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Biology

नियंत्रित परिस्थितियों में गोभी सफेद तितली (पियरिस रैपे) का पालन: भारी धातु सहिष्णुता के साथ एक केस स्टडी

Published: August 18, 2023 doi: 10.3791/65383
Automatic Translation
1, 1,2
1Deptartment of Ecology, Evolution and Behavior, University of Minnesota, 2Biology, Sweet Briar College

Summary

यह पेपर एक कृत्रिम आहार के साथ नियंत्रित प्रयोगशाला स्थितियों में गोभी सफेद तितली को पालने के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल प्रस्तुत करता है, जो प्रारंभिक जीवन पोषण और विष जोखिम के सटीक जोड़तोड़ की अनुमति देता है। प्रतिनिधि परिणाम बताते हैं कि इस प्रोटोकॉल के साथ भारी धातु विषाक्तता की परख कैसे की जा सकती है।

Abstract

गोभी सफेद तितली (पियरिस रापे) व्यवहार और पोषण पारिस्थितिकी में लागू कीट नियंत्रण अनुसंधान और बुनियादी अनुसंधान के लिए एक महत्वपूर्ण प्रणाली है। गोभी की सफेदी को कृत्रिम आहार पर नियंत्रित परिस्थितियों में आसानी से पाला जा सकता है, जिससे वे तितली की दुनिया का एक मॉडल जीव बन जाते हैं। इस पेपर में, इस प्रजाति के पालन के लिए बुनियादी तरीकों को चित्रित करने के लिए भारी धातु जोखिम के हेरफेर का उपयोग किया जाता है। सामान्य प्रोटोकॉल दिखाता है कि तितलियों को खेत में कैसे पकड़ा जा सकता है, ग्रीनहाउस पिंजरों में अंडे देने के लिए प्रेरित किया जा सकता है, और लार्वा के रूप में कृत्रिम आहार में स्थानांतरित किया जा सकता है। विधियों से पता चलता है कि विभिन्न शोध प्रश्नों के लिए तितलियों को कैसे चिह्नित, मापा और अध्ययन किया जा सकता है। प्रतिनिधि परिणाम इस बात का अंदाजा देते हैं कि घटकों में भिन्न कृत्रिम आहार का उपयोग नियंत्रण आहार के सापेक्ष तितली के प्रदर्शन का आकलन करने के लिए कैसे किया जा सकता है। अधिक विशेष रूप से, तितलियां निकल के प्रति सबसे सहिष्णु थीं और तांबे के लिए कम से कम सहिष्णु थीं, बीच में कहीं जस्ता की सहनशीलता के साथ। इन परिणामों के लिए संभावित स्पष्टीकरण पर चर्चा की जाती है, जिसमें कुछ सरसों के मेजबान पौधों में निकल अति-संचय और कीड़ों में हाल के सबूत शामिल हैं कि तांबा पहले की तुलना में अधिक विषाक्त हो सकता है। अंत में, चर्चा पहले इन विधियों के समस्या निवारण के लिए प्रोटोकॉल और निर्देशों में भिन्नताओं की समीक्षा करती है, इस बात पर विचार करने से पहले कि भविष्य के शोध इस अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले कृत्रिम आहार को और कैसे अनुकूलित कर सकते हैं। कुल मिलाकर, कृत्रिम आहार पर गोभी की सफेदी के पालन और माप का एक विस्तृत वीडियो अवलोकन प्रदान करके, यह प्रोटोकॉल अध्ययनों की एक विस्तृत श्रृंखला में इस प्रणाली का उपयोग करने के लिए एक संसाधन प्रदान करता है।

Introduction

छोटी गोभी सफेद तितली (पियरिस रापे, इसके बाद "गोभी सफेद") सरसों की फसलों की एक महानगरीय कीट प्रजाति है, जैसे गोभी, ब्रोकोली और कैनोला 1,2,3। इसी समय, गोभी सफेद जीव विज्ञान में अनुसंधान के लिए एक शक्तिशाली प्रणाली है और आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला तितली मॉडल है, क्योंकि उन्हें नियंत्रितप्रयोगशाला प्रयोगों 4,5 में आसानी से पाला और हेरफेर किया जा सकता है। गोभी सफेद तितलियों पर शोध ने मेजबान खोज 6,7,8, अमृत संसाधन उपयोग9,10,11, साथी की पसंद और यौन चयन 12,13,14, विंग पैटर्न विकास और विकास 15,16,17, और उपन्यास और परिवर्तन के प्रति प्रतिक्रियाओं के संबंध में महत्वपूर्ण अंतर्दृष्टि प्रदान की है। वातावरण18,19. इनमें से कई अंतर्दृष्टि इस तथ्य पर निर्भर करती हैं कि गोभी की सफेदी को कृत्रिम आहार 4,20,21 पर पाला जा सकता है, जिसे खराब पोषण की स्थिति 22,23, पारिस्थितिक रूप से प्रासंगिक प्रदूषक स्तर24,25,26,27, या नए मेजबान पौधों 28,29 में संक्रमण को प्रतिबिंबित करने के लिए सटीक रूप से हेरफेर किया जा सकता है।. वर्तमान अध्ययन प्रयोगशाला में कृत्रिम आहार पर गोभी सफेद तितलियों के पालन के लिए बुनियादी तरीकों और लार्वा और वयस्कों के प्रमुख प्रदर्शन उपायों को चित्रित करने के लिए भारी धातुओं के संपर्क में एक प्रयोग का उपयोग करता है। इन विधियों के कई पहलू अन्य तितलियों30,31 और पतंगों32,33,34 पर लागू होते हैं जिन्हें कृत्रिम आहार पर पाला जा सकता है।

इस पेपर में, गोभी सफेद तितलियों के पालन के सामान्य तरीकों को चित्रित करने के लिए धातु सहिष्णुता पर एक प्रयोग का उपयोग किया जाता है। भारी धातुएं मानव उत्पादों, औद्योगिक प्रक्रियाओं के क्षरण और कीटनाशकों, पेंट औरअन्य उत्पादों में ऐतिहासिक उपयोग से विरासत संदूषण से उपजी एक आम मानवजनित प्रदूषक हैं। सीसा, तांबा, जस्ता और निकल सहित कई भारी धातुएं मिट्टी और पानी से पौधे के ऊतकों 39,40,41,42 में जा सकती हैं, और धूल में धातुओं को पौधे की पत्तियों 43,44,45 पर जमा किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप फाइटोफैगोस कीट लार्वा के संपर्क में आने के कई मार्ग होते हैं। जीवन की शुरुआत में भारी धातु के संपर्क में पशु विकास पर नकारात्मक प्रभाव पड़ सकता है, विशेष रूप से तंत्रिका ऊतक पर, और उच्च स्तर घातक हो सकता है 35,36,46,47,48। कई अध्ययनों ने विकासशील कीटों पर धातु के जोखिम के नकारात्मक प्रभावों को दिखाया है, जिसमें कीट और लाभकारी कीड़ेदोनों शामिल हैं 49,50,51. भारी धातु प्रदूषकों की बड़ी संख्या, और तथ्य यह है कि वे अक्सर मानव वातावरण में सह-होतेहैं, इसका मतलब है कि सटीक प्रयोगशाला विधियों की आवश्यकता है जिसमें शोधकर्ता विकासशील कीटों को उनके पर्यावरणीय प्रभावों को समझने और कम करने के लिए विभिन्न धातुओं के विभिन्न स्तरों और संयोजनों को उजागर कर सकते हैं।

वर्तमान कार्य गोभी के सफेद अस्तित्व और विकास पर आम धातुओं के प्रभावों के विपरीत है, जो तांबा (सीयू), जस्ता (जेडएन), और निकल (नी), मानव वातावरण में तीन सामान्य प्रदूषकों पर ध्यान केंद्रित करता है। उदाहरण के लिए, ग्रामीण मिनेसोटा सड़क के किनारे के किलों में 71 पीपीएम जेडएन, 28 पीपीएम क्यू और 5 पीपीएम नी53 तक होता है। यह प्रयोग गोभी सफेद तितलियों के कृत्रिम आहार में इन धातुओं के स्तर में पर्यावरण में देखे गए स्तरों के अनुरूप और उससे अधिक स्तर पर हेरफेर करता है। इन धातुओं की सापेक्ष विषाक्तता के विपरीत एक कृत्रिम आहार का उपयोग किया जाता है, यह भविष्यवाणी करते हुए कि गोभी सफेद धातु प्रदूषकों के प्रति अधिक संवेदनशील होंगे जो एंजाइमों और ऊतकों (तांबा और जस्ता) में छोटे स्तर पर होने वाले लोगों के सापेक्ष उनके शरीर विज्ञान (निकल) का एक अभिन्न अंग नहीं हैं; चित्र 1)। पूरे समय, यह पाठ इस महत्वपूर्ण तितली मॉडल प्रणाली के पालन और अनुसंधान विधियों को चित्रित करने के लिए पद्धतिगत विवरण और साथ में वीडियो विज़ुअलाइज़ेशन प्रदान करता है।

Protocol

यह शोध यूएसडीए एपीएचआईएस परमिट पी 526 पी-13-02979 के तहत आयोजित किया गया था।

1. प्रायोगिक तितलियों का संग्रह

  1. एक हवाई कीट जाल के साथ वयस्क मादा तितलियों को पकड़ो। गोभी की सफेदी आम तौर पर अमृत पौधों और मेजबान पौधों (ब्रासिकेसी परिवार में) के साथ खुले, परेशान आवासों में पाई जाती है।
    1. खोज करें जब सूरज निकल रहा है और तापमान गर्म है। मादाओं को लक्षित करने के लिए, उन व्यक्तियों की तलाश करें जो धीरे-धीरे फड़फड़ाते हैं, जमीन के करीब, और पौधों पर उतरते हैं ताकि पत्तियों को उनके फोरटार्सी के साथ "ड्रम" (स्वाद) किया जा सके।
  2. अंडे काटने के लिए पिंजरों में मादाओं को स्थापित करें।
    नोट: खेत में एकत्र की गई मादाओं को, औसतन, एक या दो पुरुषोंके साथ जोड़ा जाता है, और पकड़ने के तुरंत बाद उपजाऊ अंडे देना शुरू कर देना चाहिए। जंगली-पकड़ी गई मादाओं को अंडाणु और संभोग करने के लिए प्राकृतिक प्रकाश की आवश्यकता होती है, इसलिए पिंजरे को ग्रीनहाउस या खिड़की में रखें।
  3. अंडे की कटाई के लिए एक मेजबान पौधे के साथ घर मादाएं।
    नोट: मादाएं हरी गोभी, मूली, केल, कोलार्ड और एराबिडोप्सिस सहित विभिन्न प्रकार के मेजबान पौधों को स्वीकार करेंगी, लेकिन यह सुनिश्चित करेंगी कि पौधों को किसी भी कीटनाशक के साथ इलाज नहीं किया गया है।
    1. पत्ती के दबाव को बनाए रखने के लिए मेजबान पौधों को या तो बर्तनों में या पानी के साथ कंटेनरों में प्रस्तुत करें, जैसे कि पुष्प जल ट्यूबों में केल के तने।
    2. यदि शोधकर्ता अंडे इकट्ठा करना चाहता है और उन्हें सीधे आहार में स्थानांतरित करना चाहता है, तो पहले एक प्लास्टिक के कप पानी के शीर्ष पर एक मेजबान पौधे की पत्ती को संलग्न करने के लिए एक रबर बैंड का उपयोग करें, और फिर किनारे के चारों ओर पैराफिल्म का एक टुकड़ा फैलाएं- पत्ती को छूने वाली मादाएं पैराफिल्म पर अंडाकार डालेंगी (देखें5)।
  4. सुनिश्चित करें कि पिंजरे में सापेक्ष आर्द्रता को उच्च रखने के लिए कुछ भी शामिल है, उदाहरण के लिए, एक गमले वाले पौधे को दैनिक पानी देने या तौलिया गीला करने के माध्यम से, विशेष रूप से शुष्क परिस्थितियों में। यदि गमले में लगे पौधों को पिंजरे में पानी पिलाया जाता है, तो सुनिश्चित करें कि एक तौलिया बर्तन के नीचे है, क्योंकि तितलियां पूलिंग पानी में फंस सकती हैं।
  5. तितलियों को पीले स्पंज पर प्रस्तुत 10% पतला शहद पानी के घोल के साथ खिलाएं, जिसे तितलियां जल्दी से उपयोग करना सीखती हैं, खासकर अगर अनुभवी व्यक्तियों के साथ रखा जाता है।
    1. तितलियों को स्पंज से खिलाने के लिए प्रोत्साहित करने के लिए, उन्हें सीधे फीडर पर रखें, खासकर पानी की बोतल के साथ हल्के से छिड़काव करने के बाद, जो अक्सर उन्हें अपने प्रोबोसिस को बाहर निकालने का कारण बनता है।
    2. फीडर स्थापित करने के लिए, पहले पीले या नारंगी स्पंज को अच्छी तरह से कुल्ला करें, और फिर उन्हें छोटे वर्गों में काट लें जो 60 मिमी प्लास्टिक पेट्री व्यंजनों में फिट होते हैं। फीडरों को रोजाना बदलें और स्पंज को हल्के ब्लीच घोल में साफ करें, इसके बाद मोल्ड के विकास को रोकने के लिए पूरी तरह से कुल्ला करें।

2. कृत्रिम आहार बनाना

  1. सबसे पहले, एक प्रयोग के लिए प्रासंगिक नुस्खा निर्धारित करने के लिए तालिका 1, या अन्य प्रासंगिक स्रोतों में नुस्खा का उपयोग करें। फोकल प्रजातियों या प्रयोग के लिए विशिष्ट आवश्यक संशोधन करें। सामग्री का वजन करते समय पालन करने के लिए एक नुस्खा प्रिंट करें।
  2. आगर को छोड़कर सभी सूखी सामग्री को एक कंटेनर में तौलें। सुनिश्चित करें कि सामग्री को उनके संबंधित भंडारण स्थान पर वापस रखा गया है, यह देखते हुए कि कई सामग्री 4 डिग्री सेल्सियस पर संग्रहीत हैं। पूर्व-तौल, सूखे घटक मिश्रण को 5 मिलीलीटर फ्लेक्ससीड तेल के साथ ब्लेंडर में रखें।
  3. प्रत्येक आहार बैच के लिए, नीचे दिए गए चरणों का पालन करें।
    1. 15 ग्राम बारीक जाल आगर को 400 मिलीलीटर आसुत जल के साथ बीकर में कम से कम 1 लीटर आकार में मिलाएं। जब तक कि आगर उबलने के करीब न हो जाए, तब तक माइक्रोवेव करें, पूरे मिश्रण में बारीक बुलबुले के साथ, मिश्रण को उबलने से रोकने के लिए हर 30-60 सेकंड में हिलाएं।
    2. इस गर्म आगर मिश्रण में, सूखी सामग्री के साथ मिश्रण करने के लिए उपयुक्त तापमान पर लाने के लिए 400 मिलीलीटर नल-तापमान आसुत पानी जोड़ें, क्योंकि विटामिन मिश्रण गर्मी के प्रति संवेदनशील है।
    3. अगर मिश्रण को ब्लेंडर में जोड़ें और यदि आवश्यक हो तो ब्लेंडर के किनारों को खुरचते हुए अच्छी तरह से मिलाएं।
  4. जैसा कि आगर गर्म हो रहा है, किनारों को छूने के साथ काउंटर पर कम से कम सत्तर चार-औंस आहार कप रखें। आहार को अच्छी तरह से मिलाने के बाद, ब्लेंडर से मिश्रण को आहार कप में डालें, यह सुनिश्चित करते हुए कि आहार प्रत्येक कप के निचले हिस्से को कवर करता है।
  5. आहार ठंडा होने के बाद, कप पर ढक्कन रखें, आहार कप को आहार प्रकार के साथ लेबल करें, उन्हें ट्रे पर ढेर करें, और उपयोग तक 4 डिग्री सेल्सियस पर 1 महीने तक स्टोर करें।

3. कृत्रिम आहार पर स्थानांतरण और पालन

  1. 24 डिग्री सेल्सियस जलवायु कक्ष में जाल कवर के साथ 30 औंस डेली कप में तितली अंडे के साथ घर के मेजबान पौधे के पत्ते। 1 सप्ताह के बाद, कप की जांच करें- यह सुनिश्चित करें कि लार्वा से बाहर निकला गया है और पहले या दूसरे चरण के अंत में, कृत्रिम आहार में स्थानांतरण के लिए एक अच्छा समय है।
  2. लार्वा को पेंटब्रश के साथ कृत्रिम आहार में स्थानांतरित करें, इसे ब्लीच स्प्रे के साथ कीटाणुरहित करें और लार्वा के कंटेनरों के बीच पानी का कुल्ला करें। प्रत्येक 4 औंस कप में तीन लार्वा स्थानांतरित करें। जबकि कृत्रिम आहार ऊर्जा घने है और लार्वा के उच्च घनत्व का समर्थन कर सकता है, कप में लार्वा पैक करने से बचें, क्योंकि उच्च लार्वा घनत्व वाले कप में रोग और मोल्ड फैल सकते हैं।
  3. कप को उनके किनारों पर एक प्लास्टिक बिन में रखें ताकि फ्रास कप के तल तक गिर जाए और आहार से दूर हो जाए, जिससे मोल्ड और रोग का खतरा कम हो जाए।
    1. कम से मध्यम प्रकाश स्तर के साथ नियंत्रित तापमान की स्थिति में आहार कप रखें। स्पष्ट कप ढक्कन के माध्यम से झांककर हर 1-2 दिनों में फफूंदी और बीमारी के लिए कप की निगरानी करें।
    2. मोल्ड या बीमारी वाले कप को अन्य कप में फैलने से रोकने के लिए संगरोध या जमे हुए किया जा सकता है।

4. वयस्क उद्भव और हैंडलिंग

  1. लार्वा को सूखने और आहार कप में उभरने दें। जब वयस्क उभरते हैं, तो उन्हें निशान लगाने के लिए हटाने से पहले उनके पंखों को सख्त होने के लिए कुछ घंटे दें। वयस्क तितलियों को उनके पंखों को धीरे से पकड़कर साफ हाथों से कप से निकालें, यह देखते हुए कि उनके शरीर के करीब सभी चार पंखों को पकड़ना अधिक स्थिर पकड़ है।
  2. तितलियों को चिह्नित करने के लिए, सूखे व्यक्तियों को सिर और वक्ष से पकड़ें और उनके हिंडविंग पर एक संख्या को हल्के से चिह्नित करने के लिए एक बारीक शार्पी का उपयोग करें।
    1. पंख के निशान और जननांग के संयोजन का उपयोग करने वाले सेक्स व्यक्ति; मादाओं के पृष्ठीय सिलाई पर आम तौर पर दो काले धब्बे होते हैं और गहरे, अधिक पीले रंग के हिंडविंग्स होते हैं, जबकि पुरुषों में आमतौर पर एक चमकदारसफेद पृष्ठभूमि पर पृष्ठीय सिलाई पर एक छोटा काला धब्बा होता है।
    2. यह देखते हुए कि यह रंग व्यक्तिगत और मौसमी भिन्नता दिखाता है, पेट के लक्षणों का उपयोग करके लिंग की पुष्टि करें- पुरुषों के पेट के बाहर के छोर पर दो हाथ होते हैं और सामान्य रूप से एक संकीर्ण पेट होता है, जबकि महिलाओं में एक ही जननांग उद्घाटन होता है।
  3. वयस्कों को एक हाथ से लिफाफे को खोलकर, तितली को सिर और वक्ष से पकड़कर, लिफाफे में स्लाइड करके और दूसरे हाथ से लिफाफे के माध्यम से पंखों को पकड़कर मोम ग्लास के लिफाफे में स्थानांतरित करें।
    1. सुनिश्चित करें कि लिफाफे के भीतर सभी चार पंख सामान्य रूप से बंद हैं।
    2. प्रयोग से पहले 1 सप्ताह तक तितलियों को ठंडी स्थिति (5-6 डिग्री सेल्सियस) में बनाए रखें, लेकिन फ्रिज से बाहर निकाले जाने पर कम से कम 1 दिन की अनुमति दें।

5. प्रदर्शन के उपाय

  1. मृत व्यक्तियों पर पंख लक्षणों को मापने के लिए, एक हाथ में वक्ष को पकड़कर तितली के पंखों को हटा दें और इसके आधार पर प्रत्येक पंख को हटाने के लिए बल का उपयोग करें। पंखों को एक लाइटबॉक्स में सपाट रखें और बाद के माप के लिए तस्वीरें लें।
  2. प्रजनन क्षमता का अनुमान प्राप्त करने के लिए, वयस्कों को संभोग पिंजरों में रखें, जिससे पुरुषों की प्रजनन परिपक्वता के लिए कम से कम 1 दिन और संभोग के लिए 1 दिन की अनुमति मिलती है। विच्छेदन के माध्यम से अंडे की गिनती के लिए निर्धारित समय बिंदुओं पर मादाओं का बलिदान करें, या मेजबान पौधों पर प्रत्येक दिन अंडे एकत्र करें।
  3. अंडे के भार का अनुमान लगाने के लिए, मादा के पेट को हटा दें, इसे 1x पीबीएस बफर में रखें, और उदर पक्ष के साथ एक स्लिट काट लें।
    1. छल्ली से इननार्ड को अलग करने के लिए बल का उपयोग करें, फिर अंडाशय को आंत, ट्रेचे और पेट की अन्य सामग्री से दूर खींचें।
    2. दो अंडाशय ों में से प्रत्येक के भीतर चार घुंघराले ओवेरियोल्स को अनकर्ल करें, यह देखते हुए कि परिपक्व, जर्दी और खोल वाले अंडे अपरिपक्व रोम में संक्रमण करते हैं। कुल परिपक्व अंडे का मिलान करने में मदद करने के लिए एक काउंटर का उपयोग करें, आमतौर पर 0-200 अंडे से लेकर।
  4. एक विच्छेदित मादा की संभोग स्थिति निर्धारित करने के लिए, बर्सा मैथुन को खोलें और शुक्राणुओं को अलग करें। जैसे ही शुक्राणु पचते हैं, वे आम तौर पर एक "पूंछ" विकसित करते हैं और एक दूसरे के भीतर नेस्टेड होते हैं।

6. केस स्टडी

नोट: प्रयोगात्मक आबादी को खोजने के लिए 2014 में वयस्क मादा गोभी सफेद तितलियों को जंगल से एकत्र किया गया था। वयस्क महिलाओं की उत्पत्ति डेविस, कैलिफोर्निया (एन = 8 संस्थापक महिलाओं) के पास से हुई थी।

  1. तितलियों का आवास
    1. ग्रीनहाउस में प्राकृतिक प्रकाश के तहत "बगडॉर्म" जाल पिंजरों (61 सेमी x 61 सेमी x 61 सेमी) में मादाओं को रखें। ओविपोजिशनिंग के लिए मेजबान पौधे गोभी (ब्रासिका ओलेरेसिया) की एक कार्बनिक पत्ती प्रदान करें।
    2. पिंजरों में नमी बनाए रखने के लिए, एक छोटा गमले वाला पौधा (कॉसमॉस) शामिल करें, जिसे दैनिक रूप से पानी पिलाया जाता है, प्रत्येक पिंजरे के भीतर एक तौलिया के ऊपर रखा जाता है।
    3. नए अंडे के साथ पत्तियों को ढक्कन में छेद के साथ 473 एमएल प्लास्टिक कप में स्थानांतरित करके रोजाना अंडे एकत्र करें और एक जलवायु कक्ष में रखें।
    4. तितलियों को एड लिबिटम के साथ 10% शहद पानी के घोल (आसुत जल के साथ कार्बनिक शहद को पतला करके बनाया गया) तक पहुंच प्रदान करें, जो एक छोटे पेट्री डिश में पीले स्पंज के माध्यम से सुलभ है जिसे दैनिक रूप से बदला जाता है।
  2. कृत्रिम आहार तैयार करना
    1. पहले से विकसित लेपिडोप्टेरा आहार के संशोधनों का उपयोग करके गोभी सफेद लार्वा के लिए कृत्रिम आहारतैयार करें। आहार के एक बैच में 50 ग्राम गेहूं के रोगाणु, 27 ग्राम कैसिइन, 10 ग्राम सेल्यूलोज, 24 ग्राम सुक्रोज, 15 ग्राम गोभी का आटा, 9 ग्राम वेसन नमक मिश्रण, 12 ग्राम तोरुला खमीर, 3.6 ग्राम कोलेस्ट्रॉल, 10.5 ग्राम वेंडरज़ेंट विटामिन मिश्रण, 1.1 ग्राम मिथाइल पैराबेन, 1.5 ग्राम सोर्बिक एसिड, एस्कॉर्बिक एसिड का 3 ग्राम, और स्ट्रेप्टोमाइसिन का 0.175 ग्राम ( सामग्री की तालिका देखें)।
    2. कई आहार बैचों (तालिका 1) के लिए सूखी सामग्री को पूर्व-तौल लें और धातु के घोल के साथ मिश्रण के लिए अलग-अलग बैचों में विभाजित होने से पहले आहार प्रकारों में एकरूपता बढ़ाने के लिए अच्छी तरह से मिलाएं।
    3. सूखी सामग्री को अलसी के तेल और संबंधित धातु मिश्रण के साथ एक ब्लेंडर में रखें।
      नोट: अलसी के तेल का उपयोग वर्तमान प्रयोग में किया गया था क्योंकि यह कीट आहार के पिछले प्रदाता द्वारा बेचा गया था। अब, कार्बनिक फ्लेक्ससीड तेल का उपयोग विशेष रूप से किया जाता है, जो एक ही पौधे से बनाया जाता है, लेकिन अलसी के तेल के वाणिज्यिक प्रदाताओं के रूप में किसी भी योजक को शामिल करने की संभावना कम होती है।
    4. तैयार आहार को 118 एमएल (4 औंस) प्लास्टिक डेली कप में डालें। कृत्रिम आहार में फोकल धातुओं को जोड़ने के लिए घुलनशील धातु लवण का उपयोग करें। पौधों की धातु सामग्री (जैसे, निकल संचय 55,56,57 या पौधों के सड़क के किनारे संदूषण 58,59,60) और अन्य लेपिडोप्टेरा 49,50,51 में धातुओं की सहिष्णुता के पूर्व अवलोकनों के आधार पर धातु सांद्रता का लक्ष्य रखें।
    5. कृत्रिम आहार में जोड़ने के लिए संबंधित मात्रा लेने से पहले 500-1,000 मिलीलीटर आसुत जल में धातु लवण घोलें। उदाहरण के लिए, 100 पीपीएम निकेल आहार बनाने के लिए, 100 मिलीग्राम / जी नी सूखे वजन (लगभग 53 मिलीग्राम / ग्राम गीला वजन) की अंतिम आहार एकाग्रता देने के लिए मिश्रण करने से पहले कृत्रिम आहार में 1 एम एनआईसीएल2 समाधान के 317.6 मिलीलीटर जोड़ें। यह राशि प्रेरक-युग्मित प्लाज्मा परमाणु उत्सर्जन स्पेक्ट्रोस्कोपी के आधार पर 109.6 पीपीएम (तालिका 2) की औसत मापा एकाग्रता में अनुवाद करती है।
      नोट: मिनेसोटा विश्वविद्यालय के अनुसंधान विश्लेषणात्मक प्रयोगशालाओं द्वारा छह नमूनों के साथ धातुओं के स्तर का अनुमान लगाया गया था।
  3. अनुरक्षण
    1. 7 दिनों के लिए 14:10 फोटोपीरियड पर 23 डिग्री सेल्सियस पर जलवायु कक्षों में मेजबान पौधों पर काटे गए अंडे को बनाए रखें। इसके बाद, शुरुआती दूसरे इनस्टार लार्वा को कृत्रिम आहार में स्थानांतरित करें।
    2. स्थानांतरण पर, आहार प्रकार के साथ लार्वा के भ्रमित बैचों से बचने के लिए चार आहार प्रकारों में दिए गए पौधे से लार्वा को समान रूप से विभाजित करें। लार्वा (एन = 346 कुल) को प्रति 118 एमएल आहार कप में दो व्यक्तियों के रूप में स्थानांतरित करें ताकि भीड़भाड़ से बीमारी की घटनाओं को कम किया जा सके और वयस्कों को अंततः बंद करने के लिए पर्याप्त जगह मिल सके।
    3. पालन कप के ढक्कन में छिद्र छेद (तीन प्रति ढक्कन)। कपों को पालने के लिए जूते के डिब्बे के आकार के प्लास्टिक के डिब्बे में रखें, जिसमें विभिन्न आहार ों को पालन कक्ष में स्थान के किसी भी व्यवस्थित प्रभाव से बचने के लिए फैलाया जाता है।
    4. 14:10 फोटोपीरियड पर 23 डिग्री सेल्सियस पर जलवायु कक्षों में लार्वा के कप रखें (कक्ष के निचले हिस्से में पानी के डिब्बे के साथ आर्द्रता को लगभग 50% -60% रखने के लिए, घर की आर्द्रता सेंसर के साथ निगरानी की जाती है)। इस घटना में कि कप फफूंदी बन गए (इस मामले के अध्ययन में लगभग आठ कुल कप), कक्ष से कप हटा दें और उन व्यक्तियों को प्रयोग से हटा दें।
    5. लार्वा को पालने वाले कप (एन = 162 कुल) में निकलने और उभरने की अनुमति दें।
      नोट: इस अध्ययन में पालन की स्थिति के लिए, अंडे के संग्रह से वयस्क उद्भव तक विकास का समय लगभग 25-30 दिन (20-40 दिनों से, उदाहरण के लिए, 25,28) था।
    6. जैसे ही प्यूपे वयस्क उद्भव के करीब आता है, नए-बंद व्यक्तियों के लिए रोजाना कप की जांच करें और सूखे पंखों वाले वयस्कों को हटा दें। वयस्कों को उनके हिंडविंग्स पर उनके संबंधित व्यक्तिगत संख्या (लार्वा स्थानांतरण पर सौंपा गया) के साथ एक बारीक काले शार्पी का उपयोग करके लेबल करें। प्रत्येक व्यक्ति के लिंग का निर्धारण करें और उनकी संख्या और उद्भव तिथि के साथ एक ग्लास लिफाफे पर निशान लगाएं। वयस्क तितलियों को ग्लासिन लिफाफे में रखें और आगे की प्रक्रिया तक -20 डिग्री सेल्सियस पर स्टोर करें।
      नोट: उभरते वयस्कों का एक छोटा सा अंश पंख विकृति दिखाता है जो उड़ान और वयस्क अस्तित्व (5% -8%) में हस्तक्षेप करेगा; इन व्यक्तियों को इन प्रयोगों के लिए उत्तरजीविता विश्लेषण से बाहर रखा गया है।
  4. माप और डेटा विश्लेषण
    1. जीवित रहने को दूसरे इनस्टार (जब कैटरपिलर को आहार पर रखा गया था) से वयस्क उद्भव तक जीवित रहने के रूप में मापें।
      नोट: वर्तमान अध्ययन ने विभिन्न आहारों पर प्रदर्शन के उपायों के रूप में जीवित रहने और विकास के समय पर ध्यान केंद्रित किया।
    2. जलवायु कक्ष में आहार और वयस्क उद्भव के हस्तांतरण के बीच दिनों की संख्या के रूप में विकास के समय को मापें।
    3. डेटा विश्लेषण के लिए, मॉडल के दो सेट चलाएं जिसमें धातु और एकाग्रता के बीच बातचीत शामिल थी।
      नोट: चूंकि दोनों इंटरैक्शन महत्वपूर्ण थे (एफ 2,194 = 4.56, विकास समय के लिए पी = 0.01 और जीवित रहने के लिए एक्स2 = 12.1, पी = 0.002), अध्ययन प्रत्येक धातु के अलग-अलग विश्लेषण के साथ आगे बढ़ा।
    4. अस्तित्व का विश्लेषण करने के लिए, प्रत्येक धातु के लिए ची-स्क्वायर परीक्षण चलाएं ताकि पंखों को पूरी तरह से बरकरार रखने के साथ वयस्कता पर धातु की खुराक (चार श्रेणियों के रूप में माना जाता है) के प्रभावों का परीक्षण किया जा सके।
    5. जब खुराक के एक महत्वपूर्ण प्रभाव का पता चलता है, तो नियंत्रण आहार के लिए प्रत्येक स्तर की तुलना करने के लिए एक अनुवर्ती ची-स्क्वायर करें। विकास समय का विश्लेषण करने के लिए (स्थानांतरण के समय से वयस्क के रूप में उभरने तक), विकास के समय पर सेक्स के प्रभावों के लिए परीक्षण करें।
      नोट: चूंकि इस प्रयोग में किसी भी धातु के लिए विकास के समय पर सेक्स का कोई प्रभाव नहीं था, (पी > 0.10), हमने इसे मॉडल में विचार से हटा दिया।
    6. विकास के समय पर चार सांद्रता के प्रभाव का परीक्षण करने के लिए प्रत्येक धातु के लिए एक अलग एनोवा चलाएं। इसके अतिरिक्त, न्यूनतम एकाग्रता निर्धारित करने के लिए नियंत्रण के सापेक्ष प्रत्येक एकाग्रता के लिए टी-परीक्षण चलाएं जहां प्रदर्शन प्रभाव देखा जाता है।
      नोट: इस अध्ययन में, सभी विश्लेषणों के लिए JMP v16 का उपयोग किया गया था। सभी कच्चे डेटा मेंडेली61 पर उपलब्ध हैं।

Representative Results

सिंहावलोकन
तितली के प्रदर्शन पर कुछ आहार सामग्री के प्रभावों का परीक्षण करने के लिए मानक परिस्थितियों में गोभी सफेद तितलियों को बढ़ाने के लिए कृत्रिम आहार का उपयोग किया जा सकता है। वर्तमान कार्य में, प्रदूषित क्षेत्रों में उगने वाले मेजबान पौधों में पाए जाने वाले विभिन्न धातुओं की विषाक्तता का अध्ययन करने के लिए कृत्रिम आहार का उपयोग किया गया था (चित्र 1)। लार्वा को तीन अलग-अलग धातुओं की बढ़ती सांद्रता वाले आहार पर उठाया गया था (चित्रा 2; प्रोटोकॉल के खंड 6 में प्रस्तुत विशिष्ट पद्धति विवरण)। तितली का अस्तित्व और विकास तांबे और जस्ता से अधिक प्रभावित हुआ और निकेल (चित्रा 3 और चित्रा 4) से कम से कम प्रभावित हुआ, जिसमें कृत्रिम आहार पर उठाए गए तितलियों और पतंगों के साथ अन्य अध्ययनों की तुलना में संवेदनशीलता थी (चित्रा 5)।

अस्तित्व बचाना
तितली लार्वा को तांबा, निकल, जस्ता, या नियंत्रण युक्त कृत्रिम आहार में स्थानांतरित कर दिया गया था, जहां प्रत्येक धातु प्रकार तीन स्तरों पर एकाग्रता में भिन्न होता है (तालिका 3)। विष की बढ़ती खुराक पर लार्वा की एक प्रतिनिधि छवि चित्रा 2 में दिखाई गई है। निकल के लिए जीवित रहने पर धातु एकाग्रता का कोई प्रभाव नहीं था, लेकिन तांबे और जस्ता दोनों के लिए एक महत्वपूर्ण प्रभाव था (तालिका 3 और चित्रा 3)। पोस्ट-हॉक ची-स्क्वायर तुलना से पता चला है कि जस्ता ने जस्ता के उच्चतम स्तर (1,000 पीपीएम, पोस्ट-हॉक तुलना एक्स12 = 8.41, पी = 0.004) पर नियंत्रण आहार के सापेक्ष जीवित रहने में गिरावट दिखाई; चित्र 1)। तांबे ने भी केवल उपयोग किए गए उच्चतम स्तरों (500 पीपीएम, एक्स12 = 7.00, पी = 0.008) पर जीवित रहने में उल्लेखनीय गिरावट दिखाई, हालांकि दो निम्नतम स्तरों (50 पीपीएम और 100 पीपीएम) पर जीवित रहने में गैर-महत्वपूर्ण लाभकारी वृद्धि हुई; चित्र 3)।

विकास का समय
विकास के समय पर तांबे और जस्ता एकाग्रता का एक महत्वपूर्ण प्रभाव था (तालिका 4 और चित्रा 4)। जैसे-जैसे तांबे की सांद्रता में वृद्धि हुई, विकास के समय में वृद्धि हुई, जिसमें नियंत्रण से एक महत्वपूर्ण विचलन 50 पीपीएम (पी = 0.027) से शुरू हुआ। चित्र 3)। जैसे-जैसे जस्ता एकाग्रता में वृद्धि हुई, विकास के समय में वृद्धि हुई, नियंत्रण से एक महत्वपूर्ण विचलन 100 पीपीएम (पी = 0.03) से शुरू हुआ। चित्रा 4)। निकेल में वृद्धि के लिए एक प्रवृत्ति थी जिसके परिणामस्वरूप लंबे समय तक विकास का समय होता था (पी = 0.08; तालिका 4), और नियंत्रण के साथ प्रत्येक आहार की तुलना ने 100 पीपीएम (पी = 0.022) से शुरू होने वाले महत्वपूर्ण प्रभाव दिखाए; चित्रा 4)।

Figure 1
चित्र 1: तितली ऊतक और मेजबान पौधों में फोकल धातुओं के स्तर को देखा गया। (62 से डेटा)। कॉपर, निकल और जिंक के स्तर को पियरिस तितली ऊतक (प्रयोगशाला में बोक चॉय पर पाला गया) और जंगली-एकत्रित सरसों (बर्टोरिया एसपी) के लिए दिखाया गया है। कारें उच्च यातायात वाली सड़कों के साथ पौधे की पत्तियों में देखे गए स्तरको इंगित करती हैं। इस अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले कृत्रिम आहार में धातुओं के स्तर तालिका 1 में बताए गए हैं; अंक साधनों का प्रतिनिधित्व करते हैं, और त्रुटि पट्टियाँ मानक त्रुटि का प्रतिनिधित्व करती हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 2
चित्रा 2: गोभी के सफेद लार्वा की छवि उसी दिन एक विष की बढ़ती एकाग्रता के कृत्रिम आहार में स्थानांतरित हो गई।यह छवि एक खुराक-प्रतिक्रिया अध्ययन से लार्वा दिखाती है (विषाक्त पौधे एरिस्टोलोचिया के लिए सूखे पौधे सामग्री का उपयोग करके 28 में प्रस्तुत की गई)। ईएसआर द्वारा फोटो। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 3
चित्रा 3: बढ़ती सांद्रता के धातु आहार में अस्तित्व में भिन्नता। तारांकन नियंत्रण आहार के सापेक्ष अस्तित्व में महत्वपूर्ण विचलन का संकेत देते हैं। आहार में सटीक धातु सांद्रता तालिका 2 में सूचीबद्ध हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 4
चित्रा 4: विकास के समय पर धातु एकाग्रता का प्रभाव। तारांकन सबसे कम धातु एकाग्रता को इंगित करते हैं जिसके लिए नियंत्रण के सापेक्ष एक महत्वपूर्ण अंतर है (टी-टेस्ट का उपयोग करके)। आहार में सटीक धातु सांद्रता तालिका 2 में सूचीबद्ध हैं। अंक साधनों का प्रतिनिधित्व करते हैं, और त्रुटि पट्टियाँ मानक त्रुटि का प्रतिनिधित्व करती हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

Figure 5
चित्रा 5: अन्य लेपिडोप्टेरा में धातु सहिष्णुता का सारांश। 11 मौजूदा अध्ययनों 49,50,51,56,63,64,65,66,67,68 से संकलित समग्र उत्तरजीविता डेटा दिखाए गए हैं। प्रतिक्रिया चर धातु एकाग्रता का स्तर (पीपीएम में) है जहां अस्तित्व पर नकारात्मक प्रभाव पहली बार देखा जाता है। तितलियों ने इस अध्ययन के परिणामों का संकेत दिया, यह देखते हुए कि निकल के लिए सहिष्णुता मूल्य इस अध्ययन में मापा गया लोगों की तुलना में अधिक थे। अंक साधनों का प्रतिनिधित्व करते हैं, और त्रुटि पट्टियाँ मानक त्रुटि का प्रतिनिधित्व करती हैं। कृपया इस आंकड़े का एक बड़ा संस्करण देखने के लिए यहाँ क्लिक करें.

घटक इस प्रकार तौलें g मिलीलीटर
गेहूं के बीज सूखी सामग्री 50
सेलूलोज़ सूखी सामग्री 10
गोभी का आटा सूखी सामग्री 15
कैसिइन सूखी सामग्री 27
शर्करा सूखी सामग्री 24
वेसन नमक मिश्रण सूखी सामग्री 9
तोरुला खमीर सूखी सामग्री 12
कोलेस्ट्रॉल सूखी सामग्री 3.6
विटामिन मिश्रण सूखी सामग्री 10.5
मिथाइल पैराबेन सूखी सामग्री 0.75
सोर्बिक एसिड सूखी सामग्री 1.5
एस्कॉर्बिक एसिड सूखी सामग्री 3
स्ट्रेप्टोमाइसिन सूखी सामग्री 0.175
अलसी का तेल गीली सामग्री 5
अगर अगर 15

तालिका 1: कृत्रिम आहार के लिए नुस्खा। गोभी सफेद तितली आहार के एक बैच में सामग्री के वजन (और मात्रा) दिखाए गए हैं। सूखी सामग्री (और अलसी का तेल) को आगर मिश्रण से अलग से तैयार किया जाता है (400 एमएल उबलते पानी में घुल जाता है, फिर 400 एमएल कमरे के तापमान के पानी के साथ कूलर तापमान पर लाया जाता है)।

आहार का प्रकार कॉपर (पीपीएम) निकल (पीपीएम) जिंक (पीपीएम)
कॉपर- "100 पीपीएम" 96.1 1.75 69.9
निकेल - "100 पीपीएम" 7.29 109.6 68.9
जस्ता - "100 पीपीएम" 7.96 1.06 186.2
जिंक- "500 पीपीएम" 6.51 1.16 708
नियंत्रण 5.89 0.59 59.3

तालिका 2: आहार में धातुओं के उपाय। अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले कृत्रिम आहार के उप-समूह में तांबा, निकल और जस्ता के औसत स्तर दिखाए गए हैं। आहार नाम (विश्लेषण में "प्रकार") बाईं ओर दिखाया गया है, जिसमें उद्धरणों में मान गणना स्तर हैं। लक्ष्य एकाग्रता उद्धरण चिह्नों में दिखाया गया है। अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले आहार के एक उप-समूह का विश्लेषण यह सुनिश्चित करने के लिए किया गया था कि गणना किए गए मूल्य वास्तविक मूल्यों के साथ लक्ष्य पर थे; यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि आहार घटकों की संरचना में अक्सर कुछ छोटी डिग्री भिन्नता होती है, और रिपोर्ट की गई प्रत्येक पंक्ति केवल एक प्रतिकृति का प्रतिनिधित्व करती है।

मैंनहीं पियर्सन एक्स32 P
कॉपर (N = 118) 17.82 0.0005
निकल (N = 152) 3.45 0.33
जस्ता (एन = 152) 12.52 0.006

तालिका 3: अस्तित्व पर धातु एकाग्रता के प्रभाव। प्रत्येक धातु के लिए ची-स्क्वायर परीक्षण के परिणाम दिखाए गए हैं, जो एक नियंत्रण आहार के सापेक्ष धातु की तीन सांद्रता के विपरीत हैं।

धातु F P
कॉपर (एन = 61) F3,57 = 9.84 <0.0001
निकल (N = 75) F3,71 = 2.35 0.079
जस्ता (एन = 64) F3,60 = 3.79 0.015

तालिका 4: विकास के समय पर धातु एकाग्रता का प्रभाव। प्रत्येक धातु के लिए अलग-अलग एएनओवीए के परिणाम दिखाए गए हैं।

डेटा उपलब्धता:

सभी डेटा मेंडेली61 पर उपलब्ध हैं।

Discussion

इस शोध में, गोभी सफेद तितलियों (पियरिस रैपे) को भारी धातु विषाक्तता में अंतर की जांच करने के लिए कृत्रिम आहार पर उठाया गया था। ऐसा करने में, यह अध्ययन इस आसान-से-हेरफेर तितली प्रणाली के पालन और प्रयोगशाला अध्ययन के लिए सामान्य तरीके प्रदान करता है। यह चर्चा पहले यहां समीक्षा किए गए तरीकों के बारे में अधिक सामान्य प्रश्नों पर विचार करती है, फिर कृत्रिम आहार के घटकों पर प्रतिबिंब के साथ निष्कर्ष निकालने से पहले हमारे वैज्ञानिक निष्कर्षों की समीक्षा करती है।

यहां समीक्षा किए गए प्रोटोकॉल में गोभी सफेद तितलियों के लिए एक सामान्य पालन विधि के चरण दिए गए हैं, लेकिन इस प्रोटोकॉल के भीतर कई बिंदु हैं जिन्हें ट्विक किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, जबकि यहां प्रस्तुत केस स्टडी भोजन के लिए स्पंज का उपयोग करती है, अन्य शोधकर्ताओं को शहदके पानी से भरे दंत बाती और रेशम के फूलों के साथ भाग्य मिला है। जबकि वर्तमान अध्ययन भोजन के रूप में शहद के पानी का उपयोग करता है, अन्य शोधकर्ताओं ने चीनी समाधान और यहां तक कि गेटोरेड का उपयोग किया है। यदि प्यूपे को तौलने की आवश्यकता होती है, या उद्भव के लिए अन्य स्थितियों में ले जाया जाता है (उदाहरण के लिए, डायपॉज को प्रेरित करना और 1 महीने के लिए कोल्ड स्टोर करने की आवश्यकता होती है), तो शोधकर्ता आसानी से उन्हें अपने रेशम संलग्नकों को नम करने के लिए पानी के साथ पानी से निकालकर कप से निकाल सकता है और उन्हें पंख बल के साथ पकड़ सकता है, फिर उन्हें डबल-पक्षीय टेप का उपयोग करके फिर से लटका सकता है। यदि शोधकर्ताओं को वयस्क व्यवहार के लिए वयस्क तितलियों को पिंजरों में ले जाने के संदर्भ में अधिक लचीलेपन की आवश्यकता होती है, तो उन्हें कई हफ्तों तक रेफ्रिजरेटर में रखा जा सकता है, लेकिन उन्हें खिलाया जाना चाहिए। हर कई दिनों में, तितलियों को एक पतला शहद पानी का घोल खिलाने के लिए बाहर ले जाना चाहिए। इनडोर प्रकाश व्यवस्था के तहत, यह भोजन में उनके प्रोबोसिस को अनरोल करने के लिए पिन का उपयोग करके किया जा सकता है। वयस्क प्रदर्शन के अंत में, गोभी सफेद तितलियों पर फिटनेस उपायों की एक विस्तृत श्रृंखला ली जा सकती है। शरीर के आकार को कुछ चरणों में लार्वा के गीले या सूखे द्रव्यमान के रूप में मापा जा सकता है, प्यूपे, या वयस्कों (बलिदान, या कांच के लिफाफे में रखा जाता है), या प्रोग्राम इमेजजे में पंख की लंबाई के माप के माध्यम से (देखें 12,24,25,28)। मेजबान पौधों 25,69,70 पर दैनिक अंडे संग्रह के माध्यम से मादाओं की जीवनकाल प्रजनन क्षमता को मापा जा सकता है, और विशिष्ट लक्षणों के आकार को प्रदर्शन के मीट्रिक के रूप में मापा जा सकता है; उदाहरण के लिए, मस्तिष्क या व्यक्तिगत मस्तिष्क क्षेत्रों का द्रव्यमान या मात्रा 62,71,72, या वक्ष या उड़ान मांसपेशी का द्रव्यमान या प्रोटीन सामग्री 62,70। अंत में, वयस्कों का उपयोग व्यवहार संबंधी अध्ययनों में किया जा सकता है ताकि किसी भी संख्या में प्रश्नों का परीक्षण किया जा सके जो चारा या अंडाकार विकल्प27,73 पर आहार हेरफेर के प्रभाव की जांच करते हैं।

यदि पालन प्रोटोकॉल अपेक्षा के अनुसार काम नहीं कर रहा है, तो समस्या निवारण के कुछ पहलू हैं। सबसे पहले, कोई पूछ सकता है कि क्या प्रकाश का स्तर सामान्य वयस्क व्यवहार को प्राप्त करने के लिए पर्याप्त है। जबकि पियरिस की प्रयोगशाला-अनुकूलित लाइनें फ्लोरोसेंट प्रकाश के तहत अंडे देंगी, एकमात्र कृत्रिम प्रकाश जो जंगली-प्रकार की लाइनों के लिए काम करता है, शक्तिशाली व्यापक स्पेक्ट्रम ग्रीनहाउस रोशनी हैं। ग्रीनहाउस, खिड़कियों, या बाहर में प्राकृतिक प्रकाश संभोग और अंडे देने के व्यवहार को प्राप्त करने के लिए सबसे अच्छा काम करता है। दूसरा, यदि अंडे नहीं निकल रहे हैं या यदि लार्वा विकास में जल्दी मर रहे हैं, तो विचार करने के लिए कुछ चीजें हैं। मेजबान पौधे सामग्री कार्बनिक होनी चाहिए, यह देखते हुए कि दुकानों से "कार्बनिक" पौधों को कभी-कभी रसायनों के साथ इलाज किया जाता है जो लार्वा को मार सकते हैं, इसलिए अपने स्वयं के मेजबान पौधों को उठाना अक्सर सबसे अच्छा होता है। यदि मेजबान स्वीकृति दर कम है, तो उच्च नाइट्रोजन सामग्री वाली छोटी पत्तियों का प्रयास किया जा सकता है, अलग-अलग पत्तियों के बजाय गमले वाले पौधों को पेश किया जा सकता है और यह सुनिश्चित किया जा सकता है कि मादाएं जुड़ी हुई हैं। मादाएं ब्रासिका को बोना स्वीकार करेंगी, यहां तक कि छोटे स्प्राउट्स भी जो 2 सप्ताह की उम्र के हैं। पैराफिन विधि अंडे को विभिन्न स्थितियों में स्थानांतरित करने के लिए अच्छी तरह से काम करती है, लेकिन यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि स्वीकृति दर पूरे पौधों की तुलना में कम होती है। तीसरा, आहार के सभी घटक उच्च गुणवत्ता वाले होने चाहिए और समाप्त नहीं होने चाहिए। अलसी के तेल को सालाना प्रतिस्थापित किया जाना चाहिए और फ्रिज में24,25 संग्रहीत किया जाना चाहिए। गेहूं के रोगाणु, विटामिन मिश्रण, और एंटीबायोटिक दवाओं को भी ठंडा रखा जाना चाहिए। चौथा, कोई आहार कप सेटअप को ट्विक करने पर विचार कर सकता है। 1 औंस से 15 औंस तक पालन के लिए किसी भी संख्या में डिस्पोजेबल प्लास्टिक कप प्रकारों का उपयोग किया जा सकता है। हमने पाया है कि 4 औंस वयस्क उद्भव की अनुमति देने के लिए एक अच्छा आकार है और हमारे जलवायु कक्षों में अच्छी तरह से पैक होता है। ढक्कन में छिद्र वायु प्रवाह की अनुमति देते हैं, लेकिन बहुत सारे छेद कम आर्द्रता की स्थिति में आहार को सूखा सकते हैं, इसलिए इस संख्या को समायोजित करने की आवश्यकता हो सकती है। पांचवां, जलवायु कक्ष में स्थितियों को कप की स्थितियों के साथ संयोजन में समायोजित करने की आवश्यकता हो सकती है। यदि स्थितियां बहुत शुष्क हैं, तो लार्वा को स्थानांतरित करने से पहले अंडे वाले मेजबान पौधे सूख सकते हैं, और तितलियों के उभरने से पहले आहार के साथ कप सूख सकते हैं। दूसरी ओर, यदि स्थितियां बहुत गीली हैं, तो कप मोल्ड और बीमारी को परेशान कर सकते हैं। शोधकर्ताओं को जाल ढक्कन के उपयोग के माध्यम से कप में एयरफ्लो को समायोजित करने की आवश्यकता हो सकती है, या ढक्कन में कम या ज्यादा छेद हो सकते हैं। एक और आम मुद्दा चैंबर लाइट्स है जो कप में तापमान स्विंग और संघनन के निर्माण का कारण बनने के लिए पर्याप्त उज्ज्वल हैं; लार्वा पालन के लिए डिमर लाइट्स का उपयोग करना एक आसान विकल्प है।

इस पेपर में शोध प्रश्नों के संबंध में, इस अध्ययन में पाया गया कि गोभी सफेद निकल या जस्ता की तुलना में तांबे के प्रति अपेक्षाकृत अधिक संवेदनशील थे। कॉपर का 50 पीपीएम (चित्रा 3 और तालिका 3) की सांद्रता में विकास के समय पर और 500 पीपीएम पर जीवित रहने पर महत्वपूर्ण नकारात्मक प्रभाव पड़ा (चित्रा 4, तालिका 4)। इसके विपरीत, जीवित रहने पर निकल का कोई नकारात्मक प्रभाव नहीं था (500 पीपीएम तक; चित्र 3) या 100 पीपीएम पर विकास के समय पर नकारात्मक प्रभाव (चित्रा 4)। गोभी सफेद जस्ता के प्रति काफी सहिष्णु थे, जीवित रहने के प्रभाव केवल 1,000 पीपीएम (चित्रा 3) पर देखे गए और 100 पीपीएम से शुरू होने वाले विकास के समय पर नकारात्मक प्रभाव (चित्रा 4)। तितली ऊतक और सरसों (उनके मेजबान पौधे) में जस्ता की अपेक्षाकृत अधिक सांद्रता के आधार पर; चित्रा 1), यह उम्मीद की गई थी कि जस्ता के लिए अपेक्षाकृत अधिक सहिष्णुता देखी जाएगी। हालांकि, तांबे की संवेदनशीलता और निकल की सहनशीलता तितली ऊतक (चित्रा 1) में निकल के बहुत कम स्तर और सूक्ष्म पोषक तत्व के रूप में तांबे की आवश्यकता को देखते हुए कुछ हद तक अप्रत्याशित थी। अन्य तितलियों और पतंगों में इन धातुओं की सहनशीलता पर विचार करने के बाद इन अप्रत्याशित निष्कर्षों पर नीचे चर्चा की गई है।

अन्य लेपिडोप्टेरा में मापी गई धातु संवेदनशीलता के साथ वर्तमान डेटा की तुलना करने के लिए, मौजूदा अध्ययनों के डेटा को न्यूनतम एकाग्रता पर संकलित किया गया था, जहां भारी धातुओं ने अस्तित्व को नकारात्मक रूप से प्रभावित किया 49,50,51,56,63,64,65,66,67,68; इन अध्ययनों ने पतंगों, विशेष रूप से कीट प्रजातियों (गैलेरिया मेलोनेला, लिमांट्रिया डिस्पर, प्लुटेला ज़ाइलोस्टेला, स्पोडोप्टेरा एसपी) पर ध्यान केंद्रित किया। इस अध्ययन में सभी मापा संवेदनशीलता मूल्य इन अन्य प्रजातियों के लिए मापी गई सीमा के करीब आते हैं (चित्रा 5)। हालांकि, इस अध्ययन में निकल सहिष्णुता का माप अपेक्षा से अधिक प्रतीत होता है- जबकि 500 पीपीएम पर जीवित रहने का कोई महत्वपूर्ण प्रभाव नहीं था, पियरिस रापे पर पिछले अध्ययन में निकेल के लिए बहुत अधिक सहिष्णुता भी पाई गई (1,000 पीपीएम56 से शुरू होने वाले महत्वपूर्ण प्रभाव), स्वाभाविक रूप से उनके ऊतक में निम्न स्तर के बावजूद (चित्रा 1). इस अध्ययन में तांबे की संवेदनशीलता का माप भी लेपिडोप्टेरा के अध्ययन के लिए निम्न अंत में प्रतीत होता है। जबकि कृत्रिम आहार का उपयोग सापेक्ष धातु संवेदनशीलता की सुविधाजनक और नियंत्रित तुलना की अनुमति देता है, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि आहार के घटक पूर्ण धातु संवेदनशीलता के माप को बदल सकते हैं। उदाहरण के लिए, आहार में विटामिन सी धातु-प्रेरित ऑक्सीडेटिव तनाव74 को दूर कर सकता है, या आहार में एंटीबायोटिक्स धातुओं के प्रसंस्करण पर रोगाणुओं के किसी भी प्रभाव को बदलसकते हैं। भविष्य के शोध की एक दिलचस्प पंक्ति धातु विषाक्तता पर प्रभाव ों का परीक्षण करने के लिए ऐसे आहार घटकों को व्यवस्थित रूप से हेरफेर करना होगा, विशेष रूप से लेपिडोप्टेरान आंत रोगाणुओं76,77 और अमृत घटकों की कार्यात्मक भूमिका के बारे में प्रश्न दिए गए हैं जिनमें एंटीऑक्सिडेंट गुणहो सकते हैं। इसके अलावा, प्रजातियों में आहार आवश्यकताओं में भिन्नता अंतर-विशिष्ट तुलना को चुनौतीपूर्ण बना सकती है, और कृत्रिम आहार-आधारित तरीकों को मेजबान पौधों के जोड़तोड़ के साथ पूरक किया जाना चाहिए।

ये तितलियां विशेष रूप से निकल के प्रति सहिष्णु और तांबे के प्रति संवेदनशील हैं। पिछले शोध में उल्लेख किया गया है कि सरसों परिवार में कई पौधे, जिनमें पियरिडे द्वारा पसंदीदा पौधे शामिल हैं, शाकाहारी55,56,63,79,80,81 के खिलाफ रक्षात्मक तंत्र के रूप में निकल को अति-जमा करते हैं। यह अति-संचय पौधे के ऊतकों में 1,000 पीपीएम से अधिक है, जो अधिकांश पौधों में देखे जाने वाले परिमाण से अधिक है (चित्रा 1)। यह संभव है कि पियरिस में ऐसे निकल संचायकों द्वारा पिछले चयन के कारण निकल के लिए विशेष रूप से उच्च सहिष्णुता है, जैसा किपहले अनुमान लगाया गया था। जबकि तांबे को कीट आहार में सूक्ष्म पोषक तत्व के रूप में कम बार अध्ययन किया गया है, कुछ सबूत हैं कि यह प्रजनन और प्रतिरक्षा में एक छोटी भूमिका निभाता है, हालांकि मुख्य रूप से रक्त खिलाने वाले कीड़ों में (जैसे, 82,83)। यह संभव है कि तांबा अन्य जानवरोंकी तुलना में तितलियों में कम महत्वपूर्ण शारीरिक भूमिका निभाता है 84,85,86, हाल के काम के अनुरूप है कि तांबा सीसा, कैडमियम और पारा जैसे कीड़ों के लिए प्रदूषक के रूप में कैसे हो सकता है (जैसे, 87,88,89)। जबकि पियरिस को निम्न स्तर90 पर तांबे के संदूषण से बचने के लिए दिखाया गया है, पौधों में तांबे की गतिशीलता (जैसे, पत्तियों और फूलों में जाना) ने भीइसे चिंता के धातु संदूषक के रूप में चिह्नित किया है।

जबकि ये परिणाम गोभी सफेद तितलियों के लिए इन धातुओं की सापेक्ष विषाक्तता पर दिलचस्प डेटा प्रदान करते हैं, इस पेपर का उद्देश्य इस शक्तिशाली प्रणाली को पालने के तरीकों के विस्तृत दृश्य चित्रण के रूप में सामान्य उपयोग करना है। गोभी की सफेदी को नियंत्रित प्रयोगशाला प्रयोगों में पालना और हेरफेर करना आसान है 4,5 मेजबान खोज 6,7,8, चारा खोजने वाले9,10,11, और यौन चयन 12,13,14 के अध्ययन की सुविधा प्रदान करता है। कृत्रिम आहार पर इन तितलियों को पालने की क्षमता तुलना के लिए सामान्य उद्यान की स्थिति बनाने और पोषक तत्वों, विषाक्त पदार्थों और यहां तक कि नए मेजबान पौधों में हेरफेर करने में महत्वपूर्ण है। हालांकि, यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि यह कृत्रिम आहार इस प्रजाति के लिए इष्टतम कृत्रिम आहार नहीं है, और भविष्य के जोड़तोड़ के साथ सुधार किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, इस आहार (और अन्य लेपिडोप्टेरान आहार) में नमक मिश्रण मूल रूप से कशेरुक के लिए विकसित किया गया था और अधिकांश कीड़ों को92,93 की आवश्यकता की तुलना में उच्च कैल्शियम का स्तर होता है। इस प्रकार, हमारे कुछ पालन प्रयासों ने कम कैल्शियम के स्तर (जैसे, 62) के साथ कस्टम नमक मिश्रण बनाया है, और अन्य "बेक के नमक मिश्रण" का उपयोग करते हैं, जो कई कीटप्रजातियों के लिए अधिक उपयुक्त हो सकता है। हमारे अपने जोड़तोड़ में, हमने यह भी पाया कि तितलियों ने मूल सांद्रता4 की तुलना में अपेक्षाकृत कम गेहूं के रोगाणु और अपेक्षाकृत अधिक सेल्यूलोज के साथ बेहतर प्रदर्शन किया। आहार में लिपिड स्रोत और एकाग्रता पर अधिक ध्यान देने की आवश्यकता वाला एक क्षेत्र है। उदाहरण के लिए, पिछले काम से पता चला है कि अलसी के तेल (इस अध्ययन में उपयोग किए जाने वाले) से फॉस्फोलिपिड्स में स्थानांतरित होने से कृत्रिम आहार पर पियरिस की संभोग दर और वृद्धि दर में वृद्धि हुई है। कृत्रिम आहार में विशिष्ट फैटी एसिड के पूरक से अतिरिक्त सकारात्मक प्रभाव हो सकते हैं96,97. पियरिस98,99 के कृत्रिम आहार का अनुकूलन पोषण पारिस्थितिकी100,101,102, विकासवादी पारिस्थितिकी और इकोटॉक्सिकोलॉजी के बारे में दिलचस्प सवालों को संबोधित करने के अवसर पैदा करता है। ये कृत्रिम आहार दृष्टिकोण शोधकर्ताओं को संज्ञानात्मक विकास 103 में विशिष्ट लिपिड की भूमिका के बारे में सवालों को संबोधित करने की अनुमति देते हैं, विषाक्त पदार्थों के लिए पूर्व-अनुकूलन28, आहार घटक जो प्रदूषकों की विषाक्तता को कम करते हैं 104, या पोषक तत्वों के बीच स्टोइकोमेट्रिक इंटरैक्शन105।

Disclosures

लेखकों के पास घोषित करने के लिए हितों का कोई टकराव नहीं है।

Acknowledgments

हम इस काम के लिए पालन-पोषण के दौरान स्नातक सहायकों के समर्थन के लिए आभारी हैं, विशेष रूप से रेजिना कुरंदिना और रिया स्माइकल्स्की। कैरोलिन कलिनोवस्की ने अन्य लेपिडोप्टेरा में धातु विषाक्तता पर साहित्य संकलित करने में मदद की। यह काम मिनेसोटा विश्वविद्यालय के पारिस्थितिकी, विकास और व्यवहार ग्रीष्मकालीन अनुसंधान अनुदान विभाग द्वारा संभव बनाया गया था।

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1-L Pyrex beaker Fisher Scientific 07-250-059
500 mL graduated cylinder Fisher Scientific 03-007-43
60-mm plastic petri dish lid Fisher Scientific 08-757-100B
Ascorbic Acid Frontier 6015
Blender Amazon - Ninja Store BL610 Professional
Cabbage Flour Frontier 1086
Casein Frontier 1100
Celluose Frontier 3425
Cholsterol Sigma C3045
Cups for rearing (4 oz) Wasserstrom 6094583 purchase with matching lids
Fine Mesh Agar Sigma
Flaxseed Oil amazon B004R63VI6
Floral water tubes, 2.8 x 0.8inch Amazon - Yimaa Direct B08BZ969DK
Glassine envelopes (1 3/4 x 2 7/8 INCHES) Amazon - Wizard Coin Supply B0045FG90G
Mesh Cages (15.7 x 15.7 x 23.6") Amazon B07SK6P94S
Methyl Paraben Frontier 7685
Ohaus Portable Scale Fisher Scientific 02-112-228
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Plastic bin, shoebox size Amazon B09L3B3V1R
Plastic disposable transfer pipets Fisher Scientific 13-680-50
Sorbic Acid Sigma S1626
Spatulas Fisher Scientific 14-357Q
Streptomycin Sigma S9137
Sucrose Target
Torula Yeast Frontier 1720
Vanderzant vitamin mix Frontier F8045
Weigh boats Fisher Scientific 01-549-750
Wesson Salt Mix Frontier F8680
Wheat Germ Frontier G1659
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Yellow sponges Amazon-Celox B0B8HTHY5B

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