Yabani tip dişi böceklerde yumurtalık gelişiminin diseksiyonu ve derecelendirilmesi
Summary
Protokol, projektör tuzakları ile yakalanan vahşi tip göçmen dişi böcekler için uygun, basit ve kolay bir diseksiyon yöntemi göstermektedir. Bu teknik, hem üreme dokularını, yani çiftleşme kesesini hem de vahşi tip dişi böceklerin yumurtalık gelişimini karşılaştırarak aynı türü önemli ölçüde netleştirebilir.
Abstract
Göçmen böcek zararlıları, tüm dünyada gıda üretimi ve güvenliği için ciddi zorluklar oluşturmaktadır. Göçmen zararlılar, projektör tuzakları kullanılarak izlenebilir ve yakalanabilir. Göçmen haşere tahmini için en önemli tekniklerden biri, göçmen türleri tanımlamaktır. Bununla birlikte, çoğu durumda, bilgiyi sadece görünüşe göre elde etmek zordur. Bu nedenle, dişi üreme sisteminin sistematik analizi ile elde edilen bilgilerin kullanılması, yumurtalık çiftleşme kesesinin birleşik anatomik morfolojisinin ve projektör tuzakları ile yakalanan vahşi tip göçmen böceklerin yumurtalık gelişimsel derecelendirmesinin anlaşılmasına yardımcı olabilir. Bu yöntemin uygulanabilirliğini göstermek için yumurtalık anatomisi için Helicoverpa armigera, Mythimna separata, Spodoptera litura ve Spodoptera exigua’da yumurtalık gelişim durumu ve yumurta tane gelişim evreleri doğrudan değerlendirildi ve yumurtalık çiftleşme keseleri Agrotis ipsilon, Spaelotis valida, Helicoverpa armigera, Athetis lepigone, Mythimna separata, Spodoptera litura, Mamestra brassicae ve Spodoptera exigua’da çalışıldı., ilişkilerini keşfetmek için. Bu çalışma, farklı göçmen böceklerin benzersiz üreme sistemini karşılaştırarak, vahşi tip göçmen böcekleri tahmin etmek için spesifik diseksiyon yöntemini göstermektedir. Daha sonra her iki doku, yani yumurtalık ve çiftleşme keseleri daha fazla araştırıldı. Bu yöntem, vahşi tip dişi göçmen böceklerde üreme sistemlerinin dinamiklerini ve yapısal gelişimini tahmin etmeye yardımcı olur.
Introduction
Böceklerin göçü, Çin’de ciddi zararlılar olarak bildirilen Helicoverpa armigera – pamuk kurdu, Mythimna ayrı – oryantal ordu kurdu, Spodoptera litura – taro tırtılı, Spodoptera exigua – pancar tırtılı gibi böcekler için küresel böcek dağılımının popülasyon dinamiklerinde hayati bir rol oynamaktadır 1,2,3,4 . Uzun seyahat mesafeleri, mevsimsel hareketler, göçmen zararlıların doğurganlığının yüksek olması ve ekolojik faktörler bu zararlıların tahmini, tahmini ve kontrolünde büyük zorluklar getirmiştir5. Zararlı göçü izlemesi, iklim değişikliklerine veya döngülerine göre göç eden zararlıları kolaylaştıran uyum ve davranış değişikliklerini ortaya çıkarmak için gereklidir6. Büyümelerini, üremelerini ve hayatta kalmalarını sürdürmek için böcekler evrim sırasında sıralı adaptasyon kazanmışlardır; Bu uyarlanabilir yaşam serisi, üreme sisteminde, uzun göç sürecinde yumurtalık gelişiminin kontrolüne yol açan göç stratejisi gibi birçok değişiklik yaratmıştır.
Yumurtalık gelişimi, göçmen zararlılarda yaygındır ve bu da popülasyonlarının büyümesini etkiler7. Bu nedenle, yumurtalık gelişimi uzun süredir göçmen haşere araştırmalarının sıcak bir konusu olmuştur. Bir dizi çalışma, çeşitli yumurtalık gelişim göstergelerine ve sınıflandırma stratejilerine yol açmıştır. Şimdiye kadar, yumurtalık gelişimini analiz etmek için çeşitli yöntemler kullanılmıştır, örneğin, Loxostege sticticalis – ilk tüylenme aşamasını, erken yumurtlama dönemini, yumurtlama dönemini ve yumurtlamanın sonunu içeren çayır güvesi yumurtalık gelişimi8. Bazı araştırmacılar, yumurtalık seviyelerini, S. exigua – pancar tırtıl kurdu, Pseudaletia unipuncta – gerçek ordu kurdu ve Cnaphalocrocis medinalis– pirinç yaprağı klasörü vb. gibi göçmen Lepidopteran zararlılarında yumurta sarısı renk gelişimi temelinde bölerler.9,10,11,12. Önceki çalışmalarda, pamuk kurdu ve pirinç yaprağı merdanesi gibi zararlılar için yumurtalık gelişim seviyeleri beş aşamaya ayrılmıştı: yumurta sarısı biriktirme aşaması, yumurta tanesi olgunluk aşaması, doğum için olgun bekleyiş, pik ovogenez dönemi ve son yumurtlama aşaması13,14. Avrupa mısır kurdunun yumurtalık gelişimi altı gelişim aşamasına ayrılmıştır: yumurta sarısı biriktirme aşaması, yumurta olgunlaşması, yumurta öncesi düzenleme, en yüksek yumurtlama aşaması ve son yumurtlama aşaması15.
Ayrıca, aynı cinsin böcekleri, Spodoptera frugiperda’nın yumurtalık gelişim seviyeleri gibi farklı gelişim aşamalarına sahiptir – sonbahar ordu kurdu – dört seviyeye ayrılır: yumurta sarısı biriktirme aşaması, doğum için bekleyen olgunluk, en yüksek yumurtlama pozitifliği ve son yumurtlama aşaması16. Öte yandan, pancar güvesi olan Spodoptera exigua’daki yumurtalık gelişiminin beş seviyesi vardır: şeffaf, vitellogenez, yumurtaların olgunlaşması, yumurta salınımı ve geç yumurtlama seviyeleri17.
Önceki çalışmalar, yumurta sarısı, yumurtlama ve yumurta gelişimlerinin renk olgunluğunu kullanarak gelişimi yalnızca tek ila çoklu yumurtalık gelişim seviyelerinden sınıflandırabilir, ancak üreme sisteminin anatomisine dayalı sınıflandırma yapılamaz. Morfogenez anatomisine dayalı bir yumurtalığın gelişimi daha az çalışılmış bir alandır. Burada, diseksiyon yöntemi, iki yumurtalık dokusu tipi kullanarak popülasyondaki göçmen dişileri tahmin etmek, üreme dinamiklerini -yumurtalık gelişim aşaması ve çiftleşme kesesinin anatomik morfogenezine dayalı olarak- detaylandırmak için tasarlanmıştır ve göçmen vahşi tip dişileri ayırt etmek için doğrudan kanıt sağlar.
Bazı çalışmalar, göçmen Noctuidae böcek türlerinin sıklıkla projektörler tarafından yakalandığınıbulmuştur 18. Göçmen Noctuidae böcek türlerinin çoğunun yumurtalıkları, göçün ilk aşamasında gelişimin erken aşamalarındadır ve göçün ilerlemesiyle yumurtalık seviyesi artar. Bu çalışmada, farklı dişi popülasyon zararlılarının iki üreme dokusunu incelemek için yumurtalık gelişim dereceleri için diseksiyon yöntemi anlatılmıştır. Bu yöntem sadece göç dinamiklerini anlamak için araştırmayı ilerletmekle kalmaz, aynı zamanda böcek sınıflandırması, böcek fizyolojisi çalışması, haşere tahmini ve dişi haşere türlerinin tahminindeki olanakları da ilerletir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Yumurtalık analiz yöntemleri, bitki korumada, böcek uçuşunun ve popülasyonun hareketini 19,20,21 tahmin etmek ve böceklerdeki fizyolojik varyasyonları detaylandırmak için rutin olarak kullanılmaktadır. Kurt kurdu, ordu kurdu, taro tırtıl ve pancar güvesi gibi yaygın tarım zararlılarının benzersiz göç ve hızlı yayılma yeteneğinin, diğer bölgelerden tahmin yapılmasını zorlaştırdığı fark edilmiş…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu çalışma, büyük bilimsel ve teknolojik yenilik projesi (2020CXGC010802) tarafından desteklenmiştir.
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 |
Referências
- 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).
