Det overordnede mål med disse procedurer er at etablere, vedligeholde og opdatere Eristalis tenax fangenskab indbyggere i forskning omgivelser.
Med en anslået 6000 arter på verdensplan er hoverflies økologisk vigtigt som alternative bestøvere til domesticerede honningbier. De er dog også en nyttig videnskabelig model til at studere bevægelse vision og flyvning dynamik i en kontrolleret laboratorium indstilling. Da larverne udvikle i økologisk forurenet vand, er de nyttige modeller for at undersøge investeringer i mikrobiel immunitet. Mens storstilet kommerciel opdræt for landbrug allerede sker, er der ingen standardiserede protokoller for at opretholde fangenskab befolkninger for videnskabelige undersøgelser. Dette er vigtigt som kommercielle fangenskab avl programmer med fokus på masse output under peak bestøvning perioder kan undlade at give en befolkning, der er ensartet, stabilt og robust hele året, da der ofte er behov for andre forskningsformål. En metode til at etablere, vedligeholde og opdatere en fangenskab forskning befolkning er derfor påkrævet. Her beskriver vi udnyttelse af en kunstig dvale cyklus, ud over de krav til ernæringsmæssige og boliger for langsigtet vedligeholdelse af Eristalis tenax. Ved hjælp af disse metoder, har vi markant øget sundhed og lang levetid af fangenskab populationer af E. tenax sammenlignet med tidligere betænkninger. Desuden diskuterer vi små opdrætsmetoder og muligheder for at optimere udbyttet og manipulere befolkningen demografi.
Hoverflies dukker op som nyttige modeller for at undersøge en række videnskabelige spørgsmål, herunder flyvning adfærd1, neurale mekanismer, der ligger til grund for bevægelse vision2, bestøvning effektivitet3,4, 5 , 6 og mikrobielle immunitet7. Men i modsætning til nogle andre tovingede modeller, såsom Drosophila8, der er ingen standardiserede protokoller for lab opdræt af hoverflies til brug i videnskabelig forskning. Faktisk, selv om den aktuelle litteratur beskriver metoder til avl hoverfly Eristalis tenax, mange af disse er udviklet til masse dyrkning af hoverflies til afgrøde bestøvning, bio-nedbrydning af organisk affald eller anatomiske undersøgelser 9 , 10 , 11. således, de behandler ikke behovet for en let protokol, der giver en konsekvent levering af sunde robuste hoverflies, samtidig med at den genetiske fitness af befolkningen.
Efter bier og Humlebier er hoverflies en af de vigtigste vilde, generalist bestøver grupper12,13. Der er omkring 6000 hoverfly arter på verdensplan14,15, med mere end 300 arter i 75 slægter i Sverige16 og mere end 300 arter i 69 slægter i Indien17,18,19. Eksempelvis er landbrugsmæssigt vigtigt marmelade hoverfly Episyrphus balteatus og drone fluen, Eristalis tenax, som vi fokusere på her, fundet på tværs af Europa, Amerika og Asien6,16, 17,18,19,20,21,22,23,24,25. Hoverflies er ikke lige så aktive hele året, og heller ikke hele dagen. Faktisk, ikke kun sæsonen, og tid af dagen, men også udsving i lysintensitet, temperatur, luftfugtighed og vind hastighed, påvirke aktivitet mønstre af hoverflies26,27. Eristalis kan findes på ethvert tidspunkt af året i Middelhavet klimaer11feltet, men antallet af aktive hoverflies er meget lavere i vinter. Omvendt i koldt tempererede klimaer, Eristalis dvale over vinteren og findes ikke aktivt opfører sig i feltet fra omkring oktober gennem marts28.
Frit flyvende hoverflies kan afhentes ved netting i feltet. Faktisk, i tempererede klimaer de findes i de største overflod i den medio til sene morges, berolige på solrige dage, i slutningen af sommeren og i hele efteråret26,27. Alternativt, modne E. tenax larver, andet eller tredje instar, kan identificeres og høstet fra rådnende organisk materiale, såsom gødning bunker eller økologisk forurenede vandløb10,11. Faktisk, offentliggjorte teknikker til lab opdræt af E. tenax er alle baseret på at hæve larver i økologisk forurenet vand, enten via en form af vegetativ eller fecal spørgsmål9,10,29, 30 , 31 , 32 , 33. dog larver indsamling er begrænset af sæsonen, og er kun et levedygtigt samling værktøj fra sent forår til starten af efteråret11. Desuden er overflod af larver påvirket af lokale vejrmønstre, som ændringer i omgivende temperatur kan påvirke både forekomsten af oviposition og larve udvikling priser9,28.
Derfor, strategier til at opretholde sunde bestande af hoverflies ved opdræt af larver og æg i laboratoriet for at sikre, at eksperimenter kan blive gennemført året rundt, uanset sæson eller lokale vejrforhold. Vigtigere, yngler den teknik beskrevet her hoverflies fra kun vilde-parret hunnen. Dette er vigtigt som en undersøgelse af Francuski, et al. 10 fundet at den genetiske mangfoldighed for et laboratorium avlet befolkning af hoverflies, oprindeligt etableret fra 120 modne larver, blev hurtigt tabt. De foreslog derfor, at for at bevare den genetiske mangfoldighed i kolonier skal anvendes til kommercielle afgrøde bestøvning formål, disse behov skal genopfyldes, eller endog helt igen etableret, med feltet indsamlet individer hvert forår10.
Når du arbejder på syn eller andre sanser bruges i bejlen og parring, anbefaler vi således opretholde genetiske mangfoldighed, genetablering af kolonien eller efterfyldning kolonien med felt indsamlede enkeltpersoner, regelmæssigt. Dette er vigtigt som seksuel selektion påvirker genetisk drift af befolkningen. Faktisk, i det vilde, mandlige hoverflies nødt til at identificere og opfange egnet kammerater, såvel som konkurrere med andre hanner til parring rettigheder ved at forsvare deres territorier34. Denne proces sikrer, at hanner med den bedste vision og spatial opmærksomhed er tilbøjelige til at være den mest succesfulde i parring, og dermed disse træk videre til den næste generation. Den resulterende effekt af disse igangværende processer godtgøres delvist af tilstedeværelsen af seksuel dimorphisms i den visuelle pathway af hoverflies35,36. Mænd har ikke de samme forhindringer for vellykket parring som i feltet i fangenskab: for det første, Hunnerne er let tilgængelige, og for det andet den lille, lukket kabinet negerer effekten af territoriale adfærd, der fungerer til at afskrække den parring adgang af anden konkurrencedygtige hanner. Den eksperimentelle fjernelse af seksuel selektion i Drosophila melanogaster, har vist sig at have en betydelig indvirkning på fangenskab populationer med et fald i samlede kropsstørrelse, testiklerne størrelse og sperm produktion37og reducerede satser af mandlige frieri opførsel38. Således kan en fangenskab avl program, uden nogen hensyn til seksuel selektion, har en dybtgående indvirkning på både visuelle og adfærdsmæssige undersøgelser senere gennemført.
Vi beskriver her en enkel og omkostningseffektiv løsning, der giver en konsekvent levering af sunde hoverflies. Protokollen er fleksibel og let at re-starte og/eller opskalere, afhængigt af forskning krav.
Ved hjælp af vores teknikker (figur 1) er hoverflies blevet opretholdt i laboratoriet for en periode på over 1 år og med succes bruges i adfærdsmæssige eksperimenter efter 7 måneder i fangenskab39. Faktisk, selv om det forekommer ulogisk, at holde hoverflies i et mere naturligt miljø, under 12 h lys: 12 h mørke betingelser, ved stuetemperatur, væsentligt nedsætter deres levealder til 2-3 måneder. Opretholdelse af E. tenax i vores kunstige dvale cyklus for over et år er betydeligt længere end tidligere forsøger ved hjælp af forskellige protokoller (77 dage33, 4 måneder9, 18 uger30). Den vigtigste faktor, der påvirker denne øgede levetid er sandsynligvis brugen af kunstige dvale på 8-10 ° C. Af cyklisk bryde dvale, tillader hver 3-4 dage (trin 2, figur 1), vi hoverflies til både foder og selvstændige groom, således opretholde den ernæringsmæssige tilstand og trivsel af hoverflies, som det fremgår af en observeret stigning i vægt ( Figur 4) og ingen ændring i bevægeapparatet aktivitet selv efter længere perioder i fangenskab (figur 3, og se39). Faktisk, rapporter i litteraturen af mislykkede forsøg på kunstig dvale ikke bryde dvale cyklus, hvilket fører til øget dødelighed og tilstedeværelsen af skimmelsvamp9.
Derudover er der nogle kontroverser i hele litteratur om levering af pollen som en fødekilde. Flere papirer, at bi pollen er ikke tilstrækkelige, specielt til oviposition, og kun bestemmelse af tør eller faktisk frisk pollen er egnet9,29. Vores resultater viser, at ved at supplere bee pollen med honning og vand, vi ser både holdbarhed og oviposition, selv efter længere perioder af fangenskab, med en stigning i vægt set i begge køn (figur 4) og oviposition stadig forekommer i hunnerne efter mere end 5 måneder i fangenskab39. Denne øgede levetid gør det muligt for os at studere adfærd af hoverflies på alle stadier af livet.
I feltet, kvindelige hoverflies er befrugtet inden årstidens dvale og forblive i reproduktiv diapause, hvor sædceller er gemt og oocyter forblive underudviklede, indtil foråret28. En typisk kvinde er i stand til at lægge 3000 æg i 60 dage29, er opdræt af disse æg derfor en hurtig og effektiv måde at øge vores fangenskab befolkning. Vores nuværende forståelse af de faktorer, der fører til oocyt udviklingen efter en periode med dvale er dog begrænset. Temperatur, luftfugtighed, lysintensitet og ernæringsmæssige tilstand er alle blevet foreslået som spiller en rolle i at kontrollere reproduktive diapause28,40. Eksperimentelle manipulation af sådanne faktorer kan føre til en bedre styring af oviposition timing og priser.
På samme måde, vi har med held forsinket udvikling af larver, og pupper, eclosion ved opbevaring i mørket på 8-10 ° C i 2 uger, selvom levedygtighed kan være meget længere. Faktisk rapporterede helbrede30 en puppe varighed stigning op til 37 dage når puppe temperaturen var faldet fra 25 ° C til 10 ° C. Ansættelse af disse strategier og at forsinke produktionen af æg og/eller udvikling af pupper ville muliggøre en større manipulation af demografi af befolkningens fangenskab.
Mens tidsmæssige sammenhæng i udbuddet er af langt større betydning for vores krav end store udbytte, kan dette være vigtigere for andre anvendelser, såsom bestøvning i drivhuse. Vi fandt, at når du bruger vores teknik med kanin afføring, vi fik 163 ± 34 eclosed hoverflies fra hver kobling af æg (N = 3). I betragtning af at en typisk kvindelig lægger op til 200 æg40, vi måske kunne øge dette udbyttet af enten faldende overbelægning og mad konkurrence eller ved at justere temperaturen, som disse har været impliceret i væsentlig grad indvirker larve vækst9 ,31,40,41. Men der er ingen tegn på, at grundlaget for medierne høj grad påvirker udbyttet32. Desuden, i modsætning til afføring fra andre hvirveldyr29,30,31,42, kanin afføring er relativt lugtfri, tillader koloni skal holdes under normale laboratorieforhold uden behov for yderligere ventilation. Faldende tæthed af larver i medierne, eller tilføje ernæringsmæssige kosttilskud såsom gær, samt at holde en konstant temperatur på mellem 20-25 ° C, er sikkert tilstrækkeligt at fuldt optimere udbyttet31,32, 40.
Praktiske indsamling tilstrækkeligt antal frit flyvende hoverflies, eller opretholde en genetisk forskellige fangenskab befolkning, er både upraktisk og tid restriktive til små forskningsprojekter. Derfor giver opdræt afkom af vilde skytterne hunner, og supplere forsyninger af høst modne larver7, de mest praktiske muligheder for året rundt brug af E. tenax i forskning omgivelser. Da disse metoder er begrænset af de sæsoner, hvor samling kan forekomme, der er behov for både at sikre lang levetid af voksne hoverflies og opdræt nogen æg lagt af erobrede fælderne hunner.
The authors have nothing to disclose.
Forskning i vores lab er i øjeblikket finansieres af det australske Forskningsråd (ARC, DP170100008 og DP180100144), os Air Force Office for videnskabelig forskning (AFOSR, FA9550-15-1-0188) og Stiftelsen Olle Engkvist Byggmästare (2016/348). Vi takke tidligere medlemmer af det laboratorium, der har bidraget til at udvikle hoverfly bestande, Cederholms Lantbruk og C M & T L grøn & søn for adgang til komøg og hoverflies på deres gårde, og Adelaide og Uppsala Botanic Gardens for samling tilladelser og løbende support.
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 |