Vi er taknemmelige for støtten fra bachelorassistenter under opdragelsen til dette arbejde, især Regina Kurandina og Rhea Smykalski. Carolyn Kalinowski hjalp med at udarbejde litteratur om metaltoksicitet i andre Lepidoptera. Dette arbejde blev muliggjort af et sommerforskningsstipendium fra University of Minnesota Department of Ecology, Evolution and Behavior.

Denne forskning blev udført under USDA APHIS tilladelse P526P-13-02979.
1. Indsamling af eksperimentelle sommerfugle
<ol><li>Fang voksne kvindelige sommerfugle med et insektnet fra luften. Kålhvide findes generelt i åbne, forstyrrede levesteder med nektarplanter og værtsplanter (i familien Brassicaceae) til stede.<ol><li>Søg, når solen er fremme, og temperaturen er varm. For at målrette hunner skal du kigge efter personer, der flagrer langsomt, tæt på jorden og lander på planter for at "tromme" (smage) bladene med deres foretarsi.</li>
	</ol></li>
	<li>Opret kvinder i bur for at høste æg. BEMÆRK: Markindsamlede hunner har i gennemsnit parret sig med en eller to hannerpå 12 år og bør begynde at lægge frugtbare æg kort tid efter fangst. Vildtfangede hunner har brug for naturligt lys til oviposit og parring, så placer buret i et drivhus eller vindueskarme.</li>
	<li>Hushunner med en værtsplante til at høste æg. BEMÆRK: Kvinder accepterer en række værtsplanter, herunder grønkål, radise, grønkål, collards og Arabidopsis, men sikrer, at planterne ikke er blevet behandlet med pesticider.<ol><li>Præsenter værtsplanterne enten i potter eller i beholdere med vand for at opretholde bladtrykket, såsom stængler af grønkål i blomstervandrør.</li>
		<li>Hvis forskeren ønsker at indsamle æg og overføre dem direkte til kosten, skal du først bruge et elastik til at fastgøre et værtsplanteblad til toppen af en plastikkop vand og derefter strække et stykke parafilm rundt om kanthunnerne, der rører bladet, vil oviposit på parafilmen (se5).</li>
	</ol></li>
	<li>Sørg for, at buret også indeholder noget, der holder den relative luftfugtighed høj, for eksempel gennem daglig vanding af en potteplante eller befugtning af et håndklæde, især under tørre forhold. Hvis potteplanter vandes i buret, skal du sørge for, at der er et håndklæde under gryden, da sommerfugle kan sidde fast i poolende vand.</li>
	<li>Foder sommerfuglene med en 10% fortyndet honningvandsopløsning præsenteret på en gul svamp, som sommerfugle hurtigt lærer at bruge, især hvis de er anbragt hos erfarne individer.<ol><li>For at tilskynde sommerfugle til at fodre fra svampe, skal du placere dem direkte på føderen, især efter let sprøjtning med en vandflaske, hvilket ofte får dem til at stikke deres proboscis ud.</li>
		<li>For at oprette føderen skal du først skylle de gule eller orange svampe grundigt og derefter skære dem i små firkanter, der passer ind i 60 mm plastik petriskåle. Skift foderautomaterne dagligt og rengør svampene i en mild blegemiddelopløsning efterfulgt af grundig skylning for at forhindre skimmelvækst.</li>
	</ol></li>
</ol>2. At lave kunstige kostvaner
<ol><li>Brug først opskriften i tabel 1 eller andre relevante kilder til at bestemme den relevante opskrift på et eksperiment. Foretag nødvendige ændringer, der er specifikke for målarterne eller eksperimentet. Udskriv en opskrift, der skal følges, mens du vejer ingredienser.</li>
	<li>Vej alle de tørre ingredienser, undtagen agar, i en beholder. Sørg for, at ingredienserne sættes tilbage på deres respektive opbevaringssted, idet det bemærkes, at flere ingredienser opbevares ved 4 ° C. Anbring den vejede, tørre ingrediensblanding i en blender med 5 ml hørfrøolie.</li>
	<li>Følg nedenstående trin for hver diætbatch.<ol><li>15 g finmasket agar blandes med 400 ml destilleret vand i et bægerglas med en størrelse på mindst 1 liter. Mikrobølgeovn, indtil agaren er tæt på kogning, med fine bobler i hele blandingen, omrør blandingen hver 30-60 s for at forhindre kogning.</li>
		<li>Til denne varme agarblanding tilsættes 400 ml destilleret vand i vandhanetemperatur for at bringe det til en passende temperatur til blanding med de tørre ingredienser, da vitaminblandingen er varmefølsom.</li>
		<li>Tilsæt agarblandingen til blenderen og bland grundigt, skrab blenderens kanter om nødvendigt.</li>
	</ol></li>
	<li>Når agaren opvarmes, skal du placere mindst fireoghalvfjerds ounce diætkopper på disken med kanterne rørende. Efter grundig blanding af kosten hældes blandingen fra blenderen i diætkopper, og sørg for, at kosten dækker bunden af hver kop.</li>
	<li>Når kosten er afkølet, skal du placere låg på kopperne, mærke diætkopperne med diættype, stable dem på bakker og opbevare i op til 1 måned ved 4 ° C indtil brug.</li>
</ol>3. Overførsel og opdræt på kunstig kost
<ol><li>Husets værtsplante efterlader sommerfugleæg i 30 oz deli-kopper med et maskedæksel i et klimakammer på 24 °C. Efter 1 uge skal du kontrollere kopperne - sikre, at larverne klækkes og i slutningen af første eller tidlige anden instar fase, et godt tidspunkt for overførsel til den kunstige kost.</li>
	<li>Overfør larverne til den kunstige diæt med en pensel, desinficer den med blegemiddelspray og en vandskylning mellem larverbeholdere. Overfør tre larver i hver 4 oz kop. Mens den kunstige kost er energitæt og kan understøtte høje tætheder af larver, skal du undgå at pakke larver i kopper, da sygdomme og skimmelsvamp kan sprede sig i kopper med høj larvetæthed.</li>
	<li>Placer kopperne i en plastikbeholder på deres sider, så frass falder til bunden af kopperne og væk fra kosten, hvilket reducerer skimmel og sygdomsrisiko.<ol><li>Opbevar diætkopperne under kontrollerede temperaturforhold med lave til moderate lysniveauer. Overvåg kopperne for skimmel og sygdom hver 1-2 dag ved at kigge gennem de klare koplåg.</li>
		<li>Kopper med skimmel eller sygdom kan sættes i karantæne eller fryses for at forhindre spredning til andre kopper.</li>
	</ol></li>
</ol>4. Fremkomst og håndtering af voksne
<ol><li>Lad larverne forpuppe sig og dukke op i kostkopperne. Når voksne dukker op, skal du give dem et par timer for deres vinger at hærde, før du fjerner dem til markering. Fjern voksne sommerfugle fra kopperne med rene hænder ved forsigtigt at tage fat i deres vinger, og bemærk, at det er et mere stabilt greb at gribe alle fire vinger tættere på deres krop.</li>
	<li>For at markere sommerfuglene skal du holde tørre individer ved hovedet og brystkassen og bruge en fintippet sharpie til let at markere et tal på bagvingen.<ol><li>Køn individer ved hjælp af en kombination af vingemarkeringer og kønsorganer; Hunnerne har generelt to sorte pletter på deres dorsale forvinge og mørkere, mere gullige bagvinger, mens hannerne generelt har en mindre sort plet på den dorsale forvinge på en lysere hvid baggrund54.</li>
		<li>I betragtning af at denne farve viser individuel og sæsonbestemt variation, skal du bekræfte kønnet ved hjælp af abdominale træk-mænd har to klemmer i den distale ende af deres mave og en smallere mave generelt, mens kvinder har en enkelt kønsåbning.</li>
	</ol></li>
	<li>Overfør de voksne til voksglasinkonvolutter ved at åbne konvolutten med den ene hånd, holde sommerfuglen ved hovedet og brystkassen, glide den ind i konvolutten og gribe vingerne gennem konvolutten med den anden hånd.<ol><li>Sørg for, at alle fire vinger er lukket normalt inden for konvolutten.</li>
		<li>Hold sommerfuglene under kolde forhold (5-6 °C) i op til 1 uge før forsøg, men lad mindst 1 dag akklimatisere, når de tages ud af køleskabet.</li>
	</ol></li>
</ol>5. Resultatmål
<ol><li>For at måle vingetræk på døde individer skal du fjerne sommerfuglens vinger ved at holde brystkassen i den ene hånd og bruge tang til at fjerne hver vinge ved bunden. Placer vingerne fladt i en lysboks og tag billeder til senere målinger.</li>
	<li>For at få estimater af frugtbarhed skal du huse de voksne i parringsbure, hvilket giver mindst 1 dag til reproduktiv modning af mænd og 1 dag til parring. Ofre hunner på bestemte tidspunkter for ægtællinger gennem dissektion, eller saml æg hver dag på værtsplanter.</li>
	<li>For at estimere ægbelastninger skal du fjerne kvindens underliv, placere den i 1x PBS-buffer og skære en slids langs den ventrale side.<ol><li>Brug tang til at adskille indmaden fra neglebåndet, og træk derefter æggestokkene væk fra tarmen, trachaer og andet indhold i maven.</li>
		<li>Uncurl de fire krøllede ovarioler i hver af de to æggestokke, og bemærk, hvor modne, æggeblomme og afskallede æg overgår til umodne follikler. Brug en tæller til at hjælpe med at tælle de samlede modne æg, der generelt spænder fra 0-200 æg.</li>
	</ol></li>
	<li>For at bestemme parringsstatus for en dissekeret kvinde skal du åbne bursa copulatrix og adskille spermatoforerne indeni. Når spermatoforer fordøjes, udvikler de generelt en "hale" og er indlejret i hinanden.</li>
</ol>6. Casestudie
BEMÆRK: Voksne hvide hvidkålsfugle blev indsamlet fra naturen i 2014 for at grundlægge forsøgspopulationerne. Voksne hunner stammer fra nær Davis, Californien (N = 8 grundlæggende hunner).
<ol><li>Boliger sommerfuglene<ol><li>Hus hunnerne i "BugDorm" mesh bure (61 cm x 61 cm x 61 cm) under naturligt lys i et drivhus. Giv et organisk blad af værtsplantekål (Brassica oleracea) til ovipositionering.</li>
		<li>For at opretholde fugtigheden i burene skal du inkludere en lille potteplante (Cosmos), vandet dagligt, placeret oven på et håndklæde i hvert bur.</li>
		<li>Saml æg dagligt ved at overføre blade med nye æg til 473 ml plastikkopper med huller i låget og læg dem i et klimakammer.</li>
		<li>Giv sommerfugle ad libitum adgang til en 10% honningvandsopløsning (fremstillet ved fortynding af økologisk honning med destilleret vand), der er tilgængelig gennem en gul svamp i en lille petriskål, der skiftes dagligt.</li>
	</ol></li>
	<li>Forberedelse af kunstige kostvaner<ol><li>Forbered kunstige kostvaner til kålhvide larver ved hjælp af ændringer af tidligere udviklede Lepidoptera-diæter4. Et parti diæt indeholdt 50 g hvedekim, 27 g kasein, 10 g cellulose, 24 g saccharose, 15 g kålmel, 9 g Wesson saltblanding, 12 g Torula-gær, 3,6 g kolesterol, 10,5 g Vanderzant-vitaminblanding, 1,1 g methylparaben, 1,5 g sorbinsyre, 3 g ascorbinsyre og 0,175 g streptomycin (se materialetabel).</li>
		<li>De tørre ingredienser forvejes til flere diætbatcher (tabel 1) og blandes grundigt for at øge homogeniteten på tværs af diættyper, før de opdeles i separate batcher til blanding med metalopløsninger.</li>
		<li>Anbring de tørre ingredienser i en blender med linolie og den tilsvarende metalblanding. BEMÆRK: Linolie blev brugt i dette forsøg, da det blev solgt af en tidligere udbyder af insektfoder. Nu anvendes organisk hørfrøolie udelukkende, som er fremstillet af den samme plante, men er mindre tilbøjelige til at indeholde tilsætningsstoffer som kommercielle udbydere af linolie.</li>
		<li>Hæld den tilberedte diæt i 118 ml (4 oz) plastik deli kopper. Brug opløselige metalsalte til at tilføje fokale metaller til kunstige kostvaner. Mål for metalkoncentrationer baseret på tidligere observationer af metalindholdet i planter (f.eks. nikkelakkumulering 55,56,57 eller vejforurening af planter 58,59,60) og tolerance for metaller i andre Lepidoptera 49,50,51.</li>
		<li>Opløs metalsalte i 500-1.000 ml destilleret vand, inden du tager de tilsvarende mængder for at tilføje til kunstig kost. For eksempel, for at lave 100 ppm nikkeldiæt, tilsættes 317,6 ml 1 M NiCl2-opløsning til den kunstige diæt før blanding for at give en endelig diætkoncentration på 100 mg / g Ni tørvægt (ca. 53 mg / g vådvægt). Denne mængde oversættes til en gennemsnitlig målt koncentration på 109,6 ppm (tabel 2) baseret på induktivt koblet plasmaatomemissionsspektroskopi. BEMÆRK: Niveauerne af metaller blev estimeret af University of Minnesota's Research Analytical Labs med seks prøver.</li>
	</ol></li>
	<li>Vedligeholdelse<ol><li>De æg, der høstes på værtsplanterne, opbevares i klimakamre ved 23 °C i fotoperioderne kl. 14:10 i 7 dage. Derefter overføres de tidlige anden instar larver til den kunstige kost.</li>
		<li>Ved overførsel fordeles larverne jævnt fra en given plante på tværs af de fire diættyper for at undgå at forvirre partier af larver med diættype. Overfør larverne (N = 346 i alt) som to individer pr. 118 ml diætkop for at reducere sygdomsforekomsten fra overbelægning og give rigelig plads til, at voksne til sidst kan lukke.</li>
		<li>Stans huller (tre pr. låg) i lågene på opdrætskopperne. Anbring kopperne i plastikbeholdere på størrelse med en skotøjsæske til opdræt, hvor de forskellige diæter er spredt for at undgå systematiske virkninger af placeringen i opdrætskammeret.</li>
		<li>Opbevar larvernes kopper i klimakamre ved 23 °C på 14:10 fotoperioder (med beholdere med vand i bunden af kammeret for at holde luftfugtigheden omkring 50% -60%, overvåget med en luftfugtighedssensor til hjemmet). I tilfælde af at kopperne blev mugne (ca. otte kopper i alt i dette casestudie), fjern kopperne fra kammeret og fjern disse personer fra eksperimentet.</li>
		<li>Lad larverne forpuppe sig og dukke op i opdrætsbægrene (N = 162 i alt). BEMÆRK: For opdrætsforholdene i denne undersøgelse var udviklingstiden fra ægudtagning til voksen fremkomst i gennemsnit ca. 25-30 dage (fra 20-40 dage, f.eks. 25,28).</li>
		<li>Når pupperne nærmer sig voksen fremkomst, skal du kontrollere kopperne dagligt for nyligt lukkede individer og fjerne voksne med tørrede vinger. Mærk de voksne på bagvingerne med deres tilsvarende individuelle nummer (tildelt ved larveoverførsel) ved hjælp af en fintippet sort sharpie. Bestem hver enkelt persons køn og markér på en glassinuskuvert sammen med deres nummer og fremkomstdato. Læg de voksne sommerfugle i glassine kuverter og opbevar ved -20 ° C indtil videre behandling. BEMÆRK: En lille brøkdel af nye voksne viser vingedeformiteter, der ville forstyrre flyvning og voksenoverlevelse (5% -8%); Disse personer er udelukket fra overlevelsesanalyser for disse eksperimenter.</li>
	</ol></li>
	<li>Måling og dataanalyse<ol><li>Mål overlevelsen som overlevelse fra anden instar (når larverne blev placeret på diæt) til voksen fremkomst. BEMÆRK: Denne undersøgelse fokuserede på overlevelses- og udviklingstid som mål for ydeevne på de forskellige diæter.</li>
		<li>Mål udviklingstiden som antallet af dage mellem overførsel til diæt og voksen fremkomst i klimakammeret.</li>
		<li>Til dataanalyse skal du køre to sæt modeller, der omfattede interaktioner mellem metallet og koncentrationen. BEMÆRK: Da begge interaktioner var signifikante (F 2.194 = 4,56, p = 0,01 for udviklingstid og X2 = 12,1, p = 0,002 for overlevelse), fortsatte undersøgelsen med separat analyse af hvert metal.</li>
		<li>For at analysere overlevelse skal du køre chi-square tests for hvert metal for at teste virkningerne af metaldosis (behandlet som fire kategorier) på overlevelse til voksenalderen med vinger helt intakte.</li>
		<li>Når der påvises en signifikant effekt af dosis, skal du udføre en opfølgende chi-square for at sammenligne hvert niveau med kontroldiet. For at analysere udviklingstiden (fra overførselstidspunktet til fremkomsten som voksen) skal du teste for virkninger af sex på udviklingstiden. BEMÆRK: Da der ikke var nogen effekt af køn på udviklingstiden (p > 0,10) for noget metal i dette eksperiment, droppede vi det fra overvejelse i modellen.</li>
		<li>Kør en separat ANOVA for hvert metal for at teste for effekten af de fire koncentrationer på udviklingstiden. Desuden køres t-test for hver koncentration i forhold til kontrollen for at bestemme minimumskoncentrationen, hvor der ses en præstationseffekt. BEMÆRK: I denne undersøgelse blev JMP v16 anvendt til alle analyser. Alle rådata er tilgængelige på Mendeley61.</li>
	</ol></li>
</ol>

Kunstigt opdræt og tungmetaltolerance hos kålhvide sommerfugle

Forfatterne har ingen interessekonflikter at erklære.

I denne forskning blev kålhvide sommerfugle (Pieris rapae) opdrættet på en kunstig diæt for at undersøge forskelle i tungmetaltoksicitet. Dermed giver denne undersøgelse generelle metoder til opdræt og laboratorieundersøgelser af dette let at manipulere sommerfuglesystem. Denne diskussion overvejer først mere generelle spørgsmål om de metoder, der gennemgås her, gennemgår derefter vores videnskabelige resultater, før vi slutter med refleksioner over komponenterne i den kunstige kost.
Den protokol, der gennemgås her, giver trin i en generel opdrætsmetode for kålhvide sommerfugle, men der er mange punkter i denne protokol, der kan justeres. For eksempel, mens casestudiet, der præsenteres her, bruger svampe til fodring, har andre forskere haft held med tandvæger og silkeblomster fyldt med honningvand5. Mens den nuværende undersøgelse bruger honningvand som mad, har andre forskere brugt sukkeropløsninger og endda Gatorade. Hvis pupper skal vejes eller flyttes til andre betingelser for fremkomst (f.eks. Inducering af diapause og behov for køleopbevaring i 1 måned), kan forskeren let fjerne dem fra kopperne ved at spritte dem med vand for at fugte deres silkevedhæftninger og gribe dem med fjertang og derefter hænge dem igen ved hjælp af dobbeltsidet tape. Hvis forskere har brug for mere fleksibilitet med hensyn til, hvornår voksne sommerfugle flyttes ind i bure for voksen adfærd, kan de holdes i køleskabet i flere uger, men de skal fodres. Hver flere dage skal sommerfuglene tages ud for at blive fodret med en fortyndet honningvandopløsning. Under indendørs belysning kan dette gøres ved at bruge en nål til at rulle deres proboscis ud i maden. I slutningen af voksenpræstationen kan der træffes en bred vifte af fitnessforanstaltninger på kålhvide sommerfugle. Kropsstørrelse kan måles som den våde eller tørre masse af larver på bestemte stadier, pupper eller voksne (ofret eller holdt i glassinhylstre) eller ved måling af vingelængde i programmet ImageJ (se 12,24,25,28). Hunnernes livstidsfrugtbarhed kan måles gennem daglige ægsamlinger på værtsplanter 25,69,70, og størrelsen af specifikke træk kan måles som en præstationsmåling; For eksempel massen eller volumenet af hjernen eller de enkelte hjerneområder 62,71,72 eller masse- eller proteinindholdet i brystkassen eller flyvemusklen 62,70. Endelig kan voksne bruges i adfærdsstudier til at teste et vilkårligt antal spørgsmål, der undersøger effekten af diætmanipulation på foder eller ovipositionsvalg27,73.
Hvis opdrætsprotokollen ikke fungerer som forventet, er der et par aspekter, der skal fejlløses. For det første kan man spørge, om lysniveauerne er høje nok til at fremkalde normal voksenadfærd. Mens laboratorietilpassede linjer af Pieris vil lægge æg under fluorescerende lys, er det eneste kunstige lys, der fungerer for vildtypelinjer, kraftige bredspektrede drivhuslys. Naturligt lys i drivhuse, vindueskarme eller udendørs fungerer bedst for at fremkalde parring og æglægningsadfærd. For det andet, hvis æg ikke klækkes, eller hvis larver dør tidligt i udviklingen, er der et par ting at overveje. Værtsplantematerialet skal være økologisk, idet det bemærkes, at "økologiske" planter fra butikker undertiden behandles med kemikalier, der kan dræbe larver, så det er ofte bedst at opdrætte ens egne værtsplanter. Hvis værtsacceptraten er lavere, kan yngre blade med højere kvælstofindhold forsøges, præsentere potteplanter i stedet for individuelle blade og sikre, at hunner parres. Kvinder accepterer såning af Brassica, selv små spirer, der er 2 uger gamle. Paraffinmetoden fungerer godt til at overføre æg til forskellige forhold, men det skal bemærkes, at acceptraten har tendens til at være lavere end hele planter. For det tredje skal alle komponenter i kosten være af høj kvalitet og ikke udløbet. Hørfrøolie bør udskiftes årligt og opbevares i køleskabet24,25. Hvedekim, vitaminblandingen og antibiotika bør også holdes kølige. For det fjerde kan man overveje at justere opsætningen af kostkoppen. Et vilkårligt antal engangsplastkoptyper kan bruges til opdræt, fra 1 oz til 15 oz. Vi har fundet ud af, at 4 oz er en god størrelse til at give mulighed for voksen fremkomst og pakker pænt ind i vores klimakamre. Huller, der stikkes i lågene, giver mulighed for luftstrøm, men for mange huller kan tørre kosten under forhold med lav luftfugtighed, så dette tal skal muligvis justeres. For det femte skal forholdene i klimakammeret muligvis justeres i kombination med kopforholdene. Hvis forholdene er for tørre, kan værtsplanter med æg tørre ud, før larver kan overføres, og kopper med kost kan tørre ud, før sommerfugle dukker op. På den anden side, hvis forholdene er for våde, kan kopperne rumme skimmel og sygdom. Forskere skal muligvis justere luftstrømmen i kopper ved hjælp af netlåg eller mere eller mindre huller i lågene. Et andet almindeligt problem er kammerlys, der er lyse nok til at forårsage temperatursvingninger i kopperne og opbygning af kondens; Brug af lysdæmpere er en nem mulighed for larveopdræt.
Med hensyn til forskningsspørgsmålene i dette papir fandt denne undersøgelse, at kålhvide var relativt mere følsomme over for kobber end nikkel eller zink. Kobber havde signifikant negativ indvirkning på udviklingstiden ved koncentrationer så lave som 50 ppm (figur 3 og tabel 3) og på overlevelse ved 500 ppm (figur 4, tabel 4). I modsætning hertil var der ingen negative virkninger af nikkel på overlevelsen (op til 500 ppm; Figur 3) eller negative virkninger på udviklingstiden ved 100 ppm (figur 4). Kålhvide var ret tolerante over for zink, med overlevelseseffekter set kun ved 1.000 ppm (figur 3) og negative virkninger på udviklingstid startende ved 100 ppm (figur 4). Baseret på de relativt større koncentrationer af zink i sommerfuglevæv og sennep (deres værtsplante; Figur 1), forventedes det, at der ville blive set en relativt større tolerance over for zink. Imidlertid var følsomheden over for kobber og tolerancen for nikkel noget uventet i betragtning af de meget lave niveauer af nikkel i sommerfuglevæv (figur 1) og nødvendigheden af kobber som mikronæringsstof. Disse uventede fund diskuteres nedenfor efter at have overvejet tolerancen for disse metaller i andre sommerfugle og møller.
For at sammenligne de nuværende data med metalfølsomhed målt i andre Lepidoptera blev der udarbejdet data fra eksisterende undersøgelser om minimumskoncentrationen, hvor tungmetaller negativt påvirkede overlevelsen 49,50,51,56,63,64,65,66,67,68; disse undersøgelser fokuserede på møl, især skadedyrsarter (Galleria mellonella, Lymantria dispar, Plutella xylostella, Spodoptera sp.). Alle de målte følsomhedsværdier i denne undersøgelse ligger tæt på det interval, der er målt for disse andre arter (figur 5). Imidlertid synes målet for nikkeltolerance i denne undersøgelse at være højere end forventet - mens der ikke var en signifikant effekt af overlevelse ved 500 ppm, fandt den tidligere undersøgelse af Pieris rapae også en meget høj tolerance for nikkel (signifikante virkninger startende ved 1.000 ppm56) på trods af lave niveauer i deres væv naturligt (figur 1). Målingen af kobberfølsomhed i denne undersøgelse synes også at være i den lave ende for undersøgelser af Lepidoptera. Mens brugen af en kunstig diæt tillader en bekvem og kontrolleret sammenligning af relativ metalfølsomhed, er det vigtigt at bemærke, at komponenter i kosten kan ændre målingen af absolut metalfølsomhed. For eksempel kan C-vitamin i kosten opveje metalinduceret oxidativt stress74, eller antibiotika i kosten kan ændre eventuelle virkninger af mikrober på behandlingen af metaller75. En interessant linje i fremtidig forskning ville være systematisk at manipulere sådanne diætkomponenter for at teste effekter på metaltoksicitet, især givet spørgsmål om den funktionelle rolle af lepidopteran tarmmikrober 76,77 og nektarkomponenter, der kan have antioxidantegenskaber78. Desuden kan variation i kostbehov på tværs af arter gøre interspecifikke sammenligninger udfordrende, og kunstige kostbaserede metoder bør suppleres med manipulationer af værtsplanter.
Disse sommerfugle er særligt tolerante over for nikkel og følsomme over for kobber. Tidligere forskning har bemærket, at mange planter i sennepsfamilien, som omfatter planter begunstiget af Pieridae, hyperakkumulerer nikkel som en defensiv mekanisme mod planteædere 55,56,63,79,80,81. Denne hyperakkumulering er over 1.000 ppm i plantevæv, hvilket er størrelsesordener større end hvad der ses i de fleste planter (figur 1). Det er muligt, at Pieris har en særlig høj tolerance for nikkel på grund af tidligere udvælgelse af sådanne nikkelakkumulatorer, som tidligere spekuleret26. Mens kobber er blevet mindre hyppigt undersøgt som et mikronæringsstof i insektdiet, er der nogle tegn på, at det spiller en lille rolle i reproduktion og immunitet, skønt primært i blodfødende insekter (f.eks. 82,83). Det er muligt, at kobber spiller en mindre vigtig fysiologisk rolle i sommerfugle end hos andre dyr 84,85,86, i overensstemmelse med nyere arbejde, der fremhæver, hvordan kobber kan være så bekymrende for et forurenende stof for insekter som bly, cadmium og kviksølv (f.eks. 87,88,89). Mens Pieris har vist sig at undgå kobberforurening ved lave niveauer90, har kobberets mobilitet i planter (f.eks. Flytning til blade og blomster) også markeret det som et metalforurenende stof af bekymring91.
Mens disse resultater giver interessante data om disse metallers relative toksicitet for kålhvide sommerfugle, sigter dette papir også mod at være til generel brug som en detaljeret visuel illustration af metoder til opdræt af dette kraftfulde system. Kålhvide er lette at opdrætte og manipulere i kontrollerede laboratorieeksperimenter 4,5, hvilket letter undersøgelser af værtssøgning 6,7,8, fouragering9,10,11 og seksuel selektion12,13,14. Evnen til at opdrætte disse sommerfugle på en kunstig diæt er nøglen til at skabe fælles haveforhold til sammenligninger og manipulere næringsstoffer, toksiner og endda nye værtsplanter. Det er dog vigtigt at bemærke, at denne kunstige diæt ikke nødvendigvis er den optimale kunstige diæt for denne art og sandsynligvis kan forbedres med fremtidige manipulationer. For eksempel blev saltblandingen i denne diæt (og andre lepidopteranske diæter) oprindeligt udviklet til hvirveldyr og har højere calciumniveauer end hvad de fleste insekter har brug for92,93. Således har nogle af vores opdrætsbestræbelser lavet brugerdefinerede saltblandinger med lavere calciumniveauer (f.eks. 62), og andre gør brug af "Becks saltblanding", hvilket kan være mere passende for mange insektarter94. I vores egne manipulationer fandt vi også, at sommerfugle klarede sig bedre med relativt mindre hvedekim og relativt mere cellulose sammenlignet med oprindelige koncentrationer4. Et område, der kræver yderligere opmærksomhed, er lipidkilden og koncentrationen i kosten. For eksempel har tidligere arbejde vist, at skift fra linolie (anvendt i denne undersøgelse) til fosfolipider øgede parringshastigheder og vækstrater for Pieris på kunstige kostvaner95. Tilskud af specifikke fedtsyrer i kunstige kostvaner kan have yderligere positive virkninger96,97. Optimering af den kunstige kost af Pieris98,99 skaber muligheder for at løse interessante spørgsmål om ernæringsøkologi 100,101,102, evolutionær økologi og økotoksikologi. Disse kunstige diætmetoder giver forskere mulighed for at behandle spørgsmål om specifikke lipiders rolle i kognitiv evolution 103, prætilpasning til toksiner28, kostkomponenter, der reducerer toksiciteten af forurenende stoffer 104 eller støkiometriske interaktioner mellem næringsstoffer105.

Den lille kålhvide sommerfugl (Pieris rapae, herefter "kålhvid") er en kosmopolitisk skadedyrsart af sennepsafgrøder, såsom kål, broccoli og raps 1,2,3. Samtidig er kålhviden et kraftfuldt system til forskning i biologi og en almindeligt anvendt sommerfuglemodel, da de let kan opdrættes og manipuleres i kontrollerede laboratorieforsøg 4,5. Forskning i kålhvide sommerfugle har givet kritisk indsigt med hensyn til værtssøgning 6,7,8, nektarressourceforbrug9,10,11, valg af partner og seksuel selektion 12,13,14, vingemønsterudvikling og evolution15,16,17 og reaktioner på nye og skiftende Miljøer18,19. Mange af disse indsigter er afhængige af det faktum, at kålhvide kan opdrættes på kunstige kostvaner 4,20,21, som præcist kan manipuleres til at afspejle dårlige ernæringsforhold 22,23, økologisk relevante forurenende niveauer 24,25,26,27 eller overgange til nye værtsplanter28,29. Denne undersøgelse bruger et eksperiment om eksponering for tungmetaller til at illustrere grundlæggende metoder til opdræt af kålhvide sommerfugle på en kunstig diæt i laboratoriet og vigtige præstationsmål for larver og voksne. Mange aspekter af disse metoder gælder for andre sommerfugle 30,31 og møl32,33,34, der kan opdrættes på en kunstig kost.
I dette papir bruges et eksperiment om metaltolerance til at illustrere de generelle metoder til opdræt af kålhvide sommerfugle. Tungmetaller er et almindeligt menneskeskabt forurenende stof, der stammer fra nedbrydning af menneskelige produkter, industrielle processer og arvforurening fra historisk brug i pesticider, maling og andre produkter35,36,37,38. Mange tungmetaller, herunder bly, kobber, zink og nikkel, kan bevæge sig fra jord og vand til plantevæv 39,40,41,42, og metaller i støv kan deponeres på planteblade43,44,45, hvilket resulterer i flere eksponeringsveje for phytophagous insektlarver. Tungmetaleksponering tidligt i livet kan have negative virkninger på dyrs udvikling, især på neuralt væv, og høje niveauer kan være dødelige 35,36,46,47,48. En række undersøgelser har vist de negative virkninger af metaleksponering på udviklende insekter, herunder både skadedyr og gavnlige insekter 49,50,51. Det store antal tungmetalforurenende stoffer og det faktum, at de ofte forekommer sammen i menneskelige miljøer52, betyder, at der er behov for præcise laboratoriemetoder, hvor forskere kan udsætte udviklende insekter for forskellige niveauer og kombinationer af forskellige metaller for at forstå og afbøde deres miljøpåvirkninger.
Dette arbejde kontrasterer virkningerne af almindelige metaller på kålhvid overlevelse og udvikling med fokus på kobber (Cu), zink (Zn) og nikkel (Ni), tre almindelige forurenende stoffer i menneskelige miljøer. For eksempel indeholder forbs fra landdistrikterne Minnesota vejkanter op til 71 ppm Zn, 28 ppm Cu og 5 ppm Ni53. Dette eksperiment manipulerer niveauerne af disse metaller i kunstige kostvaner af kålhvide sommerfugle på niveauer, der svarer til og overstiger de niveauer, der ses i miljøet. En kunstig diæt bruges til at kontrastere disse metallers relative toksicitet og forudsiger, at kålhvide ville være mere følsomme over for metalforurenende stoffer, der ikke er en integreret del af deres fysiologi (nikkel) i forhold til dem, der forekommer, omend på små niveauer, i enzymer og væv (kobber og zink; Figur 1). Hele vejen igennem giver denne tekst metodologiske detaljer og ledsagende videovisualiseringer for at illustrere opdræts- og forskningsmetoderne i dette vigtige sommerfuglemodelsystem.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>1-L Pyrex beaker</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>07-250-059</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>500 mL graduated cylinder</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>03-007-43</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>60-mm plastic petri dish lid</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>08-757-100B</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ascorbic Acid</td>
			<td>Frontier</td>
			<td>6015</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Blender</td>
			<td>Amazon - Ninja Store</td>
			<td>BL610 Professional</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cabbage Flour</td>
			<td>Frontier</td>
			<td>1086</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Casein</td>
			<td>Frontier</td>
			<td>1100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Celluose</td>
			<td>Frontier</td>
			<td>3425</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cholsterol</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>C3045</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cups for rearing (4 oz)</td>
			<td>Wasserstrom</td>
			<td>6094583</td>
			<td>purchase with matching lids</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Fine Mesh Agar</td>
			<td>Sigma</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Flaxseed Oil</td>
			<td>amazon</td>
			<td>B004R63VI6</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Floral water tubes, 2.8 x 0.8inch</td>
			<td>Amazon - Yimaa Direct</td>
			<td>B08BZ969DK</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glassine envelopes (1 3/4 x 2 7/8 INCHES)</td>
			<td>Amazon - Wizard Coin Supply</td>
			<td>B0045FG90G</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Mesh Cages (15.7 x 15.7 x 23.6&#34;)</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B07SK6P94S</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Methyl Paraben</td>
			<td>Frontier</td>
			<td>7685</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ohaus Portable Scale</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>02-112-228</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Organic Honey</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B07DHQQFGM</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Photo studio portable lightbox</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B07T6TNYJ1</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic bin, shoebox size</td>
			<td>Amazon</td>
			<td>B09L3B3V1R</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Plastic disposable transfer pipets</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>13-680-50</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sorbic Acid</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S1626</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Spatulas</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>14-357Q</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Streptomycin</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S9137</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sucrose</td>
			<td>Target</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Torula Yeast</td>
			<td>Frontier</td>
			<td>1720</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vanderzant vitamin mix</td>
			<td>Frontier</td>
			<td>F8045</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Weigh boats</td>
			<td>Fisher Scientific</td>
			<td>01-549-750</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wesson Salt Mix</td>
			<td>Frontier</td>
			<td>F8680</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wheat Germ</td>
			<td>Frontier</td>
			<td>G1659</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Wooden handled butterfly net, 12&#34; hoop</td>
			<td>Amazon - Educational Science</td>
			<td>B00O5JDLVC</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Yellow sponges</td>
			<td>Amazon-Celox</td>
			<td>B0B8HTHY5B</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

rearing the cabbage white butterfly (pieris rapae) in controlled conditions: a case study with heavy metal tolerance

Den kålhvide sommerfugl (Pieris rapae) er et vigtigt system til anvendt skadedyrsbekæmpelse forskning og grundforskning i adfærdsmæssig og ernæringsmæssig økologi. Kålhvide kan let opdrættes under kontrollerede forhold på en kunstig diæt, hvilket gør dem til en modelorganisme i sommerfugleverdenen. I dette papir bruges en manipulation af tungmetaleksponering til at illustrere grundlæggende metoder til opdræt af denne art. Den generelle protokol illustrerer, hvordan sommerfugle kan fanges i marken, tilskyndes til at lægge æg i drivhusbure og overføres som larver til kunstig kost. Metoderne viser, hvordan sommerfugle kan markeres, måles og studeres for en række forskningsspørgsmål. De repræsentative resultater giver en idé om, hvordan kunstige kostvaner, der varierer i komponenter, kan bruges til at vurdere sommerfuglens ydeevne i forhold til en kontroldiæt. Mere specifikt var sommerfugle mest tolerante over for nikkel og mindst tolerante over for kobber med en tolerance over for zink et sted i midten. Mulige forklaringer på disse resultater diskuteres, herunder nikkel hyperakkumulering i nogle sennep værtsplanter og nylige beviser i insekter, at kobber kan være mere giftigt end tidligere værdsat. Endelig gennemgår diskussionen først variationer i protokollen og anvisninger til fejlfinding af disse metoder, før man overvejer, hvordan fremtidig forskning yderligere kan optimere den kunstige diæt, der anvendes i denne undersøgelse. Samlet set giver denne protokol ved at give en detaljeret videooversigt over opdræt og måling af kålhvider på kunstig kost en ressource til brug af dette system på tværs af en lang række undersøgelser.

The small cabbage white butterfly (Pieris rapae, hereafter &#34;cabbage white&#34;) is a cosmopolitan pest species of mustard crops, such as cabbage, broccoli, and canola1,2,3. At the same time, the cabbage white is a powerful system for research in biology and a commonly used butterfly model, as they can be easily reared and manipulated in controlled lab experiments4,5. Research on cabbage white butterflies has provided critical insights with respect to host searching6,7,8, nectar resource use9,10,11, mate choice and sexual selection12,13,14, wing pattern development and evolution15,16,17, and responses to novel and changing environments18,19. Many of these insights rely on the fact that cabbage whites can be reared on artificial diets4,20,21, which can be precisely manipulated to reflect poor nutritional conditions22,23, ecologically relevant pollutant levels24,25,26,27, or transitions to novel host plants28,29. The present study uses an experiment on exposure to heavy metals to illustrate basic methods for rearing cabbage white butterflies on an artificial diet in the laboratory and key performance measures of larvae and adults. Many aspects of these methods apply to other butterflies30,31 and moths32,33,34 that can be reared on an artificial diet.
In this paper, an experiment on metal tolerance is used to illustrate the general methods of rearing cabbage white butterflies. Heavy metals are a common anthropogenic pollutant stemming from the degradation of human products, industrial processes, and legacy contamination from historical use in pesticides, paints, and other products35,36,37,38. Many heavy metals, including lead, copper, zinc, and nickel, can move from soil and water into plant tissue39,40,41,42, and metals in dust can be deposited on plant leaves43,44,45, resulting in multiple routes of exposure to phytophagous insect larvae. Heavy metal exposure early in life can have negative effects on animal development, especially on neural tissue, and high levels can be lethal35,36,46,47,48. A number of studies have shown the negative effects of metal exposure on developing insects, including both pests and beneficial insects49,50,51. The large number of heavy metal pollutants, and the fact that they often co-occur in human environments52, means that precise lab methods are needed in which researchers can expose developing insects to different levels and combinations of diverse metals to understand and mitigate their environmental effects.
The present work contrasts the impacts of common metals on cabbage white survival and development, focusing on copper (Cu), zinc (Zn), and nickel (Ni), three common pollutants in human environments. For instance, forbs from rural Minnesota roadsides contain up to 71 ppm Zn, 28 ppm Cu, and 5 ppm Ni53. This experiment manipulates the levels of these metals in artificial diets of cabbage white butterflies at levels corresponding to, and exceeding, the levels seen in the environment. An artificial diet is used to contrast the relative toxicity of these metals, predicting that cabbage whites would be more sensitive to metal pollutants that are not an integral part of their physiology (nickel) relative to those that occur, albeit at small levels, in enzymes and tissue (copper and zinc; Figure 1). Throughout, this text provides methodological details and accompanying video visualizations to illustrate the rearing and research methods of this important butterfly model system.

Forfatter Spotlight: Undersøgelse af kålsommerfugles tolerance over for forurenende stoffer i byerne 

Opdræt af kålhvid sommerfugl (Pieris rapae) under kontrollerede forhold: Et casestudie med tungmetaltolerance

In this study, we're interested in understanding how organisms deal with anthropogenic environments like cities, roadsides, and crop fields. We use cabbage white butterflies as a system because they're easy to manipulate experimentally. For instance, we're studying genetic variation intolerance to urban pollutants.We collect samples from different locations and populations to study variation over species or space. Nets, coolers, and envelopes are our main tools in the field. Butterfly traits are measured by microscopy and ICP-MS is the best method to measure heavy metal concentrations in small samples.One of the current experimental challenges is studying the variation across species and their developmental adjustments to human environments. The main difficulty lies in rearing diverse species under controlled experimental conditions. While cabbage white butterflies are easy to raise, finding suitable analogous diets for 10 or 20 different species that feed on various plants presents a significant challenge from an experimental perspective.We're interested in mitigating exposure to urban toxins, the ecological interventions that could decrease the toxicity of heavy metals and other urban pollutants, such as microplastics, are being explored. Additionally, we aim to investigate how to design pockets of habitat within city spaces to encourage the health of plants and animals living there, including humans.

Overblik Kunstig kost kan bruges til at opdrætte kålhvide sommerfugle under standardbetingelser for at teste virkningerne af visse diætingredienser på sommerfuglens ydeevne. I dette arbejde blev kunstig kost brugt til at undersøge toksiciteten af forskellige metaller, der findes i værtsplanter, der vokser i forurenede områder (figur 1). Larver blev opdrættet på kost, der indeholdt stigende koncentrationer af tre forskellige metaller (figur 2; specifikke metodologiske detaljer præsenteret i afsnit 6 i protokollen). Sommerfuglens overlevelse og udvikling var mere påvirket af kobber og zink og mindst påvirket af nikkel (figur 3 og figur 4) med en følsomhed, der kan sammenlignes med andre undersøgelser med sommerfugle og møl opdrættet på kunstig kost (figur 5).
Overlevelse Sommerfuglelarver blev overført til kunstig kost indeholdende kobber, nikkel, zink eller kontrol, hvor hver metaltype varierede i koncentration på tre niveauer (tabel 3). Et repræsentativt billede af larver ved en stigende dosis toksin er vist i figur 2. Der var ingen effekt af metalkoncentration på overlevelse for nikkel, men der var en signifikant effekt for både kobber og zink (tabel 3 og figur 3). Post-hoc chi-square sammenligninger viste, at zink viste et fald i overlevelse i forhold til kontrolkosten på kun det højeste niveau af zink (1.000 ppm, post-hoc sammenligning X12 = 8,41, p = 0,004; Figur 1). Kobber viste også et signifikant fald i overlevelse kun på de højeste anvendte niveauer (500 ppm, X12 = 7,00, p = 0,008), selv om der var en ikke-signifikant gavnlig stigning i overlevelse på de to laveste niveauer (50 ppm og 100 ppm; Figur 3).
Udviklingstid Der var en signifikant effekt af kobber- og zinkkoncentration på udviklingstiden (tabel 4 og figur 4). Da kobberkoncentrationen steg, var der en stigning i udviklingstiden med en signifikant afvigelse fra kontrollen, der startede ved 50 ppm (p = 0,027; Figur 3). Da zinkkoncentrationen steg, var der en stigning i udviklingstiden med en signifikant afvigelse fra kontrollen, der startede ved 100 ppm (p = 0,03; Figur 4). Der var en tendens til, at stigende nikkel resulterede i længere udviklingstider (p = 0,08; Tabel 4), og sammenligninger af hver diæt med kontrollen viste signifikante effekter startende ved 100 ppm (p = 0,022; Figur 4).
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65383/65383fig01.jpg"> Figur 1: Observerede niveauer af fokalmetaller i sommerfuglevæv og værtsplanter. (Data fra62.) Niveauer af kobber, nikkel og zink er vist for Pieris sommerfuglevæv (opdrættet på bok choy i laboratoriet) og vildtindsamlede sennep (Bertorea sp.). Biler angiver de niveauer, der ses i planteblade langs stærkt trafikerede veje53. Niveauerne af metaller i kunstige kostvaner, der anvendes i denne undersøgelse, er rapporteret i tabel 1; Point repræsenterer midler, og fejlbjælker repræsenterer standardfejl. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65383/65383fig01large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65383/65383fig02.jpg"> Figur 2: Billede af kålhvide larver overført samme dag til kunstige kostvaner med stigende koncentration af et toksin. Dette billede viser larver fra en dosis-respons undersøgelse (præsenteret i 28 ved hjælp af tørret plantemateriale til den giftige plante Aristolochia). Foto af ESR. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65383/65383fig02large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65383/65383fig03.jpg"> Figur 3: Variation i overlevelse på tværs af metaldiæter med stigende koncentrationer. Stjerner indikerer signifikant afvigelse i overlevelse i forhold til kontrolkosten. De nøjagtige metalkoncentrationer i kosten er angivet i tabel 2. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65383/65383fig03large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65383/65383fig04.jpg"> Figur 4: Virkninger af metalkoncentration på udviklingstiden. Stjernerne angiver den laveste metalkoncentration, for hvilken der er en signifikant forskel i forhold til kontrollen (ved hjælp af en t-test). De nøjagtige metalkoncentrationer i kosten er angivet i tabel 2. Point repræsenterer middelværdier, og fejlbjælker repræsenterer standardfejl. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65383/65383fig04large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/65383/65383fig05.jpg"> Figur 5: Sammenfatning af metaltolerance hos andre Lepidoptera. Vist er sammensatte overlevelsesdata plottet fra 11 eksisterende undersøgelser 49,50,51,56,63,64,65,66,67,68. Responsvariablen er niveauet (i ppm) af metalkoncentration, hvor negative virkninger på overlevelse først ses. Sommerfugle angiver resultater fra denne undersøgelse og bemærker, at toleranceværdierne for nikkel var højere end dem, der blev målt i denne undersøgelse. Point repræsenterer middelværdier, og fejlbjælker repræsenterer standardfejl. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/65383/65383fig05large.jpg" target="_blank">Klik her for at se en større version af denne figur.</a>
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Ingrediens</td>
			<td>Vej som</td>
			<td>g</td>
			<td>Ml</td>
		</tr><tr><td>Hvedekim</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>50</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Cellulose</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>10</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Kålmel</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>15</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Kasein</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>27</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Saccharose</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>24</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Wesson Salt Mix</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>9</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Torula gær</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>12</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Kolesterol</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>3.6</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Vitamin Mix</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>10.5</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Methylparabener</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>0.75</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Sorbinsyre</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>1.5</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Askorbinsyre</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>3</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Streptomycin</td>
			<td>tørre ingredienser</td>
			<td>0.175</td>
			<td></td>
		</tr><tr><td>Hørfrøolie</td>
			<td>våde ingredienser</td>
			<td></td>
			<td>5</td>
		</tr><tr><td>Agar</td>
			<td>Agar</td>
			<td>15</td>
			<td></td>
		</tr></tbody></table>Tabel 1: Opskrift på kunstig kost. Vist er vægten (og volumenerne) af ingredienser i et parti kål hvid sommerfugl kost. De tørre ingredienser (og hørfrøolie) fremstilles separat fra agarblandingen (opløst i 400 ml kogende vand og derefter bragt til en køligere temperatur med 400 ml stuetemperaturvand).
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Kost type</td>
			<td>Kobber (ppm)</td>
			<td>Nikkel (ppm)</td>
			<td>Zink (ppm)</td>
		</tr><tr><td>Kobber-"100 ppm"</td>
			<td>96.1</td>
			<td>1.75</td>
			<td>69.9</td>
		</tr><tr><td>Nikkel-"100 ppm"</td>
			<td>7.29</td>
			<td>109.6</td>
			<td>68.9</td>
		</tr><tr><td>Zink-"100 ppm"</td>
			<td>7.96</td>
			<td>1.06</td>
			<td>186.2</td>
		</tr><tr><td>Zink-"500 ppm"</td>
			<td>6.51</td>
			<td>1.16</td>
			<td>708</td>
		</tr><tr><td>Kontrol</td>
			<td>5.89</td>
			<td>0.59</td>
			<td>59.3</td>
		</tr></tbody></table>Tabel 2: Mål for metaller i kost. Vist er de gennemsnitlige niveauer af kobber, nikkel og zink i en delmængde af de kunstige kostvaner, der anvendes i undersøgelsen. Diætnavnet ("type" i analysen) vises til venstre, hvor værdier i anførselstegn er det beregnede niveau. Målkoncentrationen er angivet i anførselstegn. En delmængde af diæter, der blev brugt i undersøgelsen, blev analyseret for at sikre, at de beregnede værdier var på mål med realiserede værdier; Det skal bemærkes, at der ofte er en lille grad af variation i sammensætningen af kostkomponenter, og hver rapporteret linje repræsenterer kun en replikat.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Metal</td>
			<td>Pearson X32</td>
			<td>P</td>
		</tr><tr><td>Kobber (N = 118)</td>
			<td>17.82</td>
			<td>0.0005</td>
		</tr><tr><td>Nikkel (N = 152)</td>
			<td>3.45</td>
			<td>0.33</td>
		</tr><tr><td>Zink (N = 152)</td>
			<td>12.52</td>
			<td>0.006</td>
		</tr></tbody></table>Tabel 3: Virkninger af metalkoncentration på overlevelse. Vist er resultaterne af en chi-square test for hvert metal, kontrasterende tre koncentrationer af metal i forhold til en kontroldiæt.
<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody><tr><td>Metal</td>
			<td>F</td>
			<td>P</td>
		</tr><tr><td>Kobber (N = 61)</td>
			<td>F3,57 = 9,84</td>
			<td><0.0001</td>
		</tr><tr><td>Nikkel (N = 75)</td>
			<td>F3,71 = 2,35</td>
			<td>0.079</td>
		</tr><tr><td>Zink (N = 64)</td>
			<td>F3,60= 3,79</td>
			<td>0.015</td>
		</tr></tbody></table>Tabel 4: Virkninger af metalkoncentration på udviklingstiden. Vist er resultaterne af individuelle ANOVA'er for hvert metal.
Tilgængelighed af data:
Alle data er tilgængelige på Mendeley61.

Watch this Scientific Journal Video about Investigating the Tolerance of Cabbage Butterflies to Urban Pollutants at JoVE.com

Dette papir præsenterer en detaljeret protokol til opdræt af kålhvid sommerfugl under kontrollerede laboratorieforhold med en kunstig kost, som muliggør præcise manipulationer af tidlig ernæring og toksineksponering. De repræsentative resultater viser, hvordan tungmetaltoksicitet kan analyseres med denne protokol.

The cabbage white butterfly (Pieris rapae) is an important system for applied pest control research and basic research in behavioral and nutritional ...

I denne undersøgelse er vi interesserede i at forstå, hvordan organismer håndterer menneskeskabte miljøer som byer, vejkanter og afgrødemarker. Vi bruger kålhvide sommerfugle som et system, fordi de er nemme at manipulere eksperimentelt. For eksempel studerer vi genetisk variation intolerance over for forurenende stoffer i byerne.Vi indsamler prøver fra forskellige steder og populationer for at studere variation over arter eller rum. Net, kølere og kuverter er vores vigtigste værktøjer i marken. Sommerfugleegenskaber måles ved mikroskopi, og ICP-MS er den bedste metode til at måle tungmetalkoncentrationer i små prøver.En af de aktuelle eksperimentelle udfordringer er at studere variationen på tværs af arter og deres udviklingsmæssige tilpasninger til menneskelige miljøer. Den største vanskelighed ligger i opdræt af forskellige arter under kontrollerede forsøgsbetingelser. Mens kålhvide sommerfugle er lette at opdrætte, er det en betydelig udfordring at finde passende analoge kostvaner til 10 eller 20 forskellige arter, der lever af forskellige planter, fra et eksperimentelt perspektiv.Vi er interesserede i at afbøde eksponeringen for bytoksiner, de økologiske indgreb, der kan reducere toksiciteten af tungmetaller og andre forurenende stoffer i byerne, såsom mikroplast, undersøges. Derudover sigter vi mod at undersøge, hvordan man designer lommer af levesteder i byrum for at fremme sundheden for planter og dyr, der bor der, herunder mennesker.

rearing-cabbage-white-butterfly-pieris-rapae-controlled-conditions

Opdræt af kålhvid sommerfugl (Pieris rapae) under kontrollerede forhold: Et casestudie med tungmetaltolerance

Abstract