Summary
비행 공장은 나이, 성별, 짝짓기 상태, 온도 또는 다양한 요인이곤충의비행 행동에 영향을 미칠 수있는 방법을 비교하기위한 중요한 도구입니다. 여기에서 우리는 다른 처리의 밑에 서쪽 옥수수 뿌리 벌레의 비행 성향 그리고 성과를 밧줄에 프로토콜을 기술하고 측정합니다.
Abstract
서쪽 옥수수 뿌리 벌레, Diabrotica virgifera (LeConte) (콜레옵테라: Chrysomelidae), 미국 북부에서 옥수수의 경제적으로 중요 한 해충이다. 몇몇 인구는 박테리아 균 질 thuringiensis (Bt)에서 파생된 살충독소를 생성하는 형질전환 옥수수를 포함하여 관리 전략에 저항을 개발했습니다. 서쪽 옥수수 뿌리 벌레 분산의 지식저항 진화, 확산 및 완화의 모형을 위해 매우 중요합니다. 곤충의 비행 행동, 특히 장거리에서 관찰하고 특성화하는 것은 본질적으로 어렵습니다. 비행 공장은 현장 연구에서 얻을 수없는 실험실에서 의 비행의 발달 및 생리적 영향과 결과를 직접 테스트 할 수있는 수단을 제공합니다. 이 연구에서비행공장은 22시간 시험 기간 동안 여성 뿌리벌레가 비행한 비행의 비행 활동 타이밍, 총 비행 횟수, 거리, 소요 시간 및 속도를 측정하는 데 사용되었습니다. 16개의 비행 공장은 프로그래밍 가능한 조명, 온도 및 습도 제어가 가능한 환경 챔버에 보관되었습니다. 설명된 비행 밀은 일반적인 설계로, 플라이트 암은 중앙 피벗을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있습니다. 회전은 비행 암의 한쪽 끝에 묶인 곤충의 비행에 의해 발생하며, 각 회전은 타임 스탬프가있는 센서에 의해 기록됩니다. 원시 데이터는 소프트웨어에 의해 컴파일되며, 이후에 처리되어 관심 있는 비행 매개 변수에 대한 요약 통계를 제공합니다. 모든 비행 공장 연구에 대한 가장 어려운 작업은 접착제와 곤충에 밧줄의 부착이며, 사용되는 방법은 각 종에 맞게해야합니다. 부착물은 곤충을 단단한 방향으로 고정하고 비행 중 자연스러운 날개 움직임을 방해하지 않고 이동 중에 분리를 방지할 수 있을 만큼 충분히 강해야 합니다. 첨부 프로세스에는 손재주, 기교 및 속도가 필요하므로 가치 있는 뿌리 벌레에 대한 프로세스의 비디오 푸티지를 만들 수 있습니다.
Introduction
서쪽 옥수수 뿌리벌레, 디아브로티카 버기페라 버기페라 르콘테(Coleoptera: Chrysomelidae)는 1909년 경작된 옥수수의 해충으로 확인되었다1. 오늘날, 그것은 옥수수의 가장 중요 한 해충(제아 메이스 L.) 미국 옥수수 벨트에서, 이 해충과 관련 된 수율 손실의 대부분을 일으키는 옥수수 뿌리에 애벌레 먹이와 함께. 옥수수 뿌리 벌레로 인한 관리 및 옥수수 생산 손실에 대한 연간 비용은 10억달러를 초과하는 것으로 추정됩니다 2. 서쪽 옥수수 뿌리 벌레는 매우 적응력이 있으며, 인구는 살충제, 작물 회전 및 형질전환 Bt 옥수수3를포함한 여러 관리 전략에 대한 저항을 진화했다. 저항의 로컬 개발을 완화하기 위해 전술을 적용해야하는 공간 치수를 결정, 또는 저항 핫스팟, 분산4의더 나은 이해에 따라 달라집니다 . 저항성 성인이 완화 영역5를넘어 분산되기 때문에 저항 핫스팟 주변의 공간 스케일이 너무 작아지면 완화 조치가 성공하지 못할 수 있습니다. 서쪽 옥수수 뿌리 벌레의 비행 행동을 이해하는 것은이 해충에 대한 효과적인 저항 관리 계획을 수립하는 것이 중요합니다.
비행에 의한 분산은 성인 서부 옥수수 뿌리 벌레 의 생명력과생태6에중요한 역할을하며,이 해충의 비행 행동은 실험실에서 연구 할 수 있습니다. 몇몇 방법은 실험실에서 비행 거동을 측정하기 위하여 이용될 수 있습니다. 수직 비행기의 비행을 제한하는 actograph는 곤충이 비행에 종사하는 시간을 측정 할 수 있습니다. Actographs는 다른 나이, 바디 크기, 온도, 살충제 감수성 및 살충제 노출7,8에서서쪽 옥수수 뿌리 벌레 수컷과 암컷의 비행 기간 및 주기패턴을 비교하기 위하여 이용되었습니다. 9. 추적 챔버와 지시된 공기 흐름으로 구성된 비행 터널은 후보 페로몬성분(10) 또는 식물 휘발성물질(11)과같은 악취 깃털을 따른 경우 곤충 비행 거동을 검사하는 데 특히 유용하다. 비행 공장은 아마도 곤충 비행 행동의 실험실 연구를위한 가장 일반적인 방법이며 비행 성향과 성능의 여러 측면을 특성화 할 수 있습니다. 실험실 비행 공장은 서쪽 옥수수 뿌리 벌레의 연구에 고용 되어 짧고 지속적인 된 비행 뿐만 아니라 지속적인된 비행의 호르몬 제어를 특성화 하는 성향12,13.
비행 공장은 연구원이 주기성, 속도, 거리 및 기간을 포함한 다양한 비행 매개 변수를 측정 할 수 있도록하여 실험실 조건에서 곤충 비행 행동을 연구하는 비교적 간단한 방법을 제공합니다. 오늘날 사용되는 비행 공장의 대부분은 케네디 외14와 크로그와 와이즈 포그15의로터리에서 파생됩니다. 비행 공장은 모양과 크기가 다를 수 있지만 기본 원칙은 동일하게 유지됩니다. 곤충은 테더와 수직 샤프트에 대한 최소한의 마찰로 회전 무료 방사형 수평 팔에 장착된다. 곤충이 앞으로 날아갈 때, 그 경로는 팔의 길이에 따라 회전당 이동거리가 있는 수평 평면에서 순환하도록 제한됩니다. 센서는 일반적으로 곤충의 비행 활동으로 인한 팔의 각 회전을 감지하는 데 사용됩니다. 원시 데이터에는 단위 시간당 회전 및 하루 비행 이 발생한 시간이 포함됩니다. 데이터는 기록을 위해 컴퓨터에 공급됩니다. 여러 비행 공장의 데이터는 종종 병렬로 기록되며, 기본적으로 동시에 16및 32 개의 비행 공장의 은행이 일반적입니다. 원시 데이터는 비행 속도, 총 개별 항공편 수, 비행 거리 및 소요 시간 등과 같은 변수에 대한 값을 제공하기 위해 사용자 지정 소프트웨어에 의해 추가로 처리됩니다.
곤충의 밧줄, 부드러움 및 유연성을 부착하기 위한 대상 영역의 전체 크기, 크기 및 모양과 같은 형태학적 변수로 인해 테더링을 위한 최선의 방법에 관해서는 모든 곤충 종은 다릅니다. 마취, 잘못 배치 되거나 오버플로 접착제와 날개 및 / 또는 머리를 파울에 대한 가능성, 그리고 많은, 더 많은 세부 사항. 플라타스피드버그(16)와 암브로시아딱정벌레(17)의시각화된 테더링의 경우, 테더 부착을 위한 각각의 대상 영역은 머리와 날개가 다소 있기 때문에 부정확한 접착제 배치를 비교적 크고 용서한다. 첨부 사이트에서 잘 분리되어 있습니다. 이것은 어떤 종에 대한 요구되는이 곤충을 테더링의 어려움을 다운 플레이하지 않습니다. 그러나 서쪽 옥수수 뿌리 벌레는 밧줄에 특히 도전적인 곤충이다 : 프로노툼은 좁고 짧은, 접착제의 최소 금액으로 매우 정확한 부착을 (이 경우 치과 왁스) elytra의 개방과의 간섭을 방지하기 위해 필요한 눈이나 안테나와의 접촉이 행동에 영향을 줄 수 있는 머리와 함께 비행할 수 있습니다. 동시에, 이 강력한 전단지에 의한 이탈을 방지하기 위해 밧줄이 단단히 부착되어야 합니다. 뿌리 벌레 성인의 테더링의 데모는이 논문에서 가장 중요한 제안입니다. 여기에 시각화 된 방법이 유용한 옵션이 될 수있는이 또는 유사한 곤충으로 일하는 다른 사람들에게 도움이되어야합니다.
이 논문은 서로 다른 애벌레 밀도에서 사육 된 서부 옥수수 뿌리 벌레 성인의 비행 활동을 효과적으로 묶고 특성화하는 데 사용되는 방법을 설명합니다. 본 연구에 사용된 비행 밀 및소프트웨어(도 1)는Jones et al.18 Tethering 기술에 의해 인터넷에 게시된 디자인으로부터 파생되었으며, 스테빙 등9의 어레이는 16개의 비행 밀의 배열로 수정되었다. 조명, 습도 및 온도를 제어하도록 설계된 환경 챔버에 보관됩니다(그림2). 다음 기술과 함께이 또는 유사한 설정을 사용하면 나이, 성별, 온도, 포토 기간 및 기타 많은 것을 포함하여 서양 옥수수 뿌리 벌레의 비행 성향과 성능에 영향을 미칠 수있는 요인을 테스트 할 수 있습니다.
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Protocol
1. 비행 시험을 위한 후방 서쪽 옥수수 뿌리벌레
참고 : 성인의 나이를 제어하거나 알려야하는 경우, 성인은 먼저 테스트를 위해 성인기에 자신의 자손을 양육 한 다음 현장에서 수집해야합니다. 딱정벌레 또는 표준화 된 사육 환경의 나이가 우려되지 않는 경우, 직접 현장 수집 성인을 테스트 할 수 있으며, 프로토콜은 2 단계로 시작할 수 있습니다.
- 관심있는 옥수수밭에서 적어도 500 마리의 서부 옥수수 뿌리 벌레 를 수집하여 충분한 계란이 성인의 적절한 수를 양육할 수 있도록 합니다. 수동 흡입기를 사용하여 현장에서 성인을 수집합니다.
참고 : 미국 옥수수 벨트에서 7 월 하순 경에 성수기 동안 성인을 수집하여 남녀 모두 의 집합을 보장하는 것이 좋습니다. 대부분의 성인은 더 일찍 수집하는 경우 남성이 될 것입니다, 대부분의 나중에 수집하는 경우 여성 반면. - 수집된 수컷과 암컷 성인을 다진 옥수수 귀, 옥수수 잎 조직, 1.5% 한천 고체 및 배란 기판을 포함하는 메쉬 케이지에 놓습니다. 18 x 18 x 18cm 케이지(메쉬 크기 44 x 32, 650 μm 조리개)는 한 번에 최대 500명의 성인을 수용할 수 있습니다.
- 현장에서 자란 옥수수를 옥수수 귀의 원천으로 사용하되, 이는 R3에서 수확될 것이며, 또는 커널 개발의 우유단계(19)이다. R3 커널은 외부가 노랗고, 내부 유체는 전분 축적으로 인해 흰색으로 되어 있습니다. 옥수수 귀는 필요할 때까지 최대 1 년 동안 냉동 및 보관 할 수 있습니다. 뿌리 벌레에게 먹이를 주려면 껍질을 제거하고 옥수수를 약 3cm 두께의 수평 단면으로 자릅니다. 다진 옥수수는 성인을위한 기본 식단이며 일주일에 두 번 바꿔야합니다.
- 모든 연령대의 온실 재배 옥수수 식물에서 잎을 얻으시면 됩니다. 잎 조직의 양은 케이지에있는 성인의 수에 따라 달라집니다. 그들은 질병을 소개 할 수 있습니다, 필드 식물을 사용하지 마십시오.
- 단단한 한천을 만들려면, 한천 파우더 15 g과 DI 물 1 L을 섞으세요. 끓일 때까지 혼합물을 가열합니다. 뜨거운 동안 페트리 접시 (100mm x 15mm)에 액체를 붓습니다. 페트리 접시에 뚜껑을 한 번 식히고 냉장 보관(6°C)에 넣습니다. 한천은 성인에게 수분공급원을 제공하며 일주일에 두 번 교체해야 합니다.
- oviposition 기판을 준비하려면 40g의 체가 있는 밭 토양(&180 μm)을 페트리 접시에 넣습니다. 탈이온수로 토양을 적시다. 페트리 접시의 바닥에 있는 토양이 젖은 것처럼 보이는지 확인하십시오. 바늘 도구로 축축한 토양의 상단을 점수. 매주 oviposition 기판을 제거하고 적어도 한 달 동안 25° C 및 60% RH에서 인큐베이터에 놓습니다.
- 한 달 동안 계란을 인큐베이션 한 후, 모든 토양이 제거 될 때까지 250 μm 체로 oviposition 기판의 내용을 세척합니다. 씻은 달걀을 10mL 의 원통에 넣어 계란을 정량화합니다. 1 mL 당 대략 10,000개의 계란이 있습니다.
- 정량화된 계란을 44mL 용기에 넣고 체질된 밭 토양(&180 μm)으로 덮습니다. 서양 옥수수 뿌리 벌레 계란 겨울 을 통해 의무 diapause 를 받아야20. 기저귀를 부리려면 계란을 차가운 저장 장치(6°C)에 적어도 6개월 동안 보관하십시오.
참고: 계란은 5 개월 이상 냉장 보관할 수 있지만 시간이 지남에 따라 계란 생존가능성이 감소합니다. 12 개월 후, 거의 또는 전혀 해치가있을 수 있습니다. - 최소 5개월 후, 냉장 보관에서 계란을 제거하고 25° C 및 60% RH의 인큐베이터에 놓습니다. 신생아는 냉장 보관에서 제거된 후 16일 이내에 부화합니다.
- 일단 계란이 부화하면 뿌리가 노출된 44mL 플라스틱 용기 의 바닥에 발아 된 커널 3 개 (즉, 토양으로 덮여 있지 않음)를 놓습니다. 부드러운 강모 브러시를 사용하여 12 개의 신생아를 뿌리 표면으로 옮긴다.
- 4.5 mL의 DI 물을 체질 토양 40 mL (&600 μm)에 추가하십시오. 축축한 토양을 신생아로 감염된 발아 된 커널 위에 놓고 유충이 빠져 나가는 것을 방지하기 위해 메쉬 직물로 용기를 덮습니다.
- 44mL 플라스틱 용기가 신생아와 함께 설치되는 당일, 발아하지 않은 옥수수 커널이 있는 473mL 컨테이너를 준비합니다. 뿌리벌레 애벌레는 나중에이 더 큰 용기로 옮겨질 것입니다. 커널의 수는 식물 당 원하는 애벌레 밀도를 결정합니다. 50% 체질 된 필드 토양 (&600 μm)으로 구성된 토양 혼합물 120g과 탈이온수 20ml로 적신 50 %의 화분 토양을 추가하십시오.
- 7일 후, 44-mL 용기의 모든 내용물473-mL 용기를 전송한다. 애벌레는 전송시 두 번째 instars 될 것입니다.
참고 : 더 큰 용기로의 이 전달은 사춘기를 통해 먹이를주기에 충분한 뿌리 질량을 가진 애벌레를 공급하는 데 필요합니다. - 일반적으로 계란 부화 후 약 26 일 성인의 출현을 관찰하십시오. 성인은 출현 시 활성 전단지이며 손으로 수집하려고 할 때 473 mL 컨테이너를 탈출 할 수 있습니다. 대신, 성인을 수집하는 흡입기진공을 사용합니다.
- 비교 테스트에 필요한 경우 성별 및/또는 날짜별로 성인을 분리하십시오. 서양 옥수수 뿌리벌레의 성별은 육안바시타르시(21)의형태를 관찰함으로써 결정될 수 있다. 수컷은 넓고 사각형 모양의 근위식 바시타르시(prothoracic basitarsi)를 가지고 있는 반면, 여성의 경우 는 좁고 원추형이다.
- 딱정벌레를 45mL 클리어 폴리스티렌 플라스틱 바이알에 넣고 6개의 작은(~1mm 직경) 구멍이 있는 뚜껑으로 덮습니다.
- 딱정벌레를 마취. CO2 탱크 레귤레이터에 부착된 튜브의 끝을 뚜껑의 구멍 위에 놓고 성인이 바이알 의 벽에 그립을 잃을 때까지 CO2의 완만한 흐름이 약 10~15s 동안 튜브에 들어갈 수 있도록 합니다.
참고 : 마취 된 곤충은 약 1 분 동안 움직이지 않습니다. - 마취 된 딱정벌레, 복부 쪽을 거꾸로 된 플라스틱 페트리 접시 바닥에 놓습니다. 조심스럽게 딱정벌레 위에 페트리 접시의 반전되지 않은 뚜껑을 놓습니다. 딱정벌레의 타르시가 뚜껑에 눌러해 해부 현미경으로 프로토라틱 바시타르시(basitarsi)를 쉽게 관찰할 수 있도록 하십시오.
- 실험에서 딱정벌레가 비행 전에 짝짓기를 요구하는 경우, 적어도 5일 된 수컷을 사용하여 새로 나타난 암컷과 짝짓기를 합니다.
참고 : 더 오래된 남성의 사용은 처녀 여성에 대한 소개시 성적으로 성숙하다는 것을 보장합니다. 여성은 성인 출현시 성적으로 성숙하지만 남성은 성숙도22,23에도달하기 위해 출현 후 개발의 5 ~ 7 일이 필요합니다.
2. 비행 테스트 전에 비행 밀 소프트웨어 프로그램을 시작하십시오.
참고: 플라이트 밀 프로그램 파일(상용 소프트웨어 플랫폼에서 실행되는.vi 파일 확장자, 재료 표 참조) 및 사용 에 대한 세부 정보는 링크("데이터 분석 루틴" 및 "원형 비행 밀 지침")를 통해 다운로드할 수 있도록 제공됩니다. 18일(일) "플라이트 밀 배선 및 소프트웨어" 섹션에 있습니다. 프로그램이 더 이상 최신 또는 이후 버전의 소프트웨어 플랫폼에서 작동하지 않거나 사용자가 새 기능을 추가하려는 경우 Jones et al. 18에서 제공하는 루틴을 필요에 따라 사용자가 수정할 수 있습니다.
- 플라이트 밀 소프트웨어 프로그램을 엽니다(그림3).
- 초기화 탭 아래에 정보를 입력합니다.
- 비행 테스트의 원하는 기간에 대해 시작 시간 및 종료 시간을 설정합니다.
참고: 모든 성인은 출발 시간 30분 전까지 비행 공장에 테더를 달고 장착해야 합니다. 숙련된 사람이 30분에서 45분 정도 소요될 수 있으며 비행 테스트를 위해 16개의 딱정벌레를 준비할 수 있습니다(섹션 3참조). - 최소 임계값(최소)을 0으로 설정합니다. 이렇게 하면 비행 암 통과 감지가 기록되며 Jones et al. 18에서권장하는 기본 값입니다.
- 최대 임계값(최소)을 1로 설정합니다. 여기서, 1 분 이 사용되었다. 이 값은 비행 암의 센서 감지 사이에 1분이 경과하여 비행 종료를 "호출"해야 함을 의미합니다.
- 파일의 이름을 입력합니다.
- 원시 데이터 로그 간격(최소)을 1로 설정합니다. 이 값은 출력 보고를 위해 원시 데이터가 컴파일되는 간격을 제어합니다. 여기, 그것은 1 분으로 설정됩니다. 따라서 예를 들어 회전출력은 분당 기록됩니다.
참고: 센서 활동의 전자 스캐닝 사이의 실제 시간 간격은 매우 짧지만 1분 간격으로 대부분의 연구 목적을 위해 충분히 미세한 규모로 로깅할 수 있으며 스프레드시트 출력의 줄 수를 적당한 수로 제한할 수 있습니다. 눈으로 검사할 수 있습니다.
- 비행 테스트의 원하는 기간에 대해 시작 시간 및 종료 시간을 설정합니다.
- 제목 정보 탭 아래에 원하는 대로 ID, 식단, 성별, 종 및 주석으로 표시된 열을 입력합니다.
- 화면 화면 화면 의 왼쪽에있는 시작 버튼을 클릭합니다. 현재 시간이 시작 시간과일치하면 프로그램이 원시 데이터 수집을 시작합니다.
3. 비행 공장에 테더 서쪽 옥수수 뿌리 벌레
- 40mm 길이의 28게이지 강철 와이어를 중앙에서 90°로 구부립니다.
참고: 와이어는 구리 또는 황동과 같은 다른 금속일 수도 있습니다. - 핀헤드보다 약간 큰 소량의 치과 왁스를 가지고 공이 형성될 때까지 손가락 사이로 굴려줍니다. 왁스가 곤충에 밀랍을 접하는 것을 방지할 수 있기 때문에 이물질, 먼지 및 오일이 왁스에 통합되는 것을 방지하기 위해 손가락이 깨끗한지 확인하십시오.
- 구부러진 와이어를 40mm의 한쪽 끝을 왁스 볼의 중앙으로 밀어 넣습니다.
- 전술한 바와 같이CO2로 시험 성인을 마취시다(1.11.1 및 1.11.2 참조).
- 마취 된 성인을 평평한 표면에 놓고 등쪽을 위로 놓습니다. 딱정벌레가 표면에 완전히 평평하게 놓여 있지 않으면 다리를 재배치하여 위치를 지정합니다. 딱정벌레는 와이어의 올바른 위치를 보장하기 위해 표면에 가능한 한 평평하게 놓여있는 것이 중요합니다.
- 잠시 (1 s) 부탄 라이터로 와이어에 치과 왁스를 가열합니다. 왁스가 너무 오래 가열되면 녹은 왁스가 와이어에서 떨어집니다. 효과적으로 곤충 표피에 부착되지 않기 때문에 와이어에서 떨어진 경우 왁스를 재사용하지 마십시오.
- 조심스럽게 철의 중간선을 따라 철사 (즉, 치과 왁스가없는 끝)의 다른 쪽 끝을 가리키면서 녹은 치과 왁스와 함께 철사 끝을 조심스럽게 배치합니다. 또는, 원하는 경우 치과 왁스없이 와이어의 끝을 머리쪽으로 가리킨다. 이 경우, 날아다니는 딱정벌레는 날아다니는 팔을 당기는 대신 밀어넣습니다. 용융 된 왁스는 비행을 방지하거나 방해 할 수 있으므로 elytra 또는 봉합사에 들어가지 않도록하십시오.
- 와이어의 자유 끝을 플라이트 밀 암의 중공 금속 튜브 개구부로 놓습니다. 와이어가 마찰에 의해 제자리에 고정될 수 있을 만큼 단단히 맞도록 하십시오. 테더드 딱정벌레는 시계 방향 또는 시계 반대 방향으로 비행하도록 배치 될 수있다.
- 딱정벌레를 장착한 직후, 더 큰 조직에서 티슈 페이퍼의 작은 조각(~1-cm dia)을 찢습니다. 타르살 접촉을 위해 비행 공장에서 매달려 있는 테더링된 딱정벌레에 티슈 조각을 제공; 대부분의 딱정벌레는 조직을 잡고 첫 비행 활동의 시작 부분에서 방출 할 때까지 중력에 대해 그것을 보유합니다. 이렇게 하면 초기 탈출 또는 착륙 비행 동작이 크게 줄어듭니다.
참고: 비행 테스트 룸에 있는 인간의 존재는 비행 공장에서 성인을 부착하고 제거하는 것으로 제한되어야 합니다. 시험 기간은 일반적으로 첨부 파일 이후 적어도 30 분경과 때까지 시작되지 않으며 (2.2.1 아래 참고 참조), 인간은이 시간 동안 또는 테스트 기간 자체 동안 비행실에 존재해서는 안됩니다. - 비행 밀 테스트를 완료한 후 모든 비행 테스트를 거친 성인을 제거합니다. 프노툼에서 와이어를 부드럽게 벗겨내어 테더를 프로노툼에 연결하는 왁스 비드를 제거합니다. 왁스는 표피를 손상시키지 않고 쉽게 분리되어 곤충을 원하는 경우 추가 실험에 사용할 수 있게합니다.
4. 비행 밀 프로그램에서 수집 한 데이터를 저장합니다.
- 프로그램은 MANUAL 또는 AUTO로설정할 수 있습니다. 프로그램이 수동으로 설정된 경우 사용자는 STOP 버튼을 클릭하여 프로그램을 종료해야 합니다. 프로그램이 AUTO로설정된 경우 현재 시간이 종료 시간과일치하면 프로그램이 원시 데이터 수집을 중지합니다.
- 비행 테스트 기간이 끝난 후 종료를 클릭합니다.
- 프로그램 초기화 중에 입력한 파일 이름 아래에 TDMS 파일이 저장되어 있는지 확인합니다(2.2단계).
- TDMS 파일을 클릭하고 문서를 스프레드시트(.xlsx)로 저장합니다.
5. 저장된 스프레드시트(.xlsx)에서 비행 매개변수를 검색합니다.
참고: 스프레드시트는 플라이트 밀 소프트웨어의 원시 데이터 출력을 조작하도록 사용자 지정설계될 수 있습니다. 여기서, 소프트웨어 프로그램은 Jones et al. 18에의해 설명된 것과 동일하지만, 시험 기간 동안 개별 곤충에 의한 가장 긴 중단 없는 비행을 인식하고 요약하기 위해 추가 루틴이 추가되었습니다.
- 항공편 활동에 참여하는 각 개인의 경우 스프레드시트에는 항공편 번호, 총 회전수, 시작 시간, 종료 시간 및 비행 시간(분)과 같은 정보가 포함됩니다.
- 테스트 기간 동안 비행한 총 거리를 계산하려면 '총 회전수'라고 표시된 열을 합산하고 회전당 비행한 거리를 곱합니다. 회전당 거리는 중앙 피벗에서 연결된 곤충까지의 비행 암 길이에 따라 달라집니다. 예를 들어 이 거리가 15.9cm이면 각 회전은 비행한 1미터와 같습니다. 총 회전 수는 '테스트 통계' 탭에서도 확인할 수 있습니다.
- 테스트 기간 동안 비행한 총 기간을 계산하려면 '비행 시간(min)'이라고 표시된 열을 합산합니다.
- 중단 이내 가장 긴 항공편의 거리와 기간을 확인하려면 '테스트 통계' 탭으로 이동하여 '가장 긴 비행 #'이라고 표시된 열 아래를 확인합니다.
- 비행 속도는 비행 거리와 비행 시간을 나누어 계산할 수 있습니다. 곤충의 경우 속도는 일반적으로 m/s 또는 km/h로 표현됩니다.
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Representative Results
그림 4는 비행 테스트 후 예상되는 출력의 대표적인 예를 보여줍니다. 비행 데이터는 아이오와 주립 대학의 곤충학과에서 수행 된 실험 작업에서 얻은. 6일된 짝짓기 암컷 서부 옥수수 뿌리벌레 성인은 비행 공장에 묶여 14:10 L:D, 60% RH 및 25°C로 설정된 통제된 환경 챔버에 배치되었습니다. 딱정벌레는 시뮬레이션 새벽의 개시 30 분 전에 22 시간 연속 비행 공장에 남아 있었고, 그들의 비행 활동은 기록되었다(그림 4). 새벽과 황혼은 30 분 동안 전체 오프에서 새벽 (또는 황혼의 경우 그 반대)에 전체 에 빛의 강도의 프로그래밍 된 점진적 변화에 의해 시뮬레이션되었다. 결과 스프레드시트의 첫 번째 탭은 2.3단계에서 입력한 정보를 사용하여 테스트된 개별 성인을 요약합니다. 후속 탭에는 각 개인의 항공편 데이터가 포함됩니다. 마지막 두 탭에는 'RAW 데이터'와 '테스트 통계'로 표시됩니다. 'RAW DATA'에는 모든 개인의 비행 활동 시간이 포함됩니다. '테스트 통계'는 각 딱정벌레에 대해 가장 긴 중단 없는 비행을 나타내며, 가장 긴 중단 없는 비행 시간(분) 시간, 시험 기간 동안 비행한 총 시간 및 총 회전 수에 대한 요약을 나타냅니다. 테스트 기간. 각 독립 항공편의 시작과 끝에 대한 타임스탬프를 통해 비행 주기를 분석할 수 있습니다.
비행 밀에 묶여 있는 암컷 딱정벌레의 경우#2(그림 4B)에스프레드시트에는 항공편 수, 항공편당 총 회전수, 각 항공편의 시작 및 종료 시간 및 각 비행 의 기간이 표시됩니다. 이 여성은 여러 개의 독립적 인 항공편에 종사했으며, 대부분은 매우 짧습니다. 그러나 비행 #5 여성은 37.8 분 동안 37.8 분 동안 1,258 m (이 경우 회전 당 거리가 1m이었기 때문에 회전 수와 동일)를 여행했습니다. 비행 밀에 묶여 암컷 딱정벌레 #1(그림 4C)테스트 기간 동안 비행에 종사하지 않았다, 그래서 빈 스프레드 시트가 표시됩니다.
일례로, 결과는 여성 서쪽 옥수수 뿌리 벌레의 두 그룹 사이의 비행 특성의 간단한 비교에서 제시된다. 성인은 아이오와에 있는 2개의 위치에서 상업적인 옥수수밭에서 집합되고 실험실에서 oviposit를 허용했습니다. 계란을 수집하고, 자손은 36개의 모종당 12마리의 포충의 사후 신생아 밀도(step 1.9)에서 프로토콜의 1단계에서 기재된 바와 같이 사육하였다. 생성된 성인 암컷은 2단계 및 3단계에서 설명된 바와 같이 테더및 시험되었다. 표 1은 4단계 및 5에 설명된 바와 같이 플라이트 밀 소프트웨어로부터 검색된 원시 데이터로부터의 비행 파라미터의 요약을 나타낸다. 총 비행 매개 변수는 22시간 테스트 기간 동안 개인의 모든 항공편의 합계를 참조하는 반면, 가장 긴 비행 매개변수는 테스트 중 가장 긴 중단 없는 비행을 가리킵니다.
그림 1. 테더 실험에 사용되는 곤충 비행 공장. (A) 전체 곤충 비행 공장 및 (B) 비행 공장의 작업 부분. (a) 비행 밀의 작업 부분은 동그라미, (B) (1) 1m 피하 튜브 비행 암, (2, 3) 페릿 링 자석, (4) 디지털 홀 효과 센서, (5) 센서를 트리거하는 데 사용되는 작은 니켈 링 자석, 및 (6) 피하 얇은 벽 튜브 ("중앙 핀") 격퇴 자석을 분리 (2,3) 비행 공장은 존스 외 의 원래 디자인에서 약간 수정18이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 2. 비행 밀 환경 챔버의 구성 요소. (A) 외부 챔버 피쳐에는 (1) Intellus 컨트롤러, (2) 제어판 및 (3) 주 전원 분리가 포함됩니다. (B) 내부 챔버 기능에는 (1) 유닛 쿨러(천장 패널 뒤), (2) LED 모듈, (3) 선반 장치 및 (4) 팬 형 가습기가 포함됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 3. 플라이트 밀 소프트웨어 프로그램의 인터페이스입니다. (A) '초기화'라고 표시된 첫 번째 탭에는 시작 및 종료 시간 및 파일 이름을 포함한 정보가 필요합니다. (B) '제목 정보'라고 표시된 두 번째 탭은 입력할 정보가 필요하지 않지만 단일 비행 테스트에서 평가된 여러 개인을 구별하는 데 사용됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 4. 6 일 된 여성 서쪽 옥수수 뿌리 벌레 딱정벌레의 대표 비행 데이터. (A) 출력의 첫 번째 탭은 특정 일에 테스트 된 7 명의 개인 비행에 대한 정보를 요약합니다. (B) 22시간 의 시험 기간 동안 여러 개의 독립 항공편에 종사하는 비행 #2(FM#2)의 여성 비행 데이터. (C) 비행 공장 #1(FM#1)에 배치된 여성은 22시간 의 시험 기간 동안 비행에 참여하지 않아 빈 스프레드시트가 생성되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 위치 | |||
| 에임스 | Nashua | ||
| 샘플 크기1 | 23 | 31 | |
| 총 비행 거리(m) | 387.83 ± 146.21 | 949.10 ± 267.73 | |
| 총 비행 시간(최소) | 14.34 ± 5.06 | 37.01 ± 10.51 | |
| 총 비행 속도(m/s) | 0.42 ± 0.04 | 0.44 ± 0.06 | |
| 가장 긴 비행 거리(m) | 184.48 ± 81.82 | 590.13 ± 186.01 | |
| 최장 비행 시간(최소) | 6.27 ± 2.26 | 22.15 ± 7.67 | |
| 최장 비행 속도(m/s) | 0.46 ± 0.04 | 0.44 ± 0.03 | |
| 1 최소 1분 비행 | |||
표 1. 평균 (± SE) 아이오와에서 두 위치에서 여성 서쪽 옥수수 뿌리 벌레의 비행 공장에서 성능. 가장 긴 비행은 시험 기간 동안 각 개인이 수행한 가장 긴 중단 없는(즉, 연속) 비행을 말합니다.
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Discussion
효과적인 저항 관리 계획을 고안하기 위해 서쪽 옥수수 뿌리 벌레 비행 행동을 특성화하는 것이 중요합니다. 이 해충의 비행 행동은 actographs, 비행 터널 및 비행 공장을 포함하여 다양한 방법을 사용하여 실험실에서 연구되었습니다. 이 백서에 설명된 바와 같이 비행 공장은 곤충이 중단 없는 비행을 할 수 있도록 하여 연구원이 전체 테스트 기간 동안 개별 비행의 거리, 지속 시간, 주기성 및 속도와 같은 비행 매개 변수를 정량화할 수 있도록 합니다.
대부분의 곤충 종과 마찬가지로 서부 옥수수 뿌리 벌레를 위한 비행 밀 실험을 위한 프로토콜에서 가장 어려운 단계는 성인에게 밧줄을 적절히 적용하는 것입니다(3단계). 이것은 와이어의 부착을 위해 프로노툼에서 사용할 수있는 표면적의 소량뿐만 아니라 표피 표면에 천연 왁스의 풍부한 양으로 인해 어려운 작업이 될 수 있습니다. 이 작업은 곤충이CO2 마취에서 나올 때 교반하기 시작하기 전에 밧줄을 적용 할 수있는 제한된 시간에 의해 더 어려워된다. 테더가 올바르게 일렬로 세워지고 테스트 기간 내내 딱정벌레의 프로노텀을 준수하는 것이 중요합니다. 밧줄이 잘못 정렬되면 딱정벌레는 비행 공장에서 비행하는 동안 비행에 참여하는 데 어려움을 겪을 수 있으며, 그 결과 실제로 거리, 지속 시간 및 속도가 저하될 수 있습니다. 딱정벌레는 치과 왁스가 프로노툼에 충분히 강하게 와이어를 부착하지 않는 경우 테스트 기간 동안 탈출 할 수 있습니다. 따라서 깨끗하고 꾸준한 손, 작업 가능한 온도로 왁스를 따뜻하게하는 좋은 감각, 그리고 딱정벌레를 테더링하는 동안 자신감을 가지는 것이 중요합니다.
최대 임계값을 설정할 수 있도록 독립 비행 이벤트를 구성하는 것에 대해 결정해야 합니다(2.2.3 단계). 개인은 정지 및 이동 활동에 따라 시험 기간 동안 항공편, 항공편 1편 또는 수십 편의 항공편을 운항할 수 없으며 할당된 최대 임계값에도 따라 항공편을 만들 수 없습니다. Jones 외18에 의해 보고 된 기본값은 5 s입니다. 서쪽 옥수수 뿌리 벌레의이 연구에서, 최대 임계값은 1 분에 설정 되었다. 가장 적절한 설정은 곤충 종과 연구원의 목표에 따라 판단 호출입니다. 장단점이 있습니다. 비행을 그만두지만 기세로 인해 하나 이상의 회전을 위해 계속 원을 그리는 곤충은 값이 1분으로 설정될 때 해당 회전이 이전 비행의 일부로 잘못 계산됩니다. 값이 5초로 설정된 경우 대부분의 추가 비비행 회전이 계산되지 않으며 해당 항공편의 로깅이 올바르게 종료됩니다. 다른 한편으로는, 때때로 곤충은 그것의 방향을 통제하기 위한 노력의 일환으로 비행을 실질적으로 느리게, 착륙, 또는 그밖 이유를 위해, 그 후에 액티브한 비행을 중단하지 않고 더 높은 속도로 비행을 재개합니다. 비행 공장에서 이러한 행동은 일반적이며 서쪽 옥수수 뿌리 벌레에서 관찰되었습니다. 최대 임계값이 5초로 설정되면 두 개의 별도 항공편으로 기록되는 경우가 많지만 임계값이 1분이면 중단 되지 않은 항공편으로 올바르게 기록됩니다. 그러나 1분 임계값 하에서, 실제로 비행을 멈추고 1분 이내에 비행을 재개하는 곤충의 비행은 멈추지 않은 것으로 잘못 기록될 것입니다.
최소 비행 임계값(예: 최소 1분 이상 비행)을 사용하여 취급 중 손상되었거나 건강이 좋지 않은 성인을 추가 분석에서 제외할 수 있습니다. 이러한 거짓 제로 (또는 거짓 매우 짧은 항공편)에 대한 보호의 트레이드 오프는 진정한 제로 (또는 진정한 매우 짧은 항공편) 즉, 건강하지만 비행 동기가없는 개인을 제외 할 수있는 가능성입니다. 연구원은 실험의 목표에 따라 제로 (또는 매우 짧은 항공편)를 처리하는 방법과 결과를 해석할 때 가장 가능성이 높으며 가장 바람직하지 않은 오류 유형을 결정해야 합니다. 또한, 비활성 딱정벌레를 지지하는 비행 팔의 위치가 곤충의 비비행 운동이나 약간의 기류로 인한 팔의 작은 움직임이 직접 또는 매우 가까운 센서에 있을 때 발생하는 일반적인 문제가 발생합니다. 챔버는 혁명으로 거짓으로 기록 될 수있다. 이 방법론적 아티팩트가 더 짧은 비행 시간의 빈도를 팽창시키는 것을 방지하려면 ≤1분 동안 지속되는 모든 항공편을 분석에서 제외하는 것이 좋습니다. 이러한 종류의 예술적 독서는 더 오랜 시간 동안 계속된다면 기록된 "비행"에 대해 무의미한 고속 (예 : > 2 m / s)을 초래할 수 있습니다. 감지되면 해당 개인에 대해 해당 "비행" 데이터를 삭제해야 합니다.
비행 밀 연구는 서양 옥수수 뿌리 벌레 비행 행동에 중요한 통찰력을 제공하지만, 어떤 종과 마찬가지로 필드(24)에서자연 비행에 테더 비행과 관련된 합병증이있다. 비행 공장의 곤충이 일시 중단되어 무게에 수직으로 지지됩니다. 따라서, 자연 비행 시 리프트를 제공하기 위해 소비된 에너지는 비행공장(25)에테더형 곤충에 의해 투자되지 않을 수 있다. 한편, 테더형 곤충은 비행암(25,26)으로부터의피벗, 비행암의 추가중량 및 공기역학적 항력을 극복하기 위해 자유비행보다 더 많은 추력을 제공해야 한다. 서쪽 옥수수 뿌리 벌레의 자연 비행은 때때로 비행 경계 층(27)위의 고도에서 발생하며, 비행 중 덮인 거리는 곤충의 비보조 비행 속도보다 훨씬 큰 풍속에 의해 강하게 영향을받을 수 있습니다. 28. 비행 공장은 단방향 비행을 부과하므로 비행 거리가 비행 경로가 구불구불 할 수있는 필드의 총 변위를 과대 평가 할 수 있습니다. 비행 밀에 곤충을 장착 한 후 작은 조직과 타르살 접촉을 제공 (단계 3.9) 착륙 시도와 관련된 초기 탈출 비행뿐만 아니라 비행 활동을 감소시킨다. 그러나 딱정벌레가 실험 중에 조직을 떨어뜨리면 착륙으로 비행을 종료할 수 없다는 동일한 문제가 발생합니다. 대체 actograph 시스템은 테더8,9 또는 풀린7 서쪽 옥수수 뿌리벌레와 실험실 비행 실험에 사용되었습니다. 자발적인 타르살 접촉을 허용하여 비행 종료 문제를 완화하지만, 비행 거리 나 속도를 측정할 수 없다는 것이 절충입니다. 이러한 제한에도 불구하고, 비행 공장은 다양한 발달, 생물학적 및 비생물적 요인이 곤충의 비행 성향에 미치는 영향과 비행 행동 자체가 어떻게 영향을 미치는지 검사하기위한 비교 도구로 매우 유용합니다. 마크 캡처실험(29,트랩 데이터30)및 유전자흐름(31)의추정치와 같은 다른 증거와 결합하면 비행 밀 실험에서 얻은 독특한 통찰력이 전체론적 으로 기여합니다. 서부 옥수수 뿌리 벌레 분산 의 이해와 그 인구 수준의 결과.
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Disclosures
저자는 공개 할 것이 없다.
Acknowledgments
E.Y.Y.의 대학원 조교는 국립 과학 재단 I / UCRC, 절지 동물 관리 기술 센터에 의해 지원되었다, 그랜트 번호에 따라. IIP-1338775 및 산업 파트너.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Butane multi-purpose lighter | BIC | UXMPFD2DC | To soften wax when tethering |
| Clear polystyrene plastic vial (45-ml) | Freund Container and Supply | AS112 | To hold beetle while anesthetizing |
| Dehydrated culture media, agar powder | Fisher Scientific | S14153 | To make agar for holding moisture for adults |
| Delrin rod (1" diameter, 3.75" long) | Many suppliers: can use cheapest on the internet. | For post of flight mill | |
| Dental wax | DenTek | 47701000335 | Adheres wire tether to prothorax |
| Ferrite ring magnets (OD: 0.69”, ID: 0.29”, Thickness: 0.118”; 7oz pull) | Magnet Shop | 63B06929118 | Opposing - to generate the float. |
| Hall effect sensor | Optikinc | OHN3120U | Look under magnetic sensors on the left side of the Optekinc website then look for the part number. A link is given for current suppliers. |
| Hypodermic tubing (22 gauge; 0.0358” OD x 0.01975” ID x 0.004” wall) | Small Parts, Inc. | HTX-22T-12 | Used for flight mill arms and main axis rod. |
| Incubator (104.1 x 85.4 x 196.1 cm) | Percival Scientific | I-41VL | |
| LabVIEW Full Development System software, system-design platform | National Instruments (See http://www.ni.com/en-us/shop/labview/select-edition.html) | LabVIEW 2018 (Full Edition) | Provides environment needed to run flight mill files (.vi extensions) available for download from Jones et al.18 at http://entomology.tfrec.wsu.edu/VPJ_Lab/Flight-Mill. LabVIEW 2018 Full is compatible with Win/Mac/Linux operating systems. |
| Mesh cage (18 x 18 x 18 cm) | MegaView Science Co. Ltd. | BugDorm-4M1515 | mesh size = 44 x 32, 650 µm aperture |
| Needle tool | BLICK | 34920-1063 | For scoring soil surface for egg laying in laboratory |
| Nickel ring magnets (3/16” OD x 1/16” ID x: 1/16” thick) | K&J Magnetics | R311 | Used to trigger the digital hall effect sensor. |
| Petri dish (100 mm x 15 mm) | Fisher Scientific | S33580A | |
| Plastic container (44-ml) | Dart | 150PC | For initial rearing of young larvae |
| Plastic container (473-ml) | Placon | 22885 | For rearing of older larvae |
| Round brush (size 2) | Simply Simmons | 10472906 | For transferring freshly hatched neonates to surface of roots |
| Sieve (250-µm) | Fisher Scientific | 08-418-05 | To separate eggs from soil |
| Steel wire (28-gauge) | The Hillman Group | 38902350282 | |
| Teflon rod (3/8" diameter, 3/4" length) | United States Plastic Corporation | 47503 | To accept the rotating arm. |
| Vacuum | Gast Manufacturing, Inc. | 1531-107B-G288X | For aspirating adults in laboratory |
| White poly chiffon fabric | Hobby Lobby | 194811 | To prevent escape of larvae from rearing container |
References
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