这些过程的总体目标是在研究设置中建立、维护和刷新Eristalis 管的俘虏群体。
在全世界估计有6000种物种, hoverflies 在生态学上是重要的, 作为替代传粉者的驯化蜜蜂。然而, 它们也是一个有用的科学模型来研究运动视觉和飞行动力学在一个控制的实验室设置。随着幼虫在有机污染水体中的发育, 它们是研究微生物免疫投资的有用模型。虽然大规模的农业商业育种已经发生, 但没有标准化的议定书来维持圈养的人口进行科学研究。这一点很重要, 因为在高峰授粉期间, 专注于大规模产出的商业性圈养育种计划可能无法提供全年一致、稳定和健壮的人口, 因为其他研究目的通常都需要这样做。因此, 需要建立、维持和更新圈养研究人口的方法。在这里, 我们描述了一个人工休眠循环的使用, 除了营养和住房需求, 长期维护Eristalis 管。使用这些方法, 与以前的报告相比, 我们大大提高了管中的捕获种群的健康和寿命。此外, 我们还讨论了小规模饲养方法和选择, 以优化产量和操纵人口统计。
Hoverflies 正在成为调查一系列科学问题的有用模型, 包括飞行行为1, 运动视觉的神经机制2, 授粉效率3,4,5,6和微生物免疫7。但是, 与其他一些 dipteran 模型 (如果蝇8) 不同, 在科学研究中没有用于实验室饲养 hoverflies 的标准化协议。事实上, 即使目前的文献描述了育种食蚜虻Eristalis 管的方法, 其中许多都是为大规模种植 hoverflies 作物授粉、生物降解有机废物或解剖学研究而开发的。9,10,11. 因此, 它们没有解决需要一个简单的协议, 提供一致的健康强健的 hoverflies 供应, 同时保持人口的遗传适应性。
跟着蜜蜂和大黄蜂, hoverflies 是最重要的野生, 通才授粉组12,13。全球约有6000种食蚜虻物种, 范围为14, 15, 300 种以上的75属在瑞典16 和300属多个物种在印度 69, 17, 18.例如, 农业上重要的果酱食蚜虻Episyrphus balteatus 和无人机飞行, Eristalis管,, 我们集中在这里, 被发现横跨欧洲, 美国和亚洲6, 16, 17,18,19,20,21,22,23,24,25。Hoverflies 在全年都不一样活跃, 也不全天。事实上, 不仅是季节和白天的时间, 而且还有光强度、温度、湿度和风速的波动, 影响 hoverflies26、27的活动模式。在该字段中, Eristalis可以在一年中的任何时间在地中海气候11中找到, 但在冬季活动的 hoverflies 的数量要低得多。反之, 在寒冷的温带气候下, Eristalis在冬季冬眠, 在10月至 3月28的范围内没有发现积极的行为。
自由飞行 hoverflies 可以通过网在领域收集。事实上, 在温带气候中, 它们是在最丰富的中到晚, 在平静晴朗的日子, 在夏季结束和整个秋季26,27。或者, 成熟的E. 管幼虫, 第二或第三龄, 可以从腐烂的有机物中识别和收获, 如粪便堆或有机污染的溪流10,11。事实上, 为管实验室饲养而发布的技术都是基于在有机污染的水中饲养幼虫, 无论是通过某种形式的植物或粪便物质9,10,29,30,31,32,33. 然而, 幼虫的收集是受季节限制的, 而且是从深秋到秋季11开始的可行的收集工具。此外, 幼虫的丰度受当地天气模式的影响, 因为环境温度的变化会影响产卵和幼虫发育速率的发生,9,28。
因此, 必须通过在实验室内饲养幼虫和卵来维持健康的 hoverflies 种群的战略, 以确保无论季节或当地天气事件, 都能全年进行试验。重要的是, 这里描述的技术孕育了 hoverflies 从野生交配的雌性。这是重要的, 作为研究的 Francuski, et 等。10发现, 一个实验室繁殖的 hoverflies 种群的遗传多样性, 最初是由120成熟的幼虫建立的, 很快就失去了。因此, 他们建议, 为了维持用于商业性作物授粉目的的菌落中的遗传多样性, 这些需要补充, 甚至完全重新建立, 每个春季10都有实地收集的个人。
当研究视觉, 或其他感官使用的求爱和交配, 我们因此建议保持遗传多样性, 无论是重建殖民地或通过补充与野外收集的个人, 定期的殖民地。这一点很重要, 因为性选择会影响到人口的遗传漂移。事实上, 在野外, 雄性 hoverflies 需要识别和拦截合适的配偶, 并通过保卫他们的领地34来与其他雄性争夺交配权利。这一过程确保具有最佳视力和空间关注的男性在交配中可能是最成功的, 因此这些特质将传给下一代。在 hoverflies35、36的视觉通路中存在性 dimorphisms, 部分地证明了这些正在进行的过程的结果。在被囚禁的男性没有同样的障碍, 以成功交配, 如在领域: 首先, 雌性是现成的, 其次, 小的, 封闭的外壳抵消领土行为的影响, 它采取行动, 以阻止其他的交配访问有竞争力的男性。实验性选择清除在果蝇, 已证明对圈养人口有显著的影响, 减少整体体型, 睾丸大小和精子生产37, 并降低男性的比率求爱行为38。因此, 一个圈养繁殖计划, 不考虑性选择, 可能会对随后进行的视觉和行为研究产生深远的影响。
我们在这里描述一个简单和经济高效的解决方案, 提供了一致的健康 hoverflies 供应。该协议灵活, 易于重新启动和/或高级, 取决于研究的要求。
使用我们的技术 (图 1) hoverflies 在实验室中保持了1年的时间, 并在圈养397 月后的行为实验中成功使用。事实上, 即使它似乎违反常理, 保持 hoverflies 在一个更自然的环境, 在12小时 light:12 h 黑暗条件下, 在室温下, 大大降低他们的寿命为2-3 月。在我们的人工休眠周期中维护管超过一年的时间比以前使用不同协议 (77 天33、4月9、18周30) 的尝试要长。影响延长寿命的主要因素可能是人工冬眠的使用量在8-10 摄氏度。通过周期性地打破休眠, 每3-4 天 (步骤 2,图 1), 我们允许 hoverflies 喂养和自新郎, 从而保持营养状态和 hoverflies 的福祉, 这证明了观察到的体重增加 (图形4), 即使在长时间囚禁 (图 3和39) 之后, 也不会改变运动活动。事实上, 关于人工冬眠的失败尝试的文献中的报告并没有打破休眠周期, 从而导致死亡率增加和模具9的存在。
此外, 关于提供花粉作为食物来源, 在整个文献中也存在一些争议。一些论文指出蜂花粉是不够的, 特别是产卵, 只有干燥或确实新鲜的花粉提供适合9,29。我们的发现表明, 通过蜂蜜和水补充蜂花粉, 我们看到的长寿和产卵, 即使经过长时间的圈养, 增加体重在两性 (图 4) 和产卵仍然发生在女性在被囚禁的5月以后在39。延长寿命使我们能够研究 hoverflies 在所有生命阶段的行为。
在田间, 雌性 hoverflies 在季节性冬眠前受精, 并留在生殖滞育期, 精子被储存, 卵母细胞仍未发育, 直到春季28。鉴于一个典型的女性能够在60天内产卵3000个鸡蛋, 因此饲养这些卵是一种快速有效的方法来增加我们圈养的人口.然而, 我们目前对导致卵母细胞在冬眠期后发育的因素的理解是有限的。温度、湿度、光照强度和营养状态都被认为在控制生殖滞育中发挥作用28,40。对这些因素的实验操作可能导致对产卵时间和速率的更大的管理。
同样, 我们已经成功地延缓了幼虫的发育, 以及蛹的羽化, 在黑暗中储藏了2周的8-10 摄氏度, 虽然存活时间可能要长得多。实际上, 治疗30报告了当蛹温度从25摄氏度降至10摄氏度时, 蛹持续时间增加了37天。利用这些战略, 延缓卵子的生产和 (或) 蛹的发展, 可以更大程度地操纵圈养人口的人口统计。
虽然供应的时间一致性对我们的需求比大产量更重要, 但对于其他用途, 例如温室内授粉来说, 这可能更有意义。我们发现, 当使用我们的技术与兔粪便, 我们得到了 163, 34 eclosed hoverflies 从每个离合器的鸡蛋 (N=3)。鉴于一个典型的女性最多可放置200个卵子40, 我们也许能够通过减少过度拥挤和食物竞争, 或者通过调整温度来提高产量, 因为这些都被牵连到对幼虫生长有显著影响的9 ,31,40,41。但是, 没有迹象表明, 媒体的基础对产量的影响有很大的32。此外, 相对于其他脊椎动物的粪便29,30,31,42, 兔粪是比较无异味的, 允许菌落在正常的实验室条件下保存。不需要额外的通风。降低培养基中幼虫的密度, 或添加营养补充剂如酵母, 以及保持恒温20-25 摄氏度之间的恒定温度, 可能足以充分优化产量31,32,40。
收集足够数量的自由飞行 hoverflies, 或维持一个基因多样性的圈养种群的实用性, 对于小型研究项目来说既不切实际, 又有时间限制。因此, 饲养野生交配雌性的后代, 并通过收割成熟的幼虫补充供应品7, 允许在研究设置中为全年使用管提供最实用的选项。由于这些方法受到收集可能发生季节的限制, 因此需要确保成年 hoverflies 的寿命和饲养被捕获的妊娠雌性产卵的任何卵。
The authors have nothing to disclose.
我们实验室的研究目前由澳大利亚研究理事会 (ARC、DP170100008 和 DP180100144)、美国空军科学研究办公室 (AFOSR、FA9550-15-1-0188) 和 Stiftelsen Olle Engkvist (2016/348) 资助。我们感谢过去的实验室成员为开发食蚜虻库存, Cederholms Lantbruk 和 & T 绿色 & 儿子提供了在他们的农场上的牛粪和 hoverflies, 以及阿德莱德和乌普萨拉植物园的收集许可证和持续的支持。
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 |