Elementos-chave da foto atração bioensaio para insetos estudos ou programas de monitoramento

Resumo

Arenas de bioensaio foto-atração são usados para determinar as cores de luz ideal para maximizar a atração de insetos; no entanto, bioensaios e métodos são específicos para habitats e comportamentos insetos-alvo. Modificações e equipamento personalizável são explicadas para insetos noturnos ou diurnos e terrestres ou aéreos.

Resumo

Atrativos visuais otimizados aumentará a eficiência de captura de insetos usando comportamentos de inata do inseto alvo (foto-táxis positivos) como um meio para atrair o inseto dentro de uma população controle ou monitoramento de armadilha. Díodos (LEDs) criaram opções de iluminação personalizável com comprimentos de onda específicos (cores), intensidades e larguras de banda, todos os quais podem ser personalizados para os insetos alvo. Bioensaios comportamentais foto-atração podem usar LEDs para otimizar as cores atraentes para uma espécie de inseto até fases da história de vida específicos ou comportamentos (acasalamento, alimentação ou procuram abrigo). Pesquisadores devem então confirmar os resultados de bioensaio no campo e entender a distância limitada atraente dos atrativos visuais.

A arena de bioensaio trevo é um método flexível para avaliar atração foto ao mesmo tempo avaliar uma gama de comportamentos naturais de insetos tais como fuga e respostas de alimentação. A arena pode ser usada para experimentos de insetos terrestres ou aéreos, bem como insetos diurnos e noturnos. Técnicas de coleta de dados com a arena estão filmando, contando o contacto com as luzes ou fisicamente coleta de insetos são atraídos para as luzes. As contas de ensaio para insetos que fazem não-escolha e as arenas podem ser única (não-competitivas) cor ou várias cores (competitivas). O trevo design faz com que insetos com forte thigmotaxis para retornar para o centro da arena, onde eles podem exibir todas as opções em um LED competitivo testes. A arena trevo aqui apresentada tem sido usada com mosquitos, percevejos, mosca Hessian, moscas domésticas, mordidas de mosquitos, besouros de farinha vermelho e prejuízos. Bioensaios são usados para desenvolver precisos e armadilhas de insetos eficazes para guiar o desenvolvimento e otimização de armadilhas de insetos usados para monitorar as flutuações de população de pragas para avaliações de risco doença vetor, a introdução de espécies invasoras, ou utilizados para supressão da população.

Introdução

Quase toda a vigilância entomológica depende do olfato ou atrativos visuais e muitas vezes ambos. Atrativos olfativos voláteis podem dispersar em todo o ambiente, resultando em uma grande área atraente. No entanto, atrativos visuais podem ter um alcance mais limitado devido o invertebrados olho composto resolução imagens^1,2,3. Portanto, os atrativos visuais devem ser otimizados para o inseto de interesse para maximizar a atração e a armadilha projetado para tirar proveito dos comportamentos naturais do inseto alvo.

Atração visual baseia-se em comprimentos de onda do sol ou outras fontes de luz que é absorvida ou refletida pela superfície de um objeto; organismos ver esta absorção/refração de comprimentos de onda como cor. Visão de inseto foi encontrado para incluem azul, verde e ultravioleta (UV) comprimentos de onda¹. Os insetos usam sua visão para ajudar em encontrar companheiros, comida e abrigo⁴. Insetos visualmente podem definir tamanhos de objeto, cores, formas, movimentos e contrastes^5,6. Insetos desconhecimento ativos são geralmente atraídos pela luz de diferente contraste e intensidade⁴, enquanto insetos diurnos podem resolver as cores e imagens, além do contraste devido à maior disponibilidade de fóton durante o dia. Armadilhas de monitoramento usam pistas visuais do inseto, a sua vantagem para otimizar a atração e capturar⁷.

O método mais comum de avaliar foto-atração foi a observação de inseto movimento em direção à várias formas coloridas tais como flores⁸ ou objetos (tais como cartões pegajoso^9,,¹⁰). Bioensaios visuais usando colonizados insetos podem ajudar a identificar a gama de comprimentos de onda e/ou intensidades, óptima que reduz o número de ensaios de campo. Bioensaios visuais tais como o "túnel de luz de lado duplo" foram projetados para testes de moscas¹¹. O problema com dois túneis de luz faces são que eles não respondem por insetos que não são coletados. A maioria dos insetos vão ficar preso nos cantos internos e bordos em arenas. Também somente duas cores podem ser testadas de uma só vez. Outros ensaios incluem os métodos de Steverding & Troscianko (2004)¹², que reduziu a mosca tsé-tsé atração de grandes bandas (± 50 nm) de cores claras. Luz, emitindo-se diodos (LEDs) foram incorporados as armadilhas para melhorar a atração de insetos, otimizando os comprimentos de onda da luz emitida^1,13,14. Otimizando a atração visual destas armadilhas ou dispositivos de monitorização irão melhorar a eficiência de coleta de insetos usando comportamentos inata do inseto para atrair insetos. Desta forma, resultados de bioensaio são usados para otimizar a tecnologia de captura existente. O "terrestre artrópode armadilha" que melhorou a armadilha de cúpula-tipo padrão da indústria para vigilância de besouro de farinha vermelho (EUA patente # US8276314B2)) e o "método e composições para melhoria luz armadilhas" que incorporou da luz-emitindo-se diodos em antena armadilhas de insetos (EUA patente # US2009/0025275A1). As duas patentes usam tecnologia LED que foi otimizada usando os resultados de bioensaio para melhorar significativamente as armadilhas de insetos.

Este estudo descreve uma arena de bioensaio de atração de fotografia e métodos que permitem que os investigadores avaliar a resposta inseto para restringir os comprimentos de onda como uma cor atraente do competidor ou única. Equipamento e modificações experimentais são apresentadas para insetos noturnos, diurnos, terrestres e aéreos.

Protocolo

1. bioensaio componentes

1. Construção de arena terrestre
   1. Tiras de metal de uso intermitente material de 2,54 cm de comprimento. Dobre cada tira em um meio círculo com um diâmetro de 15,24 cm (Figura 1).
   2. Ligue as extremidades de cada meio círculo e uma forma de trevo de quatro peças. Conecte uma porca e um parafuso de máquina #10 para os extremos de cada meio círculo para mantê-los juntos.
   3. Faça um furo no ponto médio de cada semicírculo 0,79 cm da parte inferior da arena. Apor os titulares de 5 milímetros LED furos feitos no meio de cada semicírculo.
   4. Com o objetivo de reduzir a reflexão, spray de tinta de spray preta fosca em toda a arena¹⁴ para cobrir o piscar de metal. Usar uma textura líquida (ex., Fluon) para impedir que os insetos pulando fora da arena a tinta spray.
2. Construção de arena aérea
   Nota: A arena aérea tem um tamanho e uma dimensão semelhante à arena terrestre; no entanto, utilizou-se material poliacrílico (Figura 2). O plástico transparente permite que toda a luz passar. O plástico transparente impede a reflexão que interfere com o experimento. O plástico transparente também permite que o experimento seja filmado.
   1. Passe os pontos mais distantes de cada semicírculo para permitir que os recipientes de recolha para Aparafuse a arena principal. A forma de trevo envia insetos de volta para o meio. Não há cantos externos incentivam inseto Congregação; no entanto, os copos de coleção de insetos aéreos têm todos os cantos internos e sem cantos externos.
   2. Para recipientes de coleta aérea da arena, usar parafuso polymethylpentene tops (125 mL, 64 mm de diâmetro exterior, 74 mm de altura) e furar a parte de baixo (15 mm de diâmetro).
   3. Em cada uma das partes inferiores dos recipientes, apor tubos roscados (15 mm de diâmetro, comprimento de 60 mm).
   4. Anexe um titular de LED de 5 mm para as tampas de cada recipiente. Cada tampa de gaiola de coleção sobre o orifício grande das gaiolas coleção da linha.
   5. A tubulação roscada da arena no pequeno orifício no lado oposto da gaiola coleção do assento. Certifique-se que a ponta do tubo rosca inteira esteja alinhada com as paredes dentro da arena e se encaixa apertado para a gaiola de coleção.
      Nota: O tubo rosqueado era feito de Teflon. O Teflon brilha a cor do LED que mantém sua gaiola de coleção. A tubulação roscada foi o único elemento que brilha com relação os insetos na arena devido a uma substância de plástico cinza na base de cada gaiola de coleção.
3. Preparação de eletrônica
   Nota: Há várias cores (comprimentos de onda) de diodos emissores de luz são dependentes químicos usados para construir o LED e, portanto, uma ampla variedade de cores são possíveis (tabela 1).
   1. Para todos os experimentos, use padrão 5mm LEDs com fios positivos e negativos. Os LEDs podem ser estreitos em sua gama de comprimento de onda ± 5 nm ou podem ser grandes em sua gama de comprimento de onda ± 50 nm.
   2. Defina o ângulo como o ângulo máximo cônico, na qual uma exposição pode ser vista. Caso contrário, estes são conhecidos como buraco LEDs. Através do buraco LEDs exigem através de slots de buraco em um PCB, um chicote de fios de fiação, ou fios soldados aos terminais positivos e negativos. Superfície de montagem de LEDs exigem adequada PCB design e solda para incorporá-las.
   3. Incorporar o sistema eletrônico para controlar a ingestão de energia LED (LED intensidade) resistências variáveis (Figura 3). Use um espectrômetro de luz para verificar a intensidade (W/m²) e o comprimento de onda (nm) dos LEDs para cada experimento.

2. preparação de arena

1. Antes e entre cada replicar, cuidadosamente desmontar e limpar a arena usando um sabão inodoro, não abrasivo em água morna para remover quaisquer odores ou attractants indesejados. Use uma esponja com um baixo nível de abrasivo para evitar riscar a arena.
   1. Completamente seco da arena e coloque-a para terminar o ar de secagem em preparação para o próximo julgamento. Isso evitará manchas de água desenvolvendo. Arranhões e marcas de água podem causar refração sobre esses pontos na arena. Distorções criam erro nos resultados.
   2. Sempre que a arena deve ser tratada, use luvas de nitrilo para evitar a introdução de odores humanos sobre as superfícies da arena.
2. Gravar as seguintes condições ambientais: umidade, temperatura, pressão barométrica, data, hora de início/fim, fontes de luz externas e posições de LED na arena. Gravar esses valores e monitorar suas tendências de experimento para experimento. Isso garante repetições experimentais uniformes adequadas, gravar as condições ambientais, antes e após as repetições.
3. Tipos de experiências
   Nota: Esta configuração é capaz de testar luz única e competitiva.
   1. Para o teste de luz única, use uma luz emitida em um único trevo enquanto o resto das folhas trevo tem nada emitindo a partir deles.
   2. Para experiência competitiva, emitem luz de todos os quatro artérias com características diferentes em concorrência uns com os outros.
      Nota: Outras experiências podem avaliar a importância do estado de insetos (alimentar, fome, teneral, acoplado, sangue alimentado, etc.) e palco de história de vida. Software de gravação/análise comportamental pode ser usado para registrar e quantificar o comportamento. Para experiências noturnas, câmeras de infravermelhas podem ser usadas para exibir os insetos, que irão brilhar branco no IR gravar em contraste com a escura arena.
   3. Rode LED posições após cada replicar para controlar o efeito potencial de interferência de luz entre fontes de luz adversárias e quaisquer preferências ambientais.
   4. Para contar o número de coleções de insetos que não vá nos furos, use LEDs infravermelhos, uma câmera infravermelha e software¹⁴. A gravação de vídeo irá mostrar que o número de besouro visitas para cada LED. Uma coleção não é contabilizada a menos que o inseto se move do centro da arena em direção a um LED em vez de seguir uma borda passado um LED.
4. Instalação de arena
   1. Construa um pedestal com quatro frascos de pedreiro idênticos e coloque um pano de linho preto em cima deles. O pano de linho é preto para impedir que a luz refletindo fora da parte inferior da arena.
   2. Coloque a placa de base da arena no topo do pedestal. Monte cada pedaço da arena em cima desta placa de base.
   3. Coloque a trevo arena centralmente em torno do ponto de lançamento da placa de base. Manter esta central permite que os insetos que emergem do centro do experimento, dando-lhes sem preferência inicial.
   4. Instale a luz emitindo-se diodos (LEDs) para os titulares de LED do contêiner quatro coleção.
   5. Configure o equipamento elétrico para controlar as luzes.

3. começando bioensaios

1. Coloque a tampa clara da arena pela arena paralelo à placa de base. Se os insetos são liberados através da placa de base, a tampa da arena já deve estar na arena. Isso contém insetos e permite a avaliação visual ou gravação de vídeo (insetos terrestres).
   1. Se necessário por espécies (insetos aéreos), imobilize temporariamente os insetos para permitir a extração de suas gaiolas (emergência) e permitir a introdução de arena. Derrubando os insetos pode ser realizada com temporariamente com dióxido de carbono ou uma temperatura fria (<-20 ° C para mosquitos-4,00 ° c para mosquitos).
   2. Usando um aspirador, extrai o sexo desejado e contagem de insetos dos insetos batidos para baixo. Em seguida, introduza os insetos para a arena através da placa de base. Use um tubo ou outra ferramenta de aspiração para a extração de insetos. Muito manuseio ou longas exposições reduzirá a sobrevivência.
   3. Começa as gravações de bioensaio/avaliação antes aclamação para confirmar os insetos estão respondendo apenas para a luz e não exibindo uma resposta de fuga. Para evitar a fuga de resposta, uma proporcionar um tempo de aclimatação de 1 h para os insetos antes de ligar o sistema eletrônico. Insetos orientam no sentido de comprimentos de onda específicos da luz durante sua resposta de fuga quando colocado em um ambiente novo.

4. terminando e quantificando os bioensaios

Nota: A duração de cada replicar experimental dependerá de comportamento de insetos e de tempo de resposta, em geral usar uma exposição mais longa, mais respostas tendem a ser mais informativo.

1. Registro das condições ambientais.
2. Pare as gravações, tais como a câmera de infravermelho, se usado.
3. No caso de utilizar câmaras de coleção: após cada replicar, coloque a trevo arena em um freezer para matar os insetos para quantificação. A arena não deve ser deixada no congelador por muito tempo, porque o ambiente frio pode causar o plástico de crack.
4. Quantificar o comportamento de insetos por contagem respondentes insetos em gaiolas de coleção ou análise de vídeo. Insetos que permaneceram na arena trevo foram contados como não tendo feito nenhuma escolha. Por exemplo, Culicoides foram encontrados para ser mais atraídas pela luz UV em comparação com fazendo nenhuma escolha⁷.

Resultados

A arena terrestre tem sido usada para melhorar armadilhas para farinha vermelho besouros¹⁴ de monitoramento de pragas e as arenas aéreas para bárbaro voa¹⁵ e mordidas de mosquitos⁷. Embora os trevo arenas foram semelhantes, as condições de cada espécie de inseto eram diferentes e acomodados a avaliação dos insetos noturnos ou diurnos que pode rastejar ou voar. Mais importante, estes estudos de laboratório trad...

Discussão

Bioensaios de foto-atração são uma ferramenta importante para determinar as cores atraentes ideal e minimizar as opções para ensaios de campo destas cores. No entanto, vários fatores devem ser considerados ao otimizar o bioensaio para um inseto específico, incluindo: única luz vs. experiências competitivas de luz, brilho, faixa espectral ideal, interferência de luz ambiente, estada dos insetos e comportamentos naturais que possam limitar as possíveis respostas.

A maioria do...

Materiais

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