비행 밀스를 사용하여 서부 옥수수 뿌리 벌레의 비행 성향과 성능을 측정하기 위해, 디아브로티카 버기페라 버기페라 (LeConte)
Summary
비행 공장은 나이, 성별, 짝짓기 상태, 온도 또는 다양한 요인이곤충의비행 행동에 영향을 미칠 수있는 방법을 비교하기위한 중요한 도구입니다. 여기에서 우리는 다른 처리의 밑에 서쪽 옥수수 뿌리 벌레의 비행 성향 그리고 성과를 밧줄에 프로토콜을 기술하고 측정합니다.
Abstract
서쪽 옥수수 뿌리 벌레, Diabrotica virgifera (LeConte) (콜레옵테라: Chrysomelidae), 미국 북부에서 옥수수의 경제적으로 중요 한 해충이다. 몇몇 인구는 박테리아 균 질 thuringiensis (Bt)에서 파생된 살충독소를 생성하는 형질전환 옥수수를 포함하여 관리 전략에 저항을 개발했습니다. 서쪽 옥수수 뿌리 벌레 분산의 지식저항 진화, 확산 및 완화의 모형을 위해 매우 중요합니다. 곤충의 비행 행동, 특히 장거리에서 관찰하고 특성화하는 것은 본질적으로 어렵습니다. 비행 공장은 현장 연구에서 얻을 수없는 실험실에서 의 비행의 발달 및 생리적 영향과 결과를 직접 테스트 할 수있는 수단을 제공합니다. 이 연구에서비행공장은 22시간 시험 기간 동안 여성 뿌리벌레가 비행한 비행의 비행 활동 타이밍, 총 비행 횟수, 거리, 소요 시간 및 속도를 측정하는 데 사용되었습니다. 16개의 비행 공장은 프로그래밍 가능한 조명, 온도 및 습도 제어가 가능한 환경 챔버에 보관되었습니다. 설명된 비행 밀은 일반적인 설계로, 플라이트 암은 중앙 피벗을 중심으로 자유롭게 회전할 수 있습니다. 회전은 비행 암의 한쪽 끝에 묶인 곤충의 비행에 의해 발생하며, 각 회전은 타임 스탬프가있는 센서에 의해 기록됩니다. 원시 데이터는 소프트웨어에 의해 컴파일되며, 이후에 처리되어 관심 있는 비행 매개 변수에 대한 요약 통계를 제공합니다. 모든 비행 공장 연구에 대한 가장 어려운 작업은 접착제와 곤충에 밧줄의 부착이며, 사용되는 방법은 각 종에 맞게해야합니다. 부착물은 곤충을 단단한 방향으로 고정하고 비행 중 자연스러운 날개 움직임을 방해하지 않고 이동 중에 분리를 방지할 수 있을 만큼 충분히 강해야 합니다. 첨부 프로세스에는 손재주, 기교 및 속도가 필요하므로 가치 있는 뿌리 벌레에 대한 프로세스의 비디오 푸티지를 만들 수 있습니다.
Introduction
서쪽 옥수수 뿌리벌레, 디아브로티카 버기페라 버기페라 르콘테(Coleoptera: Chrysomelidae)는 1909년 경작된 옥수수의 해충으로 확인되었다1. 오늘날, 그것은 옥수수의 가장 중요 한 해충(제아 메이스 L.) 미국 옥수수 벨트에서, 이 해충과 관련 된 수율 손실의 대부분을 일으키는 옥수수 뿌리에 애벌레 먹이와 함께. 옥수수 뿌리 벌레로 인한 관리 및 옥수수 생산 손실에 대한 연간 비용은 10억달러를 초과하는 것으로 추정됩니다 2. 서쪽 옥수수 뿌리 벌레는 매우 적응력이 있으며, 인구는 살충제, 작물 회전 및 형질전환 Bt 옥수수3를포함한 여러 관리 전략에 대한 저항을 진화했다. 저항의 로컬 개발을 완화하기 위해 전술을 적용해야하는 공간 치수를 결정, 또는 저항 핫스팟, 분산4의더 나은 이해에 따라 달라집니다 . 저항성 성인이 완화 영역5를넘어 분산되기 때문에 저항 핫스팟 주변의 공간 스케일이 너무 작아지면 완화 조치가 성공하지 못할 수 있습니다. 서쪽 옥수수 뿌리 벌레의 비행 행동을 이해하는 것은이 해충에 대한 효과적인 저항 관리 계획을 수립하는 것이 중요합니다.
비행에 의한 분산은 성인 서부 옥수수 뿌리 벌레 의 생명력과생태6에중요한 역할을하며,이 해충의 비행 행동은 실험실에서 연구 할 수 있습니다. 몇몇 방법은 실험실에서 비행 거동을 측정하기 위하여 이용될 수 있습니다. 수직 비행기의 비행을 제한하는 actograph는 곤충이 비행에 종사하는 시간을 측정 할 수 있습니다. Actographs는 다른 나이, 바디 크기, 온도, 살충제 감수성 및 살충제 노출7,8에서서쪽 옥수수 뿌리 벌레 수컷과 암컷의 비행 기간 및 주기패턴을 비교하기 위하여 이용되었습니다. 9. 추적 챔버와 지시된 공기 흐름으로 구성된 비행 터널은 후보 페로몬성분(10) 또는 식물 휘발성물질(11)과같은 악취 깃털을 따른 경우 곤충 비행 거동을 검사하는 데 특히 유용하다. 비행 공장은 아마도 곤충 비행 행동의 실험실 연구를위한 가장 일반적인 방법이며 비행 성향과 성능의 여러 측면을 특성화 할 수 있습니다. 실험실 비행 공장은 서쪽 옥수수 뿌리 벌레의 연구에 고용 되어 짧고 지속적인 된 비행 뿐만 아니라 지속적인된 비행의 호르몬 제어를 특성화 하는 성향12,13.
비행 공장은 연구원이 주기성, 속도, 거리 및 기간을 포함한 다양한 비행 매개 변수를 측정 할 수 있도록하여 실험실 조건에서 곤충 비행 행동을 연구하는 비교적 간단한 방법을 제공합니다. 오늘날 사용되는 비행 공장의 대부분은 케네디 외14와 크로그와 와이즈 포그15의로터리에서 파생됩니다. 비행 공장은 모양과 크기가 다를 수 있지만 기본 원칙은 동일하게 유지됩니다. 곤충은 테더와 수직 샤프트에 대한 최소한의 마찰로 회전 무료 방사형 수평 팔에 장착된다. 곤충이 앞으로 날아갈 때, 그 경로는 팔의 길이에 따라 회전당 이동거리가 있는 수평 평면에서 순환하도록 제한됩니다. 센서는 일반적으로 곤충의 비행 활동으로 인한 팔의 각 회전을 감지하는 데 사용됩니다. 원시 데이터에는 단위 시간당 회전 및 하루 비행 이 발생한 시간이 포함됩니다. 데이터는 기록을 위해 컴퓨터에 공급됩니다. 여러 비행 공장의 데이터는 종종 병렬로 기록되며, 기본적으로 동시에 16및 32 개의 비행 공장의 은행이 일반적입니다. 원시 데이터는 비행 속도, 총 개별 항공편 수, 비행 거리 및 소요 시간 등과 같은 변수에 대한 값을 제공하기 위해 사용자 지정 소프트웨어에 의해 추가로 처리됩니다.
곤충의 밧줄, 부드러움 및 유연성을 부착하기 위한 대상 영역의 전체 크기, 크기 및 모양과 같은 형태학적 변수로 인해 테더링을 위한 최선의 방법에 관해서는 모든 곤충 종은 다릅니다. 마취, 잘못 배치 되거나 오버플로 접착제와 날개 및 / 또는 머리를 파울에 대한 가능성, 그리고 많은, 더 많은 세부 사항. 플라타스피드버그(16)와 암브로시아딱정벌레(17)의시각화된 테더링의 경우, 테더 부착을 위한 각각의 대상 영역은 머리와 날개가 다소 있기 때문에 부정확한 접착제 배치를 비교적 크고 용서한다. 첨부 사이트에서 잘 분리되어 있습니다. 이것은 어떤 종에 대한 요구되는이 곤충을 테더링의 어려움을 다운 플레이하지 않습니다. 그러나 서쪽 옥수수 뿌리 벌레는 밧줄에 특히 도전적인 곤충이다 : 프로노툼은 좁고 짧은, 접착제의 최소 금액으로 매우 정확한 부착을 (이 경우 치과 왁스) elytra의 개방과의 간섭을 방지하기 위해 필요한 눈이나 안테나와의 접촉이 행동에 영향을 줄 수 있는 머리와 함께 비행할 수 있습니다. 동시에, 이 강력한 전단지에 의한 이탈을 방지하기 위해 밧줄이 단단히 부착되어야 합니다. 뿌리 벌레 성인의 테더링의 데모는이 논문에서 가장 중요한 제안입니다. 여기에 시각화 된 방법이 유용한 옵션이 될 수있는이 또는 유사한 곤충으로 일하는 다른 사람들에게 도움이되어야합니다.
이 논문은 서로 다른 애벌레 밀도에서 사육 된 서부 옥수수 뿌리 벌레 성인의 비행 활동을 효과적으로 묶고 특성화하는 데 사용되는 방법을 설명합니다. 본 연구에 사용된 비행 밀 및소프트웨어(도 1)는Jones et al.18 Tethering 기술에 의해 인터넷에 게시된 디자인으로부터 파생되었으며, 스테빙 등9의 어레이는 16개의 비행 밀의 배열로 수정되었다. 조명, 습도 및 온도를 제어하도록 설계된 환경 챔버에 보관됩니다(그림2). 다음 기술과 함께이 또는 유사한 설정을 사용하면 나이, 성별, 온도, 포토 기간 및 기타 많은 것을 포함하여 서양 옥수수 뿌리 벌레의 비행 성향과 성능에 영향을 미칠 수있는 요인을 테스트 할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
효과적인 저항 관리 계획을 고안하기 위해 서쪽 옥수수 뿌리 벌레 비행 행동을 특성화하는 것이 중요합니다. 이 해충의 비행 행동은 actographs, 비행 터널 및 비행 공장을 포함하여 다양한 방법을 사용하여 실험실에서 연구되었습니다. 이 백서에 설명된 바와 같이 비행 공장은 곤충이 중단 없는 비행을 할 수 있도록 하여 연구원이 전체 테스트 기간 동안 개별 비행의 거리, 지속 시간, 주기성 및 속도…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
E.Y.Y.의 대학원 조교는 국립 과학 재단 I / UCRC, 절지 동물 관리 기술 센터에 의해 지원되었다, 그랜트 번호에 따라. IIP-1338775 및 산업 파트너.
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 |
References
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