Disección y clasificación del desarrollo ovárico en insectos hembra de tipo silvestre
Summary
El protocolo demuestra un método de disección simple y fácil, adecuado para insectos hembra migratorios de tipo silvestre capturados con trampas de reflectores. Esta técnica puede aclarar significativamente la misma especie comparando ambos tejidos reproductivos, es decir, el saco de apareamiento y el desarrollo ovárico de insectos hembra de tipo salvaje.
Abstract
Las plagas de insectos migratorios plantean serios desafíos para la producción y la seguridad alimentaria en todo el mundo. Las plagas migratorias pueden ser monitoreadas y capturadas usando trampas de reflectores. Una de las técnicas más importantes para la predicción de plagas migratorias es la identificación de las especies migratorias. Sin embargo, en la mayoría de los casos, es difícil obtener la información solo por la apariencia. Por lo tanto, el uso de los conocimientos adquiridos mediante el análisis sistemático del sistema reproductor femenino puede ayudar a comprender la morfología anatómica combinada del saco de apareamiento ovárico y la clasificación del desarrollo ovárico de los insectos migratorios de tipo silvestre capturados con trampas de reflectores. Para demostrar la aplicabilidad de este método, se evaluó directamente el estado de desarrollo ovárico y las etapas de desarrollo del grano de huevo en Helicoverpa armigera, Mythimna separata, Spodoptera litura y Spodoptera exigua para la anatomía ovárica, y se estudiaron los sacos de apareamiento ovárico en Agrotis ipsilon, Spaelotis valida, Helicoverpa armigera, Athetis lepigone, Mythimna separata, Spodoptera litura, Mamestra brassicae y Spodoptera exigua, para explorar sus relaciones. Este trabajo muestra el método de disección específico para predecir insectos migratorios de tipo silvestre, comparando el sistema reproductivo único de diferentes insectos migratorios. Luego, ambos tejidos, es decir, el ovario y los sacos de apareamiento, se investigaron más a fondo. Este método ayuda a predecir la dinámica y el desarrollo estructural de los sistemas reproductivos en insectos migratorios hembra de tipo silvestre.
Introduction
La migración de insectos juega un papel vital en la dinámica poblacional de la distribución mundial de insectos como Helicoverpa armigera – el gusano de la cápsula del algodón, Mythimna separada – el gusano cogollero oriental, Spodoptera litura – la oruga de la malanga, Spodoptera exigua – el gusano cogollero de la remolacha, que han sido reportados como plagas graves en China 1,2,3,4 . Las largas distancias de viaje, los movimientos estacionales, la alta fecundidad de las plagas migratorias y los factores ecológicos han traído grandes dificultades en la predicción, pronóstico y control de estas plagas5. El monitoreo de la migración de plagas es necesario para revelar la adaptabilidad y los cambios de comportamiento que facilitan la aparición de plagas migratorias de acuerdo con los cambios o ciclos climáticos6. Para mantener su crecimiento, reproducción y supervivencia, los insectos han adquirido adaptabilidad secuencial durante la evolución; Esta serie de vida adaptativa ha generado muchos cambios en el sistema reproductivo, como la estrategia migratoria que conduce al control del desarrollo ovárico en el largo proceso migratorio.
El desarrollo ovárico es común en las plagas migratorias, lo que afecta el crecimiento de su población7. Por lo tanto, el desarrollo ovárico ha sido un tema candente en la investigación de plagas migratorias durante mucho tiempo. Una serie de estudios han dado lugar a varios indicadores de desarrollo ovárico y estrategias de clasificación. Hasta ahora, se han utilizado varios métodos para analizar el desarrollo de los ovarios, por ejemplo, Loxostege sticticalis, el desarrollo del ovario de la polilla de la pradera, que incluye la etapa inicial de emplumado, el período de desove temprano, el período de desove y el final de la oviposición8. Algunos investigadores dividen los niveles ováricos en función del desarrollo del color de la yema en plagas migratorias de lepidópteros, como S. exigua – el gusano cogollero de la remolacha, Pseudaletia unipuncta – el gusano cogollero verdadero, y Cnaphalocrocis medinalis – la plegadora de hojas de arroz, etc.9,10,11,12. En estudios previos, los niveles de desarrollo ovárico de plagas, como el gusano del algodón y la carraca de la hoja de arroz, se dividieron en cinco etapas: etapa de depósito de yema, etapa de madurez del grano de huevo, espera madura para el nacimiento, período de ovogénesis máxima y etapa final de desove13,14. El desarrollo ovárico del barrenador europeo del maíz se dividió en seis etapas de desarrollo: etapa de deposición de la yema, maduración del huevo, disposición previa a los huevos, etapa de desove pico y etapa de desove final15.
Además, los insectos del mismo género tienen diferentes etapas de desarrollo, como los niveles de desarrollo ovárico de Spodoptera frugiperda , el gusano cogollero, que se dividen en cuatro niveles: etapa de deposición de la yema, espera madura para el parto, pico de ovipositividad y etapa final de desove16. Por otro lado, el desarrollo ovárico en Spodoptera exigua – la polilla de la remolacha – tiene cinco niveles: transparente, vitelogénesis, maduración de huevos, liberación de huevos y niveles de puesta tardíade huevos 17.
Los estudios anteriores solo pueden clasificar el desarrollo de niveles de desarrollo ovárico único a múltiples utilizando la madurez del color de la yema, la oviposición y el desarrollo de los huevos, pero la clasificación no se puede hacer en función de la anatomía del sistema reproductivo. El desarrollo de un ovario basado en la anatomía de la morfogénesis es un área menos estudiada. Aquí, el método de disección fue diseñado para predecir hembras migratorias en la población utilizando dos tipos de tejido ovárico, para elaborar su dinámica reproductiva basada en la morfogénesis anatómica de -etapa de desarrollo ovárico y saco de apareamiento- proporcionando evidencia directa para distinguir a las hembras migratorias de tipo silvestre.
Algunos estudios han encontrado que las especies migratorias de insectos Noctuidae fueron capturadas con frecuencia por reflectores18. El ovario de la mayoría de las especies migratorias de insectos Noctuidae se encuentra en las primeras etapas de desarrollo durante la etapa inicial de la migración y el nivel ovárico aumenta con el progreso migratorio. En este estudio se describe el método de disección para grados de desarrollo ovárico, para estudiar los dos tejidos reproductivos de diferentes plagas de la población femenina, captados por luz de búsqueda. Este método no solo avanza en la investigación para comprender la dinámica migratoria, sino que también facilita la clasificación de insectos, el estudio de la fisiología de los insectos, la predicción de plagas y el pronóstico de especies de plagas femeninas.
Protocol
Representative Results
Discussion
Los métodos de análisis ovárico se utilizan de forma rutinaria en la protección de las plantas, para dilucidar el movimiento del vuelo y la población de insectos para pronosticar 19,20,21 y para profundizar en las variaciones fisiológicas de los insectos. Se ha observado que la migración única y la rápida capacidad de dispersión de las plagas agrícolas comunes, como el gusano cogollero, el gusano cogollero, la oruga d…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este estudio contó con el apoyo del gran proyecto de innovación científica y tecnológica (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).
