Yöntem makalesi

Fotoğraf çekim Bioassay böcek çalışmalar veya izleme programları için temel unsurları

DOI:

10.3791/57445

⸱

26 Temmuz 2018

 ,  ,  , 
1Arthropod-Borne Animal Diseases Research Unit, Center for Grain and Animal Health Research, Agricultural Research Service, United States Department of Agriculture, 2Center for Medical, Agricultural, and Veterinary Entomology, Agricultural Research Service, United States Department of Agriculture, 3Bayer

Bu makalede

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Fotoğraf-cazibe bioassay Arena böcek cazibe en üst düzeye çıkarmak için en iyi ışık ve belirlemek için kullanılır; Ancak biyoanalizler ve yöntemleri böcek davranışları ve yaşam alanları hedef özgüdür. Gece veya gündüz ve karasal veya hava böcekler için özelleştirilebilir ekipman ve değişiklikleri açıklanmıştır.

Özet

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

En iyi duruma getirilmiş visual cezbedici bir nüfus kontrolü veya izleme tuzak içine böcek çekmek için bir araç olarak hedef böceğin doğuştan gelen davranışlar (pozitif fotoğraf-taksiler) kullanarak böcek yakalama verimliliği artacaktır. Işık yayan diyotlar (LED'ler) özelleştirilebilir aydınlatma seçenekleri belirli dalga boylarında (renk), yoğunluklarda ve bant genişlikleri, Bütün bunlar-ebilmek var olmak customized için hedef böcekler ile oluşturduk. Fotoğraf-cazibe davranış biyoanalizler LED belirli yaşam öyküsü aşamaları veya davranışları (çiftleşme, besleme veya barınak arayan) aşağı bir böcek türü için çekici ve en iyi duruma getirmek için kullanabilirsiniz. Araştırmacılar daha sonra alanında bioassay sonuçları onaylamak ve görsel cezbedici sınırlı çekici mesafe anlamak gerekir.

Cloverleaf bioassay arena fotoğraf çekim sırasında da bir dizi kaçış gibi doğal böcek davranışları değerlendirmek ve yanıt-e doğru besleme değerlendirmek için esnek bir yöntemdir. Arena karasal veya hava böcek deneyler, hem de gündüz ve gece böcekler için kullanılabilir. Veri toplama teknikleri ile arena videoya, ışıklar ile temas sayma veya ışıkları doğru çekici oldukları gibi fiziksel olarak böcekler toplama. Hayır-seçim ve arenalarda böcekler için tahlil hesapları tek (gruplaşarak) renk veya çok sayıda (rekabet) renk olabilir. Cloverleaf tasarım böcekler nerede onlar görüntüleyebilir arena merkezine dönmek için güçlü thigmotaxis ile tüm seçenekleri bir rekabetçi LED neden olan testler. Burada sunulan cloverleaf arena sivrisinekler, tahtakurusu, kendir sinek, evi sinekler, biting larvalarını, kırmızı un böcekleri ve psocids ile kullanılır. Biyoanalizler doğru geliştirmek için kullanılır ve rehber geliştirme ve böcek tuzakları duruma getirilmesi için etkili tuzaklar böcek haşere nüfus dalgalanmaları hastalık vektör risk değerlendirmesi, istilacı türlerin giriş için izlemek ve/veya ne amaçla kullanılacağını eskiden nüfus bastırma.

Giriş

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Hemen hemen tüm böcekbilime gözetim koku alma veya görsel cezbedici ve her ikisi de sık sık bağlıdır. Uçucu koku cezbedici geniş bir çekici alanda ortaya çıkan çevre boyunca dağıtmak. Ancak, görsel cezbedici omurgasız bileşik görüntüler1,2,3çözme göz yüzünden daha sınırlı olabilir. Bu nedenle, görsel cezbedici cazibe ve tuzak hedef böceğin doğal davranışları yararlanmak için tasarlanmış en üst düzeye çıkarmak için faiz böcek için optimize edilmiş olması gerekir.

Görsel cazibe güneş veya diğer kaynakları emilir veya bir nesnenin yüzey tarafından yansıyan ışığın dalga boyu dayanır; organizmalar bu emme/kırılma dalga boylarında, renk görüntüleyin. Böcek vizyon mavi, yeşil ve mor ötesi (UV) dalga boyu1Ekle tespit edilmiştir. Böcekler kendi vizyonu arkadaşları, gıda ve barınak4bulmada yardım etmek için kullanın. Böcekler görsel nesne boyutları, renkler, şekiller, hareketleri ve tezat5,6tanımlayabilirsiniz. Gündüz böcekler renkleri ve resimlerinin yanı sıra kontrast gün boyunca daha fazla foton kullanılabilirlik nedeniyle çözebilirsiniz, ancak nocturnally etkin böcekler genellikle farklı kontrast ve yoğunluk4, ışığa ilgi duyarlar. İzleme tuzakları böceğin görsel ipuçları kendi lehlerine cazibe optimize etmek ve7yakalamak için kullanın.

Fotoğraf-cazibe değerlendirmek en yaygın yöntem çiçekler8 gibi çeşitli renkli şekilleri veya nesneleri (örneğin yapışkan kartları9,10) karşı böcek hareket gözlem oldu. Görsel biyoanalizler kolonize böcekler kullanarak saha denemeleri sayısını azaltır dalga boylarında ve/veya yoğunluklarını, en uygun aralığı belirlemenize yardımcı olabilir. "İki taraflı ışık tüneli" gibi görsel biyoanalizler sinekler11test etmek için tasarlanmıştır. İki taraflı ışık tünel ile problem vardır onlar değil toplanan böcekler için hesap yapmak. Çoğu böcek iç köşelerinde ve arenalarda kenarları boyunca sıkışmış almak. Ayrıca sadece iki renk aynı anda test edilebilir. Diğer deneyleri Steverding ve Troscianko yöntemleri içerir (2004)12geniş bant (±50 nm) ışık renkleri çeçe sineği cazibe daralmış,. Işık yayan diyotlar (LED'ler) dalga boyu verilmiş ışık1,13,14optimize ederek böcek cazibe geliştirmek için tuzaklar içine dahil edilmiş. Bu tuzakları görsel cazibe en iyi duruma getirme veya cihazları izleme böcekler cazibesine böceğin doğuştan gelen davranışları kullanarak böcek toplama verimliliği artıracaktır. Bu şekilde, bioassay sonuçlarını varolan yakalama teknolojisi en iyi duruma getirmek için kullanılır. "Karasal eklem bacaklılar endüstri standart kubbe-tür tuzak kırmızı un böceği gözetimi (ABD patent # US8276314B2) için geliştirilmiş tuzak") ve "yöntemi ve besteleri için geliştirilmiş ışık ışık yayan diyotlar hava dahil tuzakları" böcek tuzakları (ABD patent # US2009/0025275A1). İki patent böcek tuzakları belirgin şekilde artırmak için bioassay sonuçları kullanılarak optimize edildi LED teknolojisini kullanır.

Bu çalışmada bir fotoğraf çekim bioassay arena ve müfettişler dalga boylarında bir rekabetçi veya tek çekici renk daraltmak için böcek yanıtı değerlendirmek izin yöntemlerini açıklar. Gece, gündüz, karasal ve hava böcekler için ekipman ve deneysel değişiklikler sunulmaktadır.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

1. bioassay bileşenleri

  1. Karasal arena İnşaat
    1. Kullanım metal malzeme yanıp sönen 2,54 cm uzunluğunda şeritler. Her şerit olan 15,24 cm (Şekil 1) çapında bir yarım daire viraj.
    2. Her yarım daire uçları bağlanmak ve dört adet cloverleaf şekil oluşturur. Bir kilitleme somunu ve #10 makine vida onları bir arada tutmak için her yarım daire ucuna bağlayın.
    3. Her yarım daire arena derinliklerinden 0,79 cm orta noktasını, bir delik. 5 mm LED sahipleri her yarım daire ortasında delinen delikler için yapıştırmayın.
    4. Yansıma azaltılması amacı ile mat siyah sprey boya metal yanıp sönen kapsayacak şekilde arena14 boyunca sprey. Sıvı doku kullanmak (Örn., Fluon) sprey boya arena dışında tırmanma böcekler önlemek için.
  2. Hava arena İnşaat
    Not: Hava arena karasal arenaya benzer bir boyutu ve boyut vardır; Ancak, polyacrylic malzeme kullanılmıştır (Şekil 2). Şeffaf plastik tüm ışık geçmesine izin verir. Şeffaf plastik ile deneme engelleyen yansıma engeller. Şeffaf plastik de filme deneme sağlar.
    1. Koleksiyon konteynırları ana arena becermek izin vermek için her yarım daire en uzak noktalarından iş parçacığı. Cloverleaf şekil böcekler ortaya geri gönderir. Hiçbir dış köşeleri böcek cemaat teşvik; Ancak, koleksiyon bardak hava böcekler için tüm iç köşe ve hiçbir dış köşeleri var.
    2. Hava arena'nın toplama kapları, vida üst polymethylpentene kapları (125 mL, 64 mm dış çap, 74 mm yükseklik) kullanın ve dipleri (15 mm çap) matkap.
    3. Her konteyner dipleri içine, dişli borular (15 mm çap, 60 mm uzunluk) yapıştırmayın.
    4. 5 mm LED sahibi her kapsayıcı kapakları için ekleyin. Her koleksiyon kafes kapak toplama kafesleri büyük delik üzerine konu.
    5. Koleksiyon kafesin karşı tarafta küçük delik arenada dişli borudan koltuk. Tüm Dişli boru sonuna arena içinde duvarlar ile yıkayın ve sıkı koleksiyonu kafese uyan emin olmak.
      Not: Dişli boru Teflon yapılmış. Teflon onun koleksiyonu kafes tutan LED rengi parlıyor. Dişli boru ile ilgili her koleksiyon kafesin dibinde bir gri plastik madde nedeniyle arenada böcekler parlıyor tek unsur oldu.
  3. Elektronik hazırlık
    Not: Orada çeşitli renklerde (dalga boyu) LED LED oluşturmak için kullanılan kimyasallar üzerinde bağımlı olan ve bu nedenle renkleri geniş bir çeşitliliği mümkün (Tablo 1).
    1. Tüm deneyler için standart 5 mm LED ile pozitif ve negatif potansiyel müşteriler kullanın. LED'ler onların dalga boyu ± 5 nm aralığında dar olabilir veya onların dalga boyu aralığı ± 50 nm büyük olabilir.
    2. Görüş açısı bir ekran görüntülenebilir maksimum konik açısı tanımlayın. Bunlar başka türlü delik olarak LED'ler ile bilinir. Negatif ve pozitif terminallerine telleri lehimli veya delik LED'ler bir PCB, Kablolama koşum üzerinde delik yuva yoluyla gerektirir. Yüzey montaj LED uygun PCB tasarım gerektirir ve onları dahil etmek için lehim.
    3. Değişken Rezistanslar LED güç alımı (LED yoğunluğu) kontrol etmek için elektronik dahil (Şekil 3). Hafif bir Spektrometre yoğunluğu (W/m2) ve her deneme için LED'lerin dalga boyu (nm) doğrulamak için kullanın.

2. arena hazırlık

  1. Önce ve her çoğaltma arasında dikkatle sökmeye ve herhangi bir koku ya da istenmeyen cezbedici kaldırmak için sıcak suda bir kokusuz, nonabrasive sabun kullanma arena temiz. Bir sünger ile düşük bir aşındırıcı düzeyde arena çizilmemesi önlemek için kullanın.
    1. İyice arena kuru ve sonraki deneme için hazırlık kurutma hava bitirmek için koyun. Bu su lekeleri gelişmesini engeller. Çizikler ve su lekeleri kırılma puanları arenada neden olabilir. Distorsiyonları sonuçlarında oluşturma hatası.
    2. Her ne zaman belgili tanımlık arena ele alınması gerekir, arena yüzeylerin üzerine insan kokuları tanıtımı önlemek için nitril eldiven giymek.
  2. Aşağıdaki çevre koşulları kayıt: nem, sıcaklık, barometrik basınç, tarih, başlangıç/bitiş saati, dış ışık kaynakları ve LED konumlarını arenada. Bu değerleri kaydetmek ve deney deney eğilimleri izlemek. Bu uygun üniforma deneysel çoğaltır sağlar, çevre koşulları kayıt öncesi ve sonrası çoğaltır.
  3. Deneyler türleri
    Not: Bu kurulum bir ışık test tek ve rekabet yeteneğine sahiptir.
    1. Tek ışık test etmek için yonca yaprağı iken hiçbir şey onlardan yayan bir ışık üzerinde tek bir cloverleaf yayan kullanabilirsiniz.
    2. Rekabetçi deneme için birbirleri ile rekabet farklı özelliklere sahip tüm dört cloverleafs gelen ışık yayarlar.
      Not: Diğer deneyler böcek devlet önemini değerlendirmek (beslenen, hasret, teneral, çiftleş, kan beslenen, vb.) ve yaşam öyküsü sahne. Davranış kayıt/analiz yazılımı kaydetmek ve davranış ölçmek için kullanılabilir. Gece deneyler için kızılötesi kameralar aksine karanlık arena kayıt IR beyaz parlayan böcekler görüntülemek için kullanılabilir.
    3. LED pozisyonları karşı ışık kaynakları ve herhangi bir çevresel tercihleri arasında ışık girişime potansiyel etkisini kontrol etmek için her çoğaltıldıktan sonra döndürün.
    4. Deliklere gitme böcekler için topluluk sayısını saymak için kızılötesi LED'ler, bir kızılötesi kamera bağlamışlar... ve yazılım14kullanın. Video kaydı böceği sayısı her LED için ziyaret gösterir. Böcek bir kenar bir LED geçmiş takip aksine bir LED doğru arenanın Merkezi'nden yardım etmezse bir koleksiyon sayılmaz.
  4. Arena kurulum
    1. Bir Kaide dört aynı mason kavanoz ile ayarlayın ve bir siyah keten kumaş onları üstüne yerleştirin. Keten kumaş arena alt yansıtan ışık tutmaya siyahtır.
    2. Bu kaide üzerine arenanın taban plakası yerleştirin. Bu taban plakası üzerine arenanın her parça bir araya getirin.
    3. Merkezi olarak yayın nokta etrafında cloverleaf arena taban plakası yerleştirin. Bu merkezi tutmak onları yok ilk vererek deneme, merkezinden çıkmaya böcekler sağlar.
    4. Işık yayan diyotlar (LED'ler) dört koleksiyon kapsayıcı 's LED sahipleri yükleyin.
    5. Işıkları kontrol etmek kadar elektrik donatımı ayarla.

3. başlangıç biyoanalizler

  1. Arenanın açık kapak üzerinde arena baseplate paralel yerleştirin. Böcekler baseplate yayımlanan arena kapak zaten arena üzerinde olması gerekir. Bu böcekler içerir ve görsel değerlendirme veya video kaydı (karasal böcekler) sağlar.
    1. Gerekirse türler (Hava böcekler) tarafından geçici olarak böcekler çekme--dan onların (ortaya) kafes izin ve arena giriş izin için immobilize. Böcekler çalıyor ile geçici olarak karbon dioksit veya soğuk sıcaklık (<-20 ° C -4.0 ° c için sivrisinek larvalarını) ile gerçekleştirilebilir.
    2. Bir aspiratör kullanarak, istenen seks ve böcekler sayısı aşağı devrilmiş böcekler ayıklayın. O zaman, böcekler taban plakası ile arena içine tanıtmak. Bir kanala veya diğer aspirasyon aracı için böcek ayıklama kullanın. Çok fazla taşıma veya uzun pozlama hayatta kalma azaltacaktır.
    3. Bioassay kayıtları/değerlendirme alkışlarla böcekler sadece ışık yanıt ve bir kaçış yanıt sergilenmesi değil onaylamak için önce başlatın. Kaçış yanıt, bir sağlamak bir calıştıkları zaman böcekler için 1 h elektronik güç önce önlemek için. Böcekler kendi kaçış yanıt yeni ortamına konulduğunda sırasında belirli dalga boylarında ışık doğru gelecek şekilde yönlendirin.

4. biten ve biyoanalizler miktarının

Not: Deneysel her çoğaltma süresi üzerinde böcek davranış bağlıdır ve yanıt zamanlama, genel olarak kullanmak daha uzun bir pozlama, daha fazla yanıt daha bilgilendirici olma eğilimindedirler.

  1. Kayıt çevre koşulları.
  2. Kızılötesi kamera gibi kayıtları kullandıysanız durdurmak.
  3. Koleksiyon Chambers'ı kullanarak söz konusu olduğunda: her çoğaltıldıktan sonra böcekler miktar için öldürmek için bir dondurucu cloverleaf arena yerleştirin. Dondurucu çevre plastik çatlamak neden olabilir çünkü çok uzun süre buzlukta arena bırakılmamalıdır.
  4. Böcek davranış koleksiyonu kafeslerde böcek cevaplama sayma veya video analiz ölçmek. Cloverleaf arenada kaldı böcekler hiçbir seçim yaptım olarak sayıldı. Örneğin, Culicoides en UV ışık hiçbir seçim7yapım ile karşılaştırıldığında çekilebilir için bulunmuştur.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Karasal arena haşere tuzakları kırmızı un böcekleri14 için izleme geliştirmek için kullanılan ve kendir için hava arenalar uçar15 ve biting larvalarını7. Cloverleaf arenalarda benzer olmasına rağmen böcek her tür için koşullar farklıydı ve tarama veya sinek gece veya gündüz böcekler değerlendirilmesi ağırladı. Daha da önemlisi bu laboratuvar çalışmalar böcek haşere nüfus değişiklikleri, istilacı türlerin, nüfus bastır...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Fotoğraf-cazibe biyoanalizler en iyi çekici ve belirlemek ve saha denemeleri için seçenekleri bu renklerin en aza indirmek için önemli bir araç vardır. Ancak, çeşitli faktörler için belirli bir böcek gibi bioassay en iyileştirirken düşünülmelidir: tek ışık vs. rekabetçi ışık deneyler, parlaklık, en uygun spektral Aralık, ortam ışık girişim, böcekler ve olası yanıtları sınırlayabilir doğal davranışları devlet.

Çoğu böcek bir doğuştan gelen olabilir bazı fototaksis var kaçış mekanizması...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
metal yanıp sönen malzeme
# 10 paslanmaz çelik makine vidasıStok
# 10 paslanmaz çelik kilitleme somunuStok
5 mm LED tutucuRadio Shack Corp276-080
mat siyah sprey boyaStok
FluonStok
kalıplanmış poliakrilik
vidalı üst NalgeneThermo Fisher ScientificNunc polimetilpenten125 mL, 64 mm dış çap, 74 mm yükseklik
Dişli Teflon borularStok15 mm çap, 60 mm uzunluk
StellarNet ışık spektrometresiStellar Net, IncSİYAH Comet C-SR-25
LED kızılötesi ışık kaynağıTracksys LTD
kızılötesi video kameraPanasonic CorpWV-BP330 Panasonic CCTV kamera
MEDIACRUISE yazılımıCanopus Corp

Kaynaklar

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Briscoe, A. D., Chittka, L. The evolution of color vision in insects. Annu. Rev. Entomol. 46, 471-510 (2001).
  2. Srinivasan, M. V., Venkatesh, S. Embodying natural vision into machines. From living eyes to seeing machines. , Oxford University Press. U.K. 249-265 (1997).
  3. Srinivasan, M., Moore, R. J. D., Thurrowgood, S., Soccol, D., Bland, D. From Biology to engineering: insect vision and applications to robotics. Frontiers in sensing. Barth, F. G., Humphrey, J. A. C., Srinivasan, M. V. , Springer. Vienna, Austria. 19-39 (2012).
  4. Allan, S. A., Day, J. F., Edman, J. D. Visual ecology of biting flies. Annu.Rev. Entomol. 32, 297-316 (1987).
  5. Brown, A. W. A. Studies of the responses of the female Aedes mosquito Part V. The role of visual factors. Bull. Entomol. Res. 44, 567-574 (1953).
  6. Brown, A. W. A. Studies on the responses of the female Aedes mosquito Part VI. The attractiveness of coloured cloths and Canadian species. Bull. Entomol. Res. 45, 67-78 (1954).
  7. Snyder, D., Cernicchiaro, N., Cohnstaedt, L. W. Sugar-feeding status alters biting midge photoattraction. Med. Vet. Entomol. 30, 31-38 (2016).
  8. Menzel, R., Shmida, A. The ecology of flower colours and the natural colour vision of insect pollinators: The Israeli flora as a study case. Biological Reviews. 68, 81-120 (1993).
  9. Walker, W. F. Responses of selected thysanoptera to colored surfaces. Environ. Entomol. 3, 295-304 (1974).
  10. Lelito, J. P., Fraser, I., Mastro, V. C., Tumlinson, J. H., Baker, T. C. Novel visual-cue-based stickytraps for monitoring of emerald ash borers, Agrilus planipennis (Col., Buprestidae). J. Appl. Entomol. 132, 668-674 (2008).
  11. Diclaro, J. W. II, Cohnstaedt, L. W., Pereira, R. M., Allan, S. A., Koehler, P. G. Behavioral and Physiological Response of Musca domestica to Colored Visual Targets. J. Med. Entomol. 49 (1), 94D100(2012).
  12. Steverding, D., Troscianko, T. On the role of blue shadows in the visual behaviour of tsetse flies. Proc. R. Soc. Lond. B. 271, 16-17 (2004).
  13. Cohnstaedt, L. W., Gillen, J. I., Munstermann, L. E. Light-emitting diode technology improves insect trapping. J. Am. Mosq. Control Assoc. 24, 331-334 (2008).
  14. Duehl, A. J., Cohnstaedt, L. W., Arbogast, R. T., Teal, P. E. A. Evaluating light attraction to increase trap efficiency for Tribolium castaneum (Coleoptera: Tenebrionidae). J. Economic Entomol. 104, 1430-1435 (2011).
  15. Schmid, R. B., Snyder, D., Cohnstaedt, L. W., McCornack, B. P. Hessian Fly (Diptera: Cecidomyiidae) Attraction to Different Wavelengths and Intensities of Light-EmittingDiodes in the Laboratory. Environ. Entomol. 46 (4), 895-900 (2017).
  16. Cohnstaedt, L. W., Snyder, D. Design features of a proposed insecticidal sugar trap for biting midges. Vet. Ital. 52 (3-4), 265-269 (2016).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste

İzin iste

Etiketler

B cek G zetimiLED Ayd nlatmaYonca Yapra ArenasG rsel ekicilerB cek YakalamaRekabet DeneyleriHava ArenasKarasal ArenaVeri Toplama

İlgili makaleler