Batı Mısır Rootworm, Diabrotica virgifera (LeConte) Uçuş Eğilimi ve Performansını Ölçmek için Flight Mills kullanma
Summary
Uçuş değirmenleri yaş, cinsiyet, miyetat durumu, sıcaklık veya diğer çeşitli faktörlerin birböceğinuçuş davranışını nasıl etkileyebileceğini karşılaştırmak için önemli araçlardır. Burada farklı tedaviler altında batı mısır kökü solucanı uçuş eğilimi ve performansını ölçmek ve tether protokolleri açıklar.
Abstract
Batı mısır kökü kurdu , Diabrotica virgifera virgifera (LeConte) (Coleoptera: Chrysomelidae), Kuzey Amerika Birleşik Devletleri’nde mısır ekonomik açıdan önemli bir haşere. Bazı popülasyonlar, Bakterilius thuringiensis (Bt) bakterisinden elde edilen böcek öldürücü toksinler üreten transgenik mısır da dahil olmak üzere yönetim stratejilerine karşı direnç geliştirmiştir. Batı mısır kökünün dağılması nın bilinmesi direnç evrimi, yayılması ve azaltılması modelleri için kritik öneme sahiptir. Bir böceğin uçuş davranışı, özellikle uzun bir mesafe üzerinde, doğal olarak gözlemlemek ve karakterize zordur. Uçuş değirmenleri, saha çalışmalarında elde edilemeyen gelişimsel ve fizyolojik etkileri ve sonuçları laboratuvarda doğrudan test etmek için bir araç sağlar. Bu çalışmada, uçuş değirmenleri uçuş aktivitesinin zamanlamasını, toplam uçuş sayısını ve 22 saatlik bir test döneminde dişi kök solucanlar tarafından yapılan uçuşların mesafesini, süresini ve hızını ölçmek için kullanılmıştır. On altı uçuş değirmenleri programlanabilir aydınlatma, sıcaklık ve nem kontrolü ile bir çevre odasında barındırıledildi. Açıklanan uçuş değirmeni tipik bir tasarıma sahiptir, burada bir uçuş kolu merkezi bir pivot hakkında döndürmek için ücretsizdir. Rotasyon, uçuş kolunun bir ucuna bağlı bir böceğin uçuşundan kaynaklanır ve her dönüş zaman damgalı bir sensör tarafından kaydedilir. Ham veriler, daha sonra ilgi uçuş parametreleri için özet istatistikleri sağlamak için işlenir yazılım tarafından derlenir. Herhangi bir uçuş değirmeni çalışması için en zor görev bir yapıştırıcı ile böcek için tether eki ve kullanılan yöntem her türiçin uyarlanmış olmalıdır. Ek, böceği sert bir yönde tutacak ve uçuş sırasında doğal kanat hareketine müdahale etmese de hareket sırasında kopmayı önleyecek kadar güçlü olmalıdır. Bağlanma işlemi el becerisi, incelik ve hız gerektirir ve değerli kök solucanlar için sürecin video görüntüleri yapma.
Introduction
Batı mısır kök kurdu, Diabrotica virgifera virgifera LeConte (Coleoptera: Chrysomelidae), 1909yılındaekili mısır bir haşere olarak tespit edildi 1 . Bugün, abd mısır kuşağında mısır(Zea mays L.) en önemli haşere, larva mısır kökleri ile beslenen bu haşere ile ilişkili verim kaybı en neden. Mısır kökü nden kaynaklanan yönetim ve mısır üretim kayıplarının yıllık maliyetinin 1 milyar2doları aşdığı tahmin edilmektedir. Batı mısır kök solucanı son derece uyarlanabilir, ve popülasyonlar insektisitler, ürün rotasyonu ve transgenik Bt mısır3dahil olmak üzere birden fazla yönetim stratejilerine direnç gelişti. Direnç veya direnç hotspot yerel gelişimini azaltmak için hangi taktiklerin uygulanması gerektiğini uzamsal boyutları belirlemek, dağılım4daha iyi anlaşılmasına bağlıdır. Azaltma önlemleri, direnç noktası etrafında çok küçük bir uzamsal ölçekle sınırlandırılırsa başarılı olmayacaktır, çünkü dirençli yetişkinler azaltma alanının dışına dağılırlar5. Batı mısır köksünün uçuş davranışını anlamak, bu haşere için etkili direnç yönetim planları oluşturmak için önemlidir.
Uçuş tarafından Dispersal yetişkin batı mısır kök solucanı yaşam öyküsü ve ekoloji önemli bir rol oynar6, ve bu haşere uçuş davranışı laboratuvarda incelenebilir. Laboratuvardaki uçuş davranışını ölçmek için çeşitli yöntemler kullanılabilir. Dikey bir düzlemde uçuşu kısıtlayan bir aktograf, bir böceğin uçuşta ne kadar zaman alabildiğikadarını ölçebilir. Actographs farklı yaşlarda batı mısır kök solucanı erkek ve kadın uçuş süresi ve periyodiklik desenleri karşılaştırmak için kullanılmıştır, vücut boyutları, sıcaklıklar, böcek duyarlılığı, ve insektisit maruzkalma7,8, 9 . Bir izleme odası ve yönlendirilmiş hava akışı oluşan uçuş tünelleri, aday feromon bileşenleri10 veya bitki uçucu11gibi bir koku tüyü, takip ederken böcek uçuş davranışı incelemek için özellikle yararlıdır. Uçuş değirmenleri belki de böcek uçuş davranışı laboratuvar çalışmaları için en yaygın yöntemdir ve uçuş eğilimi ve performans çeşitli yönlerini karakterize edebilir. Laboratuvar uçuş değirmenleri batı mısır kök solucanı çalışmalarda kısa ve sürekli uçuşlar yapmak eğilimi yanı sıra sürekli uçuş hormonal kontrol karakterize istihdam edilmiştir12,13.
Uçuş değirmenleri, araştırmacıların periyodiklik, hız, mesafe ve süre gibi çeşitli uçuş parametrelerini ölçmelerine izin vererek laboratuvar koşullarında böcek uçuş davranışını incelemek için nispeten basit bir yol sağlar. Bugün kullanılan uçuş değirmenlerinin çoğu Kennedy ve ark.14 ve Krogh ve Weis-Fogh15’inkavşaklarından türetilmiştir. Uçuş değirmenleri şekil ve boyut olarak farklı olabilir, ama temel ilke aynı kalır. Bir böcek, dikey bir şaft hakkında en az sürtünme ile, döndürmek için ücretsiz bir radyal yatay kol üzerine bağlı ve monte edilir. Böcek ileri doğru uçarken, yolu yatay bir düzlemde daireler çizerek sınırlandırılmıştır ve dönüş başına kat edilen mesafe kolun uzunluğuna göre belirlenir. Bir sensör genellikle böceğin uçuş aktivitesi nedeniyle kolun her dönüşünü tespit etmek için kullanılır. Ham veriler, birim zaman başına döndürmeleri ve günlük uçuş saatini içerir. Veriler kayıt için bir bilgisayara beslenir. Birden fazla uçuş değirmenlerinden elde edilen veriler genellikle paralel olarak kaydedilir, aslında aynı anda, 16 ve 32 uçuş değirmenleri bankalar ortak olmak. Ham veriler, uçuş hızı, toplam ayrı uçuş sayısı, uçuş mesafesi ve süresi vb. gibi değişkenler için değerler sağlamak için özel yazılımlar tarafından daha fazla işlenir.
Her böcek türü, genel boyut, boyut ve şekil gibi formülolojik değişkenler gibi tethering için en iyi yöntem söz konusu olduğunda farklı olan tether, yumuşaklık ve böcek esnekliği, ihtiyaç ve yöntem bağlamak için hedef alanın anestezi, yanlış yerleştirilmiş veya taşan yapıştırıcı ile kanatları ve / veya baş kirlenme potansiyeli, ve çok, çok daha fazla ayrıntı. Bir plataspid hata16 ve bir ambrosia böceği17görselleştirilmiş tethering durumlarda, tether eki için ilgili hedef alanları nispeten büyük ve baş ve kanatlar biraz çünkü kesin olmayan yapıştırıcı yerleşim affedici ek sitesinden iyi ayrılmıştır. Bu, herhangi bir tür için talep eden bu böcekleri tethering zorluk küçümsemek değildir. Ama batı mısır kök solucanı tether özellikle zorlu bir böcek: pronotum dar ve kısa, yapıştırıcı (bu durumda diş balmumu) elytra açılması ile girişim önlemek için gerekli minimum miktarda çok hassas eki yapma uçuş için ve baş ile, burada göz veya anten ile temas davranışı etkileyebilir. Aynı zamanda, bu güçlü el ilanı tarafından yerinden önlemek için tether sıkıca bağlı olmalıdır. Kök solucanı yetişkinlerin tethering gösteri bu makalede en önemli tekliftir. Burada görselleştirilen yöntemin yararlı bir seçenek olabileceği bu veya benzer böceklerle çalışan diğer kişilere yardımcı olacaktır.
Bu makalede, farklı larva yoğunluklarında yetiştirilen batı mısır kök solucanı yetişkinlerin uçuş aktivitesini etkili bir şekilde tether ve karakterize etmek için kullanılan yöntemler açıklanmaktadır. Bu çalışmada kullanılan uçuş değirmenleri ve yazılımlar (Şekil 1) Jones ve ark.18 Tethering teknikleri tarafından internet üzerinden yayınlanan tasarımlardan türetilmiştir. aydınlatma, nem ve sıcaklığı kontrol etmek için tasarlanmış bir çevre odasında yer almaktadır (Şekil 2). Aşağıdaki tekniklerle birlikte bu veya benzer kurulumun kullanılması, yaş, cinsiyet, sıcaklık, fotoperiod ve diğerleri de dahil olmak üzere batı mısır kök solucanının uçuş eğilimini ve performansını etkileyebilecek faktörlerin test edilmesine olanak tanır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Batı mısır köksolucanı uçuş davranışı karakterize etkili direnç yönetim planları tasarlanması için önemlidir. Bu haşere uçuş davranışı actographs, uçuş tünelleri ve uçuş değirmenleri de dahil olmak üzere çeşitli yöntemler kullanılarak laboratuvarda incelenmiştir. Uçuş değirmenleri, bu makalede açıklandığı ve gösterildiği gibi, böceklerin kesintisiz uçuşlar yapmalarına izin verir, böylece araştırmacılar tüm bir test dönemi boyunca mesafe, süre, periyodik lik ve bireys…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
E.Y.Y.’nin lisansüstü asistanlığı, Grant No kapsamında Arthropod Yönetim Teknolojileri Merkezi Olan Ulusal Bilim Vakfı I/UCRC tarafından desteklendi. IIP-1338775 ve endüstri ortakları.
Materials
| Butane multi-purpose lighter | BIC | UXMPFD2DC | To soften wax when tethering |
| Clear polystyrene plastic vial (45-ml) | Freund Container and Supply | AS112 | To hold beetle while anesthetizing |
| Dehydrated culture media, agar powder | Fisher Scientific | S14153 | To make agar for holding moisture for adults |
| Delrin rod (1" diameter, 3.75" long) | Many suppliers: can use cheapest on the internet. | For post of flight mill | |
| Dental wax | DenTek | 47701000335 | Adheres wire tether to prothorax |
| Ferrite ring magnets (OD: 0.69”, ID: 0.29”, Thickness: 0.118”; 7oz pull) | Magnet Shop | 63B06929118 | Opposing – to generate the float. |
| Hall effect sensor | Optikinc | OHN3120U | Look under magnetic sensors on the left side of the Optekinc website then look for the part number. A link is given for current suppliers. |
| Hypodermic tubing (22 gauge; 0.0358” OD x 0.01975” ID x 0.004” wall) | Small Parts, Inc. | HTX-22T-12 | Used for flight mill arms and main axis rod. |
| Incubator (104.1 x 85.4 x 196.1 cm) | Percival Scientific | I-41VL | |
| LabVIEW Full Development System software, system-design platform | National Instruments (See http://www.ni.com/en-us/shop/labview/select-edition.html) | LabVIEW 2018 (Full Edition) | Provides environment needed to run flight mill files (.vi extensions) available for download from Jones et al.18 at http://entomology.tfrec.wsu.edu/VPJ_Lab/Flight-Mill. LabVIEW 2018 Full is compatible with Win/Mac/Linux operating systems. |
| Mesh cage (18 x 18 x 18 cm) | MegaView Science Co. Ltd. | BugDorm-4M1515 | mesh size = 44 x 32, 650 µm aperture |
| Needle tool | BLICK | 34920-1063 | For scoring soil surface for egg laying in laboratory |
| Nickel ring magnets (3/16” OD x 1/16” ID x: 1/16” thick) | K&J Magnetics | R311 | Used to trigger the digital hall effect sensor. |
| Petri dish (100 mm x 15 mm) | Fisher Scientific | S33580A | |
| Plastic container (44-ml) | Dart | 150PC | For initial rearing of young larvae |
| Plastic container (473-ml) | Placon | 22885 | For rearing of older larvae |
| Round brush (size 2) | Simply Simmons | 10472906 | For transferring freshly hatched neonates to surface of roots |
| Sieve (250-µm) | Fisher Scientific | 08-418-05 | To separate eggs from soil |
| Steel wire (28-gauge) | The Hillman Group | 38902350282 | |
| Teflon rod (3/8" diameter, 3/4" length) | United States Plastic Corporation | 47503 | To accept the rotating arm. |
| Vacuum | Gast Manufacturing, Inc. | 1531-107B-G288X | For aspirating adults in laboratory |
| White poly chiffon fabric | Hobby Lobby | 194811 | To prevent escape of larvae from rearing container |
References
- Gillette, C. P. Diabrotica virgifera Lec. as a corn root-worm. Journal of Economic Entomology. 5 (4), 364-366 (1912).
- Rice, M. E. Transgenic rootworm corn: assessing potential agronomic, economic, and environmental benefits. Plant Management Network. , (2004).
- Gray, M. E., Sappington, T. W., Miller, N. J., Moeser, J., Bohn, M. O. Adaptation and invasiveness of western corn rootworm: Intensifying research on a worsening pest. Annual Review of Entomology. 54 (1), 303-321 (2009).
- Martinez, J. C., Caprio, M. A. IPM use with the deployment of a nonhigh dose Bt pyramid and mitigation of resistance for western corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera). Environmental Entomology. 45 (3), 747-761 (2016).
- Miller, N. J., Sappington, T. W. Role of dispersal in resistance evolution and spread. Current Opinion in Insect Science. 21, 68-74 (2017).
- Spencer, J. L., Hibbard, B. E., Moeser, J., Onstad, D. W. Behaviour and ecology of the western corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera LeConte). Agricultural and Forest Entomology. 11, 9-27 (2009).
- VanWoerkom, G. J., Turpin, F. T., Barret, J. R. Influence of constant and changing temperatures on locomotor activity of adult western corn rootworms (Diabrotica virgifera) in the laboratory. Environmental Entomology. 9 (1), 32-34 (1980).
- Naranjo, S. E. Comparative flight behavior of Diabrotica virgifera virgifera and Diabrotica barberi in the laboratory. Entomologia Experimentalis et Applicata. 55 (1), 79-90 (1990).
- Stebbing, J. A., et al. Flight behavior of methyl-parathion-resistant and -susceptible western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae) populations from Nebraska. Journal of Economic Entomology. 98 (4), 1294-1304 (2005).
- Dobson, I. D., Teal, P. E. A. Analysis of long-range reproductive behavior of male Diabrotica virgifera virgifera LeConte and D. barberi Smith and Lawrence to stereoisomers of 8-methyl-2decyl propanoate under laboratory conditions. Journal of Chemical Ecology. 13 (6), 1331-1341 (1987).
- Spencer, J. L., Isard, S. A., Levine, E. Free flight of western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae) to corn and soybean plants in a walk-in wind tunnel. Journal of Economic Entomology. 92 (1), 146-155 (1999).
- Coats, S. A., Tollefson, J. J., Mutchmor, J. A. Study of migratory flight in the western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae). Environmental Entomology. 15 (3), 620-625 (1986).
- Coats, S. A., Mutchmor, J. A., Tollefson, J. J. Regulation of migratory flight by juvenile hormone mimic and inhibitor in the western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae). Annals of the Entomological Society of America. 80 (5), 697-708 (1987).
- Kennedy, J. S., Ainsworth, M., Toms, B. A. Laboratory studies on the spraying of locusts at rest and in flight. Anti-Locust Bull. L. 2, 64 (1948).
- Krogh, A., Weis-Fogh, T. A Roundabout for studying sustained flight of Locusts. Journal of Experimental Biology. 29, 211-219 (1952).
- Attisano, A., Murphy, J. T., Vickers, A., Moore, P. J. A simple flight mill for the study of tethered flight in insects. Journal of Visualized Experiments. (106), e53377 (2015).
- Okada, R., Pham, D. L., Ito, Y., Yamasaki, M., Ikeno, H. Measuring the flight ability of the ambrosia beetle, Platypus quercivorus (Murayama), using a low-cost, small, and easily constructed flight mill. Journal of Visualized Experiments. (138), e57468 (2018).
- Jones, V. P., Naranjo, S. E., Smith, T. J. . Insect ecology and behavior: laboratory flight mill studies. , (2010).
- Abendroth, L. J., Elmore, R. W., Boyer, M. J., Marlay, S. K. . Corn Growth and Development. , (2011).
- Meinke, L. J., Sappington, T. W., Onstad, D. W., Guillemaud, T., Miller, N. J., Komáromi, J., Levay, N., Furlan, L., Kiss, J., Toth, F. Western corn rootworm (Diabrotica virgifera virgifera LeConte) population dynamics. Agricultural and Forest Entomology. 11, 29-46 (2009).
- Hammack, L., French, B. W. Sexual dimorphism of basitarsi in pest species of Diabrotica and Cerotoma (Coleoptera: Chrysomelidae). Annals of the Entomological Society of America. 100 (1), 59-63 (2007).
- Guss, P. L. The sex pheromone of the western corn rootworm (Diabrotica virgifera). Environmental Entomology. 5 (2), 219-223 (1976).
- Hammack, L. Calling behavior in female western corn rootworm beetles (Coleoptera: Chrysomelidae). Annals of the Entomological Society of America. 88 (4), 562-569 (1995).
- Minter, M., Pearson, A., Lim, K. S., Wilson, K., Chapman, J. W., Jones, C. M. The tethered flight technique as a tool for studying life-history strategies associated with migration in insects. Ecological Entomology. 43, 397-411 (2018).
- Ribak, G., Barkan, S., Soroker, V. The aerodynamics of flight in an insect flight-mill. PLoS One. 12 (11), e0186441 (2017).
- Riley, J. R., Downham, M. C. A., Cooter, R. J. Comparison of the performance of leafhoppers on flight mills with that to be expected in free flight. Entomologia Experimentalis et Applicata. 83, 317-322 (1997).
- Isard, S. A., Spencer, J. L., Mabry, T. R., Levine, E. Influence of atmospheric conditions on high-elevation flight of western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae). Environmental Entomology. 33 (3), 650-656 (2004).
- Chapman, J. W., Reynolds, D. R., Wilson, K. Long-range seasonal migration in insects: mechanisms, evolutionary drivers and ecological consequences. Ecology Letters. 18, 287-302 (2015).
- Spencer, J. L., Mabry, T. R., Vaughn, T. T. Use of transgenic plants to measure insect herbivore movement. Journal of Economic Entomology. 96 (6), 1738-1749 (2003).
- Isard, S. A., Spencer, J. L., Nasser, M. A., Levine, E. Aerial movement of western corn rootworm, Diabrotica virgifera virgifera (Coleoptera: Chrysomelidae): diel periodicity of flight activity in soybean fields. Environmental Entomology. 29 (2), 226-234 (2000).
- Kim, K. S., Sappington, T. W. Genetic structuring of western corn rootworm (Coleoptera: Chrysomelidae) populations in the U.S. based on microsatellite loci analysis. Environmental Entomology. 34 (2), 494-503 (2005).
