Usando flight mills para medir a propensão de vôo e desempenho do west corn rootworm, diabrotica virgifera virgifera (LeConte)
Summary
As fábricas de voo são ferramentas importantes para comparar como idade, sexo, status de acasalamento, temperatura ou vários outros fatores podem influenciar o comportamentodevoo de um inseto. Aqui descrevemos protocolos para amarrar e medir a propensão de vôo e desempenho do entoinho de milho ocidental diferentes tratamentos.
Abstract
O bicho-da-raiz ocidental do milho, Diabrotica virgifera virgifera (LeConte) (Coleoptera: Chrysomelidae), é uma praga economicamente importante do milho nos Estados Unidos do norte. Algumas populações desenvolveram resistência a estratégias de manejo, incluindo milho transgênico que produz toxinas inseticidas derivadas da bactéria Bacillus thuringiensis (Bt). O conhecimento da dispersão ocidental do rootworm do milho é da importância crítica para modelos da evolução, da propagação, e da mitigação da resistência. O comportamento de voo de um inseto, especialmente a longa distância, é inerentemente difícil de observar e caracterizar. As fábricas de voo fornecem um meio de testar diretamente os impactos e consequências do desenvolvimento e do voo em laboratório que não podem ser obtidos em estudos de campo. Neste estudo, as usinas de voo foram usadas para medir o tempo de atividade de voo, o número total de voos e a distância, duração e velocidade dos voos realizados por vermes femininos durante um período de teste de 22 h. Dezesseis fábricas de voo foram alojadas em uma câmara ambiental com iluminação programável, temperatura e controle de umidade. A fábrica de vôo descrita é de um projeto típico, onde um braço de vôo é livre para girar sobre um pivô central. A rotação é causada pelo vôo de um inseto amarrado a uma extremidade do braço de vôo, e cada rotação é gravada por um sensor com um carimbo de tempo. Os dados brutos são compilados por software, que são posteriormente processados para fornecer estatísticas sumárias para parâmetros de interesse de voo. A tarefa mais difícil para qualquer estudo da fábrica de vôo é a apego da corda ao inseto com um adesivo, e o método usado deve ser adaptado a cada espécie. O apego deve ser forte o suficiente para manter o inseto em uma orientação rígida e para evitar o desprendimento durante o movimento, sem interferir com o movimento natural da asa durante o vôo. O processo de apego requer destreza, finesse e velocidade, fazendo imagens de vídeo do processo de enverinhos de valor.
Introduction
O bicho-da-raiz ocidental do milho, Diabrotica virgifera virgifera LeConte (Coleoptera: Chrysomelidae), foi identificado como uma praga do milho cultivado em 19091. Hoje, é a praga mais importante do milho(Zea mays L.) no Cinturão de Milho dos EUA, com larvas alimentando-se de raízes de milho causando a maior parte da perda de rendimento associada a esta praga. Os custos anuais para a gestão e as perdas de produção de milho devido ao enlatamento de milho são estimados em mais de US $ 1 bilhão2. O rootworm ocidental do milho é altamente adaptável, e as populações evoluíram a resistência às estratégias múltiplas da gerência que incluem insecticidas, rotação da colheita, e milho transgênico de Bt3. Determinar dimensões espaciais sobre quais táticas devem ser aplicadas para mitigar o desenvolvimento local de resistência, ou um hotspot de resistência, depende de uma melhor compreensão da dispersão4. As medidas de mitigação não serão bem-sucedidas se estiverem restritas a uma escala espacial muito pequena em torno de um hotspot de resistência, porque adultos resistentes se dispersarão além da área de mitigação5. Compreender o comportamento do vôo do rootworm ocidental do milho é importante criar plantas eficazes da gerência da resistência para esta praga.
Dispersão por vôo desempenha um papel importante na história da vida adulto ocidental corn rootworm e ecologia6, eo comportamento de vôo desta praga pode ser estudada em laboratório. Vários métodos podem ser usados para medir o comportamento de voo em laboratório. Um actógrafo, que restringe o vôo em um plano vertical, pode medir a quantidade de tempo que um inseto está envolvido em voo. Actógrafos têm sido usados para comparar a duração de vôo e padrões de periodicidade de machos e fêmeas ocidentais do rootworm do milho em idades diferentes, tamanhos de corpo, temperaturas, susceptibilidade do insecticida, e exposiçãodoinsecticida7,8, 9. Túneis de voo, que consistem em uma câmara de rastreamento e fluxo de ar direcionado, são especialmente úteis para examinar o comportamento de vôo de insetos ao seguir uma pluma de odor, como componentes de feromônio candidato10 ou voláteis de plantas11. As fábricas de voo são talvez o método mais comum para estudos laboratoriais sobre o comportamento de voo de insetos e podem caracterizar vários aspectos da propensão e desempenho de voo. Fábricas de vôo de laboratório têm sido empregadas em estudos de enveral de milho ocidental para caracterizar a propensão para fazer voos curtos e sustentados, bem como o controle hormonal do vôo sustentado12,13.
As usinas de voo fornecem uma maneira relativamente simples de estudar o comportamento de voo de insetos em condições de laboratório, permitindo que os pesquisadores meçam vários parâmetros de voo, incluindo periodicidade, velocidade, distância e duração. Muitas das fábricas de vôo usadas hoje são derivadas das rotundas de Kennedy et al.14 e Krogh e Weis-Fogh15. As fábricas de voo podem ser diferentes em forma e tamanho, mas o princípio básico permanece o mesmo. Um inseto é amarrado e montado em um braço horizontal radial que esteja livre para girar, com atrito mínimo, sobre um eixo vertical. À medida que o inseto voa para a frente, seu caminho é restrito a circular em um plano horizontal, com a distância percorrida por rotação ditada pelo comprimento do braço. Um sensor é normalmente usado para detectar cada rotação do braço causada pela atividade de vôo do inseto. Os dados brutos incluem rotações por tempo unitário e ocorreu o voo diurno. Os dados são alimentados em um computador para gravação. Os dados de várias fábricas de voo são frequentemente registrados em paralelo, essencialmente simultaneamente, com bancos de 16 e 32 usinas de voo sendo comuns. Os dados brutos são processados por software personalizado para fornecer valores para variáveis como velocidade de voo, número total de voos separados, distância e duração voados e assim por diante.
Cada espécie de inseto é diferente quando se trata do melhor método para amarrar por causa de variáveis morfológicas, como tamanho geral, tamanho e forma da área alvo para anexar a corda, suavidade e flexibilidade do inseto, necessidade e método para anestesia, potencial para sujar as asas e/ou cabeça com adesivo extraviado ou transbordar, e muitos, muitos mais detalhes. Nos casos de amarração visualizada de um bug plataspid16 e um besouro ambrosia17, as respectivas áreas-alvo para fixação de amarração são relativamente grandes e indulgentes de colocação adesiva imprecisa porque a cabeça e as asas são um pouco bem separados do site de anexos. Isso não é para minimizar a dificuldade de amarrar esses insetos, o que é exigente para qualquer espécie. Mas o tome-raiz de milho ocidental é um inseto particularmente desafiador para amarrar: o pronótono é estreito e curto, fazendo apego muito preciso com uma quantidade mínima de adesivo (cera dentária, neste caso) necessária para evitar interferências com a abertura do elytra para o vôo e com a cabeça, onde o contato com os olhos ou antenas pode afetar o comportamento. Ao mesmo tempo, o cabo deve firmemente ser unido para evitar a desalojação por este insecto forte. A demonstração de amarração de adultos do rootworm é a oferta a mais importante neste papel. Deve ser de ajuda para outras pessoas que trabalham com este ou insetos semelhantes, onde o método visualizado aqui poderia ser uma opção útil.
Este artigo descreve métodos usados para efetivamente amarrar e caracterizar a atividade de vôo de adultos ocidentais de enzimlhos de milho que foram criados em diferentes densidades larvais. As fábricas de voo e software utilizado neste estudo (Figura 1) foram derivados de projetos postados na internet por Jones et al.18 Técnicas de amarração foram modificados a partir da descrição em Stebbing et al.9 Uma matriz de 16 usinas de vôo foi alojados em uma câmara ambiental, projetado para controlar a iluminação, umidade e temperatura (Figura 2). Usando esta ou configuração semelhante, juntamente com as seguintes técnicas permite testar fatores que podem influenciar a propensão de vôo e desempenho do enziminho ocidental do milho, incluindo idade, sexo, temperatura, fotoperíodo, e muitos outros.
Protocol
Representative Results
Discussion
Caracterizar o comportamento ocidental do vôo do rootworm do milho é importante para conceber plantas eficazes da gerência da resistência. O comportamento de voo desta praga tem sido estudado em laboratório usando vários métodos, incluindo actógrafos, túneis de voo e usinas de voo. As usinas de voo, conforme descrito e ilustrado neste artigo, permitem que os insetos façam voos ininterruptos para que os pesquisadores possam quantificar parâmetros de voo, como distância, duração, periodicidade e velocidade de…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
A assistente de pós-graduação da E.Y.Y., foi apoiada pela National Science Foundation I/UCRC, o Center for Arthropod Management Technologies, o grant no. IIP-1338775 e parceiros da indústria.
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 |
Riferimenti
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