Summary

Disseksjon og gradering av ovarieutvikling hos hunninsekter av villtype

Published: July 14, 2023
doi:

Summary

Protokollen demonstrerer en enkel og enkel disseksjonsmetode, egnet for villtype trekkende hunninsekter fanget med lyskasterfeller. Denne teknikken kan betydelig klargjøre den samme arten ved å sammenligne både reproduktive vev, nemlig parringssekk og ovarieutvikling av villtype kvinnelige insekter.

Abstract

Trekkende utgjør alvorlige utfordringer for matproduksjon og sikkerhet over hele verden. De vandrende kan overvåkes og fanges ved hjelp av lyskasterfeller. En av de viktigste teknikkene for vandrende skadedyrprognoser er å identifisere trekkartene. Men i de fleste tilfeller er det vanskelig å få informasjonen bare ved utseende. Derfor kan bruk av kunnskap ervervet ved systematisk analyse av det kvinnelige reproduktive systemet bidra til å forstå den kombinerte anatomiske morfologien til eggstokkparringssekken og eggstokkutviklingsgraderingen av villtype trekkende insekter fanget med søkelysfeller. For å demonstrere anvendeligheten av denne metoden ble ovarieutviklingsstatus og eggkornutviklingsstadier direkte vurdert i Helicoverpa armigera, Mythimna separata, Spodoptera litura og Spodoptera exigua for ovarieanatomien, og eggstokkparringssekkene ble studert i Agrotis ipsilon, Spaelotis valida, Helicoverpa armigera, Athetis lepigone, Mythimna separata, Spodoptera litura, Mamestra brassicae og Spodoptera exigua, for å utforske deres relasjoner. Dette arbeidet viser den spesifikke disseksjonsmetoden for å forutsi trekkinsekter av villtype, og sammenligner det unike reproduktive systemet til forskjellige trekkende insekter. Deretter ble begge vevene, nemlig eggstokkene og parringssekkene, undersøkt nærmere. Denne metoden bidrar til å forutsi dynamikken og den strukturelle utviklingen av reproduktive systemer i villtype kvinnelige trekkinsekter.

Introduction

Migrasjon av insekter spiller en viktig rolle i populasjonsdynamikken i global insektfordeling for insekter som Helicoverpa armigera – bomullsbollormen, Mythimna separat – den orientalske hærormen, Spodoptera litura – taro larven, Spodoptera exigua – bete armyworm, som har blitt rapportert som alvorlige i Kina 1,2,3,4. De lange reiseavstandene, sesongmessige bevegelser, høy fecundity av trekkende og økologiske faktorer har medført store vanskeligheter i prediksjon, prognose og kontroll av disse5. Overvåking av er nødvendig for å avdekke tilpasningsevne og atferdsendringer som letter trekkende i henhold til klimaendringer eller syklus6. For å opprettholde vekst, reproduksjon og overlevelse har insekter oppnådd sekvensiell tilpasningsevne under evolusjonen; Denne serien av adaptivt liv har generert mange endringer i reproduksjonssystemet, for eksempel migrasjonsstrategi som fører til kontroll av ovarieutvikling i den lange migrasjonsprosessen.

Ovarieutvikling er vanlig i trekkende, noe som påvirker veksten av befolkningen7. Derfor har eggstokkutvikling vært et hett tema for vandrende skadedyrforskning i lang tid. En rekke studier har ført til flere indikatorer for utvikling av eggstokkene og klassifiseringsstrategier. Hittil har flere metoder blitt brukt til å analysere eggstokkutvikling, for eksempel Loxostege sticticalis – engmøllovarieutviklingen som inkluderer det første fjærstadiet, den tidlige gyteperioden, gyteperioden og slutten av oviposisjon8. Noen forskere deler eggstokknivåer på grunnlag av eggeplommefargeutvikling i trekkende lepidopteriske , som S. exigua – betearmyworm, Pseudaletia unipuncta – den sanne hærormen, og Cnaphalocrocis medinalis – risbladmappen, etc.9,10,11,12. I tidligere studier ble ovarieutviklingsnivåene for, som bomullsbollorm og risbladrulle, delt inn i fem stadier: eggeplommeavsetningsstadium, eggkornmodenhetsstadium, moden venter på fødsel, topp ovogeneseperiode og sluttgytestadium13,14. Den ovarieutviklingen av den europeiske maisboreren ble delt inn i seks utviklingsstadier: eggeplommeavsetningsstadium, eggmodning, pre-eggavsetning, toppgytestadium og sluttgytestadium15.

Videre har insekter av samme slekt forskjellige utviklingsstadier, for eksempel ovarieutviklingsnivåer av Spodoptera frugiperda – høstarmyworm – faller inn i fire nivåer: eggeplommeavsetningsstadium, moden venter på levering, topp ovi-positivitet og sluttgytestadium16. På den annen side har eggstokkutviklingen i Spodoptera exigua – betemoten – fem nivåer: gjennomsiktig, vitellogenese, modning av egg, eggfrigivelse og sen eggleggingsnivå17.

Tidligere studier kan bare klassifisere utvikling fra enkelt til flere eggstokkutviklingsnivåer ved hjelp av fargemodenhet av eggeplomme, oviposisjon og eggutvikling, men klassifisering kan ikke gjøres basert på anatomi i reproduktive systemet. Utviklingen av en eggstokk basert på morfogeneseanatomien er et mindre studert område. Her ble disseksjonsmetoden designet for å forutsi trekkende hunner i populasjonen ved hjelp av to eggstokkvevstyper, for å utarbeide deres reproduktive dynamikk basert på den anatomiske morfogenesen til -ovarieutviklingsstadiet og parringssekken – noe som gir direkte bevis for å skille trekkende villtypehunner.

Noen studier har funnet at trekkende Noctuidae insektarter ofte ble fanget av lyskastere18. Eggstokken til de fleste trekkende Noctuidae-insektarter er i de tidlige utviklingsstadiene i den første fasen av migrasjonen, og eggstokknivået øker med vandringsfremgangen. I denne studien beskrives disseksjonsmetoden for ovarieutviklingsgrader, for å studere de to reproduktive vevene til forskjellige kvinnelige populasjonsskadegjørere, fanget av søkelys. Denne metoden fremmer ikke bare forskningen for å forstå trekkdynamikken, men også fasiliteter innen insektklassifisering, insektfysiologistudie, skadedyrsprediksjon og prognoser for kvinnelige skadedyrsarter.

Protocol

MERK: Vær oppmerksom på sikkerhetsmålinger før du fanger trekkinsekter av vill type, det anbefales å bruke sikkerhetsutstyr (hansker, langermede skjorter og vernebriller). Slå også av fellen når den ikke er i bruk for å unngå andre sikkerhetsfarer og overoppheting av lyset. Det er viktig å følge sikkerhetsprotokoller før disseksjon, for eksempel bruk av hansker, vernebriller og laboratoriefrakk for å forhindre eksponering for kroppsvæsker og kjemikalier. 1. Fangst av innva…

Representative Results

Utvikling av eggeneOvennevnte protokoll ble brukt til å analysere utviklingen av egg i eggstokken. For dette formålet ble egg for det første klassifisert generelt i fire stadier for å skille tidlig og modent stadium av eggutvikling blant alle arter, for eksempel bollworm, armyworm, taro larve og betemølle. Her ble det tidlige stadium av fjæring (melkehvitt gjennomsiktig stadium) observert. Figur 2A viser at eggstokkene ennå ikke har begynt å utvikle seg, eggstokk…

Discussion

Ovarieanalysemetoder brukes rutinemessig i plantevern, for å belyse bevegelsen av insektflukt og populasjon for prognoser 19,20,21 og for å utdype de fysiologiske variasjonene hos insekter. Det har blitt lagt merke til at den unike migrasjonen og den raske spredningsevnen til vanlige i landbruket, som bollworm, armyworm, taro larve og betemøll, gjør det vanskelig for prediksjon fra andre regioner. Noen studier betraktet

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Denne studien ble støttet av det store vitenskapelige og teknologiske innovasjonsprosjektet (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

  1. Wu, K. Monitoring and management strategy for Helicoverpa armigera resistance to Bt cotton in China. Journal of Invertebrate Pathology. 95 (3), 220-223 (2007).
  2. 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).
  3. 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).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. 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).
  8. 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).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Telfer, W. H. Egg formation in Lepidoptera. Journal of Insect Science. 9, 1-21 (2009).
  13. 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).
  14. 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).
  15. 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).
  16. Ge, S., et al. Potential trade-offs between reproduction and migratory flight in Spodoptera frugiperda. Journal of insect physiology. 132, 104248 (2021).
  17. Han, L. Z., Gu, H. N. Reproduction-Flight Relationship in the Beet Armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae). Environmental Entomology. 37 (2), 374-381 (2008).
  18. Zhou, Y., et al. Long-term insect censuses capture progressive loss of ecosystem functioning in East Asia. Science Advances. 9 (5), eade9341 (2023).
  19. Hu, G., Lim, K. S., Horvitz, N. Mass seasonal bioflows of high-flying insect migrants. Science. 354 (6319), 1584-1587 (2016).
  20. 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).
  21. 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).
  22. 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).
  23. 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).
  24. 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).
  25. 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).
  26. 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).
  27. 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).
  28. He, W., Zhao, X., Ge, S., Wu, K. Food attractants for field population monitoring of Spodoptera exigua (Hübner). Crop Protection. 145, 105616 (2021).
  29. 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).
  30. 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).
  31. Feng, H., Wu, X. Seasonal Migration of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) Over the Bohai Sea. Journal of Economic Entomology. 102 (1), 95-104 (2009).
  32. 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).
  33. 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).
  34. Rhainds, M., Kettela, E. G. Oviposition threshold for flight in an inter-reproductive migrant moth. Journal of Insect Behavior. 26 (6), 850-859 (2013).
  35. Showers, W. B. Migratory ecology of the black cutworm. Annual review of entomology. 42, 393-425 (1997).
  36. 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).
  37. 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).
  38. 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).
  39. Laštůvka, Z. Climate change and its possible influence on the occurrence and importance of insect pests. Plant protection science. 45, S53-S62 (2009).
  40. 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).
  41. 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).
  42. 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).
check_url/65644?article_type=t

Play Video

Cite This Article
Sindhu, L., Guo, S., Song, Y., Li, L., Cui, H., Guo, W., Lv, S., Yu, Y., Men, X. Dissection and Grading of Ovarian Development in Wild-Type Female Insects. J. Vis. Exp. (197), e65644, doi:10.3791/65644 (2023).

View Video