Методология для разработки таблиц продолжительности жизни для скального насекомых в поле с помощью белокрылки, Bemisia tabaci, хлопок как модель системы
Summary
Таблицы позволяют количественная оценка источников и уровень смертности в популяции насекомых и способствовать пониманию, прогнозирование и Управление динамикой народонаселения в агроэкосистемах. Представлены методы для проведения и анализа на основе когортных жизни таблицы в поле насекомое с этапов скальный незрелых жизни.
Abstract
Жизни таблицы предоставляют средства измерения графиков рождения и смерти от населения с течением времени. Они также могут использоваться для количественного определения источников и смертности населения, которая имеет целый ряд применений в области экологии, в том числе сельскохозяйственных экосистем. Горизонтальный, или на основе когортных, жизнь, таблицах для наиболее прямым и точный метод количественного определения жизненно населения, потому что они следуют группы особей в популяции от рождения до смерти. Здесь представлены протоколы для проведения и анализа на основе когортных жизни таблицы в поле, которое использует скальный природы жизни незрелых стадий глобального насекомых-вредителей, Bemisia tabaci. Индивидуальные насекомых расположены на нижней стороне листьев хлопка и отмечены рисунок небольшой круг вокруг насекомых с помощью нетоксичных пера. Это насекомое можно затем наблюдать неоднократно со временем с помощью рук линзы для измерения развития от одного этапа к следующему и для определения стадии конкретных причин смерти, связанных с естественным и внедрены смертности силами. Анализ объяснить, как правильно измерить несколько смертности силы закона одновременно в каждой сцене и как использовать такие данные для обеспечения значимого населения динамических показателей. Метод не учитывает напрямую взрослых выживанию и размножению, что ограничивает вывод динамики незрелых стадий. Пример представлен которая сосредоточена на измерении влияния снизу вверх (завод качество) и сверху вниз (естественных врагов) воздействия на динамику смертности B. tabaci в системе хлопка.
Introduction
Таблицы являются общим инструментом с долгой историей в экологии1,2. Таблицы являются по существу график рождений и смертей в популяции с течением времени и такие данные могут использоваться для количественного определения ряда параметров, важных для понимания и прогнозирования динамики народонаселения. Таблицы могут также представлять информацию о причинах смерти, которые являются важными для понимания трофических взаимодействий и в разработке стратегий управления для управления вредителей в сельскохозяйственных и природных систем. Были построены многочисленные таблицы на местах жизни насекомых3,4,5, и анализы предоставили важное понимание динамики, регулирование и прогнозирование популяции насекомых во многих управляемых и естественные системы6,,78,9,10,11,12,13,14. В таблице жизни термин также часто используется для описания на основе лабораторных исследований, которые во многом изучения графиков рождений и смертей, но в искусственных условиях, которые не подвергайте насекомое естественной смертности сил и реалистичные переменные среды. Как правило лабораторных исследований призвана оценить сравнительные биотические потенциал видов. Методы, описанные здесь сосредоточена для поля на основе понял потенциал по отношению к окружающей среде исследования, определяющие.
Таблицы можно охарактеризовать как по горизонтали, в котором следуют реальные когорты равных пожилых лиц с самого начала их жизни до смерти, или по вертикали, где частые образцы принимаются через время населения с предполагаемой стабильной возрастной структуры и затем жизненно важные показатели выводятся из математически построенных когорты2,15. Тип таблицы жизни, которая может быть развернута зависит от характера насекомых. Горизонтальные таблицы часто могут быть разработаны для насекомых круглогодично (одно поколение в год), в то время как такой подход может быть очень сложным для multivoltine насекомых многочисленных и широко перекрывающихся поколений каждый год. Целый ряд аналитических методов были предложены и использованы для разработки вертикальной таблицы смертности для популяции насекомых (см. Саутвуд2 примеры). Методология, продемонстрировали здесь позволяет для развития жизни на основе когортных, горизонтальной таблицы в поле для multivoltine насекомых с характеристиками конкретных истории жизни, в частности, наличие этапов скальный жизни. Метод показал для основных вредителей в хлопка как модель системы.
Белокрылки, Bemisia tabaci биотипа B (= Bemisia argentifolii, Ближний Восток Азия незначительные 116) является глобальной вредителей сельского хозяйства, что негативно влияет на урожайность и качество многих агрономической и садовых культур, в том числе Защита сельскохозяйственных систем в умеренных регионах17. Воздействие происходит из-за флоэма кормления, что нарушает поток питательных веществ, заболеваний неизвестной этиологии, вызванных nymphal кормления, передачи многочисленных вирусов растений и урожай качество эффектов вследствие осаждения нектар18,19 . Насекомое имеет широкий принимающей диапазон и multivoltine, имея так много как 12-13 поколений в год в зависимости от региона и имеющегося продовольствия ресурсов20. Проблемы управления также усугубляется его высокий репродуктивный потенциал, его способность разогнать и мигрируют в пределах и между сельскохозяйственных систем, его отсутствие фазу покоя (диапауза или спячки) и его готовность быстро развивается устойчивость чтобы инсектициды, используемые для подавления21,22.
Значительный прогресс был достигнут в разработке комплексной борьбы с вредителями (IPM) стратегии эффективно и экономично управлять населения этого вредителя в затрагиваемых культур23,24,25. Эти системы управления были основаны на звук фундаментальное понимание динамики населения B. tabaci и таблиц продолжительности жизни были ключевым технику, которые позволили это понимание. В Аризоне таблиц продолжительности жизни позволили оценки и идентификации важных смертности сил для B. tabaci в нескольких культур систем13,26, позволили измерение динамики смертности относительно стратегии управления, включая нецелевые эффекты инсектицидов14, предоставили средства оценки потенциальных функциональных эффектов непромысловых трансгенного хлопка производства инсектицидные белки27, поддерживали жесткие Оценка классической биологического контроля программы28 (Наранхо, неопубликованные данные) и помог изучить сравнительные эффекты сверху вниз и снизу вверх воздействие на динамику Пешт29. Все эти приложения развернуты по методике, описанной здесь. Этот подход может быть полезным для изучения экологии популяции насекомых в ряд естественных и управляемых систем.
Protocol
Representative Results
Discussion
Как правило в развитие жизни, которую таблицы для multivoltine насекомых с широко перекрывающихся поколений ограничиваются вертикальный подход, где население неоднократно выборку во времени и различных графических и математические методы используются для оценки вербовки в различные этап?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Мы благодарим D. Эштон, V. Barkley, K. Beimfohr, F. Bojorquez, J. Кантрелл, G. Кастро, р. Кристенсен, J. фирн, C. Jara, D. Meade, G. Owens, L. Rodarte, D. Sieglaff, A. Sonoqui, M. Стефанек, б. Стюарт, J. Трехо, A. Slade и э. Йескас для оказания технической помощи. Частичная поддержка была оказана USDA-сельскохозяйственных исследований, USDA-Национальный институт службы для производства продовольствия и сельского хозяйства КБСВ расширение программы и Пешт управления альтернативы специальных проектов, хлопковой Incorporated, Аризона Ассоциация производителей хлопка, хлопка Фонды, USDA-кри, NAPIAP (Западный регион) и Западном регионе IPM специальных проектов.
Materials
| Flagging tape | Gempler, Janesville, Wisconsin USA | 52273 | Five colors |
| Manila merchandise tags | American Tag Company, Pico Rivera, California USA | 12-104 | |
| Ultra fine point marker | Sanford, Bellwood, Illinois, USA | 451898 | Available at Office Max, Amazon |
| Peak Loupe 8X | Adorama, New York, NY USA | 2018 | |
| Peak Loupe 15X | Adorama, New York, NY USA | 19621 |
References
- Deevey, E. S. Life tables for natural populations of animals. Quart. Rev. Biol. 22, 283-314 (1947).
- Southwood, T. R. E. . Ecological Methods. , (1978).
- Podoler, H., Rogers, D. A new method for the identification of key factors from life-table data. J Anim Ecol. 44, 85-114 (1975).
- Stiling, P. Density-dependent processes and key factors in insect populations. J Anim Ecol. 57, 581-593 (1988).
- Cornell, H. V., Hawkins, B. A. Survival patterns and mortality sources of herbivorous insects: some demographic trends. Am Nat. 145, 563-593 (1995).
- Morris, R. F. The interpretation of mortality data in studies on population dynamics. Can Entomol. 89, 49-69 (1957).
- Morris, R. F. Single-factor analysis in population dynamics. Ecology. 40, 580-588 (1959).
- Varley, G. C., Gradwell, G. R., Hassell, M. P. . Insect Population Ecology: An Analytical Approach. , 212 (1973).
- Southwood, T. R. E., Reader, P. M. Population census data and key factor analysis for the viburnum whitefly, Aleurotrachelus jelinekii, on three bushes. J Anim Ecol. 45, 313-325 (1976).
- Royama, T. Fundamental concepts and methodologies for the analysis of animal population dynamics, with particular reference to univoltine speices. Ecol Monogr. 51, 473-493 (1981).
- Carey, J. R. The multiple decrement life table: a unifying framework for cause-of-death analysis in ecology. Oecologia. 78, 131-137 (1989).
- Hawkins, B. A., Mills, N. J., Jervis, M. A., Price, P. W. Is the biological control of insects a natural phenomenon?. Oikos. 86, 493-506 (1999).
- Naranjo, S. E., Ellsworth, P. C. Mortality dynamics and population regulation in Bemisia tabaci. Entomol Exp Appl. 116, 93-108 (2005).
- Naranjo, S. E., Ellsworth, P. C. The contribution of conservation biological control to integrated control of Bemisia tabaci in cotton. Biol Control. 51, 458-470 (2009).
- Carey, J. R. . Applied Demography for Biologist: With Special Emphasis on Insects. , (1993).
- Dinsdale, A., Cook, L., Riginos, C., Buckley, Y. M., De Barro, P. Refined global analysis of Bemisia tabaci (Hemiptera: Sternorrhyncha: Aleyrodoidea: Aleyrodidae) Mitochondrial cytochrome oxidase 1 to identify species level genetic boundaries. Ann Entomol Soc Am. 103, 196-208 (2010).
- Oliveira, M. R. V., Henneberry, T. J., Anderson, P. History, current status, and collaborative research projects for Bemisia tabaci. Crop Protect. 20, 709-723 (2001).
- Jones, D. R. Plant viruses transmitted by whiteflies. Eur J Plant Pathol. 109, 195-219 (2003).
- Hequet, E. F., Henneberry, T. J., Nichols, R. L. . Sticky Cotton – Causes, Impacts and Prevention. , (2007).
- Palumbo, J. C., Horowitz, A. R., Prabhaker, N. Insecticidal control and resistance management for Bemisia tabaci. Crop Protect. 20, 739-765 (2001).
- Horowitz, A. R., Kontsedalov, S., Khasdan, V., Ishaaya, I. Biotypes B and Q of Bemisia tabaci and their relevance to neonicotinoid and pyriproxyfen resistance. Arch Insect Biochem Physiol. 58, 216-225 (2005).
- Nauen, R., Denholm, I. Resistance of insect pests to neonicotinoid insecticides: current status and future prospects. Arch Insect Biochem Physiol. 58, 200-215 (2005).
- Naranjo, S. E., Ellsworth, P. C. Fifty years of the integrated control concept: moving the model and implementation forward in Arizona. Pest Manage Sci. 65, 1267-1286 (2009).
- Palumbo, J. C., Castle, S. J. IPM for fresh-market lettuce production in the desert southwest: the produce paradox. Pest Manage Sci. 65, 1311-1320 (2009).
- Ellsworth, P. C., Martinez-Carrillo, J. L. IPM for Bemisia tabaci: a case study from North America. Crop Protect. 20, 853-869 (2001).
- Naranjo, S. E., Ellsworth, P. C., Cañas, L. . Mortality and populations dynamics of Bemisia tabaci within a multi-crop system. , (2009).
- Naranjo, S. E. Long-term assessment of the effects of transgenic Bt cotton on the function of the natural enemy community. Environ Entomol. 34, 1211-1223 (2005).
- Naranjo, S. E. Establishment and impact of exotic Aphelinid parasitoids in Arizona: A life table approach. J Insect Sci. 8, 36 (2008).
- Asiimwe, P., Ellsworth, P. C., Naranjo, S. E. Natural enemy impacts on Bemisia tabaci (MEAM1) dominate plant quality effects in the cotton system. Ecol Entomol. 41, 642-652 (2016).
- Naranjo, S. E. Survival and movement of Bemisia tabaci (Homoptera: Aleyrodidae) crawlers on cotton. Southwest Entomol. 32, 17-23 (2007).
- Bellows, T. S., Van Driesche, R. G., Elkinton, J. S. Life-table construction and analysis in the evaluation of natural enemies. Annu Rev Entomol. 37, 587-614 (1992).
- Buonaccorsi, J. P., Elkinton, J. S. Estimation of contemporaneous mortality factors. Res Popul Ecol. 32, 151-171 (1990).
- Royama, T. Evaluation of mortality factors in insect life table analysis. Ecol Monogr. 51, 495-505 (1981).
- Elkinton, J. S., Buonaccorsi, J. P., Bellows, T. S., Van Driesche, R. G. Marginal attack rate, k-values and density dependence in the analysis of contemporaneous mortality factors. Res. Pop. Ecol. 34, 29-44 (1992).
- Varley, G. C., Gradwell, G. R. Key factors in population studies. J Anim Ecol. 29, 399-401 (1960).
- Caswell, H. . Matrix population models. , (2001).
- Mills, N. J. Selecting effective parasitoids for biological control introductions: Codling moth as a case study. Biol Control. 34, 274-282 (2005).
- Foltyn, S., Gerling, D. The parasitoids of the aleyrodid Bemisia tabaci in Israel: development, host preference and discrimination of the aphelinid wasp Eretmocerus mundus. Entomol Exp Appl. 38, 255-260 (1985).
- Headrick, D. H., Bellows, T. S., Perring, T. M. Behaviors of female Eretmocerus sp nr californicus (Hymenoptera: Aphelinidae) attacking Bemisia argentifolii (Homoptera: Aleyrodidae) on sweet potato. Environ Entomol. 24, 412-422 (1995).
- Liu, T. X., Stansly, P. A. Oviposition, development, and survivorship of Encarsia pergandiella (Hymenoptera: Aphelinidae) in four instars of Bemisia argentifolii (Homoptera: Aleyrodidae). Ann Entomol Soc Am. 89, 96-102 (1996).
- Ardeh, M. J., deJong, P. W., vanLenteren, J. C. Selection of Bemisia nymphal stages for oviposition or feeding, and host-handling times of arrhenotokous and thelytokous Eretmocerus mundus and arrhenotokous E-eremicus. BioControl. 50, 449-463 (2005).
- Zang, L. S., Liu, T. X. Host-feeding of three parasitoid species on Bemisia tabaci biotype B and implications for whitefly biological control. Entomol Exp Appl. 127, 55-63 (2008).
- Hagler, J. R., Naranjo, S. E. Determining the frequency of heteropteran predation on sweetpotato whitefly and pink bollworm using multiple ELISAs. Entomol Exp Appl. 72, 63-70 (1994).
- Hagler, J. R., Naranjo, S. E. Qualitative survey of two Coleopteran predators of Bemisia tabaci (Homoptera, Aleyrodidae) and Pectinophora gossypiella (Lepidoptera, Gelechiidae) using a multiple prey gut content ELISA. Environ Entomol. 23, 193-197 (1994).
- Hagler, J. R., Jackson, C. G., Isaacs, R., Machtley, S. A. Foraging behavior and prey interactions by a guild of predators on various lifestages of Bemisia tabaci. J Insect Sci. 4, (2004).
- Price, J. F., Taborsky, D. Movement of immature Bemisia tabaci (Homoptera, Aleyrodidae) on poinsettia leaves. Florida Entomol. 75, 151-153 (1992).
- Simmons, A. M. Settling of crawlers of Bemisia tabaci (Homoptera : Aleyrodidae) on five vegetable hosts. Ann Entomol Soc Am. 95, 464-468 (2002).
- Royama, T. A fundamental problem in key factor analysis. Ecology. 77, 87-93 (1996).
- Stiling, P., Throckmorton, A., Silvanima, J., Strong, D. R. Does spatial scale affect the incidence of density dependence – A field test with insect parasitoids. Ecology. 72, 2143-2154 (1991).
- Hassell, M., Latto, J., May, R. Seeing the wood for the trees: detecting density dependence from existing life table studies. J Anim Ecol. 58, 883-892 (1989).
- Berryman, A. A. Population regulation, emergent properties, and a requiem for density dependence. Oikos. 99, 600-606 (2002).
- Sibly, R. M., Smith, R. H. Identifying key factors using lambda contribution analysis. J Anim Ecol. 67, 17-24 (1998).
