Name: techniques for investigating the anatomy of the ant visual system
Uploaded: 2017-11-27T15:00:00
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Siamo grati a Jochen Zeil, Paul Cooper e Birgit Greiner per condividere le loro conoscenze in anatomia degli insetti e per dimostrare alcune delle tecniche che abbiamo descritto qui. Siamo grati per il personale di talento e di supporto al centro per microscopia avanzata alle ANU e la microscopia Unit presso MQU. Questo lavoro è stato supportato da una borsa di studio laureato a FRE e sovvenzioni da Australian Research Council (DE120100019, FT140100221, DP150101172).

1. preparazione
Nota: È necessario prima capire la posizione relativa dell'occhio composto e ocelli a vicenda e sulla testa. Ciò può essere ottenuto con l'acquisizione di immagini di vista dorsale della testa. Per questo, si consiglia di campioni di elaborazione per la fotomicrografia o utilizzando tecniche di SEM. Di seguito sono passaggi coinvolti in entrambi i processi.
<ol><li>
Raccolta dei campioni
	<ol>
<li>Raccogliere e conservare i campioni direttamente in etanolo...

<ol>
	<li>Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+homing:+an+insect+perspective.">Visual homing: an insect perspective.</a> Curr. Opin. Neurobiol. 22, 285-293 (2012).</li><li>Wehner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Desert+ant+navigation:+how+miniature+brains+solve+complex+tasks.">Desert ant navigation: how miniature brains solve complex tasks.</a> J. Comp. Physiol. A. 189, 579-588 (2003).</li><li>Fent, K., Wehner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ocelli:+a+celestial+compass+in+the+desert+ant+Cataglyphis.">Ocelli: a celestial compass in the desert ant Cataglyphis.</a> Science. 228, 192-194 (1985).</li><li>Warrant, E. J., Dacke, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Visual+navigation+in+nocturnal+Insects.">Visual navigation in nocturnal Insects.</a> Physiology. 31, 182-192 (2016).</li><li>Taylor, G. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dual+function+of+Orchid+bee+ocelli+as+revealed+by+x-ray+microtomography.">The dual function of Orchid bee ocelli as revealed by x-ray microtomography.</a> Curr. Biol. 26, 1-6 (2016).</li><li>H&#246;lldobler, B., Wilson, E. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> The Ants. , (1990).</li><li>Ali, T. M. M., Urbani, C. B., Billen, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Multiple+jumping+behaviors+in+the+ant+Harpegnathos+saltator.">Multiple jumping behaviors in the ant Harpegnathos saltator.</a> Naturwissen. 79, 374-376 (1992).</li><li>Weiser, M. D., Kaspari, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ecological+morphospace+of+New+World+ants.">Ecological morphospace of New World ants.</a> Ecol. Entomol. 31, 131-142 (2006).</li><li>Bulova, S., Purce, K., Khodak, P., Sulger, E., O'Donnell, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Into+the+black+and+back:+the+ecology+of+brain+investment+in+Neotropical+army+ants+(Formicidae:+Dorylinae).">Into the black and back: the ecology of brain investment in Neotropical army ants (Formicidae: Dorylinae).</a> Naturwissen. 103, 3-4 (2016).</li><li>Narendra, A., Reid, S. F., Hemmi, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+twilight+zone:+ambient+light+levels+trigger+activity+in+primitive+ants.">The twilight zone: ambient light levels trigger activity in primitive ants.</a> Proc. R. Soc. B. 277, 1531-1538 (2010).</li><li>Narendra, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Caste-specific+visual+adaptations+to+distinct+daily+activity+schedules+in+Australian+Myrmecia+ants.">Caste-specific visual adaptations to distinct daily activity schedules in Australian Myrmecia ants.</a> Proc. R. Soc. B. 278, 1141-1149 (2011).</li><li>Moser, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Eye+size+and+behaviour+of+day-and+night-flying+leafcutting+ant+alates.">Eye size and behaviour of day-and night-flying leafcutting ant alates.</a> J. Zool. 264, 69-75 (2004).</li><li>St&#246;ckl, A. L., Ribi, W. A., Warrant, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adaptations+for+nocturnal+and+diurnal+vision+in+the+hawkmoth+lamina.">Adaptations for nocturnal and diurnal vision in the hawkmoth lamina.</a> J. Comp. Neurol. 524, 160-175 (2016).</li><li>Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sexual+dimorphism+in+the+visual+system+of+flies:+the+compound+eyes+and+neural+superposition+in+Bibionidae+(Diptera).">Sexual dimorphism in the visual system of flies: the compound eyes and neural superposition in Bibionidae (Diptera).</a> J. Comp. Physiol. A. 150, 379-393 (1983).</li><li>Dacke, M., Nordstr&#246;m, P., Scholtz, C. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Twilight+orientation+to+polarised+light+in+the+crepuscular+dung+beetle+Scarabaeus+zambesianus.">Twilight orientation to polarised light in the crepuscular dung beetle Scarabaeus zambesianus.</a> J. Exp. Biol. 206, 1535-1543 (2003).</li><li>Greiner, B., Ribi, W. A., Warrant, E. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Retinal+and+optical+adaptations+for+nocturnal+vision+in+the+halictid+bee+Megalopta+genalis.">Retinal and optical adaptations for nocturnal vision in the halictid bee Megalopta genalis.</a> Cell Tiss Res. 316, 377-390 (2004).</li><li>Warrant, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nocturnal+vision+and+landmark+orientation+in+a+tropical+halictid+bee.">Nocturnal vision and landmark orientation in a tropical halictid bee.</a> Curr. Biol. 14, 1309-1318 (2004).</li><li>Lattke, J. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ants Standard Methods for Measuring and Monitoring Biodiversity. , 155-171 (2000).</li><li>Ribi, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> A Handbook in Biological Electron Microscopy. , 1-106 (1987).</li><li>Narendra, A., Ramirez-Esquivel, F., Ribi, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Compound+eye+and+ocellar+structure+for+walking+and+flying+modes+of+locomotion+in+the+Australian+ant,+Camponotus+consobrinus.">Compound eye and ocellar structure for walking and flying modes of locomotion in the Australian ant, Camponotus consobrinus.</a> Sci. Rep. 6, 22331 (2016).</li><li>Narendra, A., Greiner, B., Ribi, W. A., Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+and+dark+adaptation+mechanisms+in+the+compound+eyes+of+Myrmecia+ants+that+occupy+discrete+temporal+niches.">Light and dark adaptation mechanisms in the compound eyes of Myrmecia ants that occupy discrete temporal niches.</a> J. Exp. Biol. 219, 2435-2442 (2016).</li><li>Ribi, W. A., Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+visual+system+of+the+Australian+&amp;#34;Redeye&amp;#34;+cicada+(Psaltoda+moerens).">The visual system of the Australian &amp;#34;Redeye&amp;#34; cicada (Psaltoda moerens).</a> Arthr. Struct. Dev. 44, 574-586 (2015).</li><li>Ribi, W. A., Warrant, E. J., Zeil, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+organization+of+honeybee+ocelli:+regional+specializations+and+rhabdom+arrangements.">The organization of honeybee ocelli: regional specializations and rhabdom arrangements.</a> Arthr. Struct. Dev. 40, 509-520 (2011).</li><li>Ribi, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colour+receptors+in+the+eye+of+the+digger+wasp,+Sphex+cognatus+Smith:+evaluation+by+selective+adaptation.">Colour receptors in the eye of the digger wasp, Sphex cognatus Smith: evaluation by selective adaptation.</a> Cell Tiss. Res. 195, 471-483 (1978).</li><li>Ribi, W. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ultrastructure+and+migration+of+screening+pigments+in+the+retina+of+Pieris+rapae+L.+(Lepidoptera,+Pieridae).">Ultrastructure and migration of screening pigments in the retina of Pieris rapae L. (Lepidoptera, Pieridae).</a> Cell Tiss. Res. 191, 57-73 (1978).</li><li>Lau, T., Gross, E., Meyer-Rochow, V. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sexual+dimorphism+and+light/dark+adaptation+in+the+compound+eyes+of+male+and+female+Acentria+ephemerella+(Lepidoptera:+Pyraloidea:+Crambidae).">Sexual dimorphism and light/dark adaptation in the compound eyes of male and female Acentria ephemerella (Lepidoptera: Pyraloidea: Crambidae).</a> Eur. J. Entomol. 104, 459-470 (2007).</li><li>Wipfler, B., Pohl, H., Yavorskaya, M. I., Beutel, R. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+methods+for+analysing+insect+structures+-+the+role+of+morphology+in+the+age+of+phylogenomics.">A review of methods for analysing insect structures - the role of morphology in the age of phylogenomics.</a> Curr. Opin. Insect Sci. 18, 60-68 (2016).</li><li>Streinzer, M., Brockmann, A., Nagaraja, N., Spaethe, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sex+and+caste-specific+variation+in+compound+eye+morphology+of+five+honeybee+species.">Sex and caste-specific variation in compound eye morphology of five honeybee species.</a> PLoS ONE. 8, e57702 (2013).</li><li>Somanathan, H., Warrant, E. J., Borges, R. M., Wall&#233;n, R., Kelber, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Resolution+and+sensitivity+of+the+eyes+of+the+Asian+honeybees+Apis+florea,+Apis+cerana+and+Apis+dorsata.">Resolution and sensitivity of the eyes of the Asian honeybees Apis florea, Apis cerana and Apis dorsata.</a> J. Exp. Biol. 212, 2448-2453 (2009).</li></ol>

La suite dei metodi descritti sopra consentono un'efficace indagine il sistema ottico di formiche e altri insetti. Queste tecniche di informare la nostra comprensione della risoluzione di campionamento, sensibilità ottica e potenziale sensibilità di polarizzazione dell'occhio in fase di studio. Questa conoscenza fornisce una base importante per indagini fisiologiche e comportamentali nella loro capacità visiva. Inoltre, mentre i metodi descritti qui sono concentrati su sistemi visivi formica, queste tecniche possono e...

Vision è una modalità sensoriale importante per la maggior parte degli animali. Visione è fondamentale soprattutto nel contesto della navigazione per individuare obiettivi, che istituisce e aderendo alle rotte e come ottenere informazioni bussola1,2. Insetti di rilevare informazioni visive usando un paio di occhi composti e, in alcuni casi, da uno a tre posti dorsalmente semplici occhi chiamato ocelli3,4,5.
Gli occhi di formiche sono di particolare interesse perché, mentre le formiche sono meravigliosamente diversificate, conservano alcune caratteristiche chiave tra le specie. Nonostante la drammatica variazione in anatomia, dimensioni e l'ecologia, la maggior parte delle specie è eusociali e vive in colonie; di conseguenza, diverse specie affrontano sfide simili visual in termini di navigazione avanti e indietro tra un posto centrale e risorse. Attraverso le formiche la stessa base occhio bauplan può essere osservata in animali che vanno da 0,5-26 mm in lunghezza del corpo, da esclusivamente diurno di specie strettamente notturne e da lento a piedi sotterraneo leaping visual predatori6,7, 8,9,10. Tutte queste differenze sconcertante in ecologia e comportamento dar luogo a innumerevoli permutazioni delle stesse strutture di base dell'occhio per adattarsi a diversi ambienti, stili di vita e dimensioni del corpo11,12. Di conseguenza, studiando l'ecologia visiva di formiche fornisce un vero e proprio tesoro di possibilità per l'investigatore risoluto.
Capire il sistema visivo degli insetti è essenziale a comprendere un loro funzionalità comportamentale. Questo è evidente da studi integrativa che ben combinano anatomia con ecologia e il comportamento di un grande successo in alcuni gruppi di insetti (per esempio, riferimenti13,14,15,16, 17). anche se il campo di navigazione di formica e il comportamento della formica, in generale, è stato molto efficace, pochissima enfasi è stata posta sulla visione di formica di fuori di alcune specie selezionate. Qui, ci soffermeremo sulle tecniche coinvolte nell'inchiesta di disegno dell'occhio di formiche. Mentre ci si concentrerà sulle formiche, queste tecniche possono essere applicate, con lievi modifiche, agli altri insetti, troppo.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>Ant</td>
			<td>Myrmecia midas</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Stereomicroscope</td>
			<td>Leica M205 FA</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sputter coater</td>
			<td>Pro Sci Tech</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Ethanol</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Petri dish</td>
			<td>ProSciTech</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dissecting microscope</td>
			<td>Leica MZ6</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Insect Pin</td>
			<td>ProSciTech</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Colourless nail polish</td>
			<td>Non branded: from any cosmetic store</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glass slide</td>
			<td>ProSciTech</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Razor blade</td>
			<td>ProSciTech</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Foreceps</td>
			<td>ProSciTech</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Cover slip</td>
			<td>ProSciTech</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Compound microscope</td>
			<td>Leica DM5000 B</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glutaraldehyde</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Paraformalydehyde</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium Chloride (KCl)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>di-Sodium Hydrogen phosphate (Na2HPO4)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Potassium di-Hydrogen Phosphate (KH2PO4)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sodium Chloride (NaCl)</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Osmium tetroxide</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Acetone</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Araldite Epoxy Resin</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Pasteur pipette</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Toluidie Blue</td>
			<td>Sigma Aldrich</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Hotplate</td>
			<td>Riechert HK120</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

techniques for investigating the anatomy of the ant visual system

Questo articolo viene descritta una suite di tecniche in microscopia (LM) e microscopia elettronica (EM) che può essere utilizzata per studiare l'anatomia interna ed esterna dell'occhio degli insetti. Questi includono tecniche istologiche tradizionali ottimizzato per il lavoro sugli occhi di formica e adattato a lavorare di concerto con altre tecniche quali la microscopia elettronica a trasmissione (TEM) e microscopia elettronica a scansione (SEM). Queste tecniche, sebbene notevolmente utile, possono essere difficile per il microscopista novizio, quindi grande enfasi è stata posta in questo articolo sulla risoluzione dei problemi e ottimizzazione per diversi esemplari. Forniamo informazioni su tecniche di imaging per l'intero campione (foto-microscopia e SEM) e discutere i vantaggi e svantaggi. Evidenziamo la tecnica utilizzata nel determinare i diametri della lente per l'occhio intero e discutere nuove tecniche per il miglioramento. Infine, verranno illustrate tecniche coinvolte nella preparazione dei campioni per LM e TEM, sezionamento, colorazione e questi campioni di imaging. Discutiamo le transenne che uno potrebbe venire da altra parte quando preparare campioni e il modo migliore per navigare intorno a loro.

I metodi descritti qui abilitare studio dettagliato dei semplici e occhi composti di formiche. Vista dorsale della testa usando Z-stack fotomicrografia tecniche di imaging permette di ottenere una panoramica del layout del sistema visivo (Figura 1). Si tratta di una buona preparazione per dissezioni e per determinare l'angolo di taglio desiderato. Questa tecnica è anche utile per effettuare le misurazioni come larghezza della testa, occhio lunghezza e diamet...

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Techniques for Investigating the Anatomy of the Ant Visual System

Questo articolo viene descritta una suite di tecniche in luce e la microscopia elettronica per studiare l'anatomia interna ed esterna dell'occhio degli insetti. Questi includono diverse tecniche tradizionali ottimizzate per il lavoro su occhi di formica, dettagliati risoluzione dei problemi e suggerimenti per l'ottimizzazione per diversi esemplari e aree di interesse.

Tecniche per lo studio dell'anatomia del sistema visivo Ant

This article outlines a suite of techniques in light microscopy (LM) and electron microscopy (EM) which can be used to study the internal and external eye ...

Research

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