Medir a capacidade de voo do besouro Ambrosia, ornitorrinco Quercivorus (Murayama), usando um baixo custo, pequeno e voo facilmente construído moinho
Summary
Desenvolvemos um moinho de voo de baixo custo e pequeno, construído com itens comumente disponíveis e facilmente usado em experimentação. Usando este aparelho, medimos a capacidade de voo de um escaravelho de ambrósia, ornitorrinco quercivorus.
Abstract
O besouro de ambrósia, ornitorrinco quercivorus (Murayama), é o vetor de um patógeno fúngico que provoca mortalidade em massa de árvores Fagaceae (murcha de carvalho japonês). Portanto, saber que a capacidade de dispersão pode ajudar a informar a armadilhagem/árvore remoção esforços para evitar que esta doença mais eficazmente. Neste estudo, temos medido a velocidade de voo e a duração e estima-se a distância de voo do besouro usando um moinho de voo recentemente desenvolvido. O moinho de voo é construído usando itens comumente disponíveis, pequeno e baixo custo. Tanto o braço de moinho de voo e seu eixo vertical compõem uma agulha fina. Um espécime de besouro é colado sobre uma ponta do braço usando a cola instantânea. A outra ponta grossa devido a ser coberto com plástico, assim facilita a detecção de rotações do braço. A revolução do braço é detectada por um sensor de foto montado em um LED infravermelho e é indicada por uma mudança na tensão de saída quando o braço passado acima o LED. O sensor de foto é conectado a um computador pessoal e os dados de tensão de saída são armazenados em uma taxa de amostragem de 1 kHz. Realizando experiências usando este moinho de voo, nós encontramos que p. quercivorus pode voar pelo menos 27 km. Porque nosso moinho de voo é composto por itens comuns pequenos e baratos, muitos moinhos de voo podem ser preparados e usados simultaneamente em um espaço pequeno laboratório. Isso permite que experimentadores obter uma quantidade suficiente de dados dentro de um curto período.
Introduction
Animais migram de longa distâncias em busca de comida e companheiros. Migração de animais às vezes podem levar a indesejáveis companheiros. O besouro fêmea ambrósia, ornitorrinco quercivorus (Murayama), é um conhecido vetor do patógeno fúngico, Raffaelea quercivora Kubono et Shin-Ito. Este patógeno provoca mortalidade em massa de árvores Fagaceae (murcha de carvalho japonês) e um elevado nível de mortalidade1. Desde 1980, esta doença tem vindo a expandir por todo o Japão e tornou-se um grave problema2.
P. quercivorus é um pequeno inseto (4-5 mm de comprimento e 4-6 mg de peso corporal), e expansão anual da doença sugere que eles são capazes de voar até vários km3,4. O macho p. quercivorus localiza uma árvore de host e libera um feromônio de agregação que atrai os machos e as fêmeas5. Consequentemente, a árvore de host é atacada em massa por coespecíficos e eventualmente morre. O macho aborrece um túnel dentro da árvore após o desembarque e uma fêmea de feromônio-atraiu entra no túnel e põe ovos. O hachurado p. quercivours crescer no túnel até se tornarem adultos. Adultos emergem e dispersam-se para localizar novos hospedeiros. Assim, a expansão da doença é possivelmente relacionado com a capacidade migratória deste escaravelho. No entanto, na medida em que o besouro pode voar é ainda incerto. Além disso, as fêmeas são maiores que os machos6 (feminino: 4,6 mm e macho: 4,5 mm) e besouros masculinos procurar uma árvore de destino, digite o túnel dentro da árvore e então atraem a fêmea. Tendo em conta estas diferenças sexuais no tamanho corporal e papel de voo em sua vida, diferenças sexuais podem existir na capacidade de voo, mas a diferença na capacidade permanece obscura.
Em geral, é extremamente difícil de medir capacidade migratória no campo, especialmente de voo capacidade, devido a grande variedade de área migratória. Capacidade migratória foi medida em laboratório sob condições amarrados, como um sistema de moinho de voo, para mais de 60 anos7,8,9,10,11,12 , 13. sistemas de moinho de voo têm mostrado que alguns insetos têm a habilidade para o voo de longa distância. Por exemplo, a maior distância de voo do besouro do pinho da montanha em um moinho de voo era de mais de 24 km14, e Yang Tetrastichus planipennisi voou màxima por 7 km15. Embora o moinho de voo é uma ferramenta comumente disponível, ensaios biológicos com um animal vivo muitas vezes resultam em consideravelmente grandes diferenças individuais. Para superar isto, muitas medições, repetidas várias vezes, são obrigadas a obter estimativas fiáveis da capacidade média de dispersão. Portanto, vários indivíduos devem ser usados ao mesmo tempo para a coleta rápida de uma quantidade suficiente de dados. No entanto, experiências simultâneas exigem um espaço maior, múltiplas configurações experimentais e são mais caros quando comparado a um único sistema de medição. Daí, o moinho de voo deve ser de baixo custo, deve ser facilmente construído com itens comumente disponíveis e compacto em tamanho. Além disso, o procedimento experimental não deve ser complicado ou precisa de um operador hábil.
Neste estudo, nós juntamos um moinho pequeno, baixo custo de voo (Figura 1 e Figura 2) que pode ser facilmente usado em experimentação e mede a capacidade de voo do besouro ambrósia, p. quercivorus.
Protocol
Representative Results
Discussion
Desenvolvemos um baixo custo, fácil de construir e moinho de voo compacto para pequenos insetos, como p. quercivorus (4-5 mm de comprimento e 4-6 mg de peso corporal). Nosso moinho de voo composto apenas ordinários itens como uma agulha, um IR LED, um sensor de fotografia, cola instantânea, etce não requer quaisquer itens sofisticados, caros ou raros, tais como dispositivos elétricos controlados por computador. Isto permitiu a coleção fácil e rápida de itens necessários e experimentais custos …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos o Sr. S. Fukaya, Sr. N. Okuda e Sr. T. Ishino para ajudar com as experiências. Este estudo foi suportado por Grants-in-Aid para a investigação científica da sociedade de Japão para a promoção da ciência (n. º 15K 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).
