تشريح وتصنيف تطور المبيض في الحشرات الأنثوية البرية
Summary
يوضح البروتوكول طريقة تشريح بسيطة وسهلة ، مناسبة للحشرات الإناث المهاجرة من النوع البري التي يتم التقاطها باستخدام مصائد الكشافات. يمكن لهذه التقنية توضيح نفس النوع بشكل كبير من خلال مقارنة كل من الأنسجة التناسلية ، أي كيس التزاوج وتطور المبيض للحشرات الأنثوية من النوع البري.
Abstract
تشكل الآفات الحشرية المهاجرة تحديات خطيرة لإنتاج الأغذية وأمنها في جميع أنحاء العالم. يمكن رصد الآفات المهاجرة والتقاطها باستخدام مصائد الكشاف. واحدة من أهم التقنيات للتنبؤ بالآفات المهاجرة هي تحديد الأنواع المهاجرة. ومع ذلك ، في معظم الحالات ، من الصعب الحصول على المعلومات بمجرد المظهر. لذلك ، فإن استخدام المعرفة المكتسبة عن طريق التحليل المنهجي للجهاز التناسلي للأنثى يمكن أن يساعد في فهم التشكل التشريحي المشترك لكيس تزاوج المبيض وتدرج نمو المبيض للحشرات المهاجرة من النوع البري التي يتم التقاطها باستخدام مصائد الكشافات. لإثبات قابلية تطبيق هذه الطريقة ، تم تقييم حالة نمو المبيض ومراحل تطور حبوب البيض بشكل مباشر في Helicoverpa armigera و Mythimna separata و Spodoptera litura و Spodoptera exigua لتشريح المبيض ، وتمت دراسة أكياس تزاوج المبيض في Agrotis ipsilon و Spaelotis valida و Helicoverpa armigera و Athetis lepigone و Mythimna separata و Spodoptera litura و Mamestra brassicae و Spodoptera exigua، لاستكشاف علاقاتهم. يوضح هذا العمل طريقة التشريح المحددة للتنبؤ بالحشرات المهاجرة من النوع البري ، ومقارنة الجهاز التناسلي الفريد للحشرات المهاجرة المختلفة. بعد ذلك ، تم إجراء مزيد من التحقيق في كلا النسجين ، وهما أكياس المبيض والتزاوج. تساعد هذه الطريقة على التنبؤ بالديناميات والتطور الهيكلي للأنظمة التناسلية في الحشرات المهاجرة من النوع البري.
Introduction
تلعب هجرة الحشرات دورا حيويا في ديناميات السكان لتوزيع الحشرات العالمية للحشرات مثل Helicoverpa armigera – دودة اللوز القطنية ، Mythimna منفصلة – دودة الحشد الشرقية ، Spodoptera litura – كاتربيلر القلقاس ، Spodoptera exigua – دودة الحشد البنجر ، التي تم الإبلاغ عنها كآفات خطيرة في الصين1،2،3،4. جلبت مسافات السفر الطويلة ، والحركات الموسمية ، والخصوبة العالية للآفات المهاجرة ، والعوامل البيئية صعوبات كبيرة في التنبؤ بهذه الآفات والتنبؤ بها ومكافحتها5. مطلوب مراقبة هجرة الآفات للكشف عن القدرة على التكيف والتغيرات السلوكية التي تسهل الآفات المهاجرة وفقا للتغيرات المناخية أو الدورات6. للحفاظ على نموها وتكاثرها وبقائها ، اكتسبت الحشرات قدرة متسلسلة على التكيف أثناء التطور. ولدت هذه السلسلة من الحياة التكيفية العديد من التغييرات في الجهاز التناسلي ، مثل استراتيجية الهجرة التي تؤدي إلى السيطرة على نمو المبيض في عملية الهجرة الطويلة.
تطور المبيض شائع في الآفات المهاجرة ، مما يؤثر على نمو سكانها7. لذلك ، كان تطور المبيض موضوعا ساخنا لأبحاث الآفات المهاجرة لفترة طويلة. أدت سلسلة من الدراسات إلى العديد من مؤشرات نمو المبيض واستراتيجيات التصنيف. حتى الآن ، تم استخدام عدة طرق لتحليل تطور المبيض ، على سبيل المثال ، Loxostege sticticalis – عثة المرج – تطور المبيض الذي يتضمن مرحلة الريش الأولية ، وفترة التفريخ المبكرة ، وفترة التفريخ ، ونهاية وضع البيض8. يقسم بعض الباحثين مستويات المبيض على أساس تطور لون صفار البيض في آفات حرشفيات الأجنحة المهاجرة ، مثل S. exigua – دودة الحشد البنجر ، Pseudaletia unipuncta – دودة الحشد الحقيقية ، و Cnaphalocrocis medinalis – مجلد أوراق الأرز ، إلخ.9،10،11،12. في الدراسات السابقة ، تم تقسيم مستويات تطور المبيض للآفات ، مثل دودة اللوز القطنية وأسطوانة أوراق الأرز ، إلى خمس مراحل: مرحلة ترسب صفار البيض ، مرحلة نضج حبوب البيض ، الانتظار الناضج للولادة ، فترة ذروة التبويض ، ومرحلة التفريخالنهائي 13،14. تم تقسيم تطور المبيض لحفار الذرة الأوروبي إلى ست مراحل تنموية: مرحلة ترسب صفار البيض ، ونضج البيض ، والتخلص من البيض المسبق ، ومرحلة التفريخ القصوى ، ومرحلة التفريخالنهائي 15.
علاوة على ذلك ، فإن الحشرات من نفس الجنس لها مراحل مختلفة من التطور ، مثل مستويات تطور المبيض من Spodoptera frugiperda – دودة الحشد الخريفية – تقع في أربعة مستويات: مرحلة ترسب صفار البيض ، والانتظار الناضج للتسليم ، وذروة إيجابية ovi ، ومرحلة التفريخالنهائية 16. من ناحية أخرى ، فإن تطور المبيض في Spodoptera exigua – عثة البنجر – له خمسة مستويات: شفاف ، تكوين الجسم ، نضوج البيض ، إطلاق البيض ، ومستويات وضع البيضالمتأخرة 17.
يمكن للدراسات السابقة فقط تصنيف التطور من مستويات تطور المبيض الفردي إلى المتعدد باستخدام نضج اللون لتطور صفار البيض ووضع البيض والبويضات ، ولكن لا يمكن إجراء التصنيف بناء على تشريح الجهاز التناسلي. تطور المبيض على أساس تشريح التشكل هو مجال أقل دراسة. هنا ، تم تصميم طريقة التشريح للتنبؤ بالإناث المهاجرة في السكان باستخدام نوعين من أنسجة المبيض ، لتوضيح ديناميكيات التكاثر الخاصة بهم بناء على التشكل التشريحي لمرحلة تطور المبيض وكيس التزاوج – مما يوفر دليلا مباشرا لتمييز الإناث البرية المهاجرة.
وقد وجدت بعض الدراسات أن أنواع الحشرات Noctuidae المهاجرة تم التقاطها بشكل متكرر بواسطة الكشافات18. المبيض لمعظم أنواع الحشرات Noctuidae المهاجرة في المراحل الأولى من التطور خلال المرحلة الأولى من الهجرة ويزداد مستوى المبيض مع تقدم الهجرة. في هذه الدراسة ، تم وصف طريقة تشريح درجات تطور المبيض ، لدراسة النسجين التناسليين لآفات سكانية مختلفة من الإناث ، تم التقاطهما بواسطة ضوء البحث. لا تعمل هذه الطريقة على تطوير البحث لفهم ديناميكيات الهجرة فحسب ، بل تعمل أيضا على تصنيف الحشرات ، ودراسة فسيولوجيا الحشرات ، والتنبؤ بالآفات ، والتنبؤ بأنواع الآفات الأنثوية.
Protocol
Representative Results
Discussion
تستخدم طرق تحليل المبيض بشكل روتيني في وقاية النبات ، لتوضيح حركة طيران الحشرات وأعدادها للتنبؤب 19،20،21 ولتوضيح الاختلافات الفسيولوجية في الحشرات. وقد لوحظ أن الهجرة الفريدة وقدرة الانتشار السريع للآفات الزراعية الشائعة ، مثل دودة اللو?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذه الدراسة من قبل مشروع الابتكار العلمي والتكنولوجي الرئيسي (2020CXGC010802).
Materials
| Digital camera | Canon ( China ) co., LTD | EOS 800D | |
| Dropper | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | ||
| Ethanol absolute (99.7%) | Shanghai Hushi Laboratory Equipmentco., LTD | ||
| Forceps | Vetus Tools co., LTD | ST-14 | |
| GT75 type halogen headlamp (1000 W) | Shanghai Yadeng Industry co., LTD | ||
| Helicoverpa armigera, Mythimna separate, Spodoptera litura, Spodoptera exigua | Jiyang district, Jinan city, Shandong province, China | ||
| Measuring cylinder, beaker, flask | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | ||
| Net bag | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | 0.5 m | |
| Net cages | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | 30 cm x 30 cm | |
| Petri dishes | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | 60 mm diameter |
References
- Wu, K. Monitoring and management strategy for Helicoverpa armigera resistance to Bt cotton in China. Journal of Invertebrate Pathology. 95 (3), 220-223 (2007).
- Jiang, X., Luo, L., Zhang, L., Sappington, T. W., Hu, Y. Regulation of Migration in Mythimna separata (Walker) in China: A Review Integrating Environmental, Physiological, Hormonal, Genetic, and Molecular Factors. Environmental Entomology. 40 (3), 516-533 (2011).
- Su, J., Lai, T., Li, J. Susceptibility of field populations of Spodoptera litura (Fabricius) (Lepidoptera: Noctuidae) in China to chlorantraniliprole and the activities of detoxification enzymes. Crop Protection. 42, 217-222 (2012).
- Che, W., Shi, T. Insecticide Resistance Status of Field Populations of Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae) From China. Journal of Economic Entomology. 106 (4), 1855-1862 (2013).
- Jiang, X., Luo, L. Regulation of Migration in Mythimna separata (Walker) in China: A Review Integrating Environmental, Physiological, Hormonal, Genetic, and Molecular Factors. Environmental Entomology. 40 (3), 516-533 (2011).
- Kiss, M., Nowinszky, L., Puskás, J. Examination of female proportion of light trapped turnip moth (Scotia segetum Schiff.). Acta Phytopathologica Et Entomologica Hungarica. 37, 251-256 (2002).
- Jiang, X. F., Luo, L. Z., Sappington, T. W. Relationship of flight and reproduction in beet armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae), a migrant lacking the oogenesis-flight syndrome. Journal of insect physiology. 56 (11), 1631-1637 (2010).
- Sun, Y., Chen, R., Wang, S., Bao, X. Morphological observation on the development of female reproductive system in meadow moth Loxostege sticticalis L. Acta Entomologica Sinica. 34, 248-249 (1991).
- Fu, X., Feng, H., Liu, Z., Wu, K. Trans-regional migration of the beet armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae), in North-East Asia. PLoS One. 12 (8), e0183582 (2017).
- Cusson, M., McNeil, J. N., Tobe, S. S. In vitro biosynthesis of juvenile hormone by corpora allata of Pseudaletia unipuncta virgin females as a function of age, environmental conditions, calling behaviour and ovarian development. Journal of Insect Physiology. 36 (2), 139-146 (1990).
- Fu, X. W., et al. Seasonal migration of Cnaphalocrocis medinalis (Lepidoptera: Crambidae) over the Bohai Sea in northern China. Bulletin of entomological research. 104 (5), 601-609 (2014).
- Telfer, W. H. Egg formation in Lepidoptera. Journal of Insect Science. 9, 1-21 (2009).
- Wu, K., Guo, Y., Wu, Y. Ovarian development of adult females of cotton bollworm and its relation to migratory behavior around Bohai bay of China. Acta Ecologica Sinica. 22 (7), 1075-1078 (2002).
- Wada, T., Ogawa, Y., Nakasuga, T. Geographical difference in mated status and autumn migration in the rice leaf roller moth, Cnaphalocrocis medinalis. Entomologia Experimentalis et Applicata. 46 (2), 141-148 (1988).
- Xingquan, K., Calvin, D. D. Female European corn borer (Lepidoptera: Crambidae) ovarian developmental stages: Their association with oviposition and use in a classification system. Journal of economic entomology. 97 (3), 828-835 (2004).
- Ge, S., et al. Potential trade-offs between reproduction and migratory flight in Spodoptera frugiperda. Journal of insect physiology. 132, 104248 (2021).
- Han, L. Z., Gu, H. N. Reproduction-Flight Relationship in the Beet Armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae). Environmental Entomology. 37 (2), 374-381 (2008).
- Zhou, Y., et al. Long-term insect censuses capture progressive loss of ecosystem functioning in East Asia. Science Advances. 9 (5), eade9341 (2023).
- Hu, G., Lim, K. S., Horvitz, N. Mass seasonal bioflows of high-flying insect migrants. Science. 354 (6319), 1584-1587 (2016).
- Hu, G., et al. Environmental drivers of annual population fluctuations in a trans-Saharan insect migrant. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 118 (26), e2102762118 (2021).
- Fu, X., Liu, Y., Li, C. Seasonal migration of Apolygus lucorum (Hemiptera: Miridae) over the Bohai Sea in northern China. Journal of Economic Entomology. 107 (4), 1399-1410 (2014).
- Fu, X., Liu, Y., Li, Y., Ali, A., Wu, K. Does Athetis lepigone Moth (Lepidoptera: Noctuidae) Take a Long-Distance Migration. Journal of Economic Entomology. 107 (3), 995-1002 (2014).
- Huang, J., et al. The Effect of Larval Diet on the Flight Capability of the Adult Moth (Athetis lepigone) (Möschler) (Lepidoptera: Noctuidae). Florida Entomologist. 105 (4), 287-294 (2023).
- Sun, X., Hu, C., Jia, H. Case study on the first immigration of fall armyworm, Spodoptera frugiperda invading into China. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 664-672 (2021).
- Feng, H. Q., Wu, K. M., Cheng, D. F., Guo, Y. Y. Northward migration of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) and other moths in early summer observed with radar in northern China. Journal of Economic Entomology. 97 (6), 1874-1883 (2004).
- Ge, S. S., et al. Flight activity promotes reproductive processes in the fall armyworm, Spodoptera frugiperda. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 727-735 (2021).
- Guerra, P. A., Pollack, G. S. Flight behaviour attenuates the trade-off between flight capability and reproduction in a wing polymorphic cricket. Biology Letters. 5 (2), 229-231 (2009).
- He, W., Zhao, X., Ge, S., Wu, K. Food attractants for field population monitoring of Spodoptera exigua (Hübner). Crop Protection. 145, 105616 (2021).
- He, L. M., et al. Adult nutrition affects reproduction and flight performance of the invasive fall armyworm, Spodoptera frugiperda in China. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 715-726 (2021).
- Kongming, W., Yuyuan, G., Yan, W. Ovarian development of adult females of cotton bollworm and its relation to migratory behavior around Bohai Bay of China. Acta Ecologica Sinica. 22 (7), 1075-1078 (2002).
- Feng, H., Wu, X. Seasonal Migration of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) Over the Bohai Sea. Journal of Economic Entomology. 102 (1), 95-104 (2009).
- Miao, J., Guo, P., Li, H. Low Barometric Pressure Enhances Tethered-Flight Performance and Reproductive of the Oriental Armyworm, Mythimna separata (Lepidoptera: Noctuidae). Journal of Economic Entomology. 114 (2), 620-626 (2021).
- Fu, X., Zhao, X. Seasonal Pattern of Spodoptera litura (Lepidoptera: Noctuidae) Migration Across the Bohai Strait in Northern China. Journal of Economic Entomology. 108 (2), 525-538 (2015).
- Rhainds, M., Kettela, E. G. Oviposition threshold for flight in an inter-reproductive migrant moth. Journal of Insect Behavior. 26 (6), 850-859 (2013).
- Showers, W. B. Migratory ecology of the black cutworm. Annual review of entomology. 42, 393-425 (1997).
- Zhang, Z., et al. Morphological differences of the reproductive system could be used to predict the optimum Grapholita molesta (Busck) control period. Scientific Reports. 7 (1), 8198 (2017).
- Zheng, D. B., Hu, G., Yang, Ovarian development status and population characteristics of Sogatella furcifera (Horváth) and Nilaparvata lugens (Stål): implications for pest forecasting. Journal of Applied Entomology. 138 (1-2), 67-77 (2014).
- Wan, G. J., Jiang, S. L. Geomagnetic field absence reduces adult body weight of a migratory insect by disrupting feeding behavior and appetite regulation. Insect Science. 28 (1), 251-260 (2021).
- Laštůvka, Z. Climate change and its possible influence on the occurrence and importance of insect pests. Plant protection science. 45, S53-S62 (2009).
- Xu, R. B., Ge, S. S. Physiological and Environmental Influences on Wingbeat Frequency of Oriental Armyworm, Mythimna separata (Lepidoptera: Noctuidae). Environmental Entomology. 52 (1), 1-8 (2022).
- Jiang, X., Cai, B. Influences of temperature and humidity synthesize on flight capacity in the moth s of Oriental armyworm, Mythimna separata(Walker). Acta Ecologica Sinica. 23 (4), 738-743 (2003).
- Zhang, L., Luo, L., Jiang, X. Starvation influences allatotropin gene expression and juvenile hormone titer in the female adult oriental armyworm, Mythimna separata. Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 68 (2), 63-70 (2008).
