A Visual Guide for Studying Behavioral Defenses to Pathogen Attacks in Leaf-Cutting Ants

Stephen Nilsson-M&#248;ller; Michael Poulsen; Tabitha M. Innocent

doi:10.3791/58420

JoVE Journal > Behavior

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

Behavior

دليل مرئي لدراسة دفاعات السلوكية الممرض الهجمات في قطع أوراق النمل

Published: October 12, 2018

doi:

10.3791/58420

Stephen Nilsson-Møller¹, Michael Poulsen¹, Tabitha M. Innocent¹

¹Centre for Social Evolution, Section for Ecology and Evolution, Department of Biology,University of Copenhagen

Summary

نقدم دليل مرئي على السلوكيات الدفاع المرض في نبات-قطع النمل، مع مقاطع فردية والتعاريف المصاحبة لها، يتضح في سيناريو عدوى تجريبية. أن هدفنا الرئيسي هو مساعدة الباحثين الآخرين الاعتراف بالسلوكيات الدفاعية الرئيسية وتوفير فهم مشترك للبحوث المستقبلية في هذا المجال.

Abstract

كذلك يتم دراسة نمط الحياة المعقدة، التاريخ التطوري للتعاون المتقدم، والدفاعات المرض النمل ورقة شاملة. على الرغم من أن العديد من الدراسات قد وصف السلوكيات المرتبطة بالدفاع المرض، ويرتبط استخدام المواد الكيميائية ومضادات الميكروبات، أحرز أي إشارة بصرية مشتركة. وكان الهدف الرئيسي لهذه الدراسة لتسجيل مقاطع قصيرة من سلوكيات المشاركة في الدفاع عن المرض، سواء اتقائيا ومباشرة تستهدف خصم في المستعمرة بعد الإصابة. لذلك استخدمنا تجربة عدوى، مع المستعمرات الفرعية من أنواع النمل قطع نبات اتشيناتيور أكروميرميكس، وتهديد المسببة للأمراض المعروفة أهم المحاصيل الفطرية للنمل (جونجيلوفوروس ليوكواجاريكوس)، المتخصصة الفطريات المسببة للأمراض في جنس اسكوفوبسيس. ونحن تصويره ومقارنة المستعمرات المصابة وغير مصاب، في مراحل مبكرة والأكثر تقدما على حد سواء للإصابة. نحن كمياً السلوكيات الدفاعية الرئيسية عبر العلاجات وتبين أن الاستجابة السلوكية الممرض الهجوم المحتمل يختلف بين مختلف الطبقات الاجتماعية من النمل العامل، وبين الكشف المبكر والمتأخر من تهديد. استناداً إلى هذه التسجيلات قد أحرزنا مكتبة مقاطع السلوكية، مصحوبة بتعاريف للسلوكيات الدفاعية الفردية الرئيسية. ونحن نتوقع أن هذا دليل يمكن توفير إطار مرجعي مشترك للباحثين الأخرى العاملة في هذا المجال، على الاعتراف ودراسة هذه السلوكيات، وأيضا توفير مجال أكبر لمقارنة الدراسات المختلفة تساعد في نهاية المطاف على فهم أفضل لدور تلعب هذه السلوكيات في الدفاع عن المرض.

Introduction

النمل نبات-قطع متقدمة الحشرات الاجتماعية، تشكل بعض المستعمرات الأكثر تعقيداً على وجه الأرض. وفرع مشتق من النمل زراعة الفطر (قبيلة أتيني) تتألف من أجناس اثنين أكروميرميكس و عطا¹. أنها زراعة أنواع المحاصيل الفطرية جونجيلوفوروس ليوكواجاريكوس (باسيديوميكوتا: أجاريكاليس)، التي تعتمد على بهم²^،المصدر الغذائي الرئيسي³. النمل توريد هذه الفطريات مع مواد أوراق جديدة للنمو، والفطريات تنتج في المقابل الغنية بالمغذيات منتفخة أصله نصائح (جونجيليديا) التي يتم استهلاكها بواسطة النمل والحضنه. المستعمرات مبنية تحت الأرض، وهو الحفاظ على المحصول الفطرية في الحدائق الخارجية⁴^،⁵، وحماية المزارعين النمل على زراعة المحاصيل من المحتمل مسببات الأمراض⁶^،⁷^،⁸ ^،^،من⁹¹⁰^،^،من¹¹¹². المستعمرات تقسيم العمل بين العاملين حجم مختلف (الطبقات) والعمر¹³^،^،من¹⁴¹⁵، الذي يمتد إلى الدفاع عن النمل والمحاصيل من مسببات الأمراض.

يمكننا أن نتوقع أن مستعمرات النمل ورقة شاملة ينبغي أن يكون عرضه للمرض. ومن المتوقع المعيشة المجموعة لتسهيل انتشار الأمراض بين العمال ذات الصلة بسبب التفاعلات المتكررة، ومن ثم يسهل انتقال¹⁶. النمل عرضه للطفيليات الفطرية السوق، مثل الأنواع ميتارهيزيوم و Beauveria bassiana⁶. هذه الطفيليات هي متخصصين، وغالباً ما تكون موجودة في التربة قريبة من⁷^،أعشاش⁸. زراعة المحصول الفطريات أحادية⁴^،⁵ يجعل من المحتمل أن تكون أيضا عرضه للمرض¹⁷^،¹⁸. فإنه يمكن أن يصاب باختصاصي الطفيليات الفطرية (بما في ذلك الأنواع الترايكوديرما و النيجر رشاشيه ³)؛ بيد أن التهديد الأكثر أهمية فطر نيكروتروفيك متخصص في جنس اسكوفوبسيس (أسكوميكوتا: هيبوكريليس)¹¹. من خلال إفراز إنزيمات ميكوليتيك وغيرها من المركبات، اسكوفوبسيس يقتل وتحصل على المواد المغذية من الفطريات المحاصيل¹²، مع عواقب مميتة لل¹¹^،مستعمرات النمل¹⁹.

لمكافحة تهديدات المرض، قد النمل دفاعات ملحوظا على المستوى الفردي ومستعمرة، الجمع بين المكافحة البيولوجية، دفاعات السلوكية والكيميائية للتصرف اتقائيا، عند الاقتضاء، استجابة للعدوى. مجتمعة، هذه الدفاعات منع أو الحد من أثر العدوى من اختصاصي مسببات الأمراض والمتخصصين مثل اسكوفوبسيس. على نطاق واسع أنها تنطوي على تجنب الإصابة بالطفيليات في البيئة من²⁰، منع الطفيليات من دخول العش، والحد من انتشار العدوى داخل الاعشاش. خطوط الدفاع الأولى وتشمل المواد الكيميائية من إفرازات الغدد³^،^،من²¹²²^،^،من²³²⁴^،²⁵^،²⁶^، ²⁷ لتطهير ركائز النبات، من خلال العاملين لعق لهم قبل إدراجها في حديقة الفطريات، والنمل القيام سواء الذاتي أو اللوجرومينج. عند الاستمالة أنفسهم، لا سيما عند دخول العش، العمال قد تنطبق أيضا حمضية إفرازات البراز على هيئة²⁷. هذه الدفاعات الوقائية مبان هامة لتجنب الإصابة بالإخطار المسببة للأمراض⁶^،^،من⁷⁸^،⁹^،¹⁰^،¹¹^، ¹².

إذا فشل الدفاعات الأولية وممرض مثل اسكوفوبسيس نجحت في دخول العش والحديقة الفطريات، وإذا تم اكتشاف الإصابة في مرحلة مبكرة، النمل استخدام الفطريات الاستمالة إلى إزالة الجراثيم²⁵^،²⁸_. قد تنطبق إفرازات الغدد ميتابليورال من النمل أو نقل الجراثيم إلى جيب إينفرابوككال (تجويف الفم)، حيث تختلط مع كوكتيل كيميائية التي تحتوي على ميتابليورال وبنية إفرازات الغدة²⁶. وهناك أكثر من 20 من المركبات المعروفة في هذه الغدد، بما في ذلك γ-keto-كاربوكسيليك-و الأحماض إيندوليكتيك³. هذه هي المطبقة بنشاط²⁵، لها خصائص المضادات الحيوية، فونجيستاتيك وفطريات²⁹، ويمكن أن تمنع اسكوفوبسيس بوغ إنبات³⁰. في وقت لاحق بعد طرد جراثيم مخزنة في جيب إينفرابوككال خارج³¹^،مستعمرة³². معظم هذه الفطريات الاستمالة بعد الكشف في مرحلة مبكرة قام بها العمال القصر²⁸^،³³. ومع ذلك، إذا تمكن من تجنب الكشف ممرض وينتشر داخل الحديقة الفطريات، كل العمال الصغرى والكبرى تخلص الأجزاء المصابة من الفطريات²⁸، وتودع هذه إزالة المواد خارج عش³¹. وباﻹضافة إلى ذلك، الحفاظ على الأنواع في جنس نبات-قطع أكروميرميكس استخدام المكافحة البيولوجية في النموذج من المضادات الحيوية التي تنتجها التكافلية أكتينوباكتيريا³⁴^،³⁵^،³⁶– في بشرة النمل³⁷من العمال الرئيسية أساسا الشباب³⁴^،³⁸^،³⁹^،⁴⁰– لإنتاج المركبات التي تحول دون النمو mycelial من اسكوفوبسيس ³⁴ ^, ³⁸ ^, ⁴¹-هذا إنتاج المضادات الحيوية قد تأثر بدوره اسكوفوبسيس-إنتاج المركبات أثناء عدوى¹⁹.

رقم 1: الخصائص المورفولوجية النمل. تخطيطي رسم نملة عرض هياكل المورفولوجية المذكورة في البروتوكول. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم-

وهكذا تشكل دفاعات النمل نبات-قطع تجميع متكاملة من الآليات السلوكية والكيميائية التي توفر هذه النمل جماعياً مع حماية فعالة جداً من المرض⁴². فهم هذه الدفاعات يحظى باهتمام واسع النطاق، وقد بحثت بشكل مكثف¹⁶^،^،من²⁰⁴²^،^،من⁴³⁴⁴. ومع ذلك، تجميع بصرية للسلوكيات الدفاعية التي سوف تساعد على تعريف لا لبس فيها ووصف لهم للاستخدام المنتظم من قبل الباحثين، على حد علمنا، لا تتوفر. على الرغم من أن يتم توحيد المصطلحات المستخدمة لوصف سلوك النمل نسبيا، ولذلك هناك ليس من المؤكد أن نفس الأفعال السلوكية هي اسمه دائماً في الدراسات المختلفة. هنا، أن هدفنا الرئيسي لتصحيح هذا الوضع عن طريق توفير الوضوح والتوحيد من خلال تجميع لتسجيلات الفيديو من السلوكيات الوقائية والدفاعية الفردية مصحوبة بالتعاريف المرتبطة بها. نحن صورت هذه القصاصات خلال تجربة سلوكية، التي لاحظت وكمياً السلوكيات في سياق العدوى اسكوفوبسيس التجريبية من مستعمرات اتشيناتيور أكروميرميكس الفرعية، النتائج التي يمكننا أيضا الحاضرين هنا ك مثال توضيحي لكيفية استخدام هذا التجميع للدراسات السلوكية.

Protocol

1-عزل اسكوفوبسيس عزل سلالات اسكوفوبسيس من اتشيناتيور أكروميرميكس مختبر المستعمرات، بوضع أجزاء الحديقة الفطريات، مع النمل إزالتها، على طبق بيتري مع القطن والصوف رطبة لعدة أيام حتى تنبت اسكوفوبسيس وسبورولاتيس. نقل الجراثيم للبطاطا الدكستروز أجار لوحات (المساعد الشخصي الرقمي, 39 غرام/لتر)، واحتضان في كاليفورنيا-23 درجة مئوية لمدة أسبوعين تقريبا.ملاحظة: استخدمت سلالة واحدة في الدراسة الحالية. استخدام إبرة معقمة لاقتطاف الجراثيم الناضجة من هذه اللوحات الأولى. اختيار جراثيم ما يكفي لتغطية غيض الإبرة. تلقيح الجراثيم في اللوحات الجديدة تحت ظروف معقمة واحتضان في ~ 23 درجة مئوية لمدة أسبوعين تقريبا. عندما تغطي اللوحة كامل خيوط فطرية ونمت جراثيم بني ناضجة، كرر الخطوة 1، 3 ولكن هذه المرة مع جراثيم من لوحة المساعد الشخصي الرقمي الجديد. كرر هذه العملية حتى يتم بمخزون نظيفة من اسكوفوبسيس لكل سلالة المكتسبة (لا ملوثات مرئية المتزايد على أو تحت سطح اللوحة). 2-الإعداد تجريبي استخدم ثلاثة اتشيناتيور أ المستعمرات.ملاحظة: هنا المستعمرات Ae160b و Ae322 و Ae263 واستخدمت. من كل مستعمرة، جعل المستعمرات الفرعية 12. جعل المستعمرات الفرعية الستة للمراقبة بعد ح 0 وست مستعمرات الفرعية للمراقبة بعد 72 ساعة. وهذا يعطي ما مجموعة 36 المستعمرات الفرعية؛ وضع علامة على نصف عدد المستعمرات الفرعية من كل مستعمرة ‘الأم’ كعنصر تحكم، والنصف الآخر بوصفه ‘اسكوفوبسيس المعاملة’.ملاحظة: في حين في المستعمرات الأصل وجود الملكة يؤثر على سلوك العمال، أننا نتوقع (على الرغم من أن هذا لا يمكن ضمانة)، أن المستعمرات الفرعية الملكة أقل من المرجح أن تتصرف كمستعمرات كينريت لفترة قصيرة من الوقت الذي يتم تشغيل التجربة. لكل مستعمرة الفرعية، استخدم مربع مربعة طول: ~ 3.15 في (8 سم)، والعرض: ~ 2.17 في (5.5 سم) وعمق ~ 1.77 في (4.5 سم).ملاحظة: النقطة المهمة لتوفير مساحة كافية للنمل خارج الجزء الفطريات العلف، والتخلص من النفايات، ولكن في الوقت نفسه لجعل المربع صغيرة بما يكفي أن من الممكن التعرف على تصوير والسلوك. لكل مستعمرة الفرعية، إضافة قطعة ملعقة شاي الحجم (حوالي 2.2 سم3 و 1.2 g) في الجزء المركزي من الحديقة الفطريات (ل. جونجيلوفوروس) من مستعمرة الأصلي، زوجين من أوراق برامبل، وقطعة من القطن والصوف غارقة في المياه.ملاحظة: يوفر القطن والصوف الرطوبة. ينبغي أن لا تكون تتساقط بالماء، ويجب أن لا تلمس الحديقة الفطريات. للمستعمرات الفرعية تعامل مع اسكوفوبسيس، استخدم حلقة تطعيم وملء فتح حتى مجرد تغطيته بجراثيم اسكوفوبسيس . تلقيح الجراثيم بلطف التنصت على جزء صغير، مترجمة من الحديقة الفطريات عشرة إلى عشرين مرة حيث أن الجراثيم لا تتجمع أيضا. للمستعمرات الفرعية المستخدمة كعناصر تحكم، تقليد تطبيق اسكوفوبسيس إلى حديقة الفطر مع حلقة تطعيم عقيمة.ملاحظة: على الرغم من أن هذا كان لم تفعل في التجربة الحالية، يمكن أن يتم تطعيم مسحوق معقم (مثل الجرافيت أو بودرة التلك) في هذه المرحلة للتفريق بين عدوى مع ممرض وعامل خامل. الملاحظات ح 72، ترك نصف المستعمرات الفرعية (الضوابط والمصابين) ح 72 بعد مقدمة من اسكوفوبسيس قبل إضافة النمل أو بدء تسجيل الفيديو.ملاحظة: في انتظار ح 72 في غياب النمل يجعل من المرجح أن جراثيم اسكوفوبسيس سوف تنبت (غير منشورة في المختبر البيانات)؛ على الرغم من أن هذا يزيد أيضا من فرصة العدوى الأخرى (على سبيل المثال، من نوع من الفطريات موجودة بالفعل في الحديقة الفطريات)، هذه الفترة الزمنية الأفضل لهذه المعاملة تمثل المرحلة المبكرة من العدوى المتبعة. الملاحظات ح 0، مباشرة بعد الخطوة 2، 6 وحوالي 30 دقيقة قبل أن يسجل، إضافة الحضنة اثنين وأربعة من العاملين في القصر والعمال الرئيسية الأربعة في الوقت نفسه من مستعمرة الأصل لكل مربع. استخدام الرئيسية عاملين من داخل الحديقة التي الشباب مع الصبغة الخفيفة، مع أكتينوباكتيريا التي تغطي معظم بشرة. أن الشخصين الآخرين من خارج الحديقة، مع الصبغة الداكنة وتغطي فقط لوحات لاتيروسيرفيكال أكتينوباكتيريا. الملاحظات ح 72، كرر 2.8 و 2.8.1 في 30 دقيقة قبل التسجيل، و أيح 71.5 بعد التطعيم مع اسكوفوبسيس.ملاحظة: المستعمرات الفرعية التجريبية أصغر بكثير من المستعمرات أكروميرميكس الطبيعية الثابتة. وهذا ضروري من أجل دقة تسجيل السلوك. بينما قد يؤثر هذا التردد من بعض السلوكيات نوعيا، تم اختيار تكوين مستعمرات الفرعية لتعكس هذا مزيج العمال في المستعمرات الطبيعية على الأرجح نوعيا يعكس التفاعلات السلوكية. 3-الفيديو تسجيل وسجل السلوكيات استخدام المنظار USB تعلق على جهاز كمبيوتر محمول (أو ما يعادلها) وتوفير الضوء الكافي. لكل مستعمرة الفرعية، القيام بتسجيل فيديو ح 4 (ابتداء من الساعة 0 ح أو ح 72 ما بعد الإصابة). بعد تسجيل المستعمرات الفرعية 36، استعراض إجمالي 144 ح لقطات ونقاط كل السلوكيات للفائدة لجميع الأفراد في كل مستعمرة الفرعية.ملاحظة: في المثال التجريبية الحالية، اضطررنا إلى استبعاد اثنين المستعمرات الفرعي (عنصر تحكم من مستعمرة Ae160b) ومستعمرة الفرعية علاج من مستعمرة Ae322 بسبب الإصابة بالفطريات خلاف اسكوفوبسيس، خفض العدد الإجمالي لساعات ملاحظات إلى 136. في كل مرة سلوك الملاحظ، أنه سجل كحدوث 1.ملاحظة: سلوك يمكن أن يكون لمدة قصيرة أو طويلة، لكن النتيجة إلا أنه > 1 إذا أنه انقطع بسبب سلوك آخر، أو إذا كان النمل السلبي لفترة من الوقت. 4-السلوكيات ملاحظة: قدمت تعريفات السلوكية باستخدام مزيج من الأوصاف السابقة الدراسات23،27،،من2831،45 والملاحظات الشخصية. الحصول على توضيح تفصيلي عرض الهياكل المورفولوجية الهامة المستخدمة في البروتوكول للاعتراف بالسلوكيات، انظر الشكل 1. الذاتي الاستمالة وهوائي التنظيف (فيديو 1) لاحظ إذا كان النمل توقف حركة الساق الشروع في الاستمالة ذاتيا. تحقق من أن الهوائيات يتم سحبها من خلال هوائي عمال النظافة على الأرجل الأمامية (الشكل 1)، وبنية المشبك تشبه الموجودة على الساق-طرسوس المشتركة تتألف من الشق تواجه حافزا مع مختلف الحجم شعيرات وأمشاط45، 46. بعد تنظيف الهوائي، نلاحظ أن النمل سوف تنظيف الساقين ومنظفات هوائي، عن طريق سحب الساقين عن طريق فمها، إزالة الجسيمات ومسببات الأمراض المحتملة مع غلوسا (الشكل 1).ملاحظة: الاستمالة ذاتيا يمكن أن تتكون من تنظيف الهوائي ومنظفات هوائي (الشكل 1) فيما بعد، ولكن أيضا استخدام فمها لتنظيف الساقين. عندما يتم تنظيف نملة ساقيه، أنه في أغلب الأحيان ينظف جميع أرجل ست في الخلافة. فطر الاستمالة (فيديو 2) لاحظ إذا توقف النمل حركات الساق عند نقطة ثابتة في الحديقة الفطريات. يلاحظ أن الهوائيات بلا حراك ومتوازية وأشار نحو الفطريات حيث تكون الزاوية بين سكيب وفونيكولوس (الشكل 1) حوالي 45 درجة، وغيض الهوائيات تقريبا لمس كل منهما الآخر، قريبة من النصائح (mandibles الشكل 1). نلاحظ أن العلوي (ماكسيل) والسفلي (لابيوم) فمها مفتوح، مع الناشئة غلوسا (الشكل 1) لعق الفطريات. اللوجرومينج (3 فيديو) ملاحظة هذا السلوك عند النمل واحد أو أكثر قد اقترب آخر النمل (المتلقي) أو العكس بالعكس. خلال السلوك، وقف حركة النمل والوقوف معا بشكل وثيق مع الاتصال الجسدي. قد نقل ant(s) الاستمالة قليلاً لتغطية مساحة أكبر من جسم النمل المتلقية. ويلاحظ أن الهوائيات actor(s) يمكن أن تكون بلا حراك وأشار نحو نقطة معينة النمل المستقبلة أو تتحرك واستخفاف التنصت على المتلقي. الزاوية بين سكيب وفونيكولوس (الشكل 1) حوالي 45 درجة تبعاً لما إذا كان أنها ثابتة على نقطة معينة أو التنصت على. نصائح هوائيات الفاعل غالباً ما تكون قريبة من بعضها البعض والنصائح من mandibles (الشكل 1). نلاحظ أن العلوي (ماكسيل) والسفلي (لابيوم) فمها مفتوح، مع الناشئة غلوسا (الشكل 1) لعق النمل المتلقي. الاستمالة الغدة Metapleural (4 فيديو) ملاحظة عندما توقف النمل الحركة لبدء metapleural الاستمالة الغدة (الشكل 1). علما بأن النمل يميل إلى جانب واحد لتصل إلى واحد من ظهره الأرجل الأمامية لفرك الافتتاح (ماتيوس) الغدة metapleural (على سبيل المثال، الساق الأمامي الأيمن).ملاحظة: الساق الأمامية الأخرى في وقت واحد (في هذا المثال الساق الأمامية اليسرى) يمسح بواسطة غلوسا (الشكل 1). تحقق من أن النمل يميل إلى الجانب الآخر وتبديل الساقين ويكرر الاقتراح ذاته مع الساقين المعاكس. ويواصل النمل تحريك الأرجل الأمامية الغدد ميتابليورال وبعد ذلك غلوسا باستمرار التبديل بين الساقين (الشكل 1).ملاحظة: في هذا المثال، النمل الآن سيمر الساق الأمامية اليسرى للغدة metapleural والساق الأمامي الأيمن إلى غلوسا (الشكل 1). بعد الغدة metapleural (الشكل 1) الاستمالة، يبدأ النمل غالباً الاستمالة ذاتيا (الخطوة 4.1). بوغ التعشيب (5 فيديو) ملاحظة هذا السلوك عند توقف النمل حركات الساق عند نقطة ثابتة في الحديقة الفطريات. ويلاحظ أن الهوائيات بلا حراك ومتوازية، أشار نحو الفطريات حيث أن الزاوية بين سكيب وفونيكولوس حوالي 45 درجة، ونصائح الهوائيات تقريبا لمس كل منهما الآخر والنصائح من mandibles (الشكل 1). تحقق من أن يفتح النمل في mandibles (الشكل 1) للاستيلاء على جراثيم اسكوفوبسيس مرئية وفصل لهم من المحاصيل الفطرية بسحبهم. النمل يحمل مجموعة الجراثيم خارج العش، بينما تتحرك بلطف لتوجيه الهوائيات. قد يمكن تنظيفها الهوائيات عن طريق عمال النظافة هوائي (الشكل 1؛ انظر الفيديو 1) حين عقد كتلة الجراثيم. النمل وتنخفض الجراثيم في كومة نفايات.ملاحظة: تسجيل النشاط حول كومة النفايات ولكن لم يحدث في التجربة الحالية ولكن سيكون بمناسبة تمديد البروتوكول الحالي. فطر التعشيب (6 فيديو) ملاحظة هذا السلوك عند النمل توقف حركات الساق عند نقطة ثابتة للفطريات. وأشار الهوائيات فضفاضة نحو الجزء من الفطريات النملة تحاول إزالة، بينما قليلاً التنصت على قطعة الفطريات. ويلاحظ أن النمل يستخدم في mandibles لقص أما عن طريق المحاصيل الفطرية لفصل منطقة محددة، أو للاستيلاء على جزء من قطعة الفطر مع ما مانديبليس (الشكل 1). سوف روك النمل في وقت واحد من جانب إلى جانب في ساقيه، بينما تسحب قبالة قطعة فطر.ملاحظة: إزالة الأعشاب الضارة يمكن القيام به العمال متعددة والقصر والتخصصات. إذا كان ذلك، النمل بعض قطع الفطر، آخرون القيام الهز وسحب الاقتراح. هو الجزء المفصول من الفطريات خارج العش وسقط في كومة النفايات. تسجيل إيداع النفايات ولكن لم يحدث في التجربة الحالية ولكن سيكون بمناسبة تمديد البروتوكول الحالي. سائل البراز الاستمالة (7 فيديو) ملاحظة هذا السلوك عند توقف النمل حركات الساق عند نقطة ثابتة في الحديقة الفطريات. الانحناءات النمل غستر (الشكل 1)، والتوجه نحو بعضها البعض لتطبيق معالجة تجميعية من البراز السائل فمها. نلاحظ أن النمل تسحب الأرجل الأمامية من خلال مانديبليس (الشكل 1)، في وقت واحد. وفي وقت لاحق، يتحرك النمل الهوائيات من خلال عمال النظافة هوائي تقع على المشترك الساق-طرسوس من الأرجل الأمامية (الشكل 1). قلس الحبرية (8 فيديو) ملاحظة هذا السلوك عند النمل توقف حركات الساق عند نقطة ثابتة للفطريات. الهوائيات، بلا حراك ومتوازية، أشار نحو الفطريات حيث أن الزاوية بين سكيب وفونيكولوس حوالي 45 درجة، ونصائح الهوائيات تمس تقريبا كل منهما الآخر والنصائح من mandibles (الشكل 1). ويلاحظ أن النمل ريجورجيتاتيس قطره سائل إلى الفطر، تتراوح من كونها شفافة الضوء الأصفر أو حتى البنى، من فمها.

Representative Results

وكان الهدف الرئيسي لهذه الدراسة إنشاء مقاطع قصيرة توضح السلوكيات المرتبطة بالدفاع المرض في نبات-قطع النمل، لإنشاء قائمة لاستخدامها كمرجع للدراسات المستقبلية. وبالإضافة إلى ذلك، تستخدم الدراسة مثال على الإعداد التجريبية التي تم قياس كمية هذه السلوكيات لإظهار كيف يمكن استخدام هذا الفهرس في الدراسات السلوكية ونتائج الممثل الذي يمكننا تلخيص هنا. تم إنشاء سوبكولونيس للمراقبة في مرحلة مبكرة (ح 0) وأواخر المرحلة (ح 72) العدوى. سبب العدوى الثقيلة مع الفطريات خلاف اسكوفوبسيس بعد 72 ساعة، تم استبعاد اثنين المستعمرات الفرعي (عنصر تحكم واحد لمستعمرة Ae160b) ومعاملة واحدة لمستعمرة Ae322، حتى نتمكن من التركيز عرض النتائج في النقطة الزمنية 0 ح والتركيز أقل السلوكيات ولاحظ بعد 72 ساعة. وبعد تصوير جميع المستعمرات الفرعية والتهديف في سلوك دفاعي، وجدنا الاختلافات في أنماط السلوك المرتبطة بالوقت بعد الإصابة والسياق، بما في ذلك مختلف الطرق التي استخدمت بها العمال الصغرى والكبرى. وفي المقابل، الذاتي الاستمالة أجريت في جميع الأوقات في السيطرة والمستعمرات الفرعية المصابة. كما أنها شائعة عند النمل كانت تسعى، ومحاولة إزالة، اسكوفوبسيس خيوط فطرية أو جراثيم. أن هذا السلوك حتى عالمياً الملحوظة والمتكررة في كل الحالات، نحن لا كمياً. وسجل لنا كل السلوكيات الأخرى المنصوص عليها في البروتوكول وهذا الترددات الكلي والمتوسط المحسوب للعمال الصغرى والكبرى كل مستعمرة الفرعية (الجدول 1). وجدنا أن العمال القصر في عناصر التحكم، أعدادهم على محصول الحديقة أكثر من العمال الرئيسية (الشكل 2)، والروايات المتناقلة ولاحظ أنها تنفق المزيد من الوقت في الحديقة الفطريات. في المستعمرات المصابين اسكوفوبسيس كان هناك اتجاه للفطريات زيادة الاستمالة عموما بالنسبة إلى المستعمرات السيطرة، ولكن ذلك لم يكن مهما (و1,23 = 2.80، p = 0.1077؛ الجدول 2؛ الشكل 2 ). وكانت هناك زيادة غير كبيرة في الاستمالة البراز مع الإصابة (و1,23 = 0.60، p = 0.4455؛ الجدول 1) لكن لا يوجد فرق بين العمال الصغيرة والكبيرة (الشكل 2ب). لاحظنا البراز الاستمالة عندما دخل العمال الفطريات، بدلاً من عندما كانوا أو تماما بعيداً عن الفطريات لفترات طويلة من الزمن. رقم 2: تواتر أحداث الاستمالة. يعني عدد (± “الأخطاء المعيارية” (SE)؛ n = 9) (أ) الفطريات الاستمالة و (ب) البراز السائل الاستمالة الأحداث خلال أربع ساعات بعد التطعيم، مقارنة العمال الصغرى والكبرى في عناصر التحكم والعلاج اسكوفوبسيس . الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- سلوكيات عدة كانت نادرة للغاية. إلا أننا لاحظنا الغدة metapleural الاستمالة أربع مرات، وجميع الحالات حدثت بعد 72 ساعة؛ مرة واحدة في السيطرة على المجموعة، وثلاث مرات في المستعمرات مع الإصابة اسكوفوبسيس (الجدول 1). تقريبا شكل غير متكرر، وجدنا أن النمل أن اجتر من قطرات سائل على حديقة الفطريات وبضع مرات خارج الفطريات (الجدول 1). في الفئات 0 ح، وهذا حدث مرة واحدة في مستعمرة عنصر تحكم الفرعي ومرتين في المستعمرات المصابة-السلوك في جميع الحالات الثلاث كان يؤديها عامل رئيسي. وفي إحدى المناسبات متقيا عامل طفيفة معالجة تجميعية في ركن المربع ومجرد عامل رئيسي فعلت الشيء نفسه في ورقة برامبل، سواء في معاملة اسكوفوبسيس . في المستعمرات ح 72، كان قلس الحبرية في الفطر ابدأ لاحظت في المستعمرات السيطرة لكن حدث سبع مرات في المستعمرات المصابة. وكانت ستة من هذه العمال الرئيسية وثلاثة من هؤلاء بفرد واحد أن أضيف قطرات خارج الحديقة الفطريات. بوغ التعشيب (الشكل 3) والفطريات التعشيب (الشكل 3ب) كلاهما منخفضة في التردد. وبينما كان هناك لا اختلاف كبير في تواتر الفطريات التعشيب بين المستعمرات المصابة، وعناصر التحكم، كان هناك اتجاه لإزالة الأعشاب الضارة لزيادة مع مرور الوقت منذ الإصابة (و1,23= 2.91، p = 0.1014؛ الجدول 2)-ركز ملاحظاتنا على بوغ اسكوفوبسيس إزالة الأعشاب الضارة، التي لم تتغير كثيرا مع مرور الوقت، ولكن كان هناك اتجاه لأعلى تردد في المستعمرات المصابين اسكوفوبسيس من الضوابط غير مصاب (و1,23 = 3.27، P = 0.0838؛ الجدول 2)-المستعمرات الفرعية أقل المصابين اسكوفوبسيس قد تظهر الجراثيم المتبقية بعد فترة الملاحظة بعدوى في مرحلة مبكرة (عندما أدخلت النمل بعد ح 0 تلقيح بوغ)، مع إزالة كافة الجراثيم في تقريبا النمل نصف المستعمرات الفرعي (4 من أصل 9؛ الشكل 3 ج)-في وقت لاحق التهابات المرحلة (حيث تم عرض النمل بعد 72 ساعة تطعيم بوغ)، النمل لم تكن قادرة على إزالة الجراثيم تماما في أي المستعمرات الفرعية. أخذت معا، هذه الملاحظات تشير إلى ميل للنمل إلى التحول من بوغ العزق إلى إزالة الأعشاب الضارة على مدى الإصابة الفطريات. الشكل 3: تواتر الأحداث التعشيب. يعني التردد (± “الأخطاء المعيارية” (SE)؛ n = 9) (أ) إزالة الأعشاب الضارة سبور (من جراثيم اسكوفوبسيس ) والفطريات (ب) إزالة الأعشاب الضارة (اسكوفوبسيس أو الفطريات الأخرى) خلال فترة مراقبة ح 4، المقارنة بين القصر والتخصصات من مجموعات علاجية، ((ج)) العدد من المستعمرات الفرعية بجراثيم اسكوفوبسيس تظهر في مجموعات علاجية في نهاية فترة المراقبة. الرجاء انقر هنا لمشاهدة نسخة أكبر من هذا الرقم- العمال القصر-التحكم العمال القصر-العلاج العمال الرئيسية–التحكم الكبرى العاملات-العلاج ح 0 الاستمالة الفطريات 84 (9.333) 131 (14-56 يتيح) 37 (4.111) 66 (7.333) اللوجرومينج 6 (0.6667) 14 (1.556) 5 (0.5556) 6 (0.6667) بوغ التعشيب 0 3 0 5 (0.5556) إزالة الأعشاب الضارة الفطريات 0 0 0 0 الاستمالة السوائل البرازية 46 (5.111) 69 (7.667) 27 (3.000) 48 (5.333) التطبيق الحبرية 0 0 1 (0.1111) 2 (0.2220) الاستمالة الغدة Metapleural 0 0 0 0 12. الاستمالة الفطريات 10 (1.429) 45 (5.000) 24 (3.429) 38 (4.222) اللوجرومينج 2 (0.2857) 10 (1.111) 1 (0.1110) 4 (0.4440) بوغ التعشيب 0 0 0 1 (0.1110) إزالة الأعشاب الضارة الفطريات 0 1 (0.1110) 0 2 (0.2220) الاستمالة السوائل البرازية 19 (2.714) 38 (4.222) 30 (4.286) 30 (3.333) التطبيق الحبرية 0 1 (0.1110) 0 6 (0.6667) الاستمالة الغدة Metapleural 0 2 (0.2220) 1 (0.1429) 1 (0.1110) الجدول 1 : عدد السلوكيات في أربع ساعات مراقبة في 0 و 72 ح بعد اسكوفوبسيس التطعيم. يعني مجموع عدد الملاحظات (مع الترددات يعني كل فرد في أقواس)، المقارنة بين العمال الصغرى والكبرى من السيطرة والمستعمرات الفرعية العدوى اسكوفوبسيس ، على التوالي (n = 9). اكتب 3 اختبارات للآثار الثابتة الاستمالة الفطريات اللوجرومينج الاستمالة البراز بوغ التعشيب إزالة الأعشاب الضارة الفطريات آثار Num مدافع دن مدافع قيمة F العلاقات العامة > و Num مدافع دن مدافع قيمة F العلاقات العامة > و Num مدافع دن مدافع قيمة F العلاقات العامة > و Num مدافع دن مدافع قيمة F العلاقات العامة > و Num مدافع دن مدافع قيمة F العلاقات العامة > و مستعمرة 2 23 0.77 0.4733 2 23 0.52 0.5989 2 23 0.54 0.5903 2 23 0.51 0.6052 2 23 1.17 0.3272 مستعمرة الفرعية (مستعمرة) 6 23 0.93 0.4892 6 23 0.51 0.7978 6 23 0.63 0.7067 6 23 1.67 0.1742 6 23 1.53 0.2127 العلاج 1 23 2.8 0.1077 1 23 1.85 0.1875 1 23 0.6 0.4455 1 23 3.27 0.0838 1 23 1 0.3275 الوقت 1 23 6.53 0.0177 1 23 0.88 0.3574 1 23 0.97 0.3361 1 23 0.53 0.4742 1 23 2.91 0.1014 الجدول 2 : النتائج الإحصائية ل ANOVA مختلطة اختبارات على السلوكيات منفصلة التي يمكن إجراء التحليلات الإحصائية. وكانت الآثار الثابتة مستعمرة ومستعمرة الفرعية (متداخلة ضمن مستعمرة)، والعلاج والوقت. اضغط هنا لتحميل هذا الجدول. الفيديو 1: الذاتي الاستمالة وتنظيف الهوائي. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. انقر بالزر الأيمن التحميل. الفيديو 2: الاستمالة الفطريات. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. انقر بالزر الأيمن التحميل. الفيديو 3: اللوجرومينج- من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. انقر بالزر الأيمن التحميل. الفيديو 4: الاستمالة الغدة Metapleural. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. انقر بالزر الأيمن التحميل. الفيديو 5: إزالة الأعشاب بوغ. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. انقر بالزر الأيمن التحميل. فيديو 6: إزالة الأعشاب الفطريات. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. انقر بالزر الأيمن التحميل. 7 الفيديو: الاستمالة السوائل البرازية. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. انقر بالزر الأيمن التحميل. 8 الفيديو: قلس الحبرية. من فضلك انقر هنا لمشاهدة هذا الفيديو. انقر بالزر الأيمن التحميل.

Discussion

وكان الهدف الرئيسي لهذه الدراسة مراقبة وسجل مميزة شاملة أوراق النمل دفاعية السلوكيات حضور عدوى الفطريات-حديقة اسكوفوبسيس، إنشاء مقاطع مرجع لاستخدام أوسع الأوساط العلمية. تجدر الإشارة إلى أن هذه السلوكيات ليست حصرية للدفاع عن المستعمرات من اسكوفوبسيس، ولكن قد تلعب أيضا دوراً في الدفاع ضد الأخرى الملوثات والتهابات⁶^،^،من⁷⁸^،⁹ ^،^،من¹⁰¹¹^،¹²، وفي الدفاع عن النمل⁴²أنفسهم. لدينا بروتوكول يوفر خلفية لبحوث أوسع على دفاعات في زراعة الفطر النمل. هذا ومن المرجح أن يكون مفيداً بشكل خاص: (ط) للباحثين الشباب الذين ليسوا على دراية بهذه السلوكيات؛ (ثانيا) لتأمين تعاريف متسقة والملاحظات من السلوكيات؛ (ثالثا) تيسير إجراء المقارنات عبر الدراسات وأنواع النمل؛ (رابعا) نظراً لأن عددا من هذه السلوكيات قد تحدث حتى القليلة التي شهدت حتى الباحثين قد ابدأ لاحظنا لهم؛ (رابعا) لأن التفاهم والاعتراف بالسلوكيات في ظروف خاضعة للرقابة بمساعدة مختبر الدراسات في الموقع حيث ظروف يصعب السيطرة.

النتائج من دراستنا السلوكية تنسجم مع الأعمال السابقة التي أظهرت أن القصر العريس الفطريات العمال – حاسمة إذا تم الكشف عن وجود عدوى المبكر – العمال الرئيسية أكثر من²⁵^،^،من²⁸³². وهنا العمال الرئيسية زيادة كمية الاستمالة الفطرية بعد الإصابة اسكوفوبسيس (الشكل 2). وهذا يوحي بأن العمال القصر الغالب الفطريات [غروومرس]، ولكن أن العمال الرئيسية يمكن أن يساعد في منع انتشار المزيد أنشأ الالتهابات. يمكن إزالة العمال الرئيسية أكبر جراثيم أسرع، بينما العمال القصر يمكن أن يكون أكثر ملاءمة لإزالة الجراثيم أقل موجوداً. كما وجدنا أن العاملين في مجال إزالة بنجاح جراثيم في حوالي نصف المصابين المستعمرات الفرعية (أربعة من أصل تسعة) عندما أدخلت في وقت الإصابة، وهكذا يمكن الكشف عن مسببات المرض المبكر (الشكل 3ج). عموما، هذا يشير إلى سلسلة من الاستجابات السلوكية حيث النمل أولاً في محاولة لوقف العدوى اسكوفوبسيس عن طريق إزالة الجراثيم (والقيام بذلك من قبل ينتشر عدوى)، بدلاً من إزالة أجزاء من الحديقة الفطريات (الشكل 3أ، ب. ). هذه التغييرات على مر الزمن إذا تقدم العدوى، عند النمل أكثر احتمالاً لإزالة أجزاء من حديقة الفطر²⁸. على الرغم من أن لدينا أحجام العينة كانت صغيرة جداً لأن تكون قاطعة، ولا نستبعد أن العدوى المتزامنة التي يسببها السلوكيات التعشيب، لدينا بيانات تؤيد هذا الاتجاه، مع الفطريات إزالة الأعشاب الضارة في الغالب أنه كان حاضرا في مراحل لاحقة للإصابة (الرقم 3 ). مستويات منخفضة عموما التعشيب الفطريات قد توحي بأن النمل يستخدم الدفاعات الأخرى (مثلاً، المواد الكيميائية) لمنع المزيد من النمو من اسكوفوبسيس، أو أن أيا من المستعمرات الفرعية التجريبية لدينا أصيبوا أيضا شدة (مما يجعل المدمرة أكثر الدفاعات غير ضرورية).

النتائج التي توصلنا إليها تشير إلى أن الاستمالة ذاتيا مع البراز السائل هو سمة النمل دخول الحديقة الفطريات، وتستخدم كتدبير وقائي، بدلاً من أن يجري المرتبطة بعدوى. وقد شوهدت ملاحظات مماثلة في الإناث [فووندرس] أن العريس أنفسهم ونقل البراز قطرات بالفم إلى أرجلهم، عند دخول العش أو التعامل مع المحاصيل²⁷. ينبغي زيادة عدوى في نظرية نشاط العمال على حافة الحديقة الفطريات، إذا نفذت بإزالة المواد المصابة وانخفض في أكوام النفايات. ومن ثم، الاستمالة البراز السائل قد يزيد أيضا غير مباشر خلال العدوى للحد من انتشار المرض. أننا نتوقع النمط المعاكس لالتهابات حادة، مع انخفاض الحركة على الحافة الحديقة الفطريات، كما العمال أما التخلي عن الفطريات أو اعتماد المزيد من الإجراءات المتطرفة مثل الدفاع الكيماوي.

بينما السوائل البرازية يمكن أن تخدم وقائية هامة الكيميائية لفرد، يستخدمه اللوجرومينج عش-الأصحاب على العمال الآخرين إذا كان الكشف عن الجسيمات الأجنبية أو الميكروبات. لاحظنا الفرق الكبير بين التواتر (الجدول 1) البراز السائل الاستمالة (n = 304) ومن اللوجرومينج (n = 48) قد تشير إلى اختلاف في الكشف عن مسببات الأمراض. النمل لا تستطيع بسهولة الكشف عن العوامل الممرضة على أنفسهم مع هوائيات بهم؛ من ناحية أخرى يتم اللوجرومينج بعش زملائه، الذين يمكن أن تفقد الجسم بأكمله من نملة واختيار فقط للعريس إذا لزم الأمر. ولما اسكوفوبسيس طفيلي من الحديقة الفطريات بدلاً من النمل، هذا قد يفسر انخفاض كمية من اللوجرومينج أيضا.

ونحن نادراً ما يلاحظ الغدة metapleural الاستمالة، وفقط في مراحل لاحقة للإصابة. الأنواع من زراعة الفطر النمل مع وفرة الغطاء البكتيري بسيودونوكارديا العريس في الغدد ميتابليورال أقل من الأنواع مع أقل أو لا تغطي²⁵^،⁴⁷. كما اتشيناتيور (أ) وفرة من سيمبيونت⁴⁷، ولعل هذا يفسر الغدة منخفضة التردد الاستمالة. إفراز الغدة metapleural مكلفة أيضا لإنتاج³⁰، وقد يكون تم تخزينها داخل الجيب إينفرابوككال لفترات أطول من الوقت، مما يعني أن الحاجة إلى الاستمالة الغدة metapleural قد تكون نادرة. خلال الغدة metapleural الاستمالة، النمل في نفس الوقت تبديل الساقين ولعق الساق التي كانت مجرد أعدادهم الغدة؛ يتم نقل الجراثيم وبالتالي إلى جيب إينفرابوككال، الحرجة لتثبيط اسكوفوبسيسفيها إفرازات الغدة ‘ المحتملة لإنبات اللاحقة²⁵. العمال القصر أكثر وفرة داخل العش ولديها أكبر الغدد ميتابليورال كل وحدة كتلة الجسم³⁰، مما يوحي بأنها مسؤولة عن الأغلبية إفرازات الغدة metapleural. هذا يمكن أن يفسر أيضا لماذا، كان تواتر أعلى الاستمالة الفطريات في دراستنا، بين العمال القصر.

وتوقعنا لمراقبة behavior(s) التي تشير إلى نشاط استخدام المضادات الحيوية من سيمبيونت الجرثومي بسيودونوكارديا، عادة لاحظت في بشرة العمال أكروميرميكس والمعروف أن تلعب دوراً في الدفاع ضد اسكوفوبسيس ³⁶ ^, ³⁹ ^, ⁴⁰-التفسير الأكثر احتمالاً لعدم الالتزام بمثل هذا السلوك، أن تطبيق هذه المضادات الحيوية يمكن إدماجها في السلوكيات الأخرى، مثل الذاتي الاستمالة تليها الفطريات الاستمالة و/أو إزالة الأعشاب الضارة، التي قد تجعل من الصعب على مراقبة السلوك متميزة.

لاحظنا السلوك غير عادي regurgitating قطيرات إلى الحديقة الفطريات. ووصفت قلس الطعام نيستماتيس سابقا في قطع أوراق النمل²². في تجربتنا، قطرات يختلف في اللون من شفاف إلى البنى الداكن، مما يوحي بأنها قد تكون مصدر غذاء للنمل الأخرى و/أو توفير المياه. فقط لاحظنا مناسبتين حيث يشرب النمل الأخرى من القطرات، حيث لا يمكننا تحديد إذا القطرات يستفيد النمل الأخرى، أو تؤدي إلى ترطيب الفطر عندما ينخفض مستوى الرطوبة. وكانت معظم الملاحظات من هذا السلوك أثناء الالتهابات اسكوفوبسيس ، والتي قد تعني بدور دفاعي، مثل فتيلة محصنة من قلس من الببتيدات المضادة للميكروبات¹⁶^،⁴⁸. ونحن لا يمكن أن استنتاجات ثابتة على هذا منذ هذا السلوك كانت نادرة، ولكن سيكون من خط مثيرة لاهتمام مواصلة التحقيق، على سبيل المثال، بتحديد ما إذا كانت قطرات لها خصائص مضادة للميكروبات.

ونظرا لأن الدراسات القائمة على الملاحظة من السلوكيات الدفاعية المعقدة من النمل القاطع أوراق، بما في ذلك أي مقارنة مع أو بدون عدوى الفطريات الحديقة، سيكون من الصعب جداً جعل في الميدان، والبيانات التجريبية يمكن أن توفر أفكاراً قيمة في أكثر تسيطر هذه السلوكيات تحت ظروف. في حين قد تختلف الملاحظات التي أدلى بها تحت ظروف المختبر من السلوكيات وجدت في ظل الظروف الطبيعية، أدوات مثل المعرض السلوكيات الدفاعية الرئيسية تحتاج إلى تطوير، وتحسين التجريبية والدراسات الميدانية في المستقبل. النهج التجريبي الذي يجوز، مع ذلك، يفسر جزئيا لماذا بعض السلوكيات كانت نادرة للغاية (مثلاً، اللوجرومينج، الاستمالة الغدة metapleural) في مظاهرة لدينا لاستخدام هذه التعريفات السلوكية. قد تنظر الدراسات المستقبلية ولذلك القيود المفروضة على هذا الإعداد التجريبية، لإيجاد السبل الكفيلة بجعل الملاحظات أكثر طبيعية. عوامل إضافية يمكن أيضا إدراجها في البروتوكول الحالي، مثل التمييز بين العمال (الأصغر سنا) تحمل أكتينوباكتيريا والعمال كبار السن مع تغطية أقل وفرة، التي قد تستجيب بشكل مختلف للتهديد اسكوفوبسيس العدوى. وهناك مفاضلة بين جعل الملاحظات أكثر دقة (على سبيل المثال عن طريق سجل الأفراد التنسيق)، أو وجود مستعمرة الفرعية أكبر حجماً (عدد أكبر من العمال)، ومقدار الوقت أو عدد من المستعمرات الفرعية أو الأفراد التي يمكن أن يتم تصويره في معين أشر في الوقت المناسب. ومع ذلك، بينما يمكن تمديدها في الإعداد للدراسات السلوكية أكبر مع تركيز على معالجة أحد الأهداف سلوكية، في هذه الحالة ركزنا على عرض بنجاح أسلوب لتسجيل وتحديد سلوكيات دفاعية محددة.

نحن توثيق السلوكيات التي تسهم في الدفاع في قطع أوراق النمل، وأكثر إلى حد كبير، بشكل منهجي حددت، ووصف، والقبض على سلوك دفاعي على الفيلم. النتائج التي توصلنا إليها الممثل تعزيز بحوث أخرى في هذا المجال مما يوحي لماذا يصعب ممرض لتصيب بنجاح زراعة الفطر مستعمرات النمل، عندما تواجه واسعة مجموعة من السلوكيات الدفاعية والمرتبطة تطبيق مضادات الميكروبات المركبات. هدفنا الرئيسي توفير أداة جديدة للعمل المستقبلي في هذا المجال، ونأمل أن يثبت الكتالوج السلوكية قيمة لتأمين توافق الآراء وتعاريف مبسطة، وملاحظات، وتفسيرات للسلوك، لتكون بمثابة مورد هام للبحث في المستقبل.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

نود أن أشكر أوجيلفيج في الخط و Sheehy كيرستن لمناقشات مفيدة بشأن الاستمالة الآليات من عمال النظافة الهوائي وتصوير الإعداد. مايكل بولسين تدعمه بلوم Kann راسموسن الشباب المحقق زمالة (VKR10101) والابرياء تابيتا “ماري كوري الفردية الأوروبية” زمالة (الضمنية منح 627949). نود أيضا أن أشكر معهد سميثسونيان للبحوث المدارية لاستخدام المرافق والدعم اللوجستي في بنما، والبيئة ديل ناسيونال أوتوريداد للحصول على إذن تجميع وتصدير النمل إلى الدانمرك.

Materials

Plastic boxes	N/A	N/A	Transparent. Length: 3.15 in (8 cm), width: 2.17 in (5.5 cm), depth: 1.77 in (4.5 cm)
Petri dishes	Sarstedt	82.1472	3.62×0.63 in (9.2×1.6 cm)
Inoculation loops	Labsolute	7696431	Disposable 1uL. Length: 7.67 in (19.5 cm)
Cameras	DBPower	NTC50HD_8.5mm	USB Endoscope Camera
Holders for the cameras	N/A	N/A	Old beaker clamp stand.
Laptop	HP	N/A	Generic laptop for saving recordings.
Program used on the laptop	Windows Movie maker	N/A
Forceps	Vermandel	50.054	Soft
Potato dextrose broth	Sigma-Aldrich	P6685-1KG	24 g/L

References

Hölldobler, B., Wilson, E. O. . The ants. , (1990).
Weber, N. A. . Gardening ants, the attines. , (1972).
Bot, A. N. M., Ortius-Lechner, D., Finster, K., Maile, R., Boomsma, J. J. Variable sensitivity of fungi and bacteria to compounds produced by the metapleural glands of leaf-cutting ants. Insectes Sociaux. 49 (4), 363-370 (2002).
Poulsen, M., Boomsma, J. J. Mutualistic fungi control crop diversity in fungus-growing ants. Science. 307 (5710), 741-744 (2005).
Mueller, U. G., Scott, J. J., Ishak, H. D., Cooper, M., Rodrigues, A. Monoculture of Leafcutter Ant Gardens. Plos One. 5 (9), (2010).
Hughes, W. O. H., Thomsen, L., Eilenberg, J., Boomsma, J. J. Diversity of entomopathogenic fungi near leaf-cutting ant nests in a neotropical forest, with particular reference to Metarhizium anisopliae var. anisopliae. Journal of Invertebrate Pathology. 85 (1), 46-53 (2004).
Samson, R. A., Evans, H. C., Latgé, J. -. P. . Atlas of entomopathogenic fungi. , (1988).
Shah, P. A., Pell, J. K. Entomopathogenic fungi as biological control agents. Applied Microbiology and Biotechnology. 61 (5-6), 413-423 (2003).
Hughes, D. P., Evans, H. C., Hywel-Jones, N., Boomsma, J. J., Armitage, S. A. O. Novel fungal disease in complex leaf-cutting ant societies. Ecological Entomology. 34 (2), 214-220 (2009).
Andersen, S. B., et al. The Life of a Dead Ant: The Expression of an Adaptive Extended Phenotype. American Naturalist. 174 (3), 424-433 (2009).
Currie, C. R., Mueller, U. G., Malloch, D. The agricultural pathology of ant fungus gardens. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 96 (14), 7998-8002 (1999).
Reynolds, H. T., Currie, C. R. Pathogenicity of Escovopsis weberi: The parasite of the attine ant-microbe symbiosis directly consumes the ant-cultivated fungus. Mycologia. 96 (5), 955-959 (2004).
Camargo, R. S., Forti, L. C., Lopes, J. F. S., Andrade, A. P. P., Ottati, A. L. T. Age polyethism in the leaf-cutting ant Acromyrmex subterraneus brunneus Forel, 1911 (Hym., Formicidae). Journal of Applied Entomology. 131 (2), 139-145 (2007).
Hughes, W. O. H., Sumner, S., Van Borm, S., Boomsma, J. J. Worker caste polymorphism has a genetic basis in Acromyrmex leaf-cutting ants. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 100 (16), 9394-9397 (2003).
Wilson, E. O. Caste and Division of Labor in Leaf-Cutter Ants (Hymenoptera, Formicidae, Atta). 2. The Ergonomic Optimization of Leaf Cutting. Behavioral Ecology and Sociobiology. 7 (2), 157-165 (1980).
Schmid-Hempel, P. Parasites and Their Social Hosts. Trends in Parasitology. 33 (6), 453-462 (2017).
Hamilton, W. D., Axelrod, R., Tanese, R. Sexual Reproduction as an Adaptation to Resist Parasites (a Review). Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 87 (9), 3566-3573 (1990).
Zhu, Y. Y., et al. Genetic diversity and disease control in rice. Nature. 406 (6797), 718-722 (2000).
Heine, D., et al. Chemical warfare between leafcutter ant symbionts and a co-evolved pathogen. Nature Communications. 9, (2018).
Cremer, S., Pull, C. D., Furst, M. A. Social Immunity: Emergence and Evolution of Colony-Level Disease Protection. Annual Review of Entomology. 63, 105-123 (2018).
Quinlan, R. J., Cherrett, J. M. Role of Substrate Preparation in Symbiosis between Leaf-Cutting Ant Acromyrmex octospinosus (Reich) and Its Food Fungus. Ecological Entomology. 2 (2), 161-170 (1977).
Richard, F. J., Errard, C. Hygienic behavior, liquid-foraging, and trophallaxis in the leaf-cutting ants, Acromyrmex subterraneus and Acromyrmex octospinosus. Journal of Insect Science. 9, (2009).
Reber, A., Purcell, J., Buechel, S. D., Buri, P., Chapuisat, M. The expression and impact of antifungal grooming in ants. Journal of Evolutionary Biology. 24 (5), 954-964 (2011).
Poulsen, M., Bot, A. N. M., Boomsma, J. J. The effect of metapleural gland secretion on the growth of a mutualistic bacterium on the cuticle of leaf-cutting ants. Naturwissenschaften. 90 (9), 406-409 (2003).
Fernandez-Marin, H., Zimmerman, J. K., Rehner, S. A., Wcislo, W. T. Active use of the metapleural glands by ants in controlling fungal infection. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 273 (1594), 1689-1695 (2006).
Fernandez-Marin, H., et al. Functional role of phenylacetic acid from metapleural gland secretions in controlling fungal pathogens in evolutionarily derived leaf-cutting ants. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 282 (1807), (2015).
Fernandez-Marin, H., Zimmermann, J. K., Wcislo, W. T. Nest-founding in Acromyrmexoctospinosus (Hymenoptera, Formicidae, Attini): demography and putative prophylactic behaviors. Insectes Sociaux. 50 (4), 304-308 (2003).
Currie, C. R., Stuart, A. E. Weeding and grooming of pathogens in agriculture by ants. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 268 (1471), 1033-1039 (2001).
Ortius-Lechner, D., Maile, R., Morgan, E. D., Boomsma, J. J. Metaplural gland secretion of the leaf-cutter ant Acromyrmex octospinosus: New compounds and their functional significance. Journal of Chemical Ecology. 26 (7), 1667-1683 (2000).
Poulsen, M., Bot, A. N. M., Nielsen, M. G., Boomsma, J. J. Experimental evidence for the costs and hygienic significance of the antibiotic metapleural gland secretion in leaf-cutting ants. Behavioral Ecology and Sociobiology. 52 (2), 151-157 (2002).
Bot, A. N. M., Currie, C. R., Hart, A. G., Boomsma, J. Waste management in leaf-cutting ants. Ethology Ecology & Evolution. 13 (3), 225-237 (2001).
Little, A. E. F., Murakami, T., Mueller, U. G., Currie, C. R. Defending against parasites: fungus-growing ants combine specialized behaviours and microbial symbionts to protect their fungus gardens. Biology Letters. 2 (1), 12-16 (2006).
Abramowski, D., Currie, C. R., Poulsen, M. Caste specialization in behavioral defenses against fungus garden parasites in Acromyrmex octospinosus leaf-cutting ants. Insectes Sociaux. 58 (1), 65-75 (2011).
Currie, C. R., Scott, J. A., Summerbell, R. C., Malloch, D. Fungus-growing ants use antibiotic-producing bacteria to control garden parasites. Nature. 398 (6729), 701-704 (1999).
Scheuring, I., Yu, D. W. How to assemble a beneficial microbiome in three easy steps. Ecology Letters. 15 (11), 1300-1307 (2012).
Worsley, S. F., et al. Symbiotic partnerships and their chemical interactions in the leafcutter ants (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News. 27, 59-74 (2018).
Currie, C. R., Poulsen, M., Mendenhall, J., Boomsma, J. J., Billen, J. Coevolved crypts and exocrine glands support mutualistic bacteria in fungus-growing ants. Science. 311 (5757), 81-83 (2006).
Poulsen, M., et al. Variation in Pseudonocardia antibiotic defence helps govern parasite-induced morbidity in Acromyrmex leaf-cutting ants. Environmental Microbiology Reports. 2 (4), 534-540 (2010).
Poulsen, M., Cafaro, M., Boomsma, J. J., Currie, C. R. Specificity of the mutualistic association between actinomycete bacteria and two sympatric species of Acromyrmex leaf-cutting ants. Molecular Ecology. 14 (11), 3597-3604 (2005).
Andersen, S. B., Hansen, L. H., Sapountzis, P., Sorensen, S. J., Boomsma, J. J. Specificity and stability of the Acromyrmex-Pseudonocardia symbiosis. Molecular Ecology. 22 (16), 4307-4321 (2013).
Currie, C. R., Bot, A. N. M., Boomsma, J. J. Experimental evidence of a tripartite mutualism: bacteria protect ant fungus gardens from specialized parasites. Oikos. 101 (1), 91-102 (2003).
Cremer, S., Armitage, S. A. O., Schmid-Hempel, P. Social immunity. Current Biology. 17 (16), R693-R702 (2007).
Schluns, H., Crozier, R. H. Molecular and chemical immune defenses in ants (Hymenoptera: Formicidae). Myrmecological News. 12, 237-249 (2009).
Masri, L., Cremer, S. Individual and social immunisation in insects. Trends in Immunology. 35 (10), 471-482 (2014).
Hackmann, A., Delacave, H., Robinson, A., Labonte, D., Federle, W. Functional morphology and efficiency of the antenna cleaner in Camponotus rufifemur ants. Royal Society Open Science. 2 (7), (2015).
. How ants use ‘combs’ and ‘brushes’ to keep their antennae clean Available from: https://www.youtube.com/watch?time_continue=65&v=AB4HoeloqZw (2015)
Fernandez-Marin, H., Zimmerman, J. K., Nash, D. R., Boomsma, J. J., Wcislo, W. T. Reduced biological control and enhanced chemical pest management in the evolution of fungus farming in ants. Proceedings of the Royal Society B-Biological Sciences. 276 (1665), 2263-2269 (2009).
Konrad, M., et al. Social Transfer of Pathogenic Fungus Promotes Active Immunisation in Ant Colonies. Plos Biology. 10 (4), (2012).

Play Video

PDF

DOI

DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite This Article

Nilsson-Møller, S., Poulsen, M., Innocent, T. M. A Visual Guide for Studying Behavioral Defenses to Pathogen Attacks in Leaf-Cutting Ants. J. Vis. Exp. (140), e58420, doi:10.3791/58420 (2018).

Automatically Generated