Medición de la capacidad de vuelo del escarabajo de ambrosía, Platypus Quercivorus (Murayama), con un bajo costo, pequeño y vuelo fácilmente construido molino
Summary
Desarrollado un molino de vuelo de bajo coste y pequeño, construido con elementos comúnmente disponibles y fácilmente utilizados en experimentación. Usando este aparato, mide la capacidad de vuelo de un escarabajo del ambrosia, Platypus quercivorus.
Abstract
El escarabajo del ambrosia, quercivorus ornitorrinco (Murayama), es el vector de un hongo patógeno que causa mortalidad masiva de los árboles de Fagaceae (marchitez de roble Japon). Por lo tanto, conocer la capacidad de dispersión puede ayudar a informar a reventado/árbol retiro esfuerzos para prevenir esta enfermedad con más eficacia. En este estudio, midió la velocidad de vuelo y la duración y calcula la distancia de vuelo de escarabajo con un molino de vuelo desarrollado recientemente. El molino de vuelo es barato, pequeño y construida con elementos comunes. Su eje vertical y el brazo del molino de vuelo conforman una aguja fina. Un espécimen de escarabajo se pega en una punta del brazo con pegamento instantáneo. La otra punta es gruesa debido a ser cubierto con el plástico, así facilita la detección de rotación del brazo. La revolución del brazo es detectada por un sensor de foto montado sobre un LED infrarrojo y se indica por un cambio en el voltaje de salida cuando el brazo pasa por encima de lo LED. El fotosensor está conectado a un ordenador personal y los datos de voltaje de salida se almacenan en una frecuencia de muestreo de 1 kHz. Mediante la realización de experimentos con este molino de vuelo, se encontró que p. quercivorus pueden volar por lo menos 27 km. Porque nuestro molino de vuelo abarca artículos ordinarios baratos y pequeños, muchos molinos de vuelo pueden ser preparados y utilizados simultáneamente en un espacio pequeño laboratorio. Esto permite a los experimentadores obtener una cantidad suficiente de datos a corto plazo.
Introduction
Animales migran largas distancias en busca de alimento y compañeros. Animales migrando a veces pueden llevar a compañeros indeseables. El escarabajo ambrosia femenino, Platypus quercivorus (Murayama), es un vector conocido del patógeno fúngico, Raffaelea quercivora Kubono et Shin-Ito. Este patógeno causa mortalidad masiva de los árboles de Fagaceae (marchitez de roble Japon) y un alto nivel de mortalidad1. Desde 1980, esta enfermedad se ha expandido por todo el país y se ha convertido en un grave problema2.
P. quercivorus es un insecto pequeño (4-5 mm de longitud y 4-6 mg de peso corporal), y una expansión anual de la enfermedad sugiere que son capaces de volar hasta varios km3,4. El hombre quercivorus p. localiza un árbol y libera una feromona de agregación que atrae a los machos y las hembras5. Por lo tanto, el árbol es masa atacado por sus congéneres y eventualmente muere. El hombre agujerea un túnel dentro del árbol después de la aterrizaje y una mujer atraídos por la feromona entra en el túnel y pone huevos. La rayada quercivours p. crecer en el túnel hasta que sean adultos. Adultos emergen y se dispersan para buscar nuevos huéspedes. Por lo tanto, expansión de la enfermedad se relaciona posiblemente con la capacidad migratoria de este escarabajo. Sin embargo, la medida a la que puede volar el escarabajo sigue siendo confusa. Además, las hembras son más grandes que los machos6 (Femenino: 4,6 mm y el hombre: 4,5 mm) y escarabajos macho buscan un árbol de destino, ingrese el túnel dentro del árbol y entonces atraen a la hembra. Teniendo en cuenta estas diferencias sexuales en el tamaño del cuerpo y el papel del vuelo en su vida, pueden existir diferencias sexuales en la capacidad de vuelo, pero la diferencia en capacidad es incierta.
En general, es extremadamente difícil medir capacidad migratoria en el campo, especialmente vuelo de capacidad, debido a la amplia gama del área migratoria. Capacidad migratoria se ha medido en laboratorios bajo condiciones anclados, como un sistema de molino de vuelo, de más de 60 años7,8,9,10,11,12 , 13. sistemas de molino de vuelo han demostrado que algunos insectos tienen la capacidad para el vuelo de larga distancia. Por ejemplo, la distancia de vuelo más larga del escarabajo de pino de montaña en un molino de vuelo tenía más de 24 km14y Tetrastichus planipennisi Yang voló máximo en 7 km15. Aunque el molino de vuelo es una herramienta comúnmente disponible, ensayos biológicos con un animal vivo a menudo resultan en diferencias individuales considerablemente grandes. Para superar esto, muchas medidas, repetidas varias veces, son requeridas para obtener estimaciones fiables de la capacidad de dispersión media. Por lo tanto, puede usarse varios individuos al mismo tiempo para la recogida rápida de una cantidad suficiente de datos. Sin embargo, experimentos simultáneos requieren un espacio más grande, múltiples configuraciones experimentales y son más caros en comparación con un único sistema de medición. Por lo tanto, el molino de vuelo debe ser de bajo costo, debe ser fácilmente construido con elementos comúnmente disponibles y compacto en tamaño. Además, el procedimiento experimental no debe ser complicado o necesita un operador experto.
En este estudio, hemos reunido un molino pequeño y de bajo coste vuelo (figura 1 y figura 2) que podría ser fácilmente utilizado en experimentación y mide la capacidad de vuelo del escarabajo de ambrosía, p. quercivorus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hemos desarrollado un molino de vuelo compacta para pequeños insectos como p. quercivorus (4-5 mm de longitud y 4-6 mg de peso corporal), bajo costo y fácil de construir. Nuestro molino de vuelo comprende solamente los artículos como una aguja, un IR LED, un sensor de foto, pegamento instantáneo, etc.y no requieren ningún elementos sofisticados, costosos o raros como dispositivos eléctricos controlados por computadora. Esto permitió la recogida fácil y rápida de artículos necesarios y reduce l…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos al Sr. S. Fukaya, Sr. N. Okuda y Sr. T. Ishino para ayudar con los experimentos. Este estudio fue apoyado por subvenciones para la investigación científica de la sociedad japonesa para la promoción de la ciencia (no. 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. |
Riferimenti
- 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).
