JoVE Logo
АВТОРЫ
СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

Войдите в систему

Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.

В этой статье

  • Резюме
  • Аннотация
  • Введение
  • протокол
  • Результаты
  • Обсуждение
  • Раскрытие информации
  • Благодарности
  • Материалы
  • Ссылки
  • Перепечатки и разрешения

Резюме

Протокол демонстрирует простой и легкий метод вскрытия, подходящий для мигрирующих самок насекомых дикого типа, пойманных прожекторными ловушками. Этот метод позволяет существенно прояснить один и тот же вид путем сравнения обеих репродуктивных тканей, а именно брачного мешка и развития яичников самок насекомых дикого типа.

Аннотация

Мигрирующие насекомые-вредители создают серьезные проблемы для производства и безопасности продовольствия во всем мире. За мигрирующими вредителями можно наблюдать и ловить с помощью прожекторных ловушек. Одним из наиболее важных методов прогнозирования мигрирующих вредителей является идентификация мигрирующих видов. Однако в большинстве случаев сложно получить информацию только по внешнему виду. Таким образом, использование знаний, полученных при систематическом анализе женской репродуктивной системы, может помочь понять комбинированную анатомическую морфологию брачного мешка яичника и градацию развития яичников перелетных насекомых дикого типа, пойманных прожекторными ловушками. Чтобы продемонстрировать применимость этого метода, состояние развития яичников и стадии развития яичного зерна были непосредственно оценены у Helicoverpa armigera, Mythimna separata, Spodoptera litura и Spodoptera exigua для анатомии яичников, а брачные мешки яичников были изучены у Agrotis ipsilon, Spaelotis valida, Helicoverpa armigera, Athetis lepigone, Mythimna separata, Spodoptera litura, Mamestra brassicae и Spodoptera exigua, чтобы исследовать их взаимоотношения. В данной работе показан специфический метод препарирования для прогнозирования мигрирующих насекомых дикого типа, сравнивая уникальную репродуктивную систему различных мигрирующих насекомых. Затем были дополнительно исследованы обе ткани, а именно яичник и брачные мешки. Этот метод помогает прогнозировать динамику и структурное развитие репродуктивных систем у самок мигрирующих насекомых дикого типа.

Введение

Миграция насекомых играет жизненно важную роль в популяционной динамике глобального распределения насекомых, таких как Helicoverpa armigera - хлопковая совка, Mythimna separate - восточная совка, Spodoptera litura - гусеница таро, Spodoptera exigua - свекловичная совка, которые были зарегистрированы как серьезные вредители в Китае 1,2,3,4 . Большие расстояния перемещения, сезонные перемещения, высокая плодовитость мигрирующих вредных организмов и экологические факторы создают большие трудности в прогнозировании, прогнозировании и борьбе с этими вредителями5. Мониторинг миграции вредителей необходим для выявления приспособляемости и поведенческих изменений, способствующих миграции вредителей в соответствии с изменениями климата или циклами6. Чтобы поддерживать свой рост, размножение и выживание, насекомые в процессе эволюции приобрели последовательную приспособляемость; Эта серия адаптивной жизни породила множество изменений в репродуктивной системе, таких как миграционная стратегия, ведущая к контролю развития яичников в длительном миграционном процессе.

Развитие яичников характерно для мигрирующих вредителей, что сказывается на росте их популяции7. Поэтому развитие яичников уже давно является горячей темой исследований мигрирующих вредителей. Серия исследований привела к нескольким показателям развития яичников и стратегиям классификации. До сих пор для анализа развития завязей использовалось несколько методов, например, Loxostege sticticalis - развитие завязи луговой моли, которое включает начальную стадию оперения, ранний нерестовый период, период нереста и конец яйцекладки8. Некоторые исследователи разделяют уровни яичников на основе развития цвета желтка у мигрирующих чешуекрылых вредителей, таких как S. exigua - свекловичная совка, Pseudaletia unipuncta - настоящая совка, Cnaphalocrocis medinalis - рисовый лист и т.д.9,10,11,12. В предыдущих исследованиях уровни развития яичников у вредителей, таких как хлопковая совка и рисовая листовертка, были разделены на пять стадий: стадия отложения желтка, стадия зрелости зерна яиц, зрелое ожидание рождения, период пикового овогенеза и конечная стадия нереста13,14. Развитие яичников европейского кукурузного мотылька было разделено на шесть стадий развития: стадия отложения желтка, стадия созревания яиц, предварительное размещение яиц, пиковая стадия нереста и конечная стадия15.

Кроме того, насекомые одного и того же рода имеют разные стадии развития, например, уровни развития яичников Spodoptera frugiperda - совки - делятся на четыре уровня: стадия отложения желтка, зрелое ожидание родов, пик яйцеположительности и конечная стадия нереста16. С другой стороны, развитие яичников у Spodoptera exigua - свекловичной моли - имеет пять уровней: прозрачный, вителлогенез, созревание яиц, выпуск яиц и поздняя яйцекладка17.

Предыдущие исследования могли классифицировать развитие яичников только от одного до нескольких уровней развития яичников, используя цветную зрелость желтка, яйцекладку и развитие яйцеклетки, но классификация не может быть сделана на основе анатомии репродуктивной системы. Развитие яичника на основе анатомии морфогенеза является менее изученной областью. В данном случае метод вскрытия был разработан для прогнозирования мигрирующих самок в популяции с использованием двух типов ткани яичников, для уточнения их репродуктивной динамики на основе анатомического морфогенеза стадии развития яичников и брачного мешка, что дает прямые доказательства для различения мигрирующих самок дикого типа.

Некоторые исследования показали, что мигрирующие виды насекомых совок часто попадали в объективы прожекторов18. Завязь большинства мигрирующих видов совок находится на ранних стадиях развития на начальном этапе миграции, и уровень яичников увеличивается по мере миграции. В данной работе описан метод вскрытия степеней развития яичников, для изучения двух репродуктивных тканей разных самок популяции вредителей, пойманных прожекторным светом. Этот метод не только способствует пониманию миграционной динамики, но и помогает классифицировать насекомых, изучать физиологию насекомых, прогнозировать вредителей и самок видов вредителей.

протокол

ПРИМЕЧАНИЕ: Обратите внимание на меры безопасности перед отловом мигрирующих насекомых дикого типа, рекомендуется надеть защитное снаряжение (перчатки, рубашки с длинными рукавами и защитные очки). Кроме того, выключайте ловушку, когда она не используется, чтобы избежать других угроз безопасности и перегрева света. Перед вскрытием важно соблюдать протоколы безопасности, такие как ношение перчаток, защитных очков и лабораторного халата, чтобы предотвратить воздействие биологических жидкостей и химических веществ.

1. Отлов мигрирующих насекомых

  1. Начните этот протокол с ловли насекомых с помощью лампы-прожектора. В этом протоколе источником тестового насекомого является район Цзиян, город Цзинань, провинция Шаньдун, Китай (36,977088° с. ш., 116,982747° в. д.).
  2. Используйте основной корпус прожекторной лампы, изготовленный из нержавеющей стали, коробку, представляющую собой прямоугольный корпус, и галогенную фару типа GT75 мощностью 1000 Вт. Поместите фару посередине в качестве источника света.
  3. Поместите внутрь воронкообразный канал для сбора насекомых, а в нижней части светильника поместите ящик для сбора насекомых диаметром 5 см, а затем сетчатый мешок для сбора насекомых 60-го порядка (0,5 м х 0,5 м), который используется для сбора насекомых, попавших в ловушку света. Известная проекция света находится на высоте около 500 м над землей.
  4. В этом протоколе особое внимание уделяется иммиграционной динамике самок дикого типа и развитию завязей; поэтому собирайте разные виды насекомых (здесь сбор проводился с апреля по август, в течение 2021-2022 годов). Избегайте сбора мелких и раненых насекомых, выбирайте для этого эксперимента крупных вредителей одинакового размера.

2. Подготовка насекомых

  1. Всех собранных насекомых переложить из сетчатого мешка (0,5 м) в сетчатую клетку (30 см х 30 см), а затем поставить чашку Петри, содержащую стерилизованный раствор 10% медовой воды (кормление не обязательно). Поместите клетку при температуре 27 ± 2 °C, относительной влажности воздуха 65% ± 12% и выдержите в темноте в течение 8-12 часов.
  2. Выберите самок дикого типа, которые залетели в клетку в тот же день, осторожно переложите их в индивидуальные пробирки и закройте каждую пробирку хлопчатобумажной крышкой. Избегайте прямого обращения, которое может повредить или травмировать вредителя из-за чрезмерного давления.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Все самки дикого типа были пойманы в ночное время, а вскрытие проводилось в дневное время. Таким образом, каждый эксперимент проводился в течение суток.

3. Подготовка к методу паралича насекомых (рисунок 1)

  1. Поместите выбранную самку вредителя по отдельности в пробирку с мухами посередине и обезболивайте самку газом CO2 , держа иглу духового пистолета, чтобы вызвать легкий паралич. Чтобы убедиться, парализован вредитель или нет, осторожно подтолкните или прикоснитесь к вредителю мягкой щеткой. Отсутствие реакции на мягкие раздражители и неподвижность указывают на успешный паралич.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Низкая температура (-20 °C) также может быть использована в качестве альтернативного метода для паралича насекомых.

4. Вскрытие насекомых

  1. Поместите только что парализованную самку в препарирующую чашку Петри, содержащую абсолютный этанол (10 мл). Чтобы избежать влияния чешуйчатых волосков и порошка крыльев при вскрытии, пропитайте живое или парализованное насекомое абсолютным спиртом и промойте в чистой воде.
  2. Отделите спинные крылья от места соединения грудной клетки и брюшного туловища с помощью двух пар щипцов.
  3. Перенесите брюшную полость в новую одноразовую чашку Петри, содержащую соответствующее количество воды (глубиной 2-5 мм), и аккуратно отклейте брюшной экзоскелет вдоль дорсальной вентральной линии от заостренного рта до хвоста, используя препарирующие щипцы. Повторите те же действия с другой стороны, а затем опустите его в чистую воду, чтобы разогнать неповрежденные ткани.
  4. Аккуратно снимите жировые ткани эпидермиса с помощью щипцов, а яичники аккуратно потяните и отпустите.
  5. Используйте рассекающие щипцы, чтобы аккуратно удалить частицы жира и другие органы вокруг яичников. Как правило, яичники вредителей в основном загибаются внутрь с обеих сторон брюшка, пытаются работать в жидкой среде, разворачивая яичники, и медленно отделяют брачный мешок посередине и выковыривают частицы жира, прикрепленные к яичниковым трубам.
  6. Осторожно возьмитесь за завязь и брачный мешок с вертикального заднего конца и осторожно разверните его вниз. Чтобы избежать повреждений во время раскрытия, перенесите завязь в новую или чистую чашку Петри, содержащую воду. Возьмитесь за кончик яичника и разверните завязь внутрь; Осторожно выполняйте этот шаг, чтобы избежать повреждения яйцеклеток.

5. Анализ данных по анатомии тканей яичников

  1. На этом этапе оценивают развитие яиц каждого насекомого, следя за цветом и размером яиц, чтобы судить о его зрелости. Затем судите о степени яичника в соответствии с развитием яйцеклетки.
    ПРИМЕЧАНИЕ: Деление различных уровней развития яичников в основном разделяется, либо до яйцекладки, либо до развития яиц с уровнем осаждения желтка. Развитие яичного зерна насекомых далее разделено на стадии для большей ясности, такие как стадия появления желтка, стадия зрелости желтка и стадия гибели желтка. Зрелость яичного зерна зависит от полноты, цвета и размера яйца, чтобы судить о его зрелости.
  2. После вскрытия убедитесь, что отделили ткани брачных мешков самок от неповрежденных яичников и наблюдайте за морфологией, чтобы различать виды, потому что анатомия большинства брачных мешков варьируется от вида к виду. Поэтому используйте брачные мешки, чтобы различать виды.
  3. На этом этапе оценивается анатомия яичников и анализируется оценка развития яичников. Разделите ткани яичников на пять степеней (от 1 до 5 степени).
    1. Обратите внимание на следующие изменения и структуру ткани: первый сорт (1) - ранняя стадия развития (молочно-прозрачный), полный живот, мягкий, жирное тело пушистое, светлого цвета, трудно поддается отслаиванию. Вторая стадия (2) – стадия отложения желтка и, при необходимости, яичники оценивают отдельно после наблюдения за более длинным и толстым каналом яичника. Третья степень (3) имеет меньше жировых тел и всего несколько гранул, прикрепленных к яичнику. Четвертая степень (4) кажется менее эластичной и легко ломается, а некоторые яйцеклетки могут присутствовать в середине маточной трубы. Пятую степень (5) легко выявить с меньшим количеством жировых тел или их отсутствием, атрофированными и хрупкими яичниками.
  4. Съемка изображений с помощью цифровой камеры в соответствии с экспериментальными потребностями.

Результаты

Развитие яйцеклеток
Приведенный выше протокол был применен для анализа развития яйцеклеток в яичнике. С этой целью, во-первых, яйца были разделены на четыре стадии, чтобы различать раннюю и зрелую стадию развития яиц у всех видов, например, коробочного червя, совки, гусеницы т...

Обсуждение

Методы анализа яичников обычно используются в защите растений для выяснения движения полета насекомых и популяции для прогнозирования 19,20,21 и уточнения физиологических вариаций у насекомых. Было замечено, что уникальная миграция и сп...

Раскрытие информации

У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявлять.

Благодарности

Исследование выполнено при поддержке крупного научно-технологического инновационного проекта (2020CXGC010802).

Материалы

NameCompanyCatalog NumberComments
Digital cameraCanon ( China ) co., LTDEOS 800D
DropperQingdao jindian biochemical equipment co., LTD
Ethanol absolute (99.7%)Shanghai Hushi Laboratory Equipmentco., LTD
Forceps Vetus Tools co., LTDST-14
GT75 type halogen headlamp (1000 W)Shanghai Yadeng Industry co., LTD
Helicoverpa armigera, Mythimna separate, Spodoptera litura, Spodoptera exiguaJiyang district, Jinan city, Shandong province, China
Measuring cylinder, beaker, flaskQingdao jindian biochemical equipment co., LTD
Net bag Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD0.5 m 
Net cages Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD30 cm x 30 cm
Petri dishesQingdao jindian biochemical equipment co., LTD 60 mm diameter

Ссылки

  1. Wu, K. Monitoring and management strategy for Helicoverpa armigera resistance to Bt cotton in China. Journal of Invertebrate Pathology. 95 (3), 220-223 (2007).
  2. Jiang, X., Luo, L., Zhang, L., Sappington, T. W., Hu, Y. Regulation of Migration in Mythimna separata (Walker) in China: A Review Integrating Environmental, Physiological, Hormonal, Genetic, and Molecular Factors. Environmental Entomology. 40 (3), 516-533 (2011).
  3. Su, J., Lai, T., Li, J. Susceptibility of field populations of Spodoptera litura (Fabricius) (Lepidoptera: Noctuidae) in China to chlorantraniliprole and the activities of detoxification enzymes. Crop Protection. 42, 217-222 (2012).
  4. Che, W., Shi, T. Insecticide Resistance Status of Field Populations of Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae) From China. Journal of Economic Entomology. 106 (4), 1855-1862 (2013).
  5. Jiang, X., Luo, L. Regulation of Migration in Mythimna separata (Walker) in China: A Review Integrating Environmental, Physiological, Hormonal, Genetic, and Molecular Factors. Environmental Entomology. 40 (3), 516-533 (2011).
  6. Kiss, M., Nowinszky, L., Puskás, J. Examination of female proportion of light trapped turnip moth (Scotia segetum Schiff.). Acta Phytopathologica Et Entomologica Hungarica. 37, 251-256 (2002).
  7. Jiang, X. F., Luo, L. Z., Sappington, T. W. Relationship of flight and reproduction in beet armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae), a migrant lacking the oogenesis-flight syndrome. Journal of insect physiology. 56 (11), 1631-1637 (2010).
  8. Sun, Y., Chen, R., Wang, S., Bao, X. Morphological observation on the development of female reproductive system in meadow moth Loxostege sticticalis L. Acta Entomologica Sinica. 34, 248-249 (1991).
  9. Fu, X., Feng, H., Liu, Z., Wu, K. Trans-regional migration of the beet armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae), in North-East Asia. PLoS One. 12 (8), e0183582 (2017).
  10. Cusson, M., McNeil, J. N., Tobe, S. S. In vitro biosynthesis of juvenile hormone by corpora allata of Pseudaletia unipuncta virgin females as a function of age, environmental conditions, calling behaviour and ovarian development. Journal of Insect Physiology. 36 (2), 139-146 (1990).
  11. Fu, X. W., et al. Seasonal migration of Cnaphalocrocis medinalis (Lepidoptera: Crambidae) over the Bohai Sea in northern China. Bulletin of entomological research. 104 (5), 601-609 (2014).
  12. Telfer, W. H. Egg formation in Lepidoptera. Journal of Insect Science. 9, 1-21 (2009).
  13. Wu, K., Guo, Y., Wu, Y. Ovarian development of adult females of cotton bollworm and its relation to migratory behavior around Bohai bay of China. Acta Ecologica Sinica. 22 (7), 1075-1078 (2002).
  14. Wada, T., Ogawa, Y., Nakasuga, T. Geographical difference in mated status and autumn migration in the rice leaf roller moth, Cnaphalocrocis medinalis. Entomologia Experimentalis et Applicata. 46 (2), 141-148 (1988).
  15. Xingquan, K., Calvin, D. D. Female European corn borer (Lepidoptera: Crambidae) ovarian developmental stages: Their association with oviposition and use in a classification system. Journal of economic entomology. 97 (3), 828-835 (2004).
  16. Ge, S., et al. Potential trade-offs between reproduction and migratory flight in Spodoptera frugiperda. Journal of insect physiology. 132, 104248 (2021).
  17. Han, L. Z., Gu, H. N. Reproduction-Flight Relationship in the Beet Armyworm, Spodoptera exigua (Lepidoptera: Noctuidae). Environmental Entomology. 37 (2), 374-381 (2008).
  18. Zhou, Y., et al. Long-term insect censuses capture progressive loss of ecosystem functioning in East Asia. Science Advances. 9 (5), eade9341 (2023).
  19. Hu, G., Lim, K. S., Horvitz, N. Mass seasonal bioflows of high-flying insect migrants. Science. 354 (6319), 1584-1587 (2016).
  20. Hu, G., et al. Environmental drivers of annual population fluctuations in a trans-Saharan insect migrant. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 118 (26), e2102762118 (2021).
  21. Fu, X., Liu, Y., Li, C. Seasonal migration of Apolygus lucorum (Hemiptera: Miridae) over the Bohai Sea in northern China. Journal of Economic Entomology. 107 (4), 1399-1410 (2014).
  22. Fu, X., Liu, Y., Li, Y., Ali, A., Wu, K. Does Athetis lepigone Moth (Lepidoptera: Noctuidae) Take a Long-Distance Migration. Journal of Economic Entomology. 107 (3), 995-1002 (2014).
  23. Huang, J., et al. The Effect of Larval Diet on the Flight Capability of the Adult Moth (Athetis lepigone) (Möschler) (Lepidoptera: Noctuidae). Florida Entomologist. 105 (4), 287-294 (2023).
  24. Sun, X., Hu, C., Jia, H. Case study on the first immigration of fall armyworm, Spodoptera frugiperda invading into China. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 664-672 (2021).
  25. Feng, H. Q., Wu, K. M., Cheng, D. F., Guo, Y. Y. Northward migration of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) and other moths in early summer observed with radar in northern China. Journal of Economic Entomology. 97 (6), 1874-1883 (2004).
  26. Ge, S. S., et al. Flight activity promotes reproductive processes in the fall armyworm, Spodoptera frugiperda. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 727-735 (2021).
  27. Guerra, P. A., Pollack, G. S. Flight behaviour attenuates the trade-off between flight capability and reproduction in a wing polymorphic cricket. Biology Letters. 5 (2), 229-231 (2009).
  28. He, W., Zhao, X., Ge, S., Wu, K. Food attractants for field population monitoring of Spodoptera exigua (Hübner). Crop Protection. 145, 105616 (2021).
  29. He, L. M., et al. Adult nutrition affects reproduction and flight performance of the invasive fall armyworm, Spodoptera frugiperda in China. Journal of Integrative Agriculture. 20 (3), 715-726 (2021).
  30. Kongming, W., Yuyuan, G., Yan, W. Ovarian development of adult females of cotton bollworm and its relation to migratory behavior around Bohai Bay of China. Acta Ecologica Sinica. 22 (7), 1075-1078 (2002).
  31. Feng, H., Wu, X. Seasonal Migration of Helicoverpa armigera (Lepidoptera: Noctuidae) Over the Bohai Sea. Journal of Economic Entomology. 102 (1), 95-104 (2009).
  32. Miao, J., Guo, P., Li, H. Low Barometric Pressure Enhances Tethered-Flight Performance and Reproductive of the Oriental Armyworm, Mythimna separata (Lepidoptera: Noctuidae). Journal of Economic Entomology. 114 (2), 620-626 (2021).
  33. Fu, X., Zhao, X. Seasonal Pattern of Spodoptera litura (Lepidoptera: Noctuidae) Migration Across the Bohai Strait in Northern China. Journal of Economic Entomology. 108 (2), 525-538 (2015).
  34. Rhainds, M., Kettela, E. G. Oviposition threshold for flight in an inter-reproductive migrant moth. Journal of Insect Behavior. 26 (6), 850-859 (2013).
  35. Showers, W. B. Migratory ecology of the black cutworm. Annual review of entomology. 42, 393-425 (1997).
  36. Zhang, Z., et al. Morphological differences of the reproductive system could be used to predict the optimum Grapholita molesta (Busck) control period. Scientific Reports. 7 (1), 8198 (2017).
  37. Zheng, D. B., Hu, G., Yang, Ovarian development status and population characteristics of Sogatella furcifera (Horváth) and Nilaparvata lugens (Stål): implications for pest forecasting. Journal of Applied Entomology. 138 (1-2), 67-77 (2014).
  38. Wan, G. J., Jiang, S. L. Geomagnetic field absence reduces adult body weight of a migratory insect by disrupting feeding behavior and appetite regulation. Insect Science. 28 (1), 251-260 (2021).
  39. Laštůvka, Z. Climate change and its possible influence on the occurrence and importance of insect pests. Plant protection science. 45, S53-S62 (2009).
  40. Xu, R. B., Ge, S. S. Physiological and Environmental Influences on Wingbeat Frequency of Oriental Armyworm, Mythimna separata (Lepidoptera: Noctuidae). Environmental Entomology. 52 (1), 1-8 (2022).
  41. Jiang, X., Cai, B. Influences of temperature and humidity synthesize on flight capacity in the moth s of Oriental armyworm, Mythimna separata(Walker). Acta Ecologica Sinica. 23 (4), 738-743 (2003).
  42. Zhang, L., Luo, L., Jiang, X. Starvation influences allatotropin gene expression and juvenile hormone titer in the female adult oriental armyworm, Mythimna separata. Archives of Insect Biochemistry and Physiology. 68 (2), 63-70 (2008).

Перепечатки и разрешения

Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи

Запросить разрешение

Смотреть дополнительные статьи

Helicoverpa ArmigeraMythimna separataSpodoptera lituraSpodoptera exiguaAgrotis ipsilonSpaelotis validaAthetis lepigoneMamestra Brassicae

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Конфиденциальность

Условия эксплуатации

Политика

СВЯЖИТЕСЬ С НАМИ

РЕКОМЕНДОВАТЬ БИБЛИОТЕКЕ

НОВОСТИ JoVE

Исследования

Образование

АВТОРЫ

Библиотекарь

О JoVE

Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены