Name: a visual guide for studying behavioral defenses to pathogen attacks in leaf-cutting ants
Uploaded: 2018-10-12T15:00:00
Duration: 8 min 10 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Visual Guide for Studying Behavioral Defenses to Pathogen Attacks in Leaf-Cutting Ants at JoVE.com

Vi vil gerne takke linje Vej Ugelvig og Kirsten Sheehy for nyttige diskussioner vedrørende grooming mekanismer af antenne rengøringsmidler og filme set-up. Michael Poulsen er understøttet af en Villum Kann Rasmussen Young Investigator Fellowship (VKR10101) og Tabitha Innocent af et Marie Curie-individuelle Europæiske Fællesskab (IEF give 627949). Vi vil også gerne takke the Smithsonian tropiske Research Institute for brugen af faciliteter og logistisk støtte i Panama, og Autoridad Nacional del Ambiente for tilladelse til at indsamle og eksportere myrer til Danmark.

1. Escovopsis isolation
<ol><li>Isolere Escovopsis stammer fra Acromyrmex echinatior laboratorium kolonier, ved at placere svamp haven fragmenter, med myrer fjernet, på en petriskål med fugtig VAT i flere dage, indtil Escovopsis spirer og sporulates. Overfører sporerne til kartoffel dextrose agar plader (PDA, 39 g/L) og inkuberes ved ca. 23° C i ca. to uger. Bemærk: En stamme blev brugt i den aktuelle undersøgelse.</li>
	<li>Brug en steril nål til at plukke modne sporer fra disse første plader. Vælge nok sporerne til at dække spidsen af nålen.</li>
	<li>Podes sporer på nye plader under sterile forhold og inkuberes ved ~ 23 ° C i ca. to uger.</li>
	<li>Når hyfer har dækket hele pladen og vokset til modne brune sporer, Gentag trin 1.3, men denne gang med sporer fra ny PDA pladen.</li>
	<li>Gentag processen indtil en ren bestand af Escovopsis for hver stamme er erhvervet (ingen synlige forurenende stoffer vokser på eller under pladen overflade).</li>
</ol>2. eksperimentelt set-up
<ol><li>Brug tre A. echinatior kolonier. Bemærk: Her kolonier Ae160b, Ae322 og Ae263 blev brugt.</li>
	<li>Fra hver koloni, gøre 12 sub kolonier. Gøre seks sub kolonier for observation efter 0 h og seks sub kolonier for observation efter 72 timer. Dette giver ialt 36 sub kolonier; markere halvdelen af sub kolonierne fra hver 'overordnet' koloni som kontrol, og anden halvdelen som'Escovopsis behandling'. Bemærk: Mens i overordnede kolonier tilstedeværelsen af en dronning påvirker arbejdstager adfærd, vi forventer (selv om det ikke kan garanteres), at dronning-mindre sub kolonier er tilbøjelige til at opføre sig som queenright kolonier i den korte periode som eksperimentet kører.</li>
	<li>For hver sub koloni, bruge en firkantet kasse af længde: ~ 3.15 i (8 cm), bredde: ~ 2.17 i (5,5 cm) og dybde ~ 1,77 i (4,5 cm). Bemærk: Det vigtigste er at give plads for myrer udenfor svamp fragment til foder og dumpe affald, men samtidig at gøre boksen lille nok at filme og adfærd anerkendelse er muligt.</li>
	<li>For hver sub koloni, tilføje en te-ske størrelse (ca. 2,2 cm3 og 1,2 g) stykke af den centrale del af svampen haven (L. gongylophorus) fra den oprindelige koloni, et par bramble blade, og et stykke vat dyppet i vand. Bemærk: Vattet giver fugtighed. Det bør ikke være dryp med vand, og bør ikke røre svamp haven.</li>
	<li>For sub kolonier behandlet med Escovopsis, bruge en podning loop og fylde åbningen, så det er kun omfattet af Escovopsis sporer. Podes sporerne ved forsigtigt at trykke en lille, lokaliseret del af svampen haven ti til tyve gange saa sporerne ikke er også grupperet.</li>
	<li>Sub kolonier bruges som kontrol, efterligne anvendelsen af Escovopsis til svamp haven med en steril podning løkke. Bemærk: Selv om dette ikke blev gjort i den nuværende eksperiment, podning af en steril pulver (som grafit eller talkum) kan gøres på dette stadium at skelne mellem en infektion med en patogen og inert agent.</li>
	<li>For 72 h observationer, forlade halvdelen af sub kolonierne (både styrer og inficeret) i 72 timer efter indførelsen af Escovopsis før tilføje myrer eller indlede video optagelse. Bemærk: Venter på 72 h i mangel af myrer gør det sandsynligt, at Escovopsis sporer vil spire (upubliceret i vitro data); selv om dette øger også risikoen for andre infektioner (for eksempel fra en svamp allerede er til stede i svampen haven), er denne periode at foretrække, at denne behandling til at repræsentere den tidlige fase af en etableret infektion.</li>
	<li>0 h observationer, direkte efter trin 2.6 og ca. 30 min. før optagelsen, tilføje to kuld, fire mindre og fire store arbejdstagere samtidig fra den overordnede koloni til hver boks.<ol>
<li>Bruge to store arbejdstagere fra haven der er unge med lys pigment, med Actinobacteria dækker det meste af neglebånd. Tage de andre to fra uden for haven, med mørk pigment og Actinobacteria kun dækker laterocervical pladerne.</li>
	</ol>
</li>
	<li>72 h observationer, Gentag 2.8 og 2.8.1 på 30 min før optagelsen, dvs71.5 h efter podning med Escovopsis. Bemærk: Eksperimenterende sub kolonier er væsentligt mindre end etablerede naturlige Acromyrmex kolonier. Dette er nødvendigt for at præcist registrere adfærd. Mens dette kan påvirke hyppigheden af noget opførsel kvalitativt, blev sammensætningen af sub kolonier valgt til at afspejle blanding af arbejdstagere i naturlige kolonier mere sandsynligt kvalitativt afspejler de adfærdsmæssige interaktioner.</li>
</ol>3. videooptagelse og scoring adfærd
<ol><li>Brug en USB endoskopet er knyttet til en bærbar computer (eller tilsvarende) og give tilstrækkelig lys.</li>
	<li>For hver sub koloni, udføre videooptagelse for 4 h (starter ved enten 0 h eller 72 h efter infektionen).</li>
	<li>Efter optagelse de 36 sub kolonier, gennemgå i alt 144 h optagelser og score alle adfærd af interesse for alle individer i hver sub koloni. Bemærk: I den nuværende eksperimentelle eksempel havde vi udelukke to sub kolonier (en kontrol fra koloni Ae160b) og en behandling sub koloni fra koloni Ae322 på grund af infektion med svampe end Escovopsis, at reducere det samlede antal timer af observationer 136.</li>
	<li>Hver gang en adfærd er observeret, optage det som 1 forekomst. Bemærk: En adfærd kan være af kortere eller længere varighed, men kun score det som > 1 Hvis det er afbrudt af en anden adfærd, eller hvis Myren er passiv for en periode.</li>
</ol>4. opførsel
Bemærk: Adfærdsmæssige definitioner blev foretaget ved hjælp af en kombination af beskrivelser fra tidligere undersøgelser23,27,28,31,45 og personlige bemærkninger. For en detaljeret illustration Se fremvisning vigtige morfologiske konstruktioner, der anvendes i protokollen for anerkendelse af adfærd, figur 1.
<ol><li>Selvstændige grooming og antenne rengøring (Video 1)<ol>
<li>Bemærk Hvis Myren stopper ben bevægelse for at indlede selvstændige grooming. Kontroller at antennen er trukket gennem antenne rengøringsmidler på forbenene (figur 1), en klemme-lignende struktur placeret på tibia-haseled fælles bestående af et hak står over for en spur med forskellige størrelse børster og kamme45, 46.</li>
		<li>Efter rengøring antennen, observere at Myren vil rense benene og antenne rengøringsmidler, ved at trække benene gennem mouthparts, fjernelse af partikler og potentielle patogener med glossa (figur 1). Bemærk: Selvstændige grooming kan bestå af rengøring antennen og efterfølgende antenne cleaners (figur 1), men også ved hjælp af mouthparts for at rengøre benene. Når en myre rengøring sine ben, renser det oftest alle seks ben i træk.</li>
	</ol></li>
	<li>Svampen grooming (Video 2)
	<ol>
<li>Bemærk Hvis Myren stopper benbevægelser på et fast punkt på svamp haven. Observere, følehornene er ubevægelig og parallelle pegede mod svamp, således at vinklen mellem skaftet og funiculus (figur 1) er ca. 45 °, og spidsen af antenner næsten rører hinanden, tæt på spidsen af hvaltænder ( Figur 1).</li>
		<li>Bemærk at den øverste (maxillae) og lavere (labium) mouthparts er åbne, med de glossa (figur 1) nye at slikke svampen.</li>
	</ol></li>
	<li>Allogrooming (Video 3)
	<ol>
<li>Overholde denne adfærd, når en eller flere myrer har henvendt sig til en anden (modtageren) ant eller vice versa. Under opførsel, myrerne stoppe bevægelse og står tæt sammen med fysisk kontakt. Grooming ant(s) kan flytte lidt til at dække et større område af den modtagende ant krop.</li>
		<li>Observere, at antenner af forfølgere kan være ubevægelig og pegede mod et bestemt punkt i modtagende ant eller flytte og let trykke på modtageren. Vinklen mellem scape og funiculus (figur 1) er ca. 45 ° afhængigt af om de er fast på et bestemt punkt eller aflytning. Spidsen af actor's antenner er normalt tæt på hinanden og tips af hvaltænder (figur 1).</li>
		<li>Bemærk at den øverste (maxillae) og lavere (labium) mouthparts er åbne, med de glossa (figur 1) nye at slikke modtager ant.</li>
	</ol></li>
	<li>Metapleural kirtel grooming (Video 4)<ol>
<li>Observere, hvornår Myren stopper bevægelsen at indlede metapleural kirtel (figur 1) grooming. Bemærk at Myren hælder til den ene side at nå en af dens forreste ben tilbage til rub åbning (meatus) af metapleural kirtel (for eksempel, den lige forside ben). Bemærk: De andre forben er samtidigt (i dette eksempel venstre forben) slikkede af glossa (figur 1).</li>
		<li>Kontroller at Myren læner sig til den modsatte side og skifter ben og gentager den samme bevægelse med de modsatte ben. Myren fortsætter med at flytte de forreste ben metapleural kirtler og efterfølgende glossa konstant skifte mellem ben (figur 1). Bemærk: I dette eksempel, Myren vil nu passere venstre forben metapleural kirtel og den højre forben til glossa (figur 1). Efter metapleural kirtel (figur 1) grooming, indleder Myren ofte selvstændige grooming (trin 4.1).</li>
	</ol></li>
	<li>Spore lugning (Video 5)
	<ol>
<li>Observere denne funktionsmåde, når Myren stopper benbevægelser på et fast punkt på svamp haven. Observere at følehornene er ubevægelig og parallel, pegede mod svamp, således at vinklen mellem skaftet og funiculus er ca. 45°, og spidsen af antenner næsten rører hinanden og tips af hvaltænder (figur 1).</li>
		<li>Kontroller, at Myren åbner sin hvaltænder (figur 1) grab synlige Escovopsis sporer og frigøre dem fra svampe afgrøden ved at trække dem. Myren bærer klyngen af sporer ud af reden, mens følehornene er forsigtigt bevæger sig til orientering. Følehornene kan rengøres via antenne cleaners (figur 1; Se Video 1) mens du holder klyngen af sporer. Myren dråber sporerne ud i en affaldsbunke. Bemærk: Registrering af aktivitet omkring den affaldsbunke ikke blev gjort i den aktuelle eksperiment men ville være en passende udvidelse af den nuværende protokol.</li>
	</ol></li>
	<li>Svampen lugning (Video 6)
	<ol>
<li>Observere denne funktionsmåde, når Myren stopper benbevægelser på et fast tidspunkt af svampen. Følehornene er løst pegede mod del af svampen Myren forsøger at fjerne, mens lidt trykke svamp stykke.</li>
		<li>Observere, at Myren bruger sin hvaltænder enten sænke gennem de svampe afgrøde at løsne et bestemt område, eller at få fat i en del af svampen stykke med sin hvaltænder (figur 1). Myren vil samtidig rock fra side til side på sine ben, mens det trækker ud svampen stykke. Bemærk: Lugning kan ske af flere arbejdere og af både mindreårige og store selskaber. Hvis så, nogle myrer gøre svamp skæring, udføre andre den rokkende og trække bevægelse. Den fritliggende del af svampen er foretaget uden for reden og faldt ned i den affaldsbunke. Optagelse af affald depositum ikke blev gjort i den aktuelle eksperiment men ville være en passende udvidelse af den nuværende protokol.</li>
	</ol></li>
	<li>Fækal væske grooming (Video 7)
	<ol>
<li>Observere denne funktionsmåde, når Myren stopper benbevægelser på et fast punkt på svamp haven. Myren bøjer sine gaster (figur 1) og hovedet mod hinanden for at anvende en dråbe af fækal væske på mouthparts.</li>
		<li>Observere, at Myren trækker forbenene gennem hvaltænder (figur 1), en ad gangen. Efterfølgende, flytter Myren antenner gennem antenne cleaners (figur 1) beliggende på tibia-haseled fælles af forbenene.</li>
	</ol></li>
	<li>Droplet regurgitation (Video 8)
	<ol>
<li>Observere denne funktionsmåde, når Myren stopper benbevægelser på et fast tidspunkt af svampen. Følehornene er ubevægelig og parallel, pegede mod svamp, således at vinklen mellem skaftet og funiculus er ca. 45°, og spidsen af antenner røre næsten ved hinanden og tips af hvaltænder (figur 1).</li>
		<li>Observere, at Myren gylper en dråbe af væsken på svampen, varierende fra at være gennemsigtig for lys gul eller endda brun, fra sine mouthparts.</li>
	</ol></li>
</ol>

Forfatterne har ikke noget at oplyse.

Det primære formål med denne undersøgelse var at observere og registrere karakteristiske blad-skæring ant defensiv adfærd i overværelse af svamp-have infektion med Escovopsis, at skabe reference klip for brug af det bredere videnskabelige samfund. Det skal bemærkes, at disse adfærdsmønstre ikke er udelukkende til forsvar af kolonier fra Escovopsis, men kan også spille en rolle i forsvaret mod andre forurenende stoffer og infektioner6,7,8,9 ,10,11,12, og i forsvaret af myrerne selv42. Vores protokol giver en kulisse for bredere forskning på forsvar i dyrkning af svampen myrer. Dette er sandsynligvis vil være særlig nyttigt: (i) til unge forskere, der ikke er bekendt med disse adfærdsmønstre; (ii) at sikre ensartede definitioner og observationer af adfærd; (iii) at lette sammenligninger på tværs af undersøgelser og myre arter; (iv) fordi en række af disse opførsler kan forekomme så sjældent at selv erfarne kan forskere aldrig har observeret dem; (iv) fordi forståelse og anerkendelse af adfærd under kontrollerede forhold i laboratorium hjælp undersøgelser i situ hvor forholdene er sværere at kontrollere.
Resultaterne fra vores adfærdsmæssige undersøgelse er i overensstemmelse med tidligere arbejde, som viste, at mindre arbejdstagere svamp gommen — afgørende hvis en infektion opdages tidligt — mere end store arbejdstagere25,28,32. Her, øget store arbejdstagere mængden af svampe grooming efter Escovopsis infektion (figur 2en). Dette tyder på, at mindre arbejdstagere er fremherskende svamp groomers, men at store arbejdstagere kan hjælpe med at forhindre udbredelsen af mere etablerede infektioner. De større store arbejdstagere kan fjerne sporerne hurtigere, mens mindre arbejdstagere kunne være mere velegnet til at fjerne mindre tilgængelige sporer. Vi fandt også, at arbejdstagere med held fjernet sporer i omkring halvdelen af de inficerede sub kolonier (fire ud af ni) når de blev indført i forbindelse med infektion, og dermed kunne opdage patogen tidligt (figur 3c). Alt i alt dette peger på en serie af adfærdsmæssige reaktioner hvor myrerne først prøve at stoppe Escovopsis infektion ved at fjerne sporerne (og gør så før en infektionen breder sig), snarere end at fjerne dele af svampen haven (figur 3a, b. ). Dette ændrer sig over tid hvis infektionen udvikler sig, når myrer er mere tilbøjelige til at fjerne dele af svampen haven28. Selv om vores stikprøvestørrelser var for lille til at være afgørende, og vi kan ikke udelukke, at samtidige infektioner induceret lugning adfærd, understøtter vores data denne tendens, med svamp lugning overvejende at være til stede på senere stadier af infektion (figur 3 en). De generelt lave niveauer af svampen lugning kunne antyde at myrerne anvendes andre forsvarsværker (f.eks.kemikalier) at hæmme yderligere vækst i Escovopsis, eller at ingen af vores eksperimentelle sub kolonier blev også alvorligt inficeret (gør de mere destruktiv forsvar unødvendige).
Vores resultater tyder på, at selvstændige grooming med fækal væske er karakteristisk for myrer at indtaste svamp haven, og anvendes som en forebyggende foranstaltning, snarere end at være forbundet med en infektion. Lignende iagttagelser har været set i foundress hunner at soignere sig og overføre fækal dråber med munden til benene, når ind i reden eller håndtering afgrøde27. I teorien bør en infektion øger aktiviteten af arbejdstagere på kanten af svampen haven, hvis det fjernede inficerede materiale er udført og faldt i affald bunker. Derfor, fækal væske grooming kan også indirekte øge under infektion at minimere sygdom spredes. Vi ville forvente det modsatte mønster for alvorlige infektioner med nedsat bevægelse i udkanten af haven svamp, som arbejdstagere enten opgive svampen eller vedtage mere ekstreme foranstaltninger såsom kemiske forsvar.
Mens fækal væsker kunne tjene som en vigtig profylaktisk kemiske for individ, bruges allogrooming af rede-hjælpere på andre arbejdstagere, hvis de registrerer fremmede partikler eller mikrober. Den væsentlige forskel vi observeret mellem frekvens (tabel 1) af fækal væske grooming (n = 304) og allogrooming (n = 48) kan skyldes en forskel i patogen detektion. Myrer er ikke købedygtig uden sammenligning opdager patogener på sig selv med deres antenner; allogrooming er på den anden side gjort af rede-hjælpere, der kan kontrollere hele kroppen af en myre og kun vælge at soignere hvis nødvendigt. Da Escovopsis er en parasit svamp haven snarere end myrerne, kan dette også forklare det lave antal allogrooming.
Vi observeret sjældent metapleural kirtel grooming, og kun på senere stadier af infektion. Arter af svamp vokser myrer med rigelige Pseudonocardia bakteriel dække nette metapleural kirtler er mindre end arter med mindre eller ingen dække25,47. Som A. echinatior har en overflod af symbiont47, kan dette forklare den lave kirtel grooming frekvens. Metapleural kirtel sekretion er også dyrt at producere30, og kan opbevares i infrabuccal lomme i længere perioder, hvilket betyder, at behovet for grooming af metapleural kirtel kan være sjældne. Under metapleural kirtel grooming, myrerne samtidig skifte ben og slikke det ben, der havde bare groomed kirtel; Sporerne er derved overført til infrabuccal lomme, hvor kirtel sekreter er kritisk for hæmme Escovopsis' potentielle for efterfølgende spiring25. Mindre arbejdere er mere rigelige inde i reden og har større metapleural kirtler pr. enhed krop masse30, hvilket tyder på de er ansvarlige for størstedelen af metapleural kirtel sekreter. Dette kunne også forklare, hvorfor, i vores undersøgelse, den højeste frekvens af svampen grooming var blandt mindre arbejdstagere.
Vi forventes at observere adfærd (r)-angiver aktive brug af antibiotika fra den bakterielle symbiont Pseudonocardia, almindeligt observeret på neglebånd af Acromyrmex arbejdstagere og kendt for at spille en rolle i forsvaret mod Escovopsis 36 , 39 , 40. den mest sandsynlige forklaring for ikke observere sådan adfærd, er at anvendelse af disse antibiotika kan inkorporeres i andre adfærdsmønstre, såsom selvstændige grooming efterfulgt af svampen grooming og/eller luge, som kan gøre det svært at observere som en forskellige adfærd.
Vi observerede usædvanlige adfærd regurgitating flydende dråber til svamp haven. Gylp af mad til nestmates er tidligere blevet beskrevet i blad-skæring myrer22. I vores eksperiment varierede dråber i farve fra transparent til mørk brun, tyder på, de kan være en fødekilde for andre myrer og/eller give vand. Vi observerede kun to gange hvor andre myrer drak fra dråber, så vi ikke kan bestemme hvis dråber gavne andre myrer eller tjene til at rehydrere svampen, når luftfugtigheden er lav. De fleste observationer af denne adfærd var under Escovopsis infektioner, hvilket kan indebære en defensiv rolle, såsom immun priming af gylp af antimikrobielle peptider16,48. Vi kan ikke drage faste konklusioner på dette, da denne adfærd var sjældne, men det ville være en interessant linje at undersøge yderligere, for eksempel ved at bestemme om dråber har antimikrobielle egenskaber.
Givet at observationelle undersøgelser af de komplekse defensiv adfærd af myrer, blad-cutter, herunder enhver sammenligning med og uden svamp haven infektion, ville være yderst vanskeligt at gøre på området, eksperimentelle data kan give værdifuld indsigt i disse adfærd under mere kontrollerede betingelser. Mens bemærkninger under laboratorieforhold kan afvige fra den adfærd, der er fundet under naturlige betingelser, værktøjer som vores katalog af centrale defensive adfærd skal udvikles, forbedre både eksperimentelle og felt undersøgelser i fremtiden. Den eksperimentelle tilgang kan dog delvist forklare, hvorfor nogle adfærd var ekstremt sjældne (f.eks. allogrooming, metapleural kirtel grooming) i vores demonstration af ved hjælp af disse adfærdsmæssige definitioner. Fremtidige undersøgelser kunne derfor overveje begrænsningerne af denne eksperimentelle opsætning, at finde måder at gøre mere naturlige observationer. Yderligere faktorer kunne også integreres i den nuværende protokol, såsom skelne mellem Actinobacteria informationsbærende (yngre) og ældre arbejdstagere med mindre rigelige cover, der kan reagere forskelligt på truslen om en Escovopsis infektion. Der er tale om afvejninger mellem at foretage observationer mere nøjagtige (for eksempel ved at score fokale enkeltpersoner), eller at have større sub koloni størrelse (større antal arbejdstagere), og mængden tid eller antal sub kolonier eller enkeltpersoner, der kan blive filmet på en given punkt i tid. Ikke desto mindre, mens set-up kan udvides til større adfærdsmæssige undersøgelser med fokus på at behandle en adfærdsmæssige mål, i dette tilfælde er vi fokuseret på held fremvisning af en metode til registrering og definere specifikke defensiv adfærd.
Vi dokumenteret adfærd, der bidrager til forsvar i blad-skæring myrer, og flere betydeligt, har systematisk identificeret, beskrevet og erobrede defensiv adfærd på film. Vores repræsentative resultater styrke andre forskning på dette område, hvilket tyder på, hvorfor det er svært for en patogen held inficerer svamp-landbrug myre kolonier, når står over for en omfattende sæt af defensiv adfærd og tilhørende anvendelse af antimikrobielle forbindelser. Vores vigtigste mål var at give et nyt værktøj for det fremtidige arbejde på dette område, og vi håber, at de adfærdsmæssige butik vil vise sig værdifulde for at sikre konsensus og strømlinet definitioner, iagttagelser og fortolkninger af adfærd, til at tjene som en vigtig ressource for fremtidig forskning.

Blad-skæring myrer er avancerede sociale insekter, udgør nogle af de mest komplekse kolonier på jorden. De er en afledt gren af svamp vokser myrer (stamme Attini) bestående af to slægter Acromyrmex og Atta1. De dyrke svampe afgrøde arter Leucoagaricus gongylophorus (Basidiomycota: Agaricales), som de er afhængige af som deres vigtigste fødevarer kilde2,3. Myrerne levere denne svamp med friske blade materiale til dens vækst, og svampen til gengæld producerer næringsrige hævede hyphal tips (gongylidia), der forbruges af myrer og deres yngel. Kolonierne er bygget under jorden, svampe afgrøden bevares i eksterne haver4,5og ant landmænd beskytte deres afgrøde monokultur fra potentielle patogener6,7,8 ,9,10,11,12. Kolonier opdele arbejdskraft mellem ansatte af forskellig størrelse (kaste) og alder13,14,15, som strækker sig til forsvaret af myrer og afgrøde fra patogener.
Vi kunne forvente, at blad-skæring myre kolonier bør være sårbare over for sygdom. Gruppe levende forventes at lette spredningen af sygdomme mellem relaterede arbejdstagere på grund af hyppige interaktioner og dermed lettere transmission16. Myrer er modtagelige for insektspecifikke svampe parasitter, som Metarhizium arter og Beauveria bassiana6. Disse parasitter er generalister og er ofte til stede i jord tæt på reder7,8. Opdræt af svampen afgrøde som en monokultur4,gør5 det sandsynligvis også være modtagelige for sygdommen17,18. Det kan være smittet af generalist svampe parasitter (herunder Aspergillus niger og Trichoderma arter3); men den største trussel er en specialist necrotrophic svamp i slægten Escovopsis (Sæksvampe: Kødkernesvamp-ordenen)11. Gennem udskillelsen af mycolytic enzymer og andre forbindelser, Escovopsis dræber og opnår næringsstoffer fra svampen afgrøde12, med potentielt fatale konsekvenser for myre kolonier11,19.
For at bekæmpe sygdommen trusler, har myrerne bemærkelsesværdige forsvar på både individ og koloni niveau, kombinerer biologisk bekæmpelse, adfærdsmæssige og kemisk forsvar og handle profylaktisk, og hvornår det er nødvendigt, som reaktion på infektion. Kollektivt, disse forsvarsværker forebygge eller reducere virkningerne af infektioner fra både generalist patogener og specialister som Escovopsis. De indebærer generelt at undgå sammentrækning af parasitter i miljøet20, forhindrer parasitter fra ind i reden, og begrænse spredning af infektion i reder. De første linjer i forsvar omfatter kemikalier fra glandular sekreter3,21,22,23,24,25,26, 27 til at desinficere anlægget substrater, gennem arbejdstagere slikke dem inden iblandingen i svampen haven og myrer udfører både self- og allogrooming. Når grooming selv, især når den kommer ind i reden, kan arbejdstagere også anvende sure fækal sekreter på deres krop27. Disse profylaktiske forsvar er beviseligt vigtigt at undgå infektion af patogene trusler6,7,8,9,10,11, 12.
Hvis første forsvar mislykkes og en patogen som Escovopsis lykkes ind i reden og svamp haven og infektion opdages på et tidligt tidspunkt, bruge myrerne svampen grooming fjerne sporerne25,28. Myrerne kan anvende sekret fra metapleural kirtler eller overfører sporerne til infrabuccal lomme (en mundhulen), hvor de er blandet med en kemisk cocktail der indeholder metapleural og labial kirtel sekreter26. Der er mere end 20 kendte forbindelser i disse kirtler, herunder γ - keto-, carboxylic- og indoleactic syrer3. Disse er aktivt anvendt25, har antibiotisk, fungistatisk og svampedræbende egenskaber29og kan hæmme Escovopsis spore spiring30. Sporer lagres i infrabuccal hul er senere bortvist uden for kolonien31,32. De fleste af denne svamp, grooming følgende tidlige påvisning udføres af mindre arbejdstagere28,33. Men hvis en patogen formår at undgå detektion og spredes inden for svamp haven, både mindre og større arbejdstagere luge inficerede dele af svampen28, og dette fjernede materiale er deponeret uden for reden31. Derudover arter i blad-skæring slægten Acromyrmex bruge biologisk kontrol i form af antibiotika produceret af symbiotisk Actinobacteria34,35,36— vedligeholdes på ant neglebånd37overvejende store ungarbejdere34,38,39,40— til at producere stoffer, der forhindrer mycelial vækst af Escovopsis 34 , 38 , 41. dette antibiotikum produktion kan igen blive forringet af Escovopsis-produceret forbindelser under en infektion19.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58420/58420fig1.jpg"> Figur 1: Ant morfologiske træk. En skematisk tegning af en myre viser de morfologiske strukturer, der er nævnt i protokollen. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/58420fig1large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
Blad-skæring ant forsvar således udgøre en integreret samling af adfærdsmæssige og kemiske mekanismer, der tilsammen giver disse myrer med meget effektiv beskyttelse mod sygdom42. Forstå disse forsvarsværker er af bred interesse, og de har været flittigt forsket16,20,42,43,44. Men en visuel samling af defensiv adfærd, som ville hjælpe entydig definition og beskrivelse af dem til systematisk brug af forskere er, at vores viden, ikke er tilgængelige. Selv om den terminologi, der anvendes til at beskrive ant adfærd er relativt standardiseret, er der derfor ingen sikkerhed for, at de samme adfærdsmæssige handlinger er navngivet konsekvent i forskellige undersøgelser. Her, er vores vigtigste mål at afhjælpe dette ved at tilvejebringe klarhed og standardisering gennem en samling af video-optagelser af individuelle profylaktisk og defensiv adfærd ledsaget af tilknyttede definitioner. Vi filmede disse klip under en adfærdsmæssige eksperiment, hvor vi observerede og kvantificeret adfærd i forbindelse med eksperimentelle Escovopsis infektioner af Acromyrmex echinatior sub kolonier, hvis resultater, vi også præsenterer her som et illustrerende eksempel på hvordan denne samling kan bruges til adfærdsmæssige undersøgelser.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1058">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Plastic boxes</td>
			<td style="width:175px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td style="width:549px;">Transparent. Length: 3.15 in (8 cm), width: 2.17 in (5.5 cm), depth: 1.77 in (4.5 cm)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Petri dishes</td>
			<td style="width:175px;">Sarstedt</td>
			<td>82.1472</td>
			<td>3.62x0.63 in (9.2x1.6 cm)</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Inoculation loops</td>
			<td style="width:175px;">Labsolute</td>
			<td style="width:119px;">7696431</td>
			<td>Disposable 1uL. Length: 7.67 in (19.5 cm)&#160;</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Cameras</td>
			<td style="width:175px;">DBPower</td>
			<td style="width:119px;">NTC50HD_8.5mm</td>
			<td>USB Endoscope Camera</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Holders for the cameras</td>
			<td style="width:175px;">N/A</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Old beaker clamp stand.</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Laptop</td>
			<td style="width:175px;">HP</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td>Generic laptop for saving recordings.</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;width:216px;">Program used on the laptop</td>
			<td style="width:175px;">Windows Movie maker</td>
			<td style="width:119px;">N/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="19">
			<td height="19" style="height:19px;width:216px;">Forceps</td>
			<td style="width:175px;">Vermandel</td>
			<td style="width:119px;">50.054</td>
			<td>Soft</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Potato dextrose broth</td>
			<td style="width:175px;">Sigma-Aldrich</td>
			<td style="width:119px;">P6685-1KG</td>
			<td>24 g/L</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a visual guide for studying behavioral defenses to pathogen attacks in leaf-cutting ants

Den komplekse livsstil, evolutionær historie af avanceret samarbejde og sygdom forsvar af myrer, blad-skæring er godt undersøgt. Selv om mange undersøgelser har beskrevet de adfærd, der er forbundet med sygdom forsvar, og de tilknyttede brug af kemikalier og antimikrobielle stoffer, er ingen fælles visuelle reference gjort. Hovedformålet med denne undersøgelse var at optage korte klip af adfærd, der er involveret i sygdom forsvar, både forebyggende og direkte rettet mod en antagonist af kolonien efter infektion. At gøre, så vi brugte en infektion eksperiment, med sub kolonier af blad-skæring myre arter Acromyrmex echinatior, og den mest betydningsfulde kendte patogene trussel mod myrer svampe afgrøde (Leucoagaricus gongylophorus), en specialiseret sygdomsfremkaldende svampe i slægten Escovopsis. Vi filmet og sammenlignet inficeret og ikke-inficerede kolonier, på både tidlige og mere avancerede stadier af infektion. Vi kvantificeret centrale defensiv adfærd på tværs af behandlinger og viser, at den adfærdsmæssige reaktion på patogen angreb sandsynligvis varierer mellem forskellige kaster af arbejdstager myrer og mellem tidlige og sene påvisning af en trussel. Baseret på disse optagelser, vi har foretaget et bibliotek af adfærdsmæssige klip, ledsaget af definitioner af de vigtigste individuelle defensive adfærd. Vi forventer, at sådan en guide kan give en fælles referenceramme for andre forskere, der arbejder i dette felt til at genkende og studere disse adfærd, og også give større mulighed for at sammenligne forskellige undersøgelser for at i sidste ende hjælpe med bedre at forstå rollen disse adfærdsmønstre spille i sygdom forsvar.

Hovedformålet med denne undersøgelse var oprettelsen af korte klip, der illustrerer adfærd forbundet med sygdom forsvar i blad-skæring myrer, til at generere et katalog til at blive brugt som reference for fremtidige undersøgelser. Desuden bruger undersøgelsen et eksempel på en eksperimentel opsætning, inden for hvilken disse adfærd var kvantificeres for at vise, hvordan dette katalog kan bruges i adfærdsmæssige undersøgelser, hvis repræsentative resultater vi opsummere her.
Sub-Colonies blev sat til observation på tidligt (0 h) og sene fase (72 h) infektion. På grund af tunge infektioner med svampe end Escovopsis efter 72 h, blev to sub kolonier (ét kontrolelement for kolonien Ae160b) og en behandling for kolonien Ae322 udelukket, så vi fokusere præsentation af resultaterne på tidspunkt 0 h og lægge mindre vægt adfærd observeret efter 72 timer. Efter optagelserne alle sub kolonier og scoring defensiv adfærd, har vi fundet forskelle i adfærdsmønstre forbundet med tiden efter infektion og kontekst, herunder de forskellige måder, hvorpå de blev brugt af mindre og større arbejdstagere. Derimod blev selvstændige grooming udført på alle tidspunkter i både kontrol- og inficerede sub kolonier. Det var også almindelig når myrer søger, og du forsøger at fjerne, Escovopsis hyfer eller sporer. Fordi denne adfærd var så universelt observerede og hyppige i alle situationer, vi ikke kvantificere det.
Vi scorede alle andre adfærd, der er beskrevet i protokollen og nuværende beregnede samlede og gennemsnitlige frekvenser for mindre og større arbejdstagere pr. sub koloni (tabel 1). Vi fandt, at i kontrolelementer, mindre arbejdstagere groomed haven afgrøde mere end store arbejdstagerefigur 2(a), og anekdotisk observeret, de brugte mere tid i svampen haven. I kolonierne inficeret med Escovopsis var der en tendens til øget svamp grooming samlet set i forhold til kontrol kolonier, men dette var ikke signifikant (F1,23 = 2,80, p = 0.1077; Tabel 2; Figur 2 en). der var en ikke-væsentlig stigning i fecal grooming med infektion (F1,23 = 0,60, p = 0.4455; Tabel 1) men ingen forskel mellem små og store arbejdstagere (figur 2b). Vi observerede fækal grooming når arbejdstagerne trådte svampen, snarere end når de var på eller helt væk fra svampen for længere perioder.
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58420/58420fig2v3.jpg"> Figur 2: hyppighed af grooming begivenheder. Betyde nummer (± standardfejl (SE), n = 9) af (a) svamp grooming og (b) fækal væske grooming begivenheder inden for fire timer efter podning, sammenligning af mindre og større arbejdstagere i kontrolelementer og Escovopsis behandlinger. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/58420fig2large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
Flere adfærd var yderst sjældne. Vi kun observeret metapleural kirtel grooming fire gange, og alle forekomster opstod efter 72 h; en gang i kontrolgruppen, og tre gange i kolonier med Escovopsis infektion (tabel 1). Vi fandt næsten så sjældent, at myrer ville gylpe et flydende slipværktøj til svamp haven og et par gange uden for svamp (tabel 1). I grupperne 0 h skete dette når i en kontrol sub koloni og to gange i inficerede kolonier - opførsel i alle tre tilfælde blev udført af en større arbejder. På én gang opgylpet en mindre arbejder et slipværktøj i hjørnet af boksen, og når en større arbejder gjorde det samme på en bramble blad, både i Escovopsis behandlingen. I kolonierne 72 h blev droplet regurgitation på svampen aldrig observeret i kontrol kolonier men sket syv gange i inficerede kolonier. Seks af disse var af store arbejdstagere og tre af disse af en enkelt person, der tilføjede dråber uden for svamp haven.
Spore lugning (figur 3en) og svampen lugning (fig. 3b) var begge lavt i frekvens. Mens der var ingen signifikant forskel i hyppigheden af svampen lugning mellem inficerede kolonier og kontrolelementer, der var en tendens for lugning for at øge med tid siden infektion (F1,23= 2,91, p = 0.1014; Tabel 2). vores observationer fokuseret på Escovopsis spore lugning, som ikke ændre væsentligt med tiden, men der var en tendens til en højere frekvens i kolonier inficeret med Escovopsis end ikke-inficerede kontrol (F1,23 = 3,27, P = 0.0838; Tabel 2). færre sub kolonier inficeret med Escovopsis havde synlig sporer tilbage efter observationsperiode med en debuterende infektion (når myrer blev indført efter 0 h af spore podning), med myrer at fjerne alle sporerne i næsten halvdelen af sub kolonierne (4 ud af 9; Figur 3 c). I senere fase infektioner (hvor myrerne blev indført efter 72 h af spore podning), myrer var ikke i stand til at fjerne sporerne helt i nogen af de underordnede kolonier. Taget sammen, tyder disse observationer en tendens for myrer til at skifte fra spore luge til svamp lugning i løbet af en infektion.
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/58420/58420fig3v2.jpg"> Figur 3: hyppighed af lugning begivenheder. Betyde frekvens (± standardfejl (SE), n = 9) af (a) spore lugning (af Escovopsis sporer) og (b) svamp lugning (Escovopsis eller andre svampe) i løbet af en 4 h observationsperiode, sammenligning af mindreårige og store selskaber fra behandlingsgrupper, og (c) antallet underordnede kolonier med synlige Escovopsis sporer i behandlingsgrupper ved udgangen af observationsperioden. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/58420fig3large.jpg" target="_blank">Venligst klik her for at se en større version af dette tal.</a>
<table fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td></td>
			<td>Mindre arbejdere - kontrol</td>
			<td>Mindre arbejdere - behandling</td>
			<td>Store arbejdstagere - kontrol</td>
			<td>Store arbejdstagere - behandling</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5" fo:text-align="center" style="text-align: center;">0h</td>
		</tr>
<tr>
<td>Svampen grooming</td>
			<td>84 (9.333)</td>
			<td>131 (14.56)</td>
			<td>37 (4.111)</td>
			<td>66 (7.333)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Allogrooming</td>
			<td>6 (0.6667)</td>
			<td>14 (1.556)</td>
			<td>5 (0.5556)</td>
			<td>6 (0.6667)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Spore lugning</td>
			<td>0</td>
			<td>3</td>
			<td>0</td>
			<td>5 (0.5556)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Svampen lugning</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
		</tr>
<tr>
<td>Fækal væske grooming</td>
			<td>46 (5.111)</td>
			<td>69 (7.667)</td>
			<td>27 (3.000)</td>
			<td>48 (5.333)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Droplet ansøgning</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
			<td>1 (0.1111)</td>
			<td>2 (0.2220)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Metapleural kirtel grooming</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="5" fo:text-align="center" style="text-align: center;">72h</td>
		</tr>
<tr>
<td>Svampen grooming</td>
			<td>10 (1.429)</td>
			<td>45 (5.000)</td>
			<td>24 (3.429)</td>
			<td>38 (4.222)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Allogrooming</td>
			<td>2 (0.2857)</td>
			<td>10 (1.111)</td>
			<td>1 (0.1110)</td>
			<td>4 (0.4440)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Spore lugning</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
			<td>0</td>
			<td>1 (0.1110)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Svampen lugning</td>
			<td>0</td>
			<td>1 (0.1110)</td>
			<td>0</td>
			<td>2 (0.2220)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Fækal væske grooming</td>
			<td>19 (2.714)</td>
			<td>38 (4.222)</td>
			<td>30 (4.286)</td>
			<td>30 (3.333)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Droplet ansøgning</td>
			<td>0</td>
			<td>1 (0.1110)</td>
			<td>0</td>
			<td>6 (0.6667)</td>
		</tr>
<tr>
<td>Metapleural kirtel grooming</td>
			<td>0</td>
			<td>2 (0.2220)</td>
			<td>1 (0.1429)</td>
			<td>1 (0.1110)</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabel 1 : Antallet af adfærd i fire timers observation på 0 og 72 h efter Escovopsis podning. Den gennemsnitlige samlede antal observationer (med gennemsnitlig frekvenser pr. individ i parentes), sammenligne mindre og større arbejdstagere fra kontrol og Escovopsis infektion sub kolonier, henholdsvis (n = 9).
<table border="1" fo:font-size="6" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always"><tbody>
<tr>
<td colspan="22" fo:text-align="center" style="text-align: center;">Type 3 prøver af fast effekter</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2"></td>
			<td colspan="4">Svampen grooming</td>
			<td colspan="4">Allogrooming</td>
			<td colspan="4">Fækal grooming</td>
			<td colspan="4">Spore lugning</td>
			<td colspan="4">Svampen lugning</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Effekter</td>
			<td>NUM DF</td>
			<td>Den DF</td>
			<td>F-værdi</td>
			<td>Pr > F</td>
			<td>NUM DF</td>
			<td>Den DF</td>
			<td>F-værdi</td>
			<td>Pr > F</td>
			<td>NUM DF</td>
			<td>Den DF</td>
			<td>F-værdi</td>
			<td>Pr > F</td>
			<td>NUM DF</td>
			<td>Den DF</td>
			<td>F-værdi</td>
			<td>Pr > F</td>
			<td>NUM DF</td>
			<td>Den DF</td>
			<td>F-værdi</td>
			<td>Pr > F</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Koloni</td>
			<td>2</td>
			<td>23</td>
			<td>0,77</td>
			<td>0.4733</td>
			<td>2</td>
			<td>23</td>
			<td>0,52</td>
			<td>0.5989</td>
			<td>2</td>
			<td>23</td>
			<td>0,54</td>
			<td>0.5903</td>
			<td>2</td>
			<td>23</td>
			<td>0,51</td>
			<td>0.6052</td>
			<td>2</td>
			<td>23</td>
			<td>1.17</td>
			<td>0.3272</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Sub koloni (colony)</td>
			<td>6</td>
			<td>23</td>
			<td>0,93</td>
			<td>0.4892</td>
			<td>6</td>
			<td>23</td>
			<td>0,51</td>
			<td>0.7978</td>
			<td>6</td>
			<td>23</td>
			<td>0,63</td>
			<td>0.7067</td>
			<td>6</td>
			<td>23</td>
			<td>1,67</td>
			<td>0.1742</td>
			<td>6</td>
			<td>23</td>
			<td>1,53</td>
			<td>0.2127</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Behandling</td>
			<td>1</td>
			<td>23</td>
			<td>2.8</td>
			<td>0.1077</td>
			<td>1</td>
			<td>23</td>
			<td>1,85</td>
			<td>0.1875</td>
			<td>1</td>
			<td>23</td>
			<td>0,6</td>
			<td>0.4455</td>
			<td>1</td>
			<td>23</td>
			<td>3,27</td>
			<td>0.0838</td>
			<td>1</td>
			<td>23</td>
			<td>1</td>
			<td>0.3275</td>
		</tr>
<tr>
<td colspan="2">Tid</td>
			<td>1</td>
			<td>23</td>
			<td>6,53</td>
			<td>0.0177</td>
			<td>1</td>
			<td>23</td>
			<td>0,88</td>
			<td>0.3574</td>
			<td>1</td>
			<td>23</td>
			<td>0,97</td>
			<td>0.3361</td>
			<td>1</td>
			<td>23</td>
			<td>0,53</td>
			<td>0.4742</td>
			<td>1</td>
			<td>23</td>
			<td>2,91</td>
			<td>0.1014</td>
		</tr>
</tbody></table>Tabel 2 : Statistiske resultater af blandet ANOVA test på selvstændig opførsel som statistiske analyser kunne udføres. Fast effekter blev kolonien, sub koloni (indlejret i koloni), behandling og tid. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/Nilsson-Moller_Table1.xlsx">Venligst klik her for at downloade denne tabel.</a>
<img alt="Video 1" src="/files/ftp_upload/58420/58420video1.jpg"> Video 1: selvstændige grooming og antenne rengøring. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/Video1.mp4" target="_blank">Venligst klik her for at se denne video. Højreklik for at downloade.</a>
<img alt="Video 2" src="/files/ftp_upload/58420/58420video2.jpg"> Video 2: svamp grooming. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/Video2.mp4" target="_blank">Venligst klik her for at se denne video. Højreklik for at downloade.</a>
<img alt="Video 3" src="/files/ftp_upload/58420/58420video3.jpg"> Video 3: Allogrooming. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/Video3.mp4" target="_blank">Venligst klik her for at se denne video. Højreklik for at downloade.</a>
<img alt="Video 4" src="/files/ftp_upload/58420/58420video4.jpg"> Video 4: Metapleural kirtel grooming. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/Video4.mp4" target="_blank">Venligst klik her for at se denne video. Højreklik for at downloade.</a>
<img alt="Video 5" src="/files/ftp_upload/58420/58420video5.jpg"> Video 5: Spore lugning. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/Video5.mp4" target="_blank">Venligst klik her for at se denne video. Højreklik for at downloade.</a>
<img alt="Video 6" src="/files/ftp_upload/58420/58420video6.jpg"> Video 6: svamp lugning. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/Video6.mp4" target="_blank">Venligst klik her for at se denne video. Højreklik for at downloade.</a>
<img alt="Video 7" src="/files/ftp_upload/58420/58420video7.jpg"> Video 7: fækal væske grooming. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/Video7.mp4" target="_blank">Venligst klik her for at se denne video. Højreklik for at downloade.</a>
<img alt="Video 8" src="/files/ftp_upload/58420/58420video8.jpg"> Video 8: Droplet regurgitation. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/58420/Video8.mp4" target="_blank">Venligst klik her for at se denne video. Højreklik for at downloade.</a>

Watch this Scientific Journal Video about A Visual Guide for Studying Behavioral Defenses to Pathogen Attacks in Leaf-Cutting Ants at JoVE.com

A Visual Guide for Studying Behavioral Defenses to Pathogen Attacks in Leaf-Cutting Ants

Vi præsenterer en visuel guide til sygdom forsvar adfærd i blad-skæring myrer, med individuelle klip og tilhørende definitioner, illustreret i en eksperimentel infektion scenario. Vores vigtigste mål er at hjælpe andre forskere genkende centrale defensiv adfærd og give en fælles forståelse for fremtidig forskning på dette område.

En visuel Guide til at studere adfærdsmæssige forsvar og patogen angriber i blad-skæring myrer

The complex lifestyle, evolutionary history of advanced cooperation, and disease defenses of leaf-cutting ants are well studied. Although numerous studies ...

En visualiseret protokol giver en referenceramme for bredere forskning i forsvar og svamp-voksende myrer. Den største fordel ved denne tilgang er, at det vil hjælpe forskere genkende centrale defensive adfærd for at sikre en fælles forståelse for fremtidigt arbejde. En reference til forskning i svamp-voksende myrer vil sandsynligvis være særlig nyttig for unge forskere, der ikke er bekendt med denne adfærd.En række af disse adfærdsmønstre er sjældne, så erfarne forskere kan aldrig have observeret dem. Denne vejledning vil lette sammenligninger på tværs af undersøgelser og ant arter ved at illustrere centrale defensive adfærd sammen med konsekvente definitioner. Desuden vil forståelse af adfærd under kontrollerede forhold hjælpe undersøgelser i naturlige levesteder, hvor forholdene er svære at kontrollere.Til at begynde, isolere Escovopsis stammer fra Acromyrmex echinatior laboratorium kolonier, ved at placere svamp haven fragmenter, med myrer fjernet, på en petriskål med fugtig vat i flere dage, indtil Escovopsis spirer og sporulates. Overfør sporer til kartoffel dextrose agar plader, og inkuberes ved ca 23 grader Celsius i to uger. Brug en steril nål, fjerne modne sporer fra pladerne.Derefter inokulersporerne på nye plader under sterile forhold, og inkuber dem ved ca. 23 grader Celsius i to uger. Når hyphae er vokset til at dække hele pladen og i modne brune sporer, vaccineresporerne på nye plader under sterile forhold. Ved hjælp af tre oprindelige A.Echinatior kolonier, opnå i alt 36 underkolonier med 12 underkolonier fra hver forælder koloni.Fire timer før ant introduktion, tilføje en teskefuld størrelse stykke af den oprindelige kolonis svamp haven, nogle bramble blade, og et stykke vand-gennemblødt vat til kassen. For de underkolonier, der skal inficeres, udfyldes en inokuleringsløkke med Escovopsis sporer. Derefter vaccinere sporerne ved forsigtigt at trykke en lille del af svampen haven 10 til 20 gange.For kontrol underkolonier, efterligne anvendelsen af Escovopsis sporer ved at trykke på svampen haven med en steril vaccination loop 10 til 20 gange. For de 72 timer efter infektion observationer, lad halvdelen af de subkolonier uforstyrret i 72 timer efter indførelsen af Escovopsis. For nul timer efter infektion observationer, straks tilføje to yngel, fire mindre arbejdstagere, og fire større arbejdstagere fra moderselskabet koloni til hver boks 30 minutter før optagelse.Derefter tilsættes den samme blanding af arbejdere til 72 timers observationer efter infektion 30 minutter før optagelse. Udfør videooptagelse i fire timer for hver underkoloni. Efter optagelse af alle de 36 underkolonier, gennemgå optagelserne og score adfærd interesse for hver enkelt i hver underkoloni.Følgende klip indeholder en beskrivelse af de vigtigste forskellige funktionsmåder, der skal observeres under observationerne. Mens du gennemgår videoen, bemærk, hvis en ant stopper ben bevægelse for at indlede selv-grooming. Kontroller, at antennerne passerer gennem antennernes rengøringsmidler på forbenene.Derefter skal ant rense sine ben og antenne rengøringsmidler med munden dele. Bemærk også, hvis en ant stopper nogen benbevægelser på et fast punkt i svampen haven. Overhold, hvis antennerne er stationære og parallelle, pegede mod svampen og næsten rører hinanden tæt på spidsen af underkæberne.Derefter bør glossa dukke op for at slikke svampen. En eller flere myrer kan også soignere hinanden. Under denne adfærd, myrerne stoppe alle bevægelser og stå tæt sammen, opretholde fysisk kontakt.Derefter skal grooming ant pege sine antenner mod den modtagende ant og let trykke på modtageren. Bemærk, at de øvre og nedre mund dele af grooming enkeltpersoner er åbne med glossa nye at slikke modtageren ant. Overhold, når ant stopper bevægelse for at indlede metapleural kirtel grooming.Anten skal læne sig til den ene side og nå en af sine forben tilbage for at gnide åbningen af kirtlen, mens slikke den anden forreste ben med glossa. Derefter vil ant gentage adfærd med de modsatte ben. Når en ant stopper benbevægelser på et fast punkt på svampehaven, skal du være opmærksom på, at antennerne er ubevægelige og parallelle og peger mod et fast punkt i svampehaven.Derefter vil ant få fat i synlige Escovopsis sporer og bære dem ud af reden. En ant kan også stoppe benbevægelser på et fast punkt på svampen, pege sine antenner løst mod et stykke svamp og trykke på svampen stykke med sine antenner. Efter dette, vil ant frigøre stykke svamp fra resten af svampen afgrøde.En anden potentiel adfærd kan observeres, når en ant stopper ben bevægelser på et fast punkt på svampen haven. Den ant vil bøje sin gaster og hovedet mod hinanden for at anvende en dråbe fækal væske til munden dele. En ad gangen, vil ant trække sine forben gennem underkæberne, og antennen gennem antennen rengøringsmidler.Hovedformålet med denne undersøgelse var at skabe et katalog over korte klip illustrerer sygdom-forsvar adfærd i blad-skæring myrer. Den adfærd, der er beskrevet i protokollen blev scoret i en eksperimentel infektion scenario. I kontrolkolonierne præparerede mindre arbejdere haveafgrøden mere end større arbejdere.I de inficerede kolonier var der en ikke-signifikant tendens til øget svamp grooming i forhold til kontrolkolonierne. En ikke-signifikant stigning i fækal grooming var forbundet med infektion, men ingen forskel mellem mindre og større arbejdstagere blev opdaget. Spore-afvænning og sjævning var begge lav i frekvens, uden nogen signifikant forskel observeret mellem inficerede kolonier og kontroller.En tendens til svamp afvænning at stige med tiden, da infektion er observeret. Kun få af de inficerede kolonier med infektioner i den tidlige fase havde synlige sporer tilbage efter den fire timer lange observationsperiode. Interessant, i senere fase infektion betingelser, myrerne var ikke i stand til helt at fjerne sporer i nogen af kolonierne.Resultaterne af dette eksperiment er således et illustrativt eksempel på, hvordan udarbejdelsen af klip kan bruges til adfærdsundersøgelser, til at beregne gennemsnitlige frekvenser for mindre og større arbejdstager adfærd. Vi dokumenterede adfærd, der bidrager til forsvar i svamp-voksende myrer, og har systematisk identificeret, beskrevet og fanget disse adfærd på film. Vores resultater styrke forskning på området tyder på, hvorfor det er svært for et patogen til at inficere kolonier, når de står over for et omfattende sæt af adfærd og tilhørende anti-mikrobielle forbindelser.Vi leverer et nyt værktøj til fremtidigt arbejde på området, og håber, at adfærdsmæssige katalog vil vise sig værdifuldt i at sikre konsensus og strømlinede definitioner, observation og fortolkning af adfærd.

Research

JoVE Journal

Behavior

The Crossmodal Congruency Task as a Means to Obtain an Objective Behavioral Measure in the Rubber Hand Illusion Paradigm

Den Crossmodal Congruency opgave som middel til at opnå et mål Behavioral måling på Rubber Hand Illusion Paradigm

The rubber hand illusion (RHI) is a popular experimental paradigm. Participants view touch on an artificial rubber hand while the participants' own hidden ...

Methods to Explore the Influence of Top-down Visual Processes on Motor Behavior

Metoder til at udforske Indflydelse af Top-down Visual processer på motorisk adfærd

Kinesthetic awareness is important to successfully navigate the environment. When we interact with our daily surroundings, some aspects of movement are ...

A Procedure to Observe Context-induced Renewal of Pavlovian-conditioned Alcohol-seeking Behavior in Rats

En procedure til at Overhold Kontekst-induceret Fornyelse af Pavlov-condition Alkohol-søger adfærd i rotter

Environmental contexts in which drugs of abuse are consumed can trigger craving, a subjective Pavlovian-conditioned response that can facilitate ...

Performing Behavioral Tasks in Subjects with Intracranial Electrodes

Udførelse Adfærdsmæssige opgaver hos forsøgspersoner med Intrakranielle elektroder

Patients having stereo-electroencephalography (SEEG) electrode, subdural grid or depth electrode implants have a multitude of electrodes implanted in ...

Asymmetric Walkway: A Novel Behavioral Assay for Studying Asymmetric Locomotion

Asymmetrisk Walkway: A Novel Behavioral Assay til at studere Asymmetrisk Locomotion

Behavioral assays are commonly used for the assessment of sensorimotor impairment in the central nervous system (CNS). The most sophisticated methods for ...

Combined Shuttle-Box Training with Electrophysiological Cortex Recording and Stimulation as a Tool to Study Perception and Learning

Kombineret Shuttle-Box Træning med Elektrofysiologisk Cortex Optagelse og Stimulation som værktøj til at studere Perception og læring

Shuttle-box avoidance learning is a well-established method in behavioral neuroscience and experimental setups were traditionally custom-made; the ...

Vagus Nerve Stimulation as a Tool to Induce Plasticity in Pathways Relevant for Extinction Learning

Vagus nerve stimulation som et redskab til at fremkalde Plasticitet i Pathways Relevant for Extinction Læring

Extinction describes the process of attenuating behavioral responses to neutral stimuli when they no longer provide the reinforcement that has been ...

The Rodent Psychomotor Vigilance Test (rPVT): A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

The Rodent Psychomotor Vigilance Test rPVT: A Method for Assessing Neurobehavioral Performance in Rats and Mice

Den gnaver Psykomotorisk Årvågenhed Test (rPVT): en metode til vurdering neurobehavioral Performance i rotter og mus

The human Psychomotor Vigilance Test (PVT) is a widely used procedure for measuring changes in fatigue and sustained attention. The present article ...

Behavioral Disturbances: An Innovative Approach to Monitor the Modulatory Effects of a Nutraceutical Diet

Adfærdsforstyrrelser: en innovativ tilgang til at overvåge Modulerende Virkninger af en Nutraceutical kost

In dogs, diets are often used to modulate behavioral disturbances related to chronic anxiety and stress caused by intense and restless activity. However, ...

Visual Classical Conditioning in Wood Ants

Visuelle klassisk konditionering i træ myrer

Several species of insects have become model systems for studying learning and memory formation. Although many studies focus on freely moving animals, ...