Использование однозначных сенсиллы запись для обнаружения обоняния нейронных ответов постельных клопов в Semiochemicals
Summary
Bed bugs rely on olfactory receptor neurons housed in their antennal olfactory sensilla to detect semiochemicals in the environment. Utilizing single sensillum recording, we demonstrate a method to evaluate bed bug response to semiochemicals and explore the coding process involved.
Abstract
Насекомое обонятельная система играет важную роль в обнаружении semiochemicals в окружающей среде. В частности, усиков, которые сенсиллы размещения одного или нескольких нейронов внутри, считаются дают основной вклад в ответ на химические раздражители. Непосредственно запись потенциал действия в обонятельной сенсиллы после воздействия раздражителей, один записи сенсиллы (ССР) методика обеспечивает мощный подход для исследования нейронных ответов насекомых к химическим стимулам. Для кровать ошибка, которая является печально известным паразиты человека, несколько типов обонятельной сенсиллы были охарактеризованы. В этом исследовании мы показали, нервные реакции кровать ошибка обонятельного сенсилл двух химических раздражителей и дозозависимое ответов на одного из них, используя метод SSR. Этот подход позволяет исследователям проводить скрининг на раннее отдельных химических раздражителей на кровать ошибка обонятельного сенсилл, которые обеспечивали бы ценную информацию для развитие новых аттрактантов кровать ошибка или репеллентов и выгод усилия управления ошибка кровать.
Introduction
Общая ошибка кровать Cimex lectularius L (Hemiptera: Cimicidae), в качестве временной эктопаразитов, является обязанным кровососущих насекомых, что означает их выживание, развитие, размножение и требуют источников крови от хозяев, в том числе человека и животных 1,2. Хотя передача вируса редко сообщалось в связи с C. lectularius, клев неприятность порождается заражения серьезно влияет хозяев и физически, и психологически 3. Внедрение и широкое использование химических инсектицидов, особенно ДДТ, снижает риск заражения, и к концу 1950-х годов заражения были на таком низком уровне, что они больше не были серьезной проблемой общественного. Тем не менее, число возможных факторов привели к возрождению в популяциях кровать ошибка по всему миру, таких как сокращение использования инсектицидов, снижение информированности общественности, повышение активности путешествия, и развитие резистентности к инсектицидам 4-9. </ P>
Химические сигналы в окружающей среде обнаружены и признаны насекомых через органы обоняния, таких как антенны и верхней челюсти щупальца. Обонятельный сенсиллы на насекомых антенн играют решающую роль в обнаружении этих химических реплики. Химические молекулы введите усиков кутикулу через поры на поверхности кутикулы. Одоранта связывания белков в лимфатической усиков связываются с этими химическими молекулами и транспортировать их на пахучих рецепторов 10. Одоранта рецепторы и их корецептором от неселективного канала катионов ионов на мембране нервной, который будет деполяризованном раз этих химических молекул признаны одоранта рецепторов 11.
Одно записи сенсиллы (ССР) был разработан для обнаружения внеклеточный изменение потенциала действия, вызванного применением либо химических или нехимических раздражители. Вставив записи электрод в лимфе и сенсиллы электрода сравненияв какой-то другой части тела насекомого (обычно либо сложных глаз или живота), то скорострельность нейронов в ответ на стимулы, могут быть записаны 12. Изменение количества шипов представляют чувствительность насекомых на специфические стимулы. Химические раздражители различных идентичностей и концентрации вызывают различные будет нейронных ответов, с разной скоростью стрельбы и временных структур, и, следовательно, может быть использован для изучения процесса кодирования насекомого конкретных химических веществ.
Для ошибка общего кровать, оба сексуальные формы и тот же шаблон обонятельной сенсилл на антеннах: девять рифленые колышек С сенсилл, 29 волос, как E (E1 и E2) сенсиллы, и одна пара каждого из Dα, Dβ, Dγ гладкой колышек сенсиллы 13,14. В нескольких нейронов были определены в каждом типе сенсиллы, это не легко отличить потенциалов действия от различных нейронов, размещенных в том же сенсиллы, так и для этом эксперименте TOTAчисло л потенциалов действия были подсчитаны офф-лайн для 500 мс периода до и после стимуляции. Количество потенциалов действия после стимуляции затем вычитается из числа потенциалов действия до стимуляции и умножается на два, чтобы количественно определить изменения в скорости стрельбы в каждой отдельной сенсиллы шипами на второй 15.
Protocol
Representative Results
Discussion
Техника Одноместный сенсиллы Запись была широко используется в тестировании нервные реакции насекомых, таких как плодовых мушек, комаров и клопов в различных химических раздражителей в окружающей среде. Эти химические стимулы часто растворяют и разбавляют в общем растворителе, чтоб?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
The project was supported by Award AAES 461Hatch/Multistate Grants ALA08-045 and ALA015-1-10026 to N.L.
Materials
| Tungsten wire | A-M SYSTEMS | #716500 | Used for preparing the electrode |
| KNO2 | Sigma | #310484 | Used for sharpening the tungsten wire |
| AC Power Supply | BK Precision | 1653A | Providing the voltage in sharpening the tungsten wire |
| Leica Z6 APO Microscope | Leica | 10447424 | Used for observing the sensilla on antennae |
| Simulus controller | Syntech | CS-55 | Used for controlling the stimulus application |
| 4-Channel USB Acquisition Controller | Syntech | IDAC-4 | Real-time on screen display of all signals before and during recording |
| Light Source | SCHOTT | A20500 | Providing light sources for observation |
| Micromanupulator | Leica | 115378 | Used for minor movement of electrode |
| Speaker | Juster | 95a | Connected with Acquisition Controller IDAC-4 and providing sound for the signal |
| Magnetic stand | Narishige | GJ-1 | Used to hold the reference electrode, stablized bed bug and stimulus delivery tube |
| TMC Vibration Isolation Table | TMC | 63-500 | Used for isolating the vibration from the equipments |
| Coverslip | Tedpella | 2225-1 | Used for holding the bed bug |
| Double-sided Tape | 3M | XT6110 | Used for stablizing the bed bug on the coverclip |
| Dental Wax | Dentakit | DK-R012 | Used for supporting the coverclip where bed bug is stablized |
References
- Bartonicka, T., Gaisler, J. Seasonal dynamics in the numbers of parasitic bugs (Heteroptera, Cimicidae): a possible cause of roost switching in bats (Chiroptera, Vespertilionidae). Parasitol Res. 100 (6), 1323-1330 (2007).
- Thomas, I., Kihiczak, G. G., Schwartz, R. A. Bed bug bites: a review. Int J Dermatol. 43 (6), 430-433 (2004).
- Anderson, A. L., Leffler, K. Bed bug infestations in the news: a picture of an emerging public health problem in the United States. J Environ Health. 70 (9), 24-27 (2008).
- Boase, C., Robinnson, W., Bajomi, D. Bed bugs (Hemiptera: Cimicidae): an evidence-based analysis of the current situation. Sixth international conference on urban pests. OOK-Press Kft. , (2008).
- Doggett, S. L., Geary, M. J., Russell, R. C. The Resurgence of bed bugs in Australia: with notes on their ecology and control. Environ Health. 4 (2), 30-38 (2004).
- Ter Poorten, M. C., Prose, N. S. The return of the common bedbug. Pediatr Dermatol. 22 (3), 183-187 (2005).
- Yoon, K. S., Kwon, D. H., Strycharz, J. P., Craig, S., Lee, S. H., Clark, J. M. Biochemical and molecular analysis of deltamethrin resistance in the common bed bug (Hemiptera: Cimicidae). J Med Entomol. 45 (6), 1092-1101 (2008).
- Wang, L., Xu, Y., Zeng, L. Resurgence of bed bugs (Hemiptera: Cimicidae) in mainland China. Fla Entomol. 96 (1), 131-136 (2013).
- Haynes, K. F., Potter, M. F., Ishaaya, I., Palli, S. R., Horowitz, A. R. Recent progress in bed bug management. Advanced technologies for managing insect pests. , 269-278 (2013).
- Carey, A. F., Carlson, J. R. Insect olfaction from model systems to disease control. Proc Natl Acad Sci. 108 (32), 12987-12995 (2011).
- Leal, W. S. Odorant reception in insects: roles of receptors, binding proteins, and degrading enzymes. Annu Rev Entomol. 58, 373-391 (2013).
- Den Otter, C. J., Behan, M., Maes, F. W. Single cell response in female Pieris brassicae. (Lepidoptera: Pieridae) to plant volatiles and conspecific egg odours. J Insect Physiol. 26 (7), 465-472 (1980).
- Levinson, H. Z., Levinson, A. R., Muller, B., Steinbrecht, R. A. Structural of sensilla, olfactory perception, and behavior of the bed bug, Cimex lectularius., in response to its alarm pheromone. J Insect Physiol. 20 (7), 1231-1248 (1974).
- Harraca, V., Ignell, R., Löfstedt, C., Ryne, C. Characterization of the antennal olfactory system of the bed bug (Cimex lectularius). Chem Senses. 35 (3), 195-204 (2010).
- Liu, F., Haynes, K. F., Appel, A. G., Liu, N. Antennal olfactory sensilla responses to insect chemical repellents in the common bed bug, Cimex lectularius. J Chem Ecol. 40 (6), 522-533 (2014).
- Olson, J. F., Moon, R. D., Kells, S. A., Mesce, K. A. Morphology, ultrastructure and functional role of antennal sensilla in off-host aggregation by the bed bug, Cimex lectularius. Arthropod Struct Dev. 43 (2), 117-122 (2014).
- Bruyne, M., Foster, K., Carlson, J. R. Odor coding in the Drosophila antenna. Neuron. 30 (2), 537-552 (2001).
- Qiu, Y. T., Loon, J. J. A., Takken, W., Meijerink, J., Smid, H. M. Olfactory coding in antennal neurons of the malaria mosquito, Anopheles gambiae. Chem Senses. 31 (9), 845-863 (2006).
- Ghaninia, M., Ignell, R., Hansson, B. S. Functional classification and central nervous projections of olfactory receptor neurons housed in antennal trichoid sensilla of female yellow fever mosquito, Aedes aegypti. Eur J Neurosci. 26 (6), 1611-1623 (2007).
- Hill, S. R., Hanson, B. S., Ignell, R. Characterization of antennal trichoid sensilla from female southern house mosquito, Culex quinquefasciatus Say. Chem Senses. 34 (3), 231-252 (2009).
