Bruke Flight Mills å måle Flight tilbøyelighet og ytelse av Western Corn Rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte)

Summary

Flight Mills er viktige verktøy for å sammenligne hvordan alder, kjønn, mating status, temperatur, eller ulike andre faktorer kan påvirke et insekt‘s Flight oppførsel. Her beskriver vi protokoller for å feste og måle fly tilbøyelighet og ytelse av vestlig mais rootworm under forskjellige behandlinger.

Abstract

Den vestlige mais rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte) (Coleoptera: Bladbiller), er en økonomisk viktig pest av mais i det nordlige USA. Noen populasjoner har utviklet motstand mot ledelses strategier inkludert transgene mais som produserer insecticidal giftstoffer avledet fra bakterien Bacillus thuringiensis (BT). Kunnskap om vestlig mais rootworm spredning er av avgjørende betydning for modeller av motstand evolusjon, spredning, og utslippsreduksjoner. Flight oppførsel av et insekt, spesielt over lang avstand, er iboende vanskelig å observere og karakterisere. Flight Mills gi et middel til å direkte teste utviklingsmessige og fysiologiske virkninger og konsekvenser av flyturen i laboratoriet som ikke kan fås i feltstudier. I denne studien ble fly møller brukt til å måle tidspunktet for fly aktivitet, totalt antall flygninger, og avstanden, varigheten og hastigheten på flyvninger tatt av kvinnelige rootworms i løpet av en 22-h testperiode. Seksten fly møller ble plassert i et miljøkammer med programmerbar belysning, temperatur og fuktighet kontroll. Fly møllen beskrevet er av en typisk design, der en flukt arm er fri til å rotere om en sentral Pivot. Rotasjon skyldes flukt av et insekt bundet til den ene enden av fly armen, og hver rotasjon er registrert av en sensor med et tidsstempel. Rådata er kompilert av programvare, som senere behandles for å gi sammendragsstatistikk for fly parametere av interesse. Den vanskeligste oppgaven for enhver fly mølle studie er vedlegg av snor til insekt med et klebemiddel, og metoden som brukes må skreddersys til hver art. Vedlegget må være sterk nok til å holde insekt i en rigid orientering og for å hindre avløsning under bevegelse, mens ikke forstyrrer naturlig vinge bevegelse under flyging. Vedlegget prosessen krever fingerferdighet, finesse, og hastighet, noe som gjør videoopptak av prosessen for rootworms av verdi.

Introduction

Den vestlige mais rootworm, Diabrotica virgifera virgifera LeConte (Coleoptera: Bladbiller), ble identifisert som en pest av dyrket mais i 1909¹. I dag er det den viktigste pest av mais (Zea Mays L.) i US Corn Belt, med larvestadiet fôring på mais røtter forårsaker det meste av yield tap forbundet med denne pest. De årlige kostnadene for forvaltning og korn produksjon tap på grunn av mais rootworm er anslått til å overstige $1 000 000 000². Den vestlige mais rootworm er svært tilpasningsdyktig, og befolkningsgrupper har utviklet motstand mot flere Styrings strategier inkludert insektmidler, avling rotasjon, og transgene BT mais³. Bestemme romlige dimensjoner over hvilke taktikk må brukes for å redusere lokal utvikling av motstand, eller en motstand hotspot, avhenger av en bedre forståelse av spredning⁴. Begrensning tiltak vil ikke lykkes hvis de er begrenset til for lite av en romlig skala rundt en motstand hotspot, fordi resistente voksne vil spre utover reduksjonen området⁵. Forstå Flight atferden til vestlig mais rootworm er viktig å skape effektive motstand Styrings planer for denne pest.

Spredning av fly spiller en viktig rolle i voksen vestlig mais rootworm livshistorie og økologi⁶, og flyet atferden til denne pest kan bli studert i laboratoriet. Flere metoder kan brukes til å måle flyets virkemåte i laboratoriet. En actograph, som begrenser flyturen i et vertikalt fly, kan måle hvor mye tid et insekt er engasjert i flukt. Actographs har blitt brukt til å sammenligne Flight varighet og periodisitet mønstre av vestlig mais rootworm menn og kvinner på ulike aldre, kroppsstørrelser, temperaturer, insektmiddel mottakelighet, og insektmiddel eksponering^{7,8, 9}i. Flight tunneler, som består av en sporing kammer og regissert luftstrømmen, er spesielt nyttig for å undersøke insekt fly atferd når du følger en lukt Sky, slik som kandidat feromon komponenter¹⁰ eller plante flyktige¹¹. Flight Mills er kanskje den vanligste metoden for laboratoriet studier av insekt fly atferd og kan karakterisere flere aspekter ved fly tilbøyelighet og ytelse. Laboratory Flight Mills har vært ansatt i studier av Western Corn rootworm å karakterisere tilbøyelighet til å lage korte og vedvarende flyreiser samt hormonell kontroll av vedvarende Flight^12,13.

Flight Mills gi en relativt enkel måte å studere insekt Flight atferd under laboratorieforhold ved at forskerne å måle ulike fly parametere inkludert periodisitet, hastighet, distanse og varighet. Mange av fly fabrikkene som brukes i dag, er avledet fra rundkjøringer til Kennedy et al.¹⁴ og Krogh og Weis-Fogh¹⁵. Flight møller kan være forskjellig i form og størrelse, men det grunnleggende prinsippet forblir den samme. Et insekt er bundet og montert på en radial horisontal arm som er fri til å rotere, med minimal friksjon, om en vertikal aksel. Som insekt flyr fremover, er dens bane begrenset til sirkle i et horisontalt plan, med avstanden reist per rotasjon diktert av lengden på armen. En sensor brukes vanligvis til å oppdage hver rotasjon av armen forårsaket av fly aktiviteten av insekt. Rådata inkluderer rotasjoner per enhets tid, og tid på dagen fly skjedde. Dataene mates inn i en datamaskin for innspilling. Data fra flere fly møller er ofte registrert parallelt, i hovedsak samtidig, med banker på 16 og 32 fly møller blir vanlig. Rådata blir videre behandlet av tilpasset programvare for å gi verdier for slike variabler som flytur hastighet, totalt antall separate fly, distanse og varighet fløyet, og så videre.

Hver insektarter er annerledes når det gjelder den beste metoden for tethering på grunn av morfologiske variabler som Total størrelse, størrelse og form av målområdet for feste av snor, mykhet og fleksibilitet av insekt, behov og metode for bedøvelsen, potensial for forurensning av vinger og/eller hode med feilplassert eller overflow lim, og mange, mange flere detaljer. I tilfeller av visualisere tethering av en plataspid bug¹⁶ og en ambrosia Beetle¹⁷, de respektive målområdene for bindebånd er relativt store og tilgivende av unøyaktig lim plassering fordi hodet og vingene er noe godt separert fra vedlegget området. Dette er ikke å nedtone vanskelighetene med tethering disse insekter, som er krevende for alle arter. Men den vestlige mais rootworm er et spesielt utfordrende insekt til snor: pronotum er smal og kort, noe som gjør veldig presis vedlegg med en minimal mengde av klebemiddel (Dental voks i dette tilfellet) er nødvendig for å hindre interferens med åpningen av beina for fly og med hodet, hvor kontakt med øyne eller antenner kan påvirke atferden. Samtidig må festet festes godt for å unngå koagulater av denne sterke brosjyren. Demonstrasjonen av tethering av rootworm voksne er det viktigste tilbudet i denne utredningen. Det bør være til hjelp for andre som arbeider med denne eller lignende insekter der metoden visualisere her kan være et nyttig alternativ.

Dette papiret beskriver metoder som brukes til å effektivt snor og karakterisere fly aktiviteten av vestlig mais rootworm voksne som ble oppdratt på ulike larvestadiet tetthet. Flyet møller og programvare som brukes i denne studien (figur 1) var avledet fra design lagt ut på Internett av Jones et al.¹⁸ tethering teknikker ble endret fra beskrivelsen i stebbing et al.⁹ en matrise av 16 fly møller ble plassert i et miljøkammer, designet for å kontrollere belysning, fuktighet og temperatur (figur 2). Ved hjelp av denne eller lignende oppsett sammen med følgende teknikker gjør det mulig for testing faktorer som kan påvirke flyturen tilbøyelighet og ytelse av vestlige mais rootworm, inkludert alder, kjønn, temperatur, photoperiod, og mange andre.

Protocol

1. bakre vestlige mais rootworm for fly tester Merk: Hvis voksen alder må kontrolleres eller kjent, må voksne først samles i felten etterfulgt av å oppdra sine avkom til voksen alder for testing. Hvis alderen på bille eller et standardisert oppdrett miljø er ikke av bekymring, deretter direkte testing felt-samlet voksne kan være mulig, og protokollen kan begynne med trinn 2. Samle minst 500 vestlige mais rootworm voksne fra en åkeren av interesse for å sikre nok egg er innhe…

Representative Results

Figur 4 viser representative eksempler på utganger som forventes etter fly testing. Flight data ble innhentet fra eksperimentell arbeid utført ved Institutt for entomologi ved Iowa State University. Seks-dagers-gamle, paret kvinnelige vestlige mais rootworm voksne var bundet til fly møller og plassert i et kontrollert miljøkammer satt til 14:10 L:D, 60% RH, og 25 ° C. Den biller ble etterlatt på flyet møller i 22 sammenhengende timer begynner 30 min før initiering av simulert soloppg…

Discussion

Karakteriserer vestlige mais rootworm fly atferd er viktig for å utarbeide effektive motstands ledelses planer. Flight atferden til denne pest har blitt studert i laboratoriet ved hjelp av ulike metoder, inkludert actographs, fly tunneler, og fly møller. Flight Mills, som beskrevet og illustrert i denne utredningen, la insekter å gjøre uavbrutt flyreiser slik at forskerne kan kvantifisere Flight parametre som avstand, varighet, periodisitet, og hastigheten på enkelte flyreiser, over en hel testperiode.

<p class=…

Materials

Butane multi-purpose lighter	BIC	UXMPFD2DC	To soften wax when tethering
Clear polystyrene plastic vial (45-ml)	Freund Container and Supply	AS112	To hold beetle while anesthetizing
Dehydrated culture media, agar powder	Fisher Scientific	S14153	To make agar for holding moisture for adults
Delrin rod (1" diameter, 3.75" long)	Many suppliers: can use cheapest on the internet.		For post of flight mill
Dental wax	DenTek	47701000335	Adheres wire tether to prothorax
Ferrite ring magnets (OD: 0.69”, ID: 0.29”, Thickness: 0.118”; 7oz pull)	Magnet Shop	63B06929118	Opposing – to generate the float.
Hall effect sensor	Optikinc	OHN3120U	Look under magnetic sensors on the left side of the Optekinc website then look for the part number. A link is given for current suppliers.
Hypodermic tubing (22 gauge; 0.0358” OD x 0.01975” ID x 0.004” wall)	Small Parts, Inc.	HTX-22T-12	Used for flight mill arms and main axis rod.
Incubator (104.1 x 85.4 x 196.1 cm)	Percival Scientific	I-41VL
LabVIEW Full Development System software, system-design platform	National Instruments (See http://www.ni.com/en-us/shop/labview/select-edition.html)	LabVIEW 2018 (Full Edition)	Provides environment needed to run flight mill files (.vi extensions) available for download from Jones et al.18 at http://entomology.tfrec.wsu.edu/VPJ_Lab/Flight-Mill.  LabVIEW 2018 Full is compatible with Win/Mac/Linux operating systems.
Mesh cage (18 x 18 x 18 cm)	MegaView Science Co. Ltd.	BugDorm-4M1515	mesh size = 44 x 32, 650 µm aperture
Needle tool	BLICK	34920-1063	For scoring soil surface for egg laying in laboratory
Nickel ring magnets (3/16” OD x 1/16” ID x: 1/16” thick)	K&J Magnetics	R311	Used to trigger the digital hall effect sensor.
Petri dish (100 mm x 15 mm)	Fisher Scientific	S33580A
Plastic container (44-ml)	Dart	150PC	For initial rearing of young larvae
Plastic container (473-ml)	Placon	22885	For rearing of older larvae
Round brush (size 2)	Simply Simmons	10472906	For transferring freshly hatched neonates to surface of roots
Sieve (250-µm)	Fisher Scientific	08-418-05	To separate eggs from soil
Steel wire (28-gauge)	The Hillman Group	38902350282
Teflon rod (3/8" diameter, 3/4" length)	United States Plastic Corporation	47503	To accept the rotating arm.
Vacuum	Gast Manufacturing, Inc.	1531-107B-G288X	For aspirating adults in laboratory
White poly chiffon fabric	Hobby Lobby	194811	To prevent escape of larvae from rearing container