Messung der Flug Fähigkeit des Käfers Ambrosia, Platypus Quercivorus (Murayama), mit einem Low-Cost, klein und leicht konstruierte Flug Mühle
Summary
Wir Entwicklung eine low-cost und kleine Flug-Mühle mit handelsüblichen Produkten und leicht in Experimenten verwendet. Verwenden dieses Gerät, haben wir die Flug-Fähigkeit eine Ambrosia-Käfer, Platypus Quercivorusgemessen.
Abstract
Der Ambrosia-Käfer, Platypus Quercivorus (Murayama), ist der Vektor der pilzliche Erreger, das Massensterben von Fagaceae Bäumen (japanische Eiche verwelken) verursacht. Daher kann die Ausbreitung Kapazität Wissen helfen Trapping/Baum entfernen Bemühungen wirksamer gegen diese Krankheit zu informieren. In dieser Studie wir gemessen, die Flug-Geschwindigkeit und die Dauer und die Fluchtdistanz des Käfers mit einer neu entwickelten Flug Mühle geschätzt. Die Flug-Mühle ist low-cost, klein und konstruierte mit handelsüblichen Produkten. Flug-Mühle-Arm und die vertikale Achse bestehen aus einer dünnen Nadel. Ein Käfer-Exemplar wird auf eine Spitze des Armes mit Sekundenkleber geklebt. Die andere Spitze Dick wegen wird mit Kunststoff überzogen ist, erleichtert die Erkennung von Drehungen des Armes. Die Revolution des Armes ist von einer Foto-Sensor montiert auf einer Infrarot-LED erkannt und wird durch eine Änderung der Ausgangsspannung angezeigt, wenn der Arm über die LED übergeben. Der Fotosensor wird an einen PC angeschlossen und die Ausgang Spannung gespeichert sind bei einer Abtastrate von 1 kHz. Durch die Durchführung von Experimenten mit diesem Flug-Mühle, wir fanden, dass p. Quercivorus fliegen kann mindestens 27 km. Weil unser Flug Mühle billig und kleine gewöhnliche Gegenstände umfasst, können viele Mühlen Flug vorbereitet und gleichzeitig in einem kleinen Labor-Raum verwendet. Dadurch können Experimentatoren, eine ausreichende Menge von Daten innerhalb eines kurzen Zeitraums zu erhalten.
Introduction
Tiere Wandern lange Distanzen auf der Suche nach Nahrung und Verknüpfungen. Wandernde Tiere könnten manchmal unerwünschte Begleiter tragen. Der weiblichen Ambrosia Käfer, Platypus Quercivorus (Murayama), ist ein bekannter Vektor der pilzliche Erreger, Raffaelea Quercivora Kubono et Shin-Ito. Dieser Erreger verursacht Massensterben von Fagaceae Bäumen (japanische Eiche verwelken) und eine hohe Mortalität1. Seit 1980 diese Krankheit expandiert in ganz Japan, und ist ein ernstes Problem2geworden.
P. Quercivorus ist ein kleines Insekt (ca. 4-5 mm Körperlänge und 4-6 mg des Körpergewichts) und jährliche Ausdehnung der Krankheit lässt vermuten, dass sie fliegen bis zu mehreren km3,4. Die männlichen p. Quercivorus sucht einen Wirtsbaum und löst eine Aggregation-Pheromon, das Männchen und Weibchen5anzieht. Infolgedessen der Wirtsbaum Masse von Artgenossen angegriffen wird, und schließlich stirbt. Das Männchen Bohrungen einen Tunnel im Inneren der Struktur nach der Landung und einen weiblichen Pheromon angezogen den Tunnel betritt und legt Eier. Die geschlüpften p. Quercivours wachsen im Tunnel, bis sie erwachsen werden. Erwachsenen entstehen und verteilen um neue Wirte zu finden. So ist die wandernden Fähigkeit dieses Käfers Ausdehnung der Krankheit möglicherweise verwandt. Das Ausmaß, zu dem der Käfer fliegen kann, ist jedoch noch unklar. Darüber hinaus sind die Weibchen größer als Männchen6 (weibliche: 4,6 mm und Männchen: 4,5 mm) und männliche Käfer suchen eine Zielstruktur, durch den Tunnel in den Baum und dann das Weibchen anzulocken. In Anbetracht dieser sexuellen Unterschiede in der Körpergröße und die Rolle der Flug in ihrem Leben sexuelle Unterschiede können im Flug Fähigkeit, aber der Unterschied in der Fähigkeit bleibt unklar.
Im Allgemeinen ist es extrem schwierig, wandernde Fähigkeit im Bereich messen, vor allem Flug Fähigkeit, aufgrund der Vielzahl der wandernden Gegend. Wandernde Fähigkeit gemessen wurde im Labor unter tethered Bedingungen, wie ein Flug-Mill-System für mehr als 60 Jahren7,8,9,10,11,12 , 13. Mühle Flugsysteme haben gezeigt, dass einige Insekten die Fähigkeit für Streckenflug. Zum Beispiel die längste Flugstrecke des Mountain Pine Beetle in einer Flug-Mühle über 24 km14war, und Tetrastichus Planipennisi Yang flog maximal über 7 km15. Obwohl die Flug-Mühle ein allgemein verfügbaren Werkzeug ist, führen biologische Assays mit ein lebendes Tier oft erheblich große individuelle Unterschiede. Um dies zu überwinden, sind viele Messungen, mehrfach, wiederholt erforderlich, um zuverlässige Schätzungen der mittleren Zerstreuung Kapazität zu erhalten. Daher sollten mehrere Personen gleichzeitig für die schnelle Erfassung von eine ausreichende Menge an Daten verwendet werden. Jedoch gleichzeitig Experimente erfordern einen größeren Raum, mehreren Versuchsaufbauten und sind teurer im Vergleich zu einem einzigen Messsystem. Daher die Flug-Mühle muss kostengünstig sein, leicht gebaut mit allgemein verfügbaren Elemente und kompakt in der Größe. Darüber hinaus sollten die Versuchsdurchführung nicht kompliziert sein oder benötigen eine geschickte Bediener.
In dieser Studie haben wir eine kleine, preiswerte Flug-Mühle (Abbildung 1 und Abbildung 2), die leicht in Experimenten eingesetzt werden könnte, und die Flug-Fähigkeit des Käfers Ambrosia gemessen zusammengestellt p. Quercivorus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Wir entwickelten eine kostengünstige, einfach zu bauenden und kompakte Flug Mühle für kleine Insekten wie z. B. p. Quercivorus (4-5 mm Körperlänge und 4-6 mg des Körpergewichts). Unsere Flug-Mühle umfasste nur gewöhnliche Gegenstände wie eine Nadel, eine IR-LED, einen Fotosensor, sofortige Kleber, etc., und keine anspruchsvolle, teure oder seltene Gegenstände wie zum Beispiel Computer-gesteuerte elektrische Geräte erforderlich. Dies ermöglicht die einfache und schnelle Sammlung von notwendig…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Herrn S. Fukaya, Herr N. Okuda und Herr T. Ishino für die Hilfe bei den Experimenten. Diese Studie wurde unterstützt durch Grants-in-Aid für die wissenschaftliche Forschung der Japan Society for Promotion of Science (Nr. 15 K 14755).
Materials
| needle | Seirin | J type No. 5 x 40 mm | |
| epoxy resin adhesive | Konishi | #16113 | |
| metal plate | from a home improvement store | ||
| disposable plastic pipette | from a home improvement store | ||
| snap button | from a craft store | ||
| IR sensor | Hamamatsu Photonics | S7136 | |
| IR LED | OptoSupply | OSIR5113A | 150 mW |
| custom-made program | downloadable from Github. URL: https://github.com/HidetoshiIkeno/FlightMill |
||
| instant glue | Toagosei | 31204 | |
| A/D converter | LabJack Co. | U3-HV | |
| DAQ software | AzeoTech | DAQFactoryExpress | download from AzeoTech Web page. |
References
- Kubono, T., Ito, S. Raffaelea quercivora sp. nov. associated with mass mortality of Japanese oak, and the ambrosia beetle (Platypus quercivorus). Mycoscience. 43, 255-260 (2002).
- Kobayashi, M., Ueda, A. Wilt disease of Fagaceae trees caused by Platypus quercivorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae) and the associated fungus: Aim is to clarify the damage factors. J Jpn For Soc. 87, 435-450 (2005).
- Nunokawa, K. Local distribution and spreading process of damages caused by Japanese oak wilt in Niigata Prefecture, Japan (in Japanese). Bulletin of Niigata Prefectural Forest Research Institute. 48, 21-32 (2007).
- Ohashi, A. Distribution and spreading of damages caused by Japanese oak wilt in Gifu Prefecture, Japan (in Japanese). Bulletin of the Gifu Prefectural Research Institute for Forests. 37, 23-28 (2008).
- Tokoro, M., Kobayashi, M., Saito, S., Knuura, H., Nakashima, T., Shoda-Kgaya, E., Kashiwagi, T., Tebayashi, S., Kim, C., Mori, K. Novel aggregation pheromone, (1S,4R)-p-menth-2-en-1-ol, of the ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Coleoptera: Phatypodidae). Bulletin of FFPRI. , 49-57 (2007).
- Nobuchi, A. Platypus quercivorus Murayama (Coleoptera, Platypodidae) attacks to living oak trees in Japan, and information of Platypodidae (I). Forest Pest. 42, 2-6 (1993).
- Clements, A. N. The sources of Energy for flight in mosquitoes. J Exp Biol. 32, 547-554 (1955).
- Armes, N. J., Cooter, R. J. Effects of age and mated status on flight potential of Helicoverpaarmigera (Lepidoptera: Noctuidae). Physiol Entomol. 16, 131-144 (1991).
- Stewart, S. D., Gaylor, M. J. Effects of age, sex, and reproductive status on flight by the tarnished plant bug (Heteroptera: Miridae). Environ Entomol. 23, 80-84 (1994).
- Sarvary, M. A., Bloem, K. A., Bloem, S., Carpenter, J. E., Hight, S. D., Dorn, S. Diel flight pattern and flight performance of Cactoblastis castorum (Lepidoptera: Pyralidae) Measured on a flight mill: influence of age, gender, mating status, and body size. J Econ Entomol. 101 (2), 314-324 (2008).
- Zhang, Y., Wyckhuys, K. A. G., Asplen, M. K., Heinpel, G. E., Wu, K. Effect of Binodoxys Communis parasitism on flight behavior of the soybean aphid, Aphis glycines. Biol Control. 62, 10-15 (2012).
- Sappington, T. W., Burks, C. S. Patterns of flight behavior and capacity of unmated navel orangeworm (Lepidoptera: Pyralidae) Adults related to age, gender, and wing size. Environ Entomol. 43, 696-705 (2014).
- Attisano, A., Murphy, J. T., Vickers, A., Moore, P. J. A simple flight mill for the study of tethered flight in insects. J. Vis. Exp. (106), e53377 (2015).
- Evenden, M., Whitehouse, L., C, M., Sykes, J. Factors influencing flight capacity of the mountain pine beetle (Coleoptera: Curculionidae: Scolytinae). EnvironEntomol. 43, 187-196 (2014).
- Fahrner, S. J., Lelito, J. P., Blaedow, K., Heimpel, G. E., Aukema, B. H. Factors affecting the flight capacity of Tetrastichus planipennisi (Hymenoptera: Eulophidae), a classical biological control agent of Agrilus Planipennis (Coleoptera: Buprestidae). Environ Entomol. 43, 1603-1612 (2014).
- Pham, D. L., Ito, Y., Okada, R., Ikeno, H., Isagi, Y., Yamasaki, M. Phototactic behavior of the ambrosia beetle Phatypusquercirorus (Murayama) (Coleoptera: Platypodidae) before and after flight. J Insect Behav. 30, 318-330 (2017).
- Wanner, H., Gu, H., Dorn, S. Nutritional value of floral nectar sources for flight in the parasitoid wasp, Cotesia glomerata. Physiol Entomol. 31, 127-133 (2006).
- Rowley, W. A., Graham, C. L. The effect of age on the flight performance of female Aedes aegypti mosquitoes. J Insect Physiol. 14, 719-728 (1968).
