Mantenimiento de cultivos de laboratorio de Gryllus bimaculatus, un modelo versátil de ortópteros para la agricultura de insectos y la fisiología de invertebrados
Summary
Este documento describe métodos básicos para estandarizar factores importantes como la densidad, la disponibilidad de alimento, la fuente de hidratación y los controles ambientales para la cría a largo plazo de cultivos de laboratorio del grillo comestible, Gryllus bimaculatus.
Abstract
Gryllus bimaculatus (De Geer) es un grillo de cuerpo grande distribuido por África y el sur de Eurasia, donde a menudo se cosecha en la naturaleza como alimento humano. Fuera de su área de distribución nativa, el cultivo de G. bimaculatus es factible debido a su plasticidad dietética, ciclo reproductivo rápido, falta de requisitos de diapausa, tolerancia a la cría de alta densidad y robustez contra patógenos. Por lo tanto, G. bimaculatus puede ser un modelo versátil para estudios de fisiología, comportamiento, embriología o genética de insectos.
Los parámetros culturales, como la densidad de población, los refugios dentro de la jaula, el fotoperíodo, la temperatura, la humedad relativa y la dieta, afectan el crecimiento, el comportamiento y la expresión génica del grillo y deben estandarizarse. En la creciente literatura sobre insectos agrícolas para el consumo humano, estos grillos se emplean con frecuencia para evaluar mezclas de alimentos candidatas derivadas de residuos de cultivos, subproductos de procesamiento de alimentos y otros flujos de desechos de bajo costo.
Para apoyar los experimentos en curso que evalúan el rendimiento del crecimiento de G. bimaculatus y la calidad nutricional en respuesta a sustratos variables de alimentación, se desarrolló un conjunto completo de protocolos estándar para la cría, el mantenimiento, el manejo, la medición y la eutanasia en el laboratorio, que se presenta aquí. Un alimento para grillos estándar de la industria ha demostrado ser nutricionalmente adecuado y funcionalmente apropiado para el mantenimiento a largo plazo de las poblaciones reproductoras de grillos, así como para su uso como alimento de control experimental. La cría de estos grillos a una densidad de 0.005 grillos / cm3 en jaulas de polietileno de 29.3 L con pantalla a una temperatura promedio de 27 ° C en un fotoperíodo de 12 claros (L) / 12 oscuros (D), con fibra de coco humedecida que sirve como fuente de hidratación y medio de oviposición ha sostenido con éxito grillos sanos durante un período de 2 años. Siguiendo estos métodos, los grillos en un experimento controlado produjeron una masa promedio de 0.724 g 0.190 g en la cosecha, con un 89% de supervivencia y un 68.2% de maduración sexual entre la siembra (22 días) y la cosecha (65 días).
Introduction
Como lo tipifica el insecto icónico, la mosca de la fruta Drosophila melanogaster, el uso de insectos como organismos modelo de laboratorio proporciona claras ventajas para los estudios en genética, toxicología y fisiología1. El pequeño tamaño de los insectos reduce el espacio necesario para los cultivos y la cantidad de alimento y materiales consumibles necesarios. Muchos insectos se reproducen rápidamente, lo que los hace especialmente adecuados para la creación de líneas genéticas especializadas y estudios que requieren la evaluación de múltiples generaciones sucesivas.
Muchos estudios se centran en insectos holometábolos como Drosophila, que exhiben metamorfosis y pupación completas. Sin embargo, hay otros modelos disponibles, incluyendo Gryllus bimaculatus (De Geer), el grillo de campo de dos manchas. G. bimaculatus es un insecto paurometaboloso que sufre entre 7 y 11 instars ninfales antes de alcanzar la madurez sexual2. Este grillo muestra una amplia gama de comportamientos relacionados con la selección sexual, incluida la estridulación, las exhibiciones territoriales y la protección de la pareja3. Los grillos inmaduros son diferentes a las larvas de las especies de insectos holometábolos en que, al igual que muchos juveniles paurometabolosos, son capaces de regenerar las extremidades perdidas y dañadas durante la ecdisis4. Además, el genoma completamente secuenciado de G. bimaculatus se publicó en 20215. Estas características hacen que estos grillos sean atractivos como objetivo para la investigación básica.
Los grillos de campo de dos manchas se crían ampliamente para la alimentación humana y la alimentación animal. La escala de estas operaciones es a menudo mucho mayor que para la investigación de laboratorio 6,7. A pesar de la diferencia de escala, los desafíos que enfrentan los investigadores se superponen en gran medida con los que enfrentan los agricultores comerciales de cricket. Estas consideraciones convergen en el contexto de la investigación basada en el laboratorio con el objetivo de mejorar la producción de insectos comestibles. A medida que la industria de insectos comestibles continúa evolucionando y creciendo, la optimización de los insumos de alimento y una miríada de otros aspectos de la producción es un objetivo principal8. Los estudios de laboratorio que demuestran mejoras medidas en la eficiencia de la cría, la supervivencia o el tiempo de generación en estos grillos tienen el potencial de ayudar a aumentar la rentabilidad de las operaciones de cultivo de grillos a largo plazo.
Los protocolos estandarizados de cría permiten una comparación más estrecha entre los estudios que investigan la optimización de la cría. Hasta la fecha, se han publicado pocos protocolos en profundidad para la cría de G. bimaculatus en el laboratorio. Un protocolo ideal reflejaría las condiciones encontradas en las operaciones de cultivo de grillos del mundo real, manteniendo las condiciones estrictamente controladas necesarias para medir con precisión los cambios en el rendimiento del crecimiento derivados de los tratamientos experimentales y destacando las estrategias de mitigación de riesgos. Los métodos descritos en este documento se desarrollaron en base a protocolos, técnicas y aparatos publicados utilizados para criar una variedad de especies de grillos en una amplia gama de escalas de producción comercial y de laboratorio 2,9,10,11,12. Estos métodos también son informados por varias fuentes no revisadas por pares, incluidos boletines técnicos no publicados y comunicación personal con agricultores comerciales de cricket en América del Norte. Este protocolo fue desarrollado con la intención de facilitar el establecimiento de cultivos de laboratorio de G. bimaculatus específicamente para su uso en ensayos relacionados con la agricultura de insectos.
Protocol
Representative Results
Discussion
La simplicidad de este enfoque para la cría de cricket puede beneficiar a una variedad de áreas de investigación y representa una plantilla genérica para la cría exitosa de cricket, fácilmente adaptable a una variedad de necesidades experimentales. En comparación con varios otros estudios de G. bimaculatus, el tamaño adulto del cuerpo individual es más pequeño y la maduración es más lenta14, lo que atribuimos a la temperatura de cría subóptima que nos imponen las circunstanc…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
El financiamiento para este proyecto fue posible gracias a subvenciones internas de la Universidad de Wisconsin-Madison. Las más sinceras gracias a Kevin Bachhuber de Bachhuber Consulting Inc. por acceder a su guía inédita para la cría comercial de cricket y a Michael Bartlett Smith por su ayuda en la refinación y solución de problemas de estos métodos.
Materials
| 31-qt (29.3 L) Snap-lid tote bin with lid | HOMZ | 3430CLBL | Used to house breeding stock |
| 3-tier/12-tray Grow Light Stand | Fischer Scientific | NC1938548 | |
| 50-gal (189.27L) tote bin with lid | Sterilite | #14796603 | Used as secondary containment when handling crickets |
| 50 mL polypropylene graduated cylinder | Fischer Scientific | S95171 | |
| 7.5-qt (7.1 L) snap-lid tote bin with lid | HOMZ | 3410CLBL | Used to house exprimental stock |
| Accuris 500 g x 0.01 g Balance | Manufactured by Accuris, a subsidieary of Benchmark Scientific | W3300-500 | Purchased from Dot Scientific through University of Wisconsin system purchasing service "ShopUW+" |
| Ace Premier 1 Inch Flat Chip Brush | Ace Hardware | #1803261 | |
| Bel-Art SP Scienceware deionized water wash bottle | Fischer Scientific | 03-421-160 | |
| Bright aluminum window screen | Phifer | UNSPSC# 11162108 | Mesh size 18 x 16" |
| Clear Disposable Plastic Portion Cups 5.5 oz w/ lids | Wal-Mart | N/A | |
| Deionized water | |||
| Diablo 4-4/8" x 13 TPI Ultra Fine Finish Bi-Metal Jigsaw Blade | Home Depot | #313114935 | |
| Egg Filler Flats-Paper, 12 x 12" | Uline | S-5189 | |
| Fisherbrand Petri Dishes with Clear Lid 100 x 15mm | Fischer Scientific | FB0875714 | |
| Fisherbrand Petri Dishes with Clear Lid 60 x 15mm | Fischer Scientific | FB0875713A | |
| Georgia-Pacific Envision Brown Paper Towels | Home Depot | #205675843 | |
| Infinity Tough Guy high performance hot-melt glue sticks | Infinity Bond | Infinity IM-Tough-Guy-12 | |
| Mazuri Cricket Diet | Land O' Lakes International | SKU# 3002219-105 | |
| Stanley TimeIt Twin 2-outlet Grounded Mechanical 24 Hour Timer | Wal-Mart | N/A | |
| Vermont Organics Reclamation Soil 11 lb Coir Block | Home Depot | #300679904 |
References
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