تقنيات التحقيق تشريح النظام المرئي النمل
Summary
توضح هذه المقالة مجموعة من تقنيات الضوء والمجهر الإلكتروني لدراسة تشريح العين الداخلي والخارجي للحشرات. وهذه تشمل العديد من التقنيات التقليدية الأمثل للعمل في عيون النمل، مفصلة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها، واقتراحات للتحسين للعينات المختلفة والمناطق ذات الاهتمام.
Abstract
توضح هذه المقالة مجموعة من التقنيات في ضوء الفحص المجهري (LM) والمجهر الإلكتروني (م) التي يمكن استخدامها لدراسة تشريح العين الداخلي والخارجي للحشرات. وتشمل هذه التقنيات التقليدية النسيجي الأمثل للعمل في عيون النمل وتكييفها للعمل بالتضافر مع تقنيات أخرى مثل مجهر إلكتروني (TEM) والمسح الضوئي المجهر الإلكتروني (SEM). هذه التقنيات، على الرغم من المفيد إلى حد كبير، يمكن أن تكون صعبة ميكروسكوبيست مبتدئ، حيث انصب كبيرة في هذه المقالة حول استكشاف الأخطاء وإصلاحها والأمثل للعينات المختلفة. تقديم معلومات عن تقنيات التصوير للعينة كاملة (صور مجهرية ووزارة شؤون المرأة)، ومناقشة مزايا وعيوب. ونحن تسليط الضوء على الأسلوب المستخدم في تحديد أقطار العدسة للعين كامل ومناقشة تقنيات جديدة لتحسين. وأخيراً، ونحن نناقش التقنيات المستخدمة في إعداد العينات لل، ول م تمزيقها وتلطيخ، وتصوير هذه العينات. ونحن نناقش العقبات التي واحدة قد تأتي عبر عند إعداد عينات وأفضل طريقة للتنقل في جميع أنحاء لها.
Introduction
الرؤية وسيلة حسية هامة لمعظم الحيوانات. وتتمثل رؤية حاسمة خصوصا في سياق التنقل لتحديد الأهداف، وضع والتقيد بالتوجيهات، والحصول على معلومات البوصلة1،2. الحشرات كشف المعلومات المرئية باستخدام زوج من العيون المركبة، وفي بعض الحالات، استدعاء واحد إلى ثلاثة عيون بسيطة وضعها دورسالي عسيلي3،،من45.
عيون النمل تتسم بأهمية خاصة لأنه، بينما النمل رائعة متنوعة، المحافظة على بعض الخصائص الرئيسية عبر الأنواع. وعلى الرغم من تباين مثيرة في التشريح، والحجم، والإيكولوجيا، الغالبية العظمى من الأنواع هي eusocial وتعيش في مستعمرات؛ كنتيجة لذلك، الأنواع المختلفة تواجه تحديات بصرية مماثلة من حيث التنقل ذهابا وإيابا بين مكاناً مركزياً والموارد. عبر النمل بوبلان العين الأساسية نفسها يمكن ملاحظتها في الحيوانات تتراوح بين 0.5-26 مم في طول الجسم، من نهاري حصرا للأنواع دقة الليلي، ومن بطء يمشي تحت الأرض للقفز الحيوانات المفترسة البصرية6،7، 8،،من910. كل هذه الفوارق المذهلة في علم البيئة والسلوك تثير التباديل لا حصر لها نفس الهياكل الأساسية العين لتتناسب مع بيئات مختلفة وأنماط الحياة، وأحجام الجسم11،12. نتيجة لذلك، دراسة البيئة البصرية من النمل يوفر كنز حقيقي من إمكانيات للمحقق العزم.
فهم النظام المرئي للحشرات ضروري لاكتساب نظرة ثاقبة في قدراتهم السلوكية. وهذا يتضح من الدراسات التكاملية التي لطيف الجمع بين علم التشريح بعلم البيئة والسلوك بنجاح كبير في عدد قليل من مجموعات الحشرات (مثلالمراجع13،،من1415،16، 17)-القليل جداً على الرغم من أن مجال الملاحة النمل والنمل السلوك بشكل عام كانت ناجحة تماما، انصب على رؤية النمل خارج عدد قليل من الأنواع المحددة. هنا، نحن سوف تفاصيل بشأن التقنيات التي تشارك في التحقيق في تصميم العين من النمل. في حين أننا سنركز على النمل، هذه التقنيات يمكن تطبيقها، مع تعديلات طفيفة، للحشرات الأخرى، أيضا.
Protocol
Representative Results
Discussion
مجموعة الأساليب المذكورة أعلاه تسمح بالتحقيق فعال في النظام البصري للنمل والحشرات الأخرى. إبلاغ هذه التقنيات فهمنا للقرار أخذ العينات، والحساسية الضوئية والحساسية الاستقطاب المحتملة العين تجري دراستها. هذه المعرفة يوفر أساسا هاما للتحقيق الفسيولوجية والسلوكية في قدراتها البصرية. وعلا…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نحن ممتنون زيل يوخن وبول كوبر والبرقي [غرينر] لتبادل معارفهم في تشريح الحشرات وعلى ما أبدوه من العديد من التقنيات التي وصفناها هنا. نحن ممتنون للموظفين الموهوبين وداعمة في المركز للفحص المجهري متقدمة في انو والوحدة الفحص المجهري في مكو. وأيد هذا العمل على منحة الدراسات عليا للصحائف والمنح من “مجلس البحوث الأسترالي” (DE120100019، FT140100221، DP150101172).
Materials
| Ant | Myrmecia midas | ||
| Stereomicroscope | Leica M205 FA | ||
| Sputter coater | Pro Sci Tech | ||
| Ethanol | Sigma Aldrich | ||
| Petri dish | ProSciTech | ||
| Dissecting microscope | Leica MZ6 | ||
| Insect Pin | ProSciTech | ||
| Colourless nail polish | Non branded: from any cosmetic store | ||
| Glass slide | ProSciTech | ||
| Razor blade | ProSciTech | ||
| Foreceps | ProSciTech | ||
| Cover slip | ProSciTech | ||
| Compound microscope | Leica DM5000 B | ||
| Glutaraldehyde | Sigma Aldrich | ||
| Paraformalydehyde | Sigma Aldrich | ||
| Potassium Chloride (KCl) | Sigma Aldrich | ||
| di-Sodium Hydrogen phosphate (Na2HPO4) | Sigma Aldrich | ||
| Potassium di-Hydrogen Phosphate (KH2PO4) | Sigma Aldrich | ||
| Sodium Chloride (NaCl) | Sigma Aldrich | ||
| Osmium tetroxide | Sigma Aldrich | ||
| Acetone | Sigma Aldrich | ||
| Araldite Epoxy Resin | Sigma Aldrich | ||
| Pasteur pipette | Sigma Aldrich | ||
| Toluidie Blue | Sigma Aldrich | ||
| Hotplate | Riechert HK120 |
References
- Zeil, J. Visual homing: an insect perspective. Curr. Opin. Neurobiol. 22, 285-293 (2012).
- Wehner, R. Desert ant navigation: how miniature brains solve complex tasks. J. Comp. Physiol. A. 189, 579-588 (2003).
- Fent, K., Wehner, R. Ocelli: a celestial compass in the desert ant Cataglyphis. Science. 228, 192-194 (1985).
- Warrant, E. J., Dacke, M. Visual navigation in nocturnal Insects. Physiology. 31, 182-192 (2016).
- Taylor, G. J., et al. The dual function of Orchid bee ocelli as revealed by x-ray microtomography. Curr. Biol. 26, 1-6 (2016).
- Hölldobler, B., Wilson, E. O. . The Ants. , (1990).
- Ali, T. M. M., Urbani, C. B., Billen, J. Multiple jumping behaviors in the ant Harpegnathos saltator. Naturwissen. 79, 374-376 (1992).
- Weiser, M. D., Kaspari, M. Ecological morphospace of New World ants. Ecol. Entomol. 31, 131-142 (2006).
- Bulova, S., Purce, K., Khodak, P., Sulger, E., O’Donnell, S. Into the black and back: the ecology of brain investment in Neotropical army ants (Formicidae: Dorylinae). Naturwissen. 103, 3-4 (2016).
- Narendra, A., Reid, S. F., Hemmi, J. M. The twilight zone: ambient light levels trigger activity in primitive ants. Proc. R. Soc. B. 277, 1531-1538 (2010).
- Narendra, A., et al. Caste-specific visual adaptations to distinct daily activity schedules in Australian Myrmecia ants. Proc. R. Soc. B. 278, 1141-1149 (2011).
- Moser, J., et al. Eye size and behaviour of day-and night-flying leafcutting ant alates. J. Zool. 264, 69-75 (2004).
- Stöckl, A. L., Ribi, W. A., Warrant, E. J. Adaptations for nocturnal and diurnal vision in the hawkmoth lamina. J. Comp. Neurol. 524, 160-175 (2016).
- Zeil, J. Sexual dimorphism in the visual system of flies: the compound eyes and neural superposition in Bibionidae (Diptera). J. Comp. Physiol. A. 150, 379-393 (1983).
- Dacke, M., Nordström, P., Scholtz, C. H. Twilight orientation to polarised light in the crepuscular dung beetle Scarabaeus zambesianus. J. Exp. Biol. 206, 1535-1543 (2003).
- Greiner, B., Ribi, W. A., Warrant, E. J. Retinal and optical adaptations for nocturnal vision in the halictid bee Megalopta genalis. Cell Tiss Res. 316, 377-390 (2004).
- Warrant, E. J., et al. Nocturnal vision and landmark orientation in a tropical halictid bee. Curr. Biol. 14, 1309-1318 (2004).
- Lattke, J. E. . Ants Standard Methods for Measuring and Monitoring Biodiversity. , 155-171 (2000).
- Ribi, W. A. . A Handbook in Biological Electron Microscopy. , 1-106 (1987).
- Narendra, A., Ramirez-Esquivel, F., Ribi, W. A. Compound eye and ocellar structure for walking and flying modes of locomotion in the Australian ant, Camponotus consobrinus. Sci. Rep. 6, 22331 (2016).
- Narendra, A., Greiner, B., Ribi, W. A., Zeil, J. Light and dark adaptation mechanisms in the compound eyes of Myrmecia ants that occupy discrete temporal niches. J. Exp. Biol. 219, 2435-2442 (2016).
- Ribi, W. A., Zeil, J. The visual system of the Australian "Redeye" cicada (Psaltoda moerens). Arthr. Struct. Dev. 44, 574-586 (2015).
- Ribi, W. A., Warrant, E. J., Zeil, J. The organization of honeybee ocelli: regional specializations and rhabdom arrangements. Arthr. Struct. Dev. 40, 509-520 (2011).
- Ribi, W. A. Colour receptors in the eye of the digger wasp, Sphex cognatus Smith: evaluation by selective adaptation. Cell Tiss. Res. 195, 471-483 (1978).
- Ribi, W. A. Ultrastructure and migration of screening pigments in the retina of Pieris rapae L. (Lepidoptera, Pieridae). Cell Tiss. Res. 191, 57-73 (1978).
- Lau, T., Gross, E., Meyer-Rochow, V. B. Sexual dimorphism and light/dark adaptation in the compound eyes of male and female Acentria ephemerella (Lepidoptera: Pyraloidea: Crambidae). Eur. J. Entomol. 104, 459-470 (2007).
- Wipfler, B., Pohl, H., Yavorskaya, M. I., Beutel, R. G. A review of methods for analysing insect structures – the role of morphology in the age of phylogenomics. Curr. Opin. Insect Sci. 18, 60-68 (2016).
- Streinzer, M., Brockmann, A., Nagaraja, N., Spaethe, J. Sex and caste-specific variation in compound eye morphology of five honeybee species. PLoS ONE. 8, e57702 (2013).
- Somanathan, H., Warrant, E. J., Borges, R. M., Wallén, R., Kelber, A. Resolution and sensitivity of the eyes of the Asian honeybees Apis florea, Apis cerana and Apis dorsata. J. Exp. Biol. 212, 2448-2453 (2009).
