Meten van het vermogen van de vlucht van de Ambrosia kever, Platypus Quercivorus (Murayama), met behulp van een Low-Cost, kleine en eenvoudig geconstrueerd vlucht molen
Summary
Wij ontwikkeld van een low-cost en kleine vlucht molen, gebouwd met algemeen beschikbare items en gemakkelijk gebruikt in experimenten. Met behulp van dit apparaat, we het vermogen van de vlucht van een ambrosia kever, Platypus quercivorusgemeten.
Abstract
De kever van ambrosia, Platypus quercivorus (Murayama), is de vector van een schimmel pathogeen waardoor massale sterfte van Napjesdragersfamilie bomen (Japanse oak verwelken). Daarom, te weten de versnippering capaciteit kan helpen overlapping/Boom verwijdering inspanningen ter voorkoming van deze ziekten effectiever te informeren. In deze studie, we gemeten van de snelheid van de vlucht en de duur en de afstand van de vlucht van de kever met behulp van een nieuw ontwikkelde vlucht molen geschat. De molen van de vlucht is low-cost, klein en gebouwd met behulp van algemeen beschikbare items. Zowel de vlucht molen arm en de verticale as bestaat uit een dunne naald. Een monster beetle is vastgelijmd aan één uiteinde van de arm met behulp van instant lijm. Het andere uiteinde is dik als gevolg wordt bedekt met plastic, dus het vergemakkelijkt de opsporing van rotaties van de arm. De revolutie van de arm wordt gedetecteerd door de sensor van een foto gemonteerd op een infrarode LED, en wordt aangegeven door een verandering in de uitgangsspanning als de arm boven de LED doorgegeven. De foto-sensor is aangesloten op een personal computer en de spanning van de uitvoergegevens worden opgeslagen bij een sampling-frequentie van 1 kHz. Door het uitvoeren van experimenten met behulp van deze vlucht molen, vonden we dat P. quercivorus kunnen vliegen ten minste 27 km. Omdat onze vlucht molen bestaat uit goedkope en kleine gewone objecten, kunnen veel vlucht molens worden voorbereid en tegelijkertijd gebruikt in een klein laboratorium ruimte. Hierdoor kunnen de onderzoekers te verkrijgen van een voldoende hoeveelheid gegevens binnen een korte periode.
Introduction
Dieren migreren lange afstanden op zoek naar voedsel en stuurlieden. Migreren dieren kunnen soms ongewenste metgezellen uitvoeren. De vrouwelijke ambrosia kever, Platypus quercivorus (Murayama), is een bekende vector van de schimmel pathogeen, Raffaelea quercivora Kubono et Shin-Ito. Deze ziekteverwekker veroorzaakt massale sterfte van Napjesdragersfamilie bomen (Japanse oak verwelken) en een hoog niveau van sterfte1. Sinds 1980, deze ziekte heeft uitgebreid in heel Japan en is uitgegroeid tot een ernstig probleem2.
P. quercivorus is een klein insect (4-5 mm in lengte en 4-6 mg in lichaamsgewicht), en jaarlijkse uitbreiding van de ziekte suggereert dat ze zijn in staat tot verschillende km3,4te vliegen. De mannelijke P. quercivorus zoekt een host-boom en een aggregatie feromoon dat zowel mannen als vrouwen5 trektreleases. Dientengevolge is de host-structuur massa wordt aangevallen door soortgenoten en uiteindelijk sterft. Het mannetje verveelt een tunnel binnen de boom na de landing en een vrouwtje feromoon-trok de tunnel binnenkomt en eieren. De gearceerde P. quercivours groeien in de tunnel totdat ze volwassenen. Volwassenen ontstaan en verspreiden om te zoeken nieuwe hosts. Uitbreiding van de ziekte is dus mogelijk gerelateerd aan het trekkende vermogen van deze kever. De mate waarin de kever kan vliegen is echter nog onduidelijk. Bovendien, de vrouwtjes zijn groter dan de mannetjes6 (vrouwelijke: 4.6 mm, en mannelijke: 4.5 mm) en mannelijke kevers zoeken naar een doel-boom, rijdt de tunnel in de boom en trekken dan het vrouwtje. Gezien deze seksuele verschillen in de lichaamsgrootte en de rol van vlucht in hun leven, seksuele verschillen kunnen bestaan in vlucht vermogen, maar het verschil in vermogen blijft onduidelijk.
In het algemeen, is het uiterst moeilijk te meten trekkende vermogen in het veld, met name vlucht vermogen, als gevolg van het brede scala van de trekkende gebied. Trekkende vermogen is gemeten in laboratoria vastgebonden omstandigheden, zoals een vlucht molen systeem, voor meer dan 60 jaar7,8,9,10,11,12 , 13. vlucht molen systemen hebben aangetoond dat sommige insecten de mogelijkheid voor de lange afstand vlucht hebben. Bijvoorbeeld, de langste afstand van de vlucht van de kever pine berg in de molen van een vlucht meer dan 24 km14was, en Tetrastichus planipennisi Yang vloog maximaal meer dan 7 km15. Hoewel de molen van de vlucht een algemeen beschikbare hulpmiddel is, biologische tests met een levend dier vaak leiden tot aanzienlijk grote individuele verschillen. Om te overwinnen dit, zijn veel metingen, meerdere malen herhaald vereist voor het verkrijgen van betrouwbare schattingen van gemiddelde versnippering capaciteit. Daarom moeten meerdere personen tegelijkertijd voor het snel verzamelen van een voldoende hoeveelheid gegevens worden gebruikt. Echter, gelijktijdige experimenten vereisen een grotere ruimte, meerdere experimentele opstellingen, en zijn duurder in vergelijking met een enkel systeem voor het meten. Vandaar, de molen van de vlucht moet lage kosten, moeten gemakkelijk gebouwd met algemeen beschikbare items en compact in grootte. Bovendien moet de experimentele procedure niet worden gecompliceerd of moet een bekwame operator.
In deze studie, wij een kleine, goedkope vlucht-molen (Figuur 1 en Figuur 2) die gemakkelijk kan worden gebruikt in experimenten, en de vlucht vermogen van de kever ambrosia, gemeten geassembleerd P. quercivorus.
Protocol
Representative Results
Discussion
We ontwikkelden een goedkope, gemakkelijk-aan-bouwstijl en compacte vlucht molen voor kleine insecten zoals P. quercivorus (4-5 mm in lengte en 4-6 mg in lichaamsgewicht). Onze vlucht molen bestaat alleen gewone items zoals een naald, een IR LED, een foto sensor, Noodstopbewaking lijm, etc., en geen verfijnde, dure of zeldzame voorwerpen zoals computergestuurde elektrische apparaten niet meer vereist. Dit ingeschakeld de gemakkelijke en snelle verzameling vereiste items en experimentele kosten verlaagd….
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wij danken Dhr S. Fukaya, Mr. N. Okuda, en Mr. T. Ishino voor het helpen met de experimenten. Deze studie werd ondersteund door de Grants-in-Aid voor wetenschappelijkonderzoek van de Society van Japan voor de promotie van wetenschap (nr. 15K 14755).
Materials
| needle | Seirin | J type No. 5 x 40 mm | |
| epoxy resin adhesive | Konishi | #16113 | |
| metal plate | from a home improvement store | ||
| disposable plastic pipette | from a home improvement store | ||
| snap button | from a craft store | ||
| IR sensor | Hamamatsu Photonics | S7136 | |
| IR LED | OptoSupply | OSIR5113A | 150 mW |
| custom-made program | downloadable from Github. URL: https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill |
||
| instant glue | Toagosei | 31204 | |
| A/D converter | LabJack Co. | U3-HV | |
| DAQ software | AzeoTech | DAQFactoryExpress | download from AzeoTech Web page. |
References
- Kubono, T., Ito, S. Raffaelea quercivora sp. nov. associated with mass mortality of Japanese oak, and the ambrosia beetle (Platypus quercivorus). Mycoscience. 43, 255-260 (2002).
- Kobayashi, M., Ueda, A. Wilt disease of Fagaceae trees caused by Platypus quercivorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae) and the associated fungus: Aim is to clarify the damage factors. J Jpn For Soc. 87, 435-450 (2005).
- Nunokawa, K. Local distribution and spreading process of damages caused by Japanese oak wilt in Niigata Prefecture, Japan (in Japanese). Bulletin of Niigata Prefectural Forest Research Institute. 48, 21-32 (2007).
- Ohashi, A. Distribution and spreading of damages caused by Japanese oak wilt in Gifu Prefecture, Japan (in Japanese). Bulletin of the Gifu Prefectural Research Institute for Forests. 37, 23-28 (2008).
- Tokoro, M., Kobayashi, M., Saito, S., Knuura, H., Nakashima, T., Shoda-Kgaya, E., Kashiwagi, T., Tebayashi, S., Kim, C., Mori, K. Novel aggregation pheromone, (1S,4R)-p-menth-2-en-1-ol, of the ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Coleoptera: Phatypodidae). Bulletin of FFPRI. , 49-57 (2007).
- Nobuchi, A. Platypus quercivorus Murayama (Coleoptera, Platypodidae) attacks to living oak trees in Japan, and information of Platypodidae (I). Forest Pest. 42, 2-6 (1993).
- Clements, A. N. The sources of Energy for flight in mosquitoes. J Exp Biol. 32, 547-554 (1955).
- Armes, N. J., Cooter, R. J. Effects of age and mated status on flight potential of Helicoverpaarmigera (Lepidoptera: Noctuidae). Physiol Entomol. 16, 131-144 (1991).
- Stewart, S. D., Gaylor, M. J. Effects of age, sex, and reproductive status on flight by the tarnished plant bug (Heteroptera: Miridae). Environ Entomol. 23, 80-84 (1994).
- Sarvary, M. A., Bloem, K. A., Bloem, S., Carpenter, J. E., Hight, S. D., Dorn, S. Diel flight pattern and flight performance of Cactoblastis castorum (Lepidoptera: Pyralidae) Measured on a flight mill: influence of age, gender, mating status, and body size. J Econ Entomol. 101 (2), 314-324 (2008).
- Zhang, Y., Wyckhuys, K. A. G., Asplen, M. K., Heinpel, G. E., Wu, K. Effect of Binodoxys Communis parasitism on flight behavior of the soybean aphid, Aphis glycines. Biol Control. 62, 10-15 (2012).
- Sappington, T. W., Burks, C. S. Patterns of flight behavior and capacity of unmated navel orangeworm (Lepidoptera: Pyralidae) Adults related to age, gender, and wing size. Environ Entomol. 43, 696-705 (2014).
- Attisano, A., Murphy, J. T., Vickers, A., Moore, P. J. A simple flight mill for the study of tethered flight in insects. J. Vis. Exp. (106), e53377 (2015).
- Evenden, M., Whitehouse, L., C, M., Sykes, J. Factors influencing flight capacity of the mountain pine beetle (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae). EnvironEntomol. 43, 187-196 (2014).
- Fahrner, S. J., Lelito, J. P., Blaedow, K., Heimpel, G. E., Aukema, B. H. Factors affecting the flight capacity of Tetrastichus planipennisi (Hymenoptera: Eulophidae), a classical biological control agent of Agrilus Planipennis (Coleoptera: Buprestidae). Environ Entomol. 43, 1603-1612 (2014).
- Pham, D. L., Ito, Y., Okada, R., Ikeno, H., Isagi, Y., Yamasaki, M. Phototactic behavior of the ambrosia beetle Phatypusquercirorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae) before and after flight. J Insect Behav. 30, 318-330 (2017).
- Wanner, H., Gu, H., Dorn, S. Nutritional value of floral nectar sources for flight in the parasitoid wasp, Cotesia glomerata. Physiol Entomol. 31, 127-133 (2006).
- Rowley, W. A., Graham, C. L. The effect of age on the flight performance of female Aedes aegypti mosquitoes. J Insect Physiol. 14, 719-728 (1968).
