Schlüsselelemente des Foto-Attraktion-Bioassay für Insekten Studien oder Monitoring Programme

Zusammenfassung

Foto-Attraktion Bioassay Arenen werden verwendet, um festzustellen, das optimale Licht Farbe(n) Insekt Attraktion zu maximieren; Bioassays und Methoden sind jedoch spezifisch für Insekten Verhaltensweisen und Lebensräume ausgerichtet. Anpassbare Geräte und Modifikationen sind nachtaktiv oder tagaktiv und terrestrische Antenne Insekten erklärt.

Zusammenfassung

Optimierte visuelle Lockstoffe wird Insekten fangen Effizienzsteigerung durch den Einsatz das Ziel Insekt angeborene Verhaltensweisen (positive Foto-Taxis) als ein Mittel, um das Insekt in einen Bevölkerungskontrolle oder eine Überwachung Falle zu locken. Licht emittierende Dioden (LEDs) haben anpassbare Beleuchtungsoptionen erstellt, mit bestimmten Wellenlängen (Farben), Intensitäten und Bandbreiten, die den Zielinsekten angepasst werden können. Foto-Attraktion Verhaltens Bioassays können LEDs verwenden, um die attraktiven Farbe(n) für eine Insektenarten auf bestimmten Lebensgeschichte Phasen oder Verhaltensweisen (Paarung, Fütterung oder Zuflucht) zu optimieren. Forscher müssen dann bestätigen die Bioassay-Ergebnisse auf dem Gebiet und verstehen den begrenzte attraktive Abstand der visuellen Lockstoffe.

Die Kleeblatt Bioassay-Arena ist eine flexible Methode, um Foto-Attraktion und gleichzeitig Beurteilung eine Reihe von natürlichen Insekten Verhaltensweisen wie Flucht und Fütterung Antworten zu beurteilen. Die Arena kann für terrestrische oder Antenne Insekt Experimente sowie Tag- und nachtaktive Insekten verwendet werden. Data-Sammlung-Techniken mit der Arena sind Videoaufnahmen, zählen Kontakt mit den Lichtern oder physisch sammeln die Insekten, wie sie auf die Lichter angezogen sind. Der Assay-Konten für Insekten, die keine-Wahl und den Arenen machen kann (nichtkompetitiv) einfarbig oder mehrfarbig (Wettkampf). Das Kleeblatt Design bewirkt, dass Insekten mit starken Thigmotaxis, um die Mitte der Arena zurückzukehren wo sie sehen können alle Optionen in einem wettbewerbsfähigen LED Tests. Die Kleeblatt-Arena hier vorgestellten wurde mit Mücken, Wanzen, Hessische Fliege, Stubenfliegen, Gnitzen, rote Mehl Käfer und Psocids verwendet. Bioassays werden verwendet, um genaue entwickeln und effektive Insektenfallen, die Entwicklung und Optimierung von Insektenfallen führen verwendet, um Pest Populationsschwankungen für Krankheit Vektor Risikobewertungen, die Einführung invasiver Arten zu überwachen und/oder verwendet werden, für Unterdrückung der Bevölkerung.

Einleitung

Fast alle entomologischen Überwachung hängt von Geruchssinn oder visuelle Lockstoffe und oft beides. Flüchtige olfaktorische Lockstoffe können in der gesamten Umgebung, was zu einem großen attraktiven Gebiet verteilen. Jedoch kann visuelle Lockstoffe einen begrenzteren Bereich wegen der Wirbellosen Facettenauge Bilder^1,2,3zu lösen haben. Daher muss visuelle Lockstoffe, das Insekt an Attraktion und die Falle entwickelt, um das Ziel Insekt natürlichen Verhaltensweisen nutzen zu maximieren optimiert werden.

Visuelle Attraktion basiert auf Wellenlängen von der Sonne oder andere Lichtquellen, die absorbiert oder reflektiert von der Oberfläche eines Objekts; Organismen betrachten diese Absorption/Brechung Wellenlängen als Farbe. Insekt Vision hat sich herausgestellt, blau, grün und ultravioletten (UV) Wellenlängen¹aufzunehmen. Insekten nutzen ihre Vision zum leichteren Auffinden Kumpels, Nahrung und Obdach⁴. Insekten können visuell Objektgrößen, Farben, Formen, Bewegungen und Kontraste^5,6definieren. Man aktive Insekten sind in der Regel Licht von unterschiedlichen Kontrast und Intensität⁴, angezogen, während tagaktive Insekten Farben und Bilder, neben Kontrast aufgrund höherer Photon Verfügbarkeit im Laufe des Tages beheben können. Überwachung fallen zu verwenden das Insekt visuelle Hinweise zu ihrem Vorteil zu optimieren Attraktion und⁷zu erfassen.

Die am häufigsten verwendete Methode zur Bewertung von Foto-Attraktion war die Beobachtung von Insekten Bewegung in Richtung von verschiedenen farbigen Formen wie Blumen⁸ oder Objekte (z.B. klebrige Karten^9,10). Visuelle Bioassays mit kolonisierten Insekten können helfen, den optimalen Bereich von Wellenlängen und/oder Intensitäten, zu identifizieren, der reduziert die Zahl der Freilandversuche. Visuelle Bioassays wie "Doppelseitiges Licht-Tunnel" wurden zu Testzwecken fliegen¹¹entwickelt. Das Problem mit zwei doppelseitige Lichttunnel sind, dass sie keine Insekten ausmachen, die nicht erfasst werden. Die meisten Insekten steckenbleiben auf inneren Ecken und Kanten in den Arenen. Auch können nur zwei Farben gleichzeitig getestet werden. Andere Tests umfassen die Methoden der Steverding & Troscianko (2004)¹², die Tsetse-Fliege Anziehungskraft auf breiten Bändern (±50 nm) von Lichtfarben verengt. Licht emittierende Dioden sind (LEDs) in fallen, Insekt Attraktion zu verbessern durch die Optimierung der Wellenlängen der emittierten Licht^1,13,14eingeflossen. Optimierung den visuellen Reiz dieser fallen oder Überwachungsgeräte werden Insektensammlung Effizienz verbessern mithilfe des Insekts angeborene Verhaltensweisen, Insekten anzulocken. Auf diese Weise werden Bioassay Ergebnisse zur Optimierung der bestehenden Trapping-Technologie. Die "terrestrischen Gliederfüßer Falle", die die Industrie standard Kuppel-Typ Falle für rote Mehl Käfer Überwachung (US-Patent Nr. US8276314B2) verbessert) und die "Methode und Kompositionen für verbesserte Licht fallen", die von Leuchtdioden in Antenne integriert Insektenfallen (US-Patent Nr. US2009/0025275A1). Die beiden Patente verwenden LED-Technologie, die optimiert wurde unter Verwendung der Bioassay Ergebnisse Insektenfallen deutlich zu verbessern.

Diese Studie beschreibt eine Foto-Attraktion-Bioassay-Arena und Methoden, die Ermittler, die Insekten Antwort zum Wellenlängen als Wettbewerbs- oder einzelne attraktive Farbe eingrenzen zu bewerten. Für nächtliche, tagaktiv, terrestrischen und Antenne Insekten werden Ausrüstung und experimentelle Änderungen vorgestellt.

Protokoll

(1) Bioassay Komponenten

1. Terrestrische Arena Bau
   1. Verwendung Metallstreifen blinken Material von 2,54 cm Länge. Biegen Sie jeden Streifen in einem Halbkreis mit einem Durchmesser von 15,24 cm (Abbildung 1).
   2. Verbinden Sie die Enden der einzelnen Halbkreis und eine Kleeblatt form aus den vier Stücken. Verbinden einer Kontermutter und eine #10 Maschinenschraube an den Enden der einzelnen Halbkreis um sie zusammenzuhalten.
   3. Bohren Sie ein Loch in der Mitte jeder Halbkreis 0,79 cm vom unteren Rand der Arena. Befestigen Sie 5 mm LED Halter um die Bohrungen in der Mitte jeder Halbkreis.
   4. Sprühen Sie mit dem Ziel der Verringerung der Reflexion, Matte schwarze Sprühfarbe in der Arena-¹⁴ um das Metall blinken zu decken. Eine flüssige Textur (zB., Fluon) zu verhindern, dass Insekten aus der Arena über die Sprühfarbe Klettern.
2. Antenne-Arena-Bau
   Hinweis: Die Antenne Arena hat eine ähnliche Größe und Dimension der terrestrischen Arena; jedoch Polyacryl Material verwendet wurde (Abbildung 2). Die durchsichtigen Kunststoff ermöglicht alle Licht durchzulassen. Die durchsichtigen Kunststoff verhindert Reflexion, die das Experiment beeinträchtigt. Die durchsichtigen Kunststoff ermöglicht auch das Experiment, gefilmt zu werden.
   1. Fädeln Sie die weiteste Punkte jeder Halbkreis, Sammelbehälter, auf der hauptarena Schraube zu ermöglichen. Die Kleeblatt Form sendet, dass Insekten in die Mitte zurück. Keine externe Ecken zu Insekt Kongregation fördern; die Sammlung Tassen für Luftaufnahmen Insekten haben jedoch alle Innenecken und keine äußeren Ecken.
   2. Verwenden Sie für die Antenne Arena Sammelbehälter Schraubverschluss Polymethylpenten Container (125 mL, Außendurchmesser 64 mm, Höhe 74 mm) und Bohren Sie die Böden (15 mm Durchmesser).
   3. Befestigen Sie in jedem der die Container Böden verlegte Rohren (Durchmesser 15 mm, 60 mm Länge).
   4. Die Deckel der jeder Behälter einen 5 mm LED Halter zuordnen. Fädeln Sie jede Sammlung Käfig Deckel auf die große Öffnung der Sammlung Käfige.
   5. Platz für das Gewinde Rohr aus der Arena in die kleine Öffnung auf der gegenüberliegenden Seite des Käfigs Sammlung. Sicherzustellen Sie, dass das gesamte Gewinde Rohrende bündig mit den Wänden im Inneren der Arena und eng an den Käfig Sammlung passt.
      Hinweis: Das Gewinde Rohr war aus Teflon gefertigt. Die Teflon leuchtet die Farbe der LED, der seine Sammlung Käfig hält. Das Gewinde Rohr war das einzige Element, das in Bezug auf die Insekten in der Arena durch einen grauen Kunststoff Stoff an der Basis jeder Sammlung Käfig glüht.
3. Elektronik-Vorbereitung
   Hinweis: Es sind verschiedene Farben (Wellenlängen) der LEDs sind abhängig von Chemikalien verwendet, um die LED zu konstruieren und daher eine Vielzahl von Farben sind möglich (Tabelle 1).
   1. Verwenden Sie für alle Experimente standard 5 mm LEDs mit positiven und negativen führt. Die LEDs können in ihrem Sortiment von ± 5 nm Wellenlänge schmal sein oder in ihrer Wellenlänge Spektrum ± 50 nm groß sein können.
   2. Definieren Sie den Betrachtungswinkel als der maximale konischen Winkel an dem Display angezeigt werden kann. Diese sind sonst Durchgangsbohrung LEDs bekannt. Durch Loch LEDs erfordern entweder durch Schlitze Loch auf einer Leiterplatte, ein Kabelbaum oder Drähte mit den negativen und positiven Terminals verlötet. Surface Mount LEDs benötigen ordnungsgemäße PCB-Design und Löten um sie zu integrieren.
   3. Variable Widerstände in der Elektronik zur Steuerung der LED Leistungsaufnahme (LED-Intensität) integrieren (Abbildung 3). Verwenden Sie eine leichte Spektrometer, um die Intensität (W/m²) und Wellenlänge (nm) der LEDs für jedes Experiment zu überprüfen.

2. Arena-Vorbereitung

1. Vor und zwischen den einzelnen replizieren vorsichtig zerlegen und Reinigen der Arena mit einem geruchlos, scheuernden Seife in warmem Wasser, um Gerüche oder unerwünschte Lockstoffe zu entfernen. Verwenden Sie einen Schwamm mit einem geringen abrasiven, vermeiden Sie Kratzer auf der Arena.
   1. Gründlich trocknen der Arena und legen Sie es beiseite, Lufttrocknung in Vorbereitung auf die nächste Prüfung zu beenden. Dies verhindert Wasserflecken aus Entwicklungsländern. Kratzer und Wasserflecken können Brechung zu diesen Punkten auf der Bühne führen. Fehler zu Verzerrungen in den Ergebnissen.
   2. Wenn die Arena behandelt werden muss, tragen Sie Nitril-Handschuhe, um zu vermeiden, Einführung menschliche Gerüche auf die Oberflächen der Arena.
2. Aufzeichnen der folgenden Umgebungsbedingungen: Feuchtigkeit, Temperatur, Luftdruck, Datum, Start-/Endzeit, externe Lichtquellen und LED-Positionen in der Arena. Diese Werte und überwachen Sie deren Entwicklung von Experiment zu Experiment. Dies sorgt für richtige einheitliche experimentelle Wiederholungen, erfassen die Umweltbedingungen vor und nach der Wiederholungen.
3. Arten von Experimenten
   Hinweis: Diese Einstellung ist in der Lage Einzel- und wettbewerbsfähigen Licht testen.
   1. Verwenden Sie für einzelne leicht testen eine Licht emittierende auf einem einzigen Kleeblatt, während der Rest der Kleeblätter haben nichts von ihnen ausstrahlen.
   2. Strahlen Sie für wettbewerbsfähige Experiment Licht aus allen vier Kleeblätter mit unterschiedlichen Eigenschaften in Konkurrenz zueinander.
      Hinweis: Andere Experimente können die Bedeutung der Insekten Zustand beurteilen (gefüttert, ausgehungert, Teneral, gedeckt, Blut zugeführt, etc..) und Lebensgeschichte. Aufnahme/Verhaltensanalyse Software kann verwendet werden, zu erfassen und zu quantifizieren Verhalten. Für nächtliche Experimente können Infrarot-Kameras verwendet werden, um die Insekten zu sehen, die in der IR-Aufnahme im Gegensatz zu den dunklen Arena weiß Leuchten werden.
   3. Drehen Sie LED-Positionen nach jedem replizieren, die potenzielle Auswirkungen der Lichtinterferenz zwischen gegnerischen Lichtquellen und keine ökologischen Präferenzen zu kontrollieren.
   4. Um die Anzahl der Kollektionen für Insekten, die nicht in die Löcher gehen, verwenden Sie Infrarot-LEDs, eine Infrarot-Kamera und Software¹⁴. Die video-Aufnahme zeigen, dass die Anzahl der Käfer, jede LED Besuche. Eine Auflistung wird nicht gezählt, es sei denn, das Insekt bewegt sich von der Mitte der Arena in Richtung einer LED im Gegensatz zum Anschluss an einer Kante über eine LED.
4. Arena-setup
   1. Richten Sie ein Podest mit vier identischen einweckgläser und legen Sie ein schwarzes Leinens Tuch darüber. Das Leinentuch ist schwarz, um verhindern, dass Licht reflektiert den Boden der Arena.
   2. Legen Sie die Grundplatte der Arena auf diesem Sockel. Montieren Sie jedes Stück der Arena auf dieser Grundplatte.
   3. Legen Sie die Kleeblatt Arena zentral um den Freigabe-Punkt in der Bodenplatte. Vor diesem zentralen kann die Insekten von der Mitte des Experiments, entstehen ihnen keine anfängliche den Vorzug geben.
   4. Installieren Sie die Leuchtdioden (LEDs) in den vier Sammelbehälter LED-Halter.
   5. Die elektrische Ausrüstung zur Steuerung der Beleuchtung eingerichtet.

3. starten Bioassays

1. Deckel klar der Arena über die Arena parallel zur Bodenplatte. Wenn Insekten durch die Grundplatte freigesetzt werden, sollte die Arena Deckel bereits auf der Bühne. Dadurch enthält Insekten und visuelle Beurteilung oder video-Aufzeichnung (terrestrische Insekten).
   1. Erforderlichenfalls durch Arten (aerial Insekten) vorübergehend immobilisieren Sie die Insekten zur Extraktion aus ihren Käfigen (Entstehung) ermöglichen und Arena-Einführung. Die Insekten Sie umwerfen kann mit vorübergehend mit Kohlendioxid oder eine kalte Temperatur (<-20 ° C bis-4,00 ° C für Mücken Mücken) erreicht werden.
   2. Über eine Absauganlage, extrahieren Sie das gewünschte Geschlecht und Anzahl der Insekten von den unten klopfte Insekten. Dann stellen Sie die Insekten in die Arena durch die Grundplatte. Verwenden Sie ein Rohr oder einem anderen Werkzeug Aspiration für Insekt-Extraktion. Zuviel Handhabung oder langen Belichtungszeiten verringert überleben.
   3. Bioassay Aufnahmen/Bewertung vor Akklamation zu bestätigen, die Insekten sind nur auf das Licht reagieren und nicht ausstellen eine Flucht-Reaktion zu starten. Flucht-Reaktion, eine bieten eine Akklimatisierung Zeit von 1 h bis die Insekten vor dem Einschalten der Elektronik zu vermeiden. Insekten orientieren an bestimmte Wellenlängen des Lichts während ihrer Flucht Reaktion in einer neuen Umgebung.

4. beenden und Quantifizierung von Bioassays

Hinweis: Die Dauer der einzelnen experimentellen replizieren hängt Insekt Verhalten und Reaktion Timing, im Allgemeinen eine längere Belichtungszeit zu verwenden, mehr Antworten sind in der Regel mehr informativ.

1. Rekord Umweltbedingungen.
2. Stop-Aufnahmen wie die Infrarot-Kamera bei eingesetzt.
3. Im Falle der Verwendung Sammlung Kammern: nach jeder Wiederholung legen die Kleeblatt-Arena in eine Tiefkühltruhe, die Insekten für die Quantifizierung zu töten. Die Arena sollte nicht in den Gefrierschrank zu lang gelassen werden, weil die eisige Umgebung den Kunststoff zu knacken verursachen kann.
4. Quantifizieren Sie Insekten Verhalten durch zählen Insekten Responder in Sammlung Käfigen oder Analyse des Videos. Insekten, die in der Kleeblatt Arena blieb wurden als keine Entscheidung gezählt. Beispielsweise Culicoides erwiesen sich am meisten angezogen mit UV-Licht im Vergleich mit der Herstellung keine Wahl-⁷.

Ergebnisse

Die terrestrischen Arena verwendet wurde, um die Pest fallen für rote Mehl Käfer¹⁴ Überwachung zu verbessern und die Antenne Arenen für Hessische fliegt¹⁵ und Gnitzen⁷. Obwohl die Kleeblatt Arenen ähnelten, die Bedingungen für die einzelnen Insektenarten waren unterschiedlich und untergebracht die Bewertung der nachtaktiv oder tagaktiv Insekten, die kriechen oder fliegen können. Diese Laborstudien übersetzt wi...

Diskussion

Foto-Attraktion Bioassays sind ein wichtiges Instrument, um die optimale attraktive Farbe(n) ermitteln und minimieren Sie die Optionen für Feldversuche dieser Farben. Jedoch müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden, bei der Optimierung der Biotest für eine bestimmte Insekten einschließlich: einzelnes Licht Vs. wettbewerbsfähige leichte Experimente, Helligkeit, optimale Spektralbereich, ambient Lichtinterferenz, Stand der Insekten und natürlichen Verhaltensweisen, die die möglichen Antworten beschrä...

Materialien

Name	Company	Catalog Number	Comments
metal flashing material
#10 stainless steel machine screw		Stock
#10 stainless steel locking nut		Stock
5 mm LED holder	Radio Shack Corp	276-080
matte black spray paint		Stock
Fluon		Stock
molded polyacrylic
screw top Nalgene	Thermo Fisher Scientific	Nunc polymethylpentene	125 mL, 64 mm outer diameter, 74 mm height
Threaded Teflon pipes		Stock	15 mm diameter, 60 mm length
StellarNet light spectrometer	Stellar Net, Inc	BLACK Comet C-SR-25
LED infrared light source	Tracksys LTD
infrared video camera	Panasonic Corp	WV-BP330 Panasonic CCTV camera
MEDIACRUISE software	Canopus Corp