Mäta flygning förmåga Ambrosia skalbaggen, Platypus Quercivorus (Murayama), med en billig, liten och enkelt konstruerade flyg Mill
Summary
Vi utvecklade en låg kostnad och små flygning kvarn, konstruerad med allmänt tillgängliga objekt och användas enkelt i experiment. Använder denna apparat, mätte vi en ambrosia skalbagge, Platypus quercivorusflykt förmåga.
Abstract
Ambrosia skalbaggen, Platypus quercivorus (Murayama), är vektorn av svamp patogener som orsakar massdöd av Fagaceae träd (japanska ekvissnesjuka). Därför kan att veta spridning kapacitet hjälpa informera svällning/träd borttagning ansträngningar för att förebygga denna sjukdom mer effektivt. I denna studie vi mätt flyg hastighet och längd och beräknad flyg distansera av skalbaggen använder en nyutvecklad flyg kvarn. Flyg kvarnen är låg kostnad, små och konstruerade med hjälp av allmänt tillgängliga artiklar. Både flyg mill armen och dess vertikala axel består av en tunn nål. Ett tips av armen med omedelbar lim limmas en skalbagge förlaga. Den andra tipset är tjock på grund av att vara täckt med plast, således det underlättar upptäckt av rotationer av armen. Rotationen av armen upptäcks av en fotosensor monterad på en infraröd LED och indikeras av en förändring av utspänningen när armen passerade ovanför LED. Foto sensorn är ansluten till en persondator och spänning utdata lagras på en samplingsfrekvens på 1 kHz. Genom att utföra experiment med denna flygning kvarn, Vi hittade att P. quercivorus kan flyga minst 27 km. Eftersom vår flygning mill består av billiga och små vanliga artiklar, kan många flyg mills förberedas och användas samtidigt i ett litet laboratorium utrymme. Detta gör det möjligt för praktiker att erhålla en tillräcklig mängd data inom en kort tidsperiod.
Introduction
Djur migrera långa avstånd på jakt efter mat och kompisar. Flyttande djur kan ibland utföra oönskade följeslagare. Den kvinnliga ambrosia skalbaggen, Platypus quercivorus (Murayama), är en känd vektor av svamp patogener, Raffaelea quercivora Kubono et Shin-Ito. Denna patogen orsakar massdöd av Fagaceae träd (japanska ekvissnesjuka) och hög dödlighet1. Sedan 1980, denna sjukdom har expanderat över hela Japan, och har blivit ett allvarligt problem2.
P. quercivorus är en liten insekt (4-5 mm i kroppslängd och 4-6 mg i kroppsvikt) och årliga expansion av sjukdomen tyder på att de kan flyga upp till flera km3,4. Den manliga P. quercivorus lokaliserar en värd träd och frigör en aggregering feromon som attraherar både män och kvinnor5. Följaktligen, värd trädet attackeras massa av artfränder, och så småningom dör. Manlign tråkar ut en tunnel inne i trädet efter landning och ett feromon-lockade kvinna går in i tunneln och lägger ägg. De kläckta P. quercivours växa i tunneln tills de blir vuxna. Vuxna dyka upp och sprida för att hitta nya värdar. Expansion av sjukdomen är således möjligen relaterad till denna skalbagge flyttande förmåga. Den utsträckning som skalbaggen kan flyga är dock fortfarande oklart. Kvinnor är dessutom större än hanar6 (kvinnliga: 4,6 mm och hane: 4,5 mm) och manliga skalbaggar söka efter ett mål träd, ange tunneln inne i trädet och sedan locka honan. Med tanke på dessa sexuella skillnader i kroppsstorlek och rollen av flyg i deras liv, sexuella skillnader kan finnas i flykt förmåga, men skillnaden i förmåga är fortfarande oklart.
I allmänhet är det extremt svårt att mäta flyttande förmåga i fältet, särskilt flyg förmåga, på grund av det breda utbudet av flyttande området. Flyttande förmåga har mätts i laboratorier under uppbundna villkor, såsom ett system för mill, för över 60 år7,8,9,10,11,12 , 13. flygning mill system har visat att vissa insekter har förmågan för långväga flygning. Till exempel den längsta flygningen av mountain pine beetle i en flygning kvarn var över 24 km14, och Tetrastichus planipennisi Yang flög maximally över 7 km15. Även om flygning kvarnen är ett allmänt tillgängliga verktyg, resultera biologiska analyser med ett levande djur ofta i betydligt stora individuella skillnader. För att övervinna detta, krävs många mätningar, upprepas flera gånger, att erhålla pålitliga uppskattningar av genomsnittlig spridning kapacitet. Flera individer bör därför användas samtidigt för att snabbt samla en tillräcklig mängd data. Men samtidig experiment kräver ett större utrymme, flera experimentella uppställningar, och är dyrare jämfört med ett enda mätsystem. Därav, flyg kvarnen måste vara låg kostnad, bör vara enkelt byggda med allmänt tillgängliga objekt och kompakta storlek. Dessutom bör det experimentella förfarandet inte vara komplicerat eller behöver en skicklig operatör.
I denna studie, vi monterade en små, billiga flyg kvarn (figur 1 och figur 2) som lätt kan användas i experiment och mätt flygning förmåga ambrosia skalbaggen, P. quercivorus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Vi utvecklade en låg kostnad, lätt-till-bygga och kompakt flyg kvarnen för små insekter såsom P. quercivorus (4-5 mm i kroppslängd och 4-6 mg i kroppsvikt). Flyg kvarnen består endast vanliga föremål såsom en nål, en IR LED, en fotosensor, momentana lim, etc., och krävde inte någon sofistikerad, dyra eller sällsynta föremål såsom datorstyrda elektriska apparater. Detta aktiverad enkel och snabb insamling av nödvändiga objekt och minskade experimentella kostnader. Ja, det kostar endast…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi tackar Mr S. Fukaya, Mr. N. Okuda och Mr T. Ishino för att hjälpa till med experimenten. Denna studie stöddes av Grants-in-Aid för vetenskaplig forskning från Japan Society för främjande av vetenskap (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).
