados e comerciais e softwares disponíveis que permitem o rastreamento automático de quadro a quadro. Os quadros de calibração devem ser usados para referenciar o espaço de mundo real, e retilíneas lentes grande angular devem ser usadas para minimizar a distorção da lente. Cuidado deve ser tomado para reduzir o ruído de fundo visual, tais como bordas e cantos na arena de túnel de vento e maximizar o inseto de discriminação de fundo. Usando uma fonte de luz infravermelha, a reflexão (ex., dos mosquitos noturnos) pode ser filmado com monocromático de câmeras CCD17.
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Protocol
1. preparar os tubos de vidro
- Preparar os tubos de vidro (EG., 2,8 cm de diâmetro, 13 cm de comprimento) e feche uma das extremidades com uma tampa de pressão do plástico.
- Separar 10 insetos em tubos de vidro tampado e cubra o restante final com gaze usando uma faixa de borracha. Permitir que os insetos se adapte à temperatura, condições de luminosidade e umidade da sala pelo menos 2 h de túnel de vento.
Nota: O número de insetos dentro de cada tubo depende da pergunta de pesquisa e de espécies.
2. preparar as fontes de Odor
- Protocolo de pulverizador.
- Encha a seringa gastight 1ml com uma coleção de headspace diluída ou uma mistura de odor sintético.
Nota: O conteúdo do headspace diluído ou mistura de odor sintético depende do inseto pergunta espécies e pesquisa. Em geral, as concentrações utilizadas deverão corresponder às taxas de liberação natural da fonte de odor autêntico. - Conectar a ponta da seringa para o tubo de FEP usando adaptadores de tubos e inserir a seringa para a bomba de seringa.
- Ligue a bomba de seringa.
- Ligue o gerador de ultra banda larga.
Nota: A liberação do aerossol do pulverizador pode ser confirmada, apontando uma tocha de luz abaixo do ponto de lançamento. - Execute o pulverizador com etanol a 96% para um mínimo de 10 min entre os tratamentos para limpar o interior dos tubos e bocal. Limpeza de uso uma seringa separada, dedicada ao etanol puro, para todos.
- Limpe as seringas e a ponta do bico com etanol a 96% após o uso.
- Encha a seringa gastight 1ml com uma coleção de headspace diluída ou uma mistura de odor sintético.
- Protocolo de fonte de odor autêntico.
- Inserir as fontes de odor autêntico em túnel de vento ou em um frasco de coleção de headspace 2 L.
- Conectar o frasco de coleta de headspace para o fluxo de ar do laboratório e libertação do túnel de vento.
Nota: Planta coletar material como fechar para o início dos experimentos quanto possível e evitar a murchidão inserindo o corte final em um pequeno frasco com água. A quantidade e tipo de material vegetal ou outra fonte de odor autêntico, depende do inseto pergunta espécies e pesquisa.
- Posicione o tubo de vidro com o insect(s) em um suporte de 180 cm na direção do vento da fonte de odor/visual e 30 cm do chão. O fim tampado deve apontar no sentido do vento.
3. iniciar o protocolo
- Use duas câmeras para capturar dois diferentes pontos de vista. Montar as câmeras acima da arena de voo e angulado para capturar dois diferentes pontos de vista.
- Abra a tampa.
- Inicie o temporizador.
Nota: Espécies diferentes exigem diferentes períodos de tempo para responder, por exemplo., a traça de frutos de maçã (Argyresthia conjugella) responderá dentro de 4 a 5 min11, mas a traça parreiras (Lobesia botrana) exigem até 20 min. para responder 18. - Observar o padrão de voo e prestar especial atenção às características de voo e orientação contra o vento. Marcar o desempenho de voo, de acordo com categorias predefinidas comportamentais, por exemplo., tirar, voo voo orientado para uma curta distância (mínimo 20 cm), orientado pela longa distância (< 5 cm da fonte) e desembarque.
Nota: As filmagens e rastreamento 3D usando duas câmeras podem ser usados para dar informações mais detalhadas sobre as características de voo. Em geral, as câmeras são montadas acima da arena de voo e anguladas para capturar dois diferentes pontos de vista. - Coletar os insetos pousando nas paredes do túnel de vento, fora a pluma de odor e substituir volta para o titular.
Nota: Os insetos podem ser dada uma chance de responder aos odores com voo contra o vento e não pode ser substituído. - Mudança para limpar a ferragem de vidro entre os tratamentos.
Nota: O controle frequente tratamentos devem ser executados para identificar fontes de contaminação possível. - Abater os insetos com CO2 ou por congelamento após os experimentos.
Nota: Dependendo da questão de investigação, as fêmeas podem ser marcou para o desenvolvimento do ovo ou inspecionadas visualmente para verificar a condição de asas ou antenas.
4. limpeza
- Lave todos os hardware de metal e vidro com etanol e água e deixe até secar.
- Aqueça todos os hardware de metal e vidro para 300 ° C, durante 6 h remover os contaminantes.
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Representative Results
Varejeiras responde fortemente a odores de animais mortos, que representa um crescimento larval efêmera substrato19,20. Usando ratos mortos como uma fonte de odor natural, investigou os detalhes do comportamento de voo de 15 dias de idade, acasalado feminino c. vicina, com ou sem, um estímulo visual junto a liberação de odor ponto13. Para eliminar a indicação visual natural, usamos o sistema de jarra de vidro acima descrito. Com uma velocidade de vento de varejeiras de-1 s 30cm exibido, mais de 80% descolagem e comportamento de voo orientado em popa final do túnel de vento e mais de 60% deles avançou com movimento controlado e orientado para a barlavento parte do túnel ( Figura 2). Não houve significativo efeito da indicação visual sobre o comportamento de voo orientado. No entanto, para exibir com eficiência toda a gama de comportamentos que, em condições naturais, varejeiras fornecerá a oportunidade de depositar os ovos em uma carcaça (decolagem, voo orientado e pouso), é necessária uma adição de uma indicação visual para marcar o odor fonte. A utilização de uma indicação visual aumentou significativamente os desembarques na origem de 14% para 40%. Esta extração simples de um maior túnel de vento experimento13 ilustra a necessidade de um relato completo das modalidades sensoriais utilizados na localização de recursos por insetos, e mostra que expandido informações sobre comportamento podem reforçar os resultados e posteriormente, permitir que mais conhecimento a ser extraído de cada experimento.
Para responder a quais pistas voláteis a traça de ervilha está usando para encontrar uma planta hospedeira adequada para oviposição, estudamos a orientação contra o vento de fêmeas de 5-7 dias velho acoplado para plantas de ervilha em diferentes fases fenológicas (folha, botão, flor, vagem) no túnel de vento14 . Velocidade do vento estava 30 cm s-1, lux 1000 de intensidade de luz, temperatura 20-22 ° C e RH 60-70%. Usamos uma combinação de pistas visuais e olfativas, colocando as plantas diretamente na final contra o vento da arena de túnel de vento e comparando a resposta comportamental com os correspondentes extractos de headspace. Nós também testamos uma mistura sintética de dez compostos voláteis de planta de ervilha ativo antennaly. A resposta comportamental de traça da ervilha (Figura 3) mostrou que as fêmeas acasaladas eram muito mais atraídas por plantas de ervilha com flores (58%) e botões (52%) do que para as plantas de ervilha em folha (10%) ou o estágio de vagem (24%). Respostas semelhantes foram observadas usar o headspace correspondente extrai. Fêmeas acasaladas eram mais atraídas por headspace extratos obtidos de plantas de ervilha de floração (56%), seguidas por plantas de ervilha com botões (42%), e respostas baixas foram registradas para o pod (28%) e o estágio da folha (10%). Teste de uma mistura de syntheic pulverizada de dez compostos voláteis antennaly ervilha ativo como estímulos, resultou em uma resposta de aterragem de 34%.
Os resultados mostram a ligação entre a fenologia de plantas de anfitrião e o correspondente plantar odor, bem como seu impacto sobre o comportamento de acoplado c. nigricana fêmeas. Fêmeas acasaladas têm uma clara preferência por plantas de ervilha durante o desenvolvimento da flor e o perfil de odor associado é crucial para o local de host. Além disso, esta experiência está mostrando que acasalou c. nigricana fêmeas podem distinguir entre diferentes fases fenológicas de plantas de ervilha quando sentindo apenas pistas voláteis. Integração sensorial é importante para a localização do hospedeiro e pode aumentar a capacidade de pequenas diferenças percebemos, particularmente em fêmeas13,21,22. No entanto, neste experimento de túnel de vento, as respostas de aterragem no headspace extractos de plantas de ervilha de florescência (56%) sem a presença de pistas visuais eram os mesmos que as respostas para a planta real (58%). A semelhança entre extratos de headspace plantas única e reais implicam que o odor é a sugestão de planta do anfitrião fundamentais para acoplado c. nigricana fêmeas.
Um dos principais desafios ao desenvolvimento cairomona iscas de ensaios comportamentais de túnel de vento, está traduzindo a mistura terminou no meio campo. O túnel de vento tem um fundo de odor limpo, Considerando que as condições de campo são permeadas por odores de vegetação circundante que pode alterar a informação química.
Foram realizados experimentos no túnel de vento com fêmeas de campo coletado na velocidade do vento de 30 cm s-1, intensidade de luz de 5 lux, temperatura de 19-20 ° C e uma RH de 55-65%. Os experimentos com e sem odores de fundo auxiliados no desenvolvimento de uma isca de campo baseada em vegetais voláteis para a traça do fruto de maçã Argyresthia conjugella11. Os resultados mostram que os dispensadores de odor com um complexo de misturam (7 componentes) e uma mistura simples (2 componentes) tem atração Barlavento semelhante quando apresentado sozinho em um fundo limpo (Figura 4A). Em um ensaio de escolha, com os dispensadores de campo incorporados em um fundo de voláteis de apple, as fêmeas de traça de fruta apple preferiam que o complexo mas não é a simples mistura (Figura 4B).
Os resultados mostram que a complexidade de mistura é um jogador-chave para superar a influência do fundo de planta e que a interação de fundo precisa ser considerado no desenvolvimento de kairomones para uso em campo.
Figura 1. Esquema de túnel de vento localizado como NIBIO, Ås - Noruega. Túnel de vento é colocado em um quarto de clima controlado. O fluxo de ar é filtrado por filtros de carvão ativado antes e após a aplicação do odor e então circulado volta para o quarto. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 2. Média (±SE) por cento comportamental resposta de Calliphora vicina para fontes de odor natural com e sem estímulos visuais. Os estímulos de odor foi confinado a uma jarra de vidro e introduzido no túnel de vento por um fluxo de ar filtrado do carvão vegetal. Esta figura foi modificada [Aak, r. & Knudsen, diferenças de G. K. (2011) sexo na olfação-mediada de acuidade visual em moscas e suas consequências para a captura de gênero-específicos. Entomologia Experimentalis et aplicada 139 25-34]. Diferenças significativas são identificadas através de testes t (nível de significância: p = 0,05) em um total de 50 moscas por tratamento experimental, com as médias com base na proporção dos respondentes entre 10 moscas testados em cinco dias, separadas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 3. Porcentagem de desembarque resposta (±SE) do Cydia nigricana para plantas de ervilha em diferentes estágios fenológicos, coleção de headspace correspondente e uma mistura volátil sintética de 10 compostos ativos antennaly. O headspace e a mistura sintética foi lançado de um pulverizador ultra-sônico. O material vegetal foi colocado diretamente para a arena de voo. Esta figura foi modificada em [Thöming, G., Norli, H. R., Saucke, H. & Knudsen, G. K. (2014) ervilha planta voláteis guia anfitrião local comportamento na traça de ervilha. Interações planta-artrópode. 8 (2), 109-122]. Diferenças significativas são identificadas por ANOVA (nível de significância: p = 0,05). Para todos os tratamentos, pelo menos 50 fêmeas foram testadas e a mariposa tinha 6 min para responder ao odor. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 4. Por cento Argyresthia conjugella aproximando-se complexa e simplificados atrativos (< 5 cm). (A). atração contra o vento para distribuidores de campo sem o fundo. B. atração contra o vento para distribuidores de campo incorporado ao fundo voláteis da planta. Esta figura foi modificada [Knudsen, G. K. & Tasin, M. (2015), manchando os invasores: um sistema de monitoramento baseado em compostos voláteis da planta para previsão de maçã fruta traça ataques em pomares de maçã. Básica e aplicada ecologia 16 (4), 354-364]. Diferenças significativas são identificadas por ANOVA (nível de significância: p = 0,05). Para todos os tratamentos, pelo menos 45 fêmeas foram testadas e a mariposa tinha 5 min para responder ao odor. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
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Discussion
O túnel de vento é uma ferramenta útil para a identificação de odores atraentes e repelentes para muitos insetos4,9. Com sólidos conhecimentos da ecologia, biologia e comportamento do inseto estudado, suas características de voo podem ser facilmente identificadas e as condições ambientais, velocidade do vento, estímulos visuais e aplicação de odor podem ser adaptados para caber. É recomendável quando começando com uma nova espécie, para ajustar os parâmetros de túnel de vento usando a fonte mais atraente possível. Com kairomones, este é o material de planta hospedeiro geralmente ao vivo ou uma fonte de alimento natural e com pheromones, um enjaulado chamando feminino ou masculino (dependendo o inseto estudado). Para identificar os repelentes, há também uma necessidade para uma fonte atraente de que para medir o antagonismo9. Esses resultados iniciais também servirá como base para novas experiências.
As dimensões do túnel de vento devem ser consideradas para dar espaço para a livre circulação e exibição de características inatas do voo. Com fortes panfletos e grandes insetos, arenas de voo grande podem ser necessários. Para insetos menores pode ser utilizada uma porção da arena. A velocidade do vento pode ser específica para o inseto espécie estudada e deve ser ajustado para caber a capacidade de voo. Com todos os odores, mas em especial com feromônios cuidado deve ser tomado para evitar a contaminação e controle frequente tratamentos devem ser feitos para evitar conclusões falsas.
Os filtros de carvão ativado irão fornecer uma tela em branco para a aplicação dos odores desejados. Mas pode haver um outro lado para limpar condições de laboratório, porque os odores de fundo naturais podem interagir com os dispensadores de campo desenvolvidos11,23. Traduzir o túnel de vento de misturas de compostos voláteis onipresentes para as condições de campo pode então ser menos opções para incluir fundo odores no túnel de vento devem ser considerados e para a frente. Com feromônios, que são voláteis distintos, a tradução para condições de campo são um problema menor. Isto também se aplica a compostos voláteis de recursos raros, tais como cadáver kairomones utilizada por Calliphorid voa24.
O pulverizador é uma excelente ferramenta para liberar voláteis em concentrações conhecidas e proporções de mistura. O pulverizador contorna o problema do cálculo de taxas de liberação, que rapidamente se torna complicado. Com headspace pulverizado, é fácil de comparar a eficiência de uma coleção de voláteis por "headspace", comparando a atração para as plantas vivas e materiais de planta intacta. O teor em voláteis coleções pode ser identificado com um cromatógrafo a gás acoplado a um espectrômetro de massa. O pulverizador utiliza uma solvente amostra diluída. O solvente pode interagir com o desempenho de voo do inseto e cuidado deve ser tomado para identificar o impacto. O etanol é um atrativo para algumas espécies de insetos, por exemplo., woodboring besouros25. Funções do pulverizador vibrando em frequências ultra-sônicas, deve também ter cuidado ao considerar a resposta antipredatória em determinadas espécies capazes de detectar os morcegos26.
Atração de insetos rastejando também poderia ser testada em um túnel de vento,27. Uma plataforma elevada, paralela a e no centro da pluma odor poderia então ser introduzida dentro da arena28. No entanto, particular deve ter cuidado para lidar com questões de contaminação.
O túnel de vento também pode ser uma ferramenta poderosa para validar soluções biotecnológicas, como um estudo sobre geneticamente modificados Vitis vinifera plantas com relação de emissão cairomona alterados e correspondente L. botrana atração mostrou29. Extractos de plantas transgénicas, headspace e misturas sintéticas foram testadas para a atração de L. botrana no túnel de vento e resultaram em atração reduzida em relação ao controle de plantas de V. vinifera29.
No entanto, existem algumas limitações para o uso de túneis de vento, que deverão ser cuidadosamente considerados em cada caso particular. Como insetos normalmente são usados na arena de uma só vez, espécies com tempo de geração longo é menos ideal para experimentos de túnel de vento. Também espécies listadas vermelhos podem ser controversas para testar no laboratório de estudos comportamentais. No entanto, insetos pragas, para o qual existe uma necessidade considerável de iscas atraentes, geralmente têm tempo de geração curto, e pode ser adquirido a um número suficiente de coleção de campo ou um protocolo de criação.
O túnel de vento certamente tem seu lugar em estudos comportamentais de ecologia química. Ela pode ser construída de várias maneiras, dependendo do orçamento, e funcionalidade pode ser adicionada para caber com várias perguntas de pesquisa. O túnel de vento tem a vantagem de permitir observações e medições do comportamento voo dos insetos responses to odores e outros estímulos sensoriais.
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Disclosures
Nenhum
Acknowledgments
M. Tasin foi apoiada pelo Conselho de pesquisa sueca para o desenvolvimento sustentável (Formas, Grant 2013-934).
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Flight arena | any | NA | Construct to fit the filter housing |
| Filter housing x 2 | Camfill Farr | Contains the dust and charcoal filters | |
| Fan x 2 | Fischbach | Model D640/E35 | Silent fan with continous dimmer switch |
| Perforated grids | any | NA | Two different open areas are needed, e.g. 54 and 51% |
| Flowmeter | Swema air | Swema air 300 | Identifying the wind speed |
| Ultrasonic sprayer | SonoTek | Sprayer nozzle with conical tip and inserted microbore | |
| Broadband ultrasonic generator | SonoTek | Function generator | |
| Syringe pump | CMA microdialysis | CMA 102 | Liquid delivery |
| FEP tubing | CMA microdialysis | 0.12 mm inner diameter | |
| Tubing adaptors | CMA microdialysis | Connectors for zero internal volume | |
| Gastight syringe | any | NA | 1000 µL syringe for headspace collections and synthetic blends |
| Gastight syringe | any | NA | 1000 µL syringe for cleaning sprayer |
| Torch | any | NA | Small light source for checking sprayer release |
| Timer | any | NA | Timer with alarm function |
| Holder for insect release | any | NA | Metal construction |
| Lighting | any | NA | LED is preferable due to low heat production |
| Moisturiser | any | NA | Size depends on volume of wind tunnel room |
| Temperature control | any | NA | Temperture range depends on species |
| Glass tubes | any | NA | Tubes (2.8 cm diameter, 13 cm long) for insects |
| Snap cap | any | NA | Snap cap that fits the glass tube |
| Gauze | any | NA | Fabric to close the glass tube |
| Rubber band | any | NA | To hold gauze in place |
| Glass cylinder | any | NA | Cylinder for odour containment and landing platform (10 cm diameter, 12.5 cm long) |
| Glass jars | any | NA | Glass jars for dynamic headspace collection |
| Connectors and tubes | any | NA | Tubes and connectors depends on type of glass jars |
| Air supply | any | NA | From laboratory air or bottles |
| Charcoal filters | any | NA | For cleaning the outside air sypply |
| Vial | any | NA | Small vial with water to keep plant material fresh |
| Oven | any | NA | Heat metal and glassware to 300 degrees to decontaminate |
References
- Hansson, B. S., et al. Insect olfaction. , Springer. Berlin Heidelberg. (1999).
- Murlis, J., Elkinton, J. S., Cardé, R. T. Odor Plumes and How Insects Use Them. Annual Review of Entomology. 37, 505-532 (1992).
- Todd, J. L., Baker, T. Ch. 3. Insect olfaction. Hansson, B. , Springer. 67-96 (1999).
- Carde, R. T., Willis, M. A. Navigational strategies used by insects to find distant, wind-borne sources of odor. Journal of Chemical Ecology. 34 (7), 854-866 (2008).
- Baker, T. C., Fadamiro, H. Y., Cosse, A. A. Moth uses fine tuning for odour resolution. Nature. 393 (6685), 530 (1998).
- Bruce, T. J. A., Wadhams, L. J., Woodcock, C. M. Insect host location: a volatile situation. Trends in Plant Science. 10 (6), 269-274 (2005).
- Srinivasan, M. V., Zhang, S. W.
- Rhainds, M., Kettela, E. G., Silk, P. J. Thirty-five years of pheromone-based mating disruption studies with Choristoneura fumiferana (Clemens) (Lepidoptera: Tortricidae). Canadian Entomologist. 144 (3), 379-395 (2012).
- Sharpington, P. J., Healy, T. P., Copland, M. J. W. A wind tunnel bioassay system for screening mosquito repellents. Journal of the American Mosquito Control Association. 16 (3), 234-240 (2000).
- Baker, T. C., Linn, C. E. Techniques in pheromone research. Hummel, H. E., Miller, T. A. , Springer. 75-110 (1984).
- Knudsen, G. K., Tasin, M. Spotting the invaders: A monitoring system based on plant volatiles to forecast apple fruit moth attacks in apple orchards. Basic and Applied Ecology. 16 (4), 354-364 (2015).
- Knudsen, G. K., Norli, H. R., Tasin, M. The ratio between field attractive and background volatiles encodes host-plant recognition in a specialist moth. Frontiers in Plant Science. 8, (2017).
- Aak, A., Knudsen, G. K. Sex differences in olfaction-mediated visual acuity in blowflies and its consequences for gender-specific trapping. Entomologia Experimentalis et Applicata. 139, 25-34 (2011).
- Thöming, G., Norli, H. R., Saucke, H., Knudsen, G. K. Pea plant volatiles guide host location behaviour in the pea moth. Arthropod-Plant Interactions. 8 (2), 109-122 (2014).
- El-Sayed, A., Godde, J., Arn, H. Sprayer for quantitative application of odor stimuli. Environmental Entomology. 28 (6), 947-953 (1999).
- Haynes, K. F., Baker, T. C. An analysis of anemotactic flight in female moths stimulated by host odour and comparison with the males' response to sex pheromone. Physiological Entomology. 14 (3), 279-289 (1989).
- Spitzen, J., Takken, W. Keeping track of mosquitoes: A review of tools to track, record and analyse mosquito flight. Parasites and Vectors. 11 (1), (2018).
- Masante-Roca, I., Anton, S., Delbac, L., Dufour, M. -C., Gadenne, C. Attraction of the grapevine moth to host and non-host plant parts in the wind tunnel: effects of plant phenology, sex, and mating status. Entomologia Experimentalis et Applicata. 122 (3), 239-245 (2007).
- Johansen, H., et al. Blow fly responses to semiochemicals produced by decaying carcasses. Medical and Veterinary Entomology. 28, 9 (2014).
- Paczkowski, S., Maibaum, F., Paczkowska, M., Schutz, S. Decaying Mouse Volatiles Perceived by Calliphora vicina Rob.-Desv. Journal of Forensic Sciences. 57 (6), 1497-1506 (2012).
- Aluja, M., Prokopy, R. J. Host odor and visual stimulus interaction during intratree host finding behavior of Rhagoletis pomonella flies. Journal of Chemical Ecology. 19 (11), 2671-2696 (1993).
- Reeves, J. Vision should not be overlooked as an important sensory modality for finding host plants. Environmental Entomology. 40 (4), 855-861 (2011).
- Knudsen, G. K., et al. Discrepancy in laboratory and field attraction of apple fruit moth Argyresthia conjugella to host plant volatiles. Physiological Entomology. 33 (1), 1-6 (2008).
- Aak, A., Knudsen, G. K., Soleng, A. Wind tunnel behavioural response and field trapping of the blowfly Calliphora vicina. Medical and Veterinary Entomology. 24, 250-257 (2010).
- Montgomery, M. E., Wargo, P. M. Ethanol and other host-derived volatiles as attractants to beetles that bore into hardwoods. Journal of Chemical Ecology. 9 (2), 181-190 (1983).
- Skals, N., Anderson, P., Kanneworff, M., Löfstedt, C., Surlykke, A. Her odours make him deaf: Crossmodal modulation of olfaction and hearing in a male moth. Journal of Experimental Biology. 208 (4), 595-601 (2005).
- Willis, M. A., Avondet, J. L., Zheng, E. The role of vision in odor-plume tracking by walking and flying insects. Journal of Experimental Biology. 214 (24), 4121-4132 (2011).
- Martel, J. W., Alford, A. R., Dickens, J. C. Laboratory and greenhouse evaluation of a synthetic host volatile attractant for Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata (Say). Agricultural and Forest Entomology. 7 (1), 71-78 (2005).
- Salvagnin, U., et al. Adjusting the scent ratio: using genetically modified Vitis vinifera plants to manipulate European grapevine moth behaviour. Plant Biotechnology Journal. 16 (1), 264-271 (2018).
