Het algemene doel van deze procedures moet opzetten, onderhouden en vernieuwen van een gevangenschap bevolking van Eristalis tenax in de instelling van een onderzoek.
Met een geschatte 6000 soorten wereldwijd zijn zweefvliegen ecologisch belangrijk als alternatieve bestuivers voor gedomesticeerde honingbijen. Ze zijn echter ook een nuttige wetenschappelijke model om te studeren beweging visie en vlucht dynamiek in een gecontroleerde laboratorium-omgeving. Als de larven in biologisch vervuild water ontwikkelen, zijn ze nuttig modellen voor het onderzoeken van investeringen in microbiële immuniteit. Terwijl de grootschalige commerciële fokken voor landbouw al optreedt, zijn er geen gestandaardiseerde protocollen voor het handhaven van gevangenschap populaties voor wetenschappelijke studies. Dit is belangrijk als commerciële gevangenschap fokprogramma’s gericht op de massa uitgang tijdens piek bestuiving periodes kunnen niet met een bevolking die consistent, stabiel en robuust jaarrond, als voor andere onderzoeksdoeleinden vaak nodig is. Daarom is een methode om te stellen, te onderhouden en vernieuwen van de bevolking van een intern onderzoek vereist. Hier beschrijven we het gebruik van een kunstmatige winterslaap-cyclus, naast de vereisten voor voeding en huisvesting, voor lange termijn onderhoud van Eristalis tenax. Met behulp van deze methoden hebben we aanzienlijk vergroot de gezondheid en de levensduur van gevangenschap populaties van E. tenax in vergelijking met vorige verslagen. Bovendien spreken we over kleinschalige fokmethoden en opties voor het optimaliseren van de opbrengsten en manipuleren van de demografie van de bevolking.
Zweefvliegen zijn opkomst als nuttige modellen voor het onderzoeken van een aantal wetenschappelijke vragen, met inbegrip van vlucht gedrag1, neurale mechanismen die ten grondslag liggen aan de motie vision2, bestuiving efficiëntie3,4, 5 , 6 en7van de microbiële immuniteit. In tegenstelling tot sommige andere dipteran modellen, zoals Drosophila8, zijn er echter geen gestandaardiseerde protocollen voor het lab opfokken van zweefvliegen voor gebruik in wetenschappelijk onderzoek. Inderdaad, zelfs als de huidige literatuur worden methoden beschreven voor het fokken van de zweefvlieg Eristalis tenax, veel van deze zijn ontwikkeld voor de massale teelt van zweefvliegen voor gewas bestuiving, bio-afbraak van organisch afval of anatomische studies 9 , 10 , 11. dus, ze bieden geen oplossing voor de behoefte aan een eenvoudig protocol dat een consistente levering van gezonde robuuste zweefvliegen, biedt met behoud van de genetische geschiktheid van de bevolking.
Na bijen en hommels zijn zweefvliegen een van de belangrijkste wild, generalist pollinator groepen12,13. Er zijn ongeveer 6000 zweefvlieg soorten wereldwijd14,15, met meer dan 300 soorten in 75 geslachten in Zweden16 en meer dan 300 soorten in 69 geslachten in India17,18,19. Bijvoorbeeld, het agrarisch belangrijk marmelade zweefvlieg Episyrphus balteatus en de drone vlieg, Eristalis tenax, waarin we ons op hier richten, zijn te vinden in heel Europa, Amerika en Azië6,16, 17,18,19,20,21,22,23,24,25. Zweefvliegen zijn niet even actief gedurende het hele jaar, noch gedurende de dag. Inderdaad, niet alleen het seizoen, en het tijdstip van de dag, maar ook schommelingen in lichtintensiteit, temperatuur, vochtigheid en windsnelheid, beïnvloeden de activiteit patronen van zweefvliegen26,27. In het veld Eristalis vindt u op elk moment van het jaar in mediterrane klimaat11, maar het aantal actieve zweefvliegen is veel lager in de winter. Omgekeerd in koude, gematigde klimaten, Eristalis slaapstand over winter en staan niet actief op het gebied van rond oktober t/m maart28gedragen.
Vrij vliegen zweefvliegen kan worden verzameld door de netting in het veld. Inderdaad, in gematigde klimaten kunnen ze worden aangetroffen in de grootste overvloed in het midden tot eind van de ochtend, rust op zonnige dagen, aan het eind van de zomer en in de gehele herfst26,27. U kunt ook oudere E. tenax larven, tweede of derde instar, kunnen worden geïdentificeerd en kan worden geoogst uit rottend organisch materiaal, zoals mest heaps of biologisch vervuilde beken10,11. Inderdaad, gepubliceerde technieken voor het lab opfokken van E. tenax zijn allemaal gebaseerd op het verhogen van de larven in biologisch vervuild water, hetzij via een vorm van vegetatieve of fecale materie9,10,29, 30 , 31 , 32 , 33. echter de larven collectie wordt beperkt door seizoen, en is slechts een hulpmiddel levensvatbare collectie van late lente naar het begin van de herfst11. Bovendien, de overvloed van larven wordt beïnvloed door lokale weerpatronen, zoals veranderingen in de omgevingstemperatuur kunnen invloed hebben op zowel het voorkomen van oviposition en9,28van de tarieven van de larvale ontwikkeling.
Daarom strategieën te handhaven van gezonde bestanden van zweefvliegen door het fokken van larven en eieren binnen het laboratorium nodig om ervoor te zorgen dat experimenten het hele jaar door, ongeacht het seizoen of de lokale weersomstandigheden kunnen worden uitgevoerd. Nog belangrijker is, broedt de hier beschreven techniek de zweefvliegen van wild-ting alleen vrouwtjes. Dit is belangrijk als een studie van Francuski, et al.. 10 gevonden dat de genetische diversiteit van een laboratorium bevolking van zweefvliegen gefokt, oorspronkelijk opgericht met ingang van 120 volwassen larven, snel verloren was. Zij stelden daarom dat als u wilt behouden van de genetische diversiteit in kolonies worden gebruikt voor commerciële gewas bestuiving doeleinden, deze moeten worden aangevuld, of zelfs volledig hersteld, met veld verzameld personen elk voorjaar10.
Wanneer u werkt op de visie, of andere zintuigen gebruikt in verkering en paring, dus het is raadzaam behoud van genetische diversiteit, door het herstel van de kolonie of door het aanvullen van de kolonie met veld verzameld individuen, regelmatig. Dit is belangrijk aangezien seksuele selectie de genetische drift van de bevolking beïnvloedt. Sterker nog, in het wild, mannelijke zweefvliegen moeten identificeren en onderscheppen van geschikte stuurlieden, evenals het concurreren met andere mannetjes voor een paring rechten door de verdediging van hun gebieden-34. Dit proces zorgt ervoor dat mannen met de beste visie en ruimtelijke aandacht zijn waarschijnlijk de meest succesvolle in de paring, vandaar deze eigenschappen worden doorgegeven aan de volgende generatie. Het resulterende effect van deze lopende processen, gedeeltelijk, blijkt uit de aanwezigheid van seksuele dimorphisms in het visuele traject van zweefvliegen35,36. In gevangenschap mannetjes hebben niet dezelfde belemmeringen voor succesvolle paring in het veld: ten eerste, vrouwtjes zijn beschikbaar, en ten tweede de kleine, afgesloten ruimte ontkenning van het effect van territoriale gedrag, die handelen om af te schrikken van de paring toegang van andere concurrerende mannen. De experimentele verwijdering van seksuele selectie in Drosophila melanogaster, is aangetoond dat een significant effect hebben op gevangenschap populaties met een afname van de totale omvang van het lichaam, de grootte van de teelballen en sperma productie37en verlaagde tarieven van man balts gedrag38. Dus, kan een gevangenschap fokken programma, zonder een tegenprestatie van seksuele selectie, hebben een diepgaand effect op zowel de visuele en behavioral studies vervolgens.
Hier beschrijven we een eenvoudige en kosteneffectieve oplossing waarmee een consistente levering van gezonde zweefvliegen. Het protocol is soepel en gemakkelijk te opnieuw te beginnen en/of upscale, afhankelijk van de eisen van het onderzoek.
Met behulp van onze technieken (figuur 1) hebben zweefvliegen gehandhaafd in het laboratorium gedurende een periode van meer dan 1 jaar en met succes gebruikt in behavioral experimenten na 7 maanden in gevangenschap39. Inderdaad, zelfs als het lijkt contra-intuïtief, een meer natuurlijke omgeving, rekening houdend met het zweefvliegen onder 12 h licht: 12 h donkere omstandigheden, bij kamertemperatuur, aanzienlijk vermindert hun levensverwachting tot 2-3 maanden. Het handhaven van E. tenax in onze cyclus van de kunstmatige winterslaap voor meer dan een jaar is aanzienlijk langer dan vorige pogingen met behulp van verschillende protocollen (77 dagen33, 4 maanden9, 18 weken30). De belangrijkste factor die deze toegenomen levensverwachting is waarschijnlijk het gebruik van kunstmatige winterslaap bij 8-10 ° C. Door het cyclisch breken de slaapstand, laten elke 3-4 dagen (stap 2, figuur 1), we zweefvliegen zowel voeden en verzorgen zelf, dus handhaving van de voeding staat en het welzijn van het zweefvliegen, zoals blijkt uit een waargenomen toename van gewicht ( Figuur 4) en geen verandering in de motorische activiteit zelfs na een lange periode in gevangenschap (figuur 3, en Zie39). Inderdaad, rapporten in de literatuur van mislukte pogingen tot kunstmatige winterslaap breek niet de slaapstand-cyclus, hetgeen tot verhoogde sterfte en de aanwezigheid van schimmel9.
Daarnaast is er enige controverse in de literatuur over de bepaling van stuifmeel als voedselbron. Verschillende documenten vermeld dat bijenpollen niet, speciaal voor oviposition volstaat, en alleen het verstrekken van droge of inderdaad vers stuifmeel geschikt9,29 is. Onze bevindingen wijzen erop dat door de aanvulling op de bijenpollen met honing en water, we zien zowel lange levensduur en oviposition, zelfs na lange periodes van gevangenschap, met een toename van gewicht gezien in zowel de geslachten (figuur 4) en de oviposition nog steeds voorkomen in vrouwtjes na meer dan 5 maanden in gevangenschap39. Deze toegenomen levensverwachting kan we bestuderen het gedrag van zweefvliegen in alle levensstadia.
In het veld vrouwelijke zweefvliegen voorafgaand aan seizoensgebonden slaapstand worden bevrucht en reproductieve diapauze, waar sperma wordt opgeslagen en eicellen blijven onderontwikkeld, tot voorjaar28blijven. Aangezien een typische vrouwelijke staat 3000 eieren leggen in 60 dagen29, grootbrengen van deze eieren is dus een snelle en efficiënte manier om verhogen van onze gevangenschap bevolking. Ons huidige begrip van de factoren die tot oöcyt ontwikkeling na een periode van slaapstand leiden zijn echter beperkt. Temperatuur, vochtigheid, lichtintensiteit en voeding staat hebben al gesuggereerd als spelen een rol bij het beheersen van reproductieve diapauze-28,40. Experimentele manipulatie van deze factoren kan leiden tot een betere governance van oviposition timing en tarieven.
Op dezelfde manier, we hebben met succes vertraagd de ontwikkeling van het larven, alsook de eclosion van poppen, door opslag in duisternis bij 8-10 ° C voor 2 weken, hoewel levensvatbaarheid kan veel langer worden. Inderdaad, Heal30 rapporteerde een stijging van de pop duur van maximaal 37 dagen wanneer de pop temperatuur was gedaald van 25 ° C tot 10 ° C. Dienst van deze strategieën en vertragen de productie van eieren en/of de ontwikkeling van poppen zou zorgen voor een grotere manipulatie van de demografie van de gevangenschap van de bevolking.
Terwijl temporele consistentie van levering van veel groter belang voor onze eisen dan grote opbrengst is, kan dit worden belangrijker voor andere toepassingen, zoals bestuiving in kassen. We vonden dat als u onze techniek met konijn ontlasting, we 163 ± 34 eclosed zweefvliegen van elke koppeling van eieren (N = 3). Gezien het feit dat een typische vrouwtje tot 200 eieren40 legt, zou wij kunnen verhogen van deze opbrengst door beide dalende concurrentie van overbevolking en voedsel, of door de temperatuur, aan te passen zoals deze zijn betrokken als die significant beïnvloeden larvale groei9 ,31,40,41. Er is echter geen enkele aanwijzing dat de basis van de media grote invloed op opbrengst32. Bovendien, in tegenstelling tot de uitwerpselen van andere gewervelde dieren29,30,31,42, konijn ontlasting is relatief geur vrij, waardoor de kolonie te worden gehouden onder normale laboratoriumomstandigheden zonder de noodzaak voor extra ventilatie. Verlagen van de dichtheid van de larven in de media, of het toevoegen van voedings supplementen zoals gist, evenals houden een constante temperatuur tussen 20-25 ° C, is waarschijnlijk voldoende om volledig optimaliseren opbrengst31,32, 40.
De praktische aspecten van het verzamelen van voldoende aantallen van vrij vliegen zweefvliegen of ondersteunen van een genetisch divers gevangenschap bevolking, zijn zowel onpraktisch en beperkende tijd voor kleinschalige onderzoeksprojecten. Daarom zou fokken van de nakomelingen van wild erop vrouwtjes, en tot aanvulling van leveringen door het oogsten van volwassen larven7, de meest praktische opties voor het hele jaar door gebruik van E. tenax in de instelling van een onderzoek. Als deze methoden worden beperkt door de seizoenen in die collectie kunnen optreden, er is een noodzaak om zowel de levensduur van volwassen zweefvliegen en fokken geen eieren gelegd door gevangen gravid vrouwtjes.
The authors have nothing to disclose.
Het onderzoek in ons lab is momenteel gefinancierd door de Australian Research Council (ARC, DP170100008 en DP180100144) ons Air Force Office voor wetenschappelijk onderzoek (AFOSR, FA9550-15-1-0188) en Stichting Olle Engkvist Byggmästare (2016/348). Wij danken het verleden leden van de lab die hebben bijgedragen aan de ontwikkeling van de zweefvlieg voorraden, Cederholms Lantbruk en C M & T L groen & zoon voor toegang tot koeienmest en zweefvliegen op hun boerderijen, en de Adelaide en Uppsala botanische tuinen voor collectie vergunningen en lopende ondersteuning.
Bee Pollen | Forest Super Foods | any brand of bee pollen is suitable | |
Honey | Bramwells | any brand of liquid honey is suitable | |
Rabbit Faeces | can be substituted with cow or pig manure made into a slurry | ||
BugDome | Australia Entomological Supplies | EM42222 | |
Plastic Bags | Woolworths Homebrand | ||
Mosquito netting | Clas Ohlson | 34-1113 | |
Cotton Balls | Woolworths Select | ||
Fridge | Hisense | fridge needs to maintain a stable 8-10°C | |
Buckets (2-3L) | |||
Large plastic tubs (30L) | |||
Wood shavings | Pollards Sawdust Supplies | MaxiFlake (75) | |
Bag clips | IKEA | Bevara 303.391.70 | |
Petri Dish (100mm x 20mm) | Corning | 430167 |