Method Article
Протокол демонстрирует простой и легкий метод вскрытия, подходящий для мигрирующих самок насекомых дикого типа, пойманных прожекторными ловушками. Этот метод позволяет существенно прояснить один и тот же вид путем сравнения обеих репродуктивных тканей, а именно брачного мешка и развития яичников самок насекомых дикого типа.
Мигрирующие насекомые-вредители создают серьезные проблемы для производства и безопасности продовольствия во всем мире. За мигрирующими вредителями можно наблюдать и ловить с помощью прожекторных ловушек. Одним из наиболее важных методов прогнозирования мигрирующих вредителей является идентификация мигрирующих видов. Однако в большинстве случаев сложно получить информацию только по внешнему виду. Таким образом, использование знаний, полученных при систематическом анализе женской репродуктивной системы, может помочь понять комбинированную анатомическую морфологию брачного мешка яичника и градацию развития яичников перелетных насекомых дикого типа, пойманных прожекторными ловушками. Чтобы продемонстрировать применимость этого метода, состояние развития яичников и стадии развития яичного зерна были непосредственно оценены у Helicoverpa armigera, Mythimna separata, Spodoptera litura и Spodoptera exigua для анатомии яичников, а брачные мешки яичников были изучены у Agrotis ipsilon, Spaelotis valida, Helicoverpa armigera, Athetis lepigone, Mythimna separata, Spodoptera litura, Mamestra brassicae и Spodoptera exigua, чтобы исследовать их взаимоотношения. В данной работе показан специфический метод препарирования для прогнозирования мигрирующих насекомых дикого типа, сравнивая уникальную репродуктивную систему различных мигрирующих насекомых. Затем были дополнительно исследованы обе ткани, а именно яичник и брачные мешки. Этот метод помогает прогнозировать динамику и структурное развитие репродуктивных систем у самок мигрирующих насекомых дикого типа.
Миграция насекомых играет жизненно важную роль в популяционной динамике глобального распределения насекомых, таких как Helicoverpa armigera - хлопковая совка, Mythimna separate - восточная совка, Spodoptera litura - гусеница таро, Spodoptera exigua - свекловичная совка, которые были зарегистрированы как серьезные вредители в Китае 1,2,3,4 . Большие расстояния перемещения, сезонные перемещения, высокая плодовитость мигрирующих вредных организмов и экологические факторы создают большие трудности в прогнозировании, прогнозировании и борьбе с этими вредителями5. Мониторинг миграции вредителей необходим для выявления приспособляемости и поведенческих изменений, способствующих миграции вредителей в соответствии с изменениями климата или циклами6. Чтобы поддерживать свой рост, размножение и выживание, насекомые в процессе эволюции приобрели последовательную приспособляемость; Эта серия адаптивной жизни породила множество изменений в репродуктивной системе, таких как миграционная стратегия, ведущая к контролю развития яичников в длительном миграционном процессе.
Развитие яичников характерно для мигрирующих вредителей, что сказывается на росте их популяции7. Поэтому развитие яичников уже давно является горячей темой исследований мигрирующих вредителей. Серия исследований привела к нескольким показателям развития яичников и стратегиям классификации. До сих пор для анализа развития завязей использовалось несколько методов, например, Loxostege sticticalis - развитие завязи луговой моли, которое включает начальную стадию оперения, ранний нерестовый период, период нереста и конец яйцекладки8. Некоторые исследователи разделяют уровни яичников на основе развития цвета желтка у мигрирующих чешуекрылых вредителей, таких как S. exigua - свекловичная совка, Pseudaletia unipuncta - настоящая совка, Cnaphalocrocis medinalis - рисовый лист и т.д.9,10,11,12. В предыдущих исследованиях уровни развития яичников у вредителей, таких как хлопковая совка и рисовая листовертка, были разделены на пять стадий: стадия отложения желтка, стадия зрелости зерна яиц, зрелое ожидание рождения, период пикового овогенеза и конечная стадия нереста13,14. Развитие яичников европейского кукурузного мотылька было разделено на шесть стадий развития: стадия отложения желтка, стадия созревания яиц, предварительное размещение яиц, пиковая стадия нереста и конечная стадия15.
Кроме того, насекомые одного и того же рода имеют разные стадии развития, например, уровни развития яичников Spodoptera frugiperda - совки - делятся на четыре уровня: стадия отложения желтка, зрелое ожидание родов, пик яйцеположительности и конечная стадия нереста16. С другой стороны, развитие яичников у Spodoptera exigua - свекловичной моли - имеет пять уровней: прозрачный, вителлогенез, созревание яиц, выпуск яиц и поздняя яйцекладка17.
Предыдущие исследования могли классифицировать развитие яичников только от одного до нескольких уровней развития яичников, используя цветную зрелость желтка, яйцекладку и развитие яйцеклетки, но классификация не может быть сделана на основе анатомии репродуктивной системы. Развитие яичника на основе анатомии морфогенеза является менее изученной областью. В данном случае метод вскрытия был разработан для прогнозирования мигрирующих самок в популяции с использованием двух типов ткани яичников, для уточнения их репродуктивной динамики на основе анатомического морфогенеза стадии развития яичников и брачного мешка, что дает прямые доказательства для различения мигрирующих самок дикого типа.
Некоторые исследования показали, что мигрирующие виды насекомых совок часто попадали в объективы прожекторов18. Завязь большинства мигрирующих видов совок находится на ранних стадиях развития на начальном этапе миграции, и уровень яичников увеличивается по мере миграции. В данной работе описан метод вскрытия степеней развития яичников, для изучения двух репродуктивных тканей разных самок популяции вредителей, пойманных прожекторным светом. Этот метод не только способствует пониманию миграционной динамики, но и помогает классифицировать насекомых, изучать физиологию насекомых, прогнозировать вредителей и самок видов вредителей.
ПРИМЕЧАНИЕ: Обратите внимание на меры безопасности перед отловом мигрирующих насекомых дикого типа, рекомендуется надеть защитное снаряжение (перчатки, рубашки с длинными рукавами и защитные очки). Кроме того, выключайте ловушку, когда она не используется, чтобы избежать других угроз безопасности и перегрева света. Перед вскрытием важно соблюдать протоколы безопасности, такие как ношение перчаток, защитных очков и лабораторного халата, чтобы предотвратить воздействие биологических жидкостей и химических веществ.
1. Отлов мигрирующих насекомых
2. Подготовка насекомых
3. Подготовка к методу паралича насекомых (рисунок 1)
4. Вскрытие насекомых
5. Анализ данных по анатомии тканей яичников
Развитие яйцеклеток
Приведенный выше протокол был применен для анализа развития яйцеклеток в яичнике. С этой целью, во-первых, яйца были разделены на четыре стадии, чтобы различать раннюю и зрелую стадию развития яиц у всех видов, например, коробочного червя, совки, гусеницы таро и свекловичной моли. Здесь наблюдалась ранняя стадия оперения (молочно-белая прозрачная стадия). На рисунке 2А видно, что яичники еще не начали развиваться, проток яичника нитевидный с хорошей эластичностью. Сформировавшееся яичное зерно невозможно визуализировать при дневном свете, из-за деликатности яиц, а молочно-белые пятна можно увидеть при светопропускании при растяжении яичниковой трубы.
Развитие яичников (стадия отложения желтка) содержит крупные яйца, слегка незрелые и молочно-белого цвета, и яйца находятся в тесном контакте (рис. 2Б). Зрелые яйца в ожидании родов (стадия созревания) можно наблюдать на рисунке 2С, яйца имеют форму бусин и полностью созрели ярко-желтого цвета. На рисунке 2D показан период отмирания желтка (конечная нерестовая стадия), хрупкость яичниковой трубы. Большая часть активных яиц высвобождается, только несколько яиц или их нет вовсе, и, возможно, присутствуют неактивные яйца.
Сравнение морфологии брачного мешка
Всего было проведено сравнение восьми видов самок дикого типа на основании брачных мешков. Количество насекомых каждого вида насчитывалось более 100. В качестве примера для демонстрации был выбран наиболее репрезентативный брачный мешок (рис. 3). Брачный мешок Helicoverpa armigera представлял собой столбчатую правую спираль с внутренним просветом (рис. 3А). Брачный мешок Mythimna separata имел форму Г/рыболовного крючка с темно-коричневыми полосами на внутренней стороне (рис. 3Б). Брачный мешок Agrotis ipsilon был линейным, с крупными витками и наружными цистами на спине (рис. 3C).
У Spaelotis valida (рис. 3D) брачный мешок немного тонкий и J-образный после увеличения; Он похож на ножку и имеет слегка коричневатый цвет. Вид Spodoptera exigua имеет белый полупрозрачный мешок в форме гантели с пузырчатой кистой посередине, а дистальный конец молочно-белый (рис. 3E). Брачный мешок Spodoptera litura красный на конце рта, а верхняя часть может быть молочно-белой прозрачной, а внутренняя кистозная полость слабо видна (рис. 3F). Брачный мешок Pseudoptera lepigone имеет небольшой спиральный мешочек с наружными цистами, похожими на закрытый цветок, имеющий бело-коричневый цвет сверху донизу (Рисунок 3G), а Mamestra brassicae имеет двойной спиральный мешочек с наружными цистами оливкового цвета (Рисунок 3H).
Оценка развития яичников у мигрирующих самок дикого типа
При оценке развития яичников оценки от 1 до 5 степени оценивались у 4 видов самок дикого типа: совки, совки, гусеницы таро и свекловичной моли. Результаты анализа классификации яичников коробочного червя (H. armigera) (рис. 4) показали, что яичниковый проток прозрачен и эластичен с едва заметными видимыми ооцитами на уровне 1 (рис. 4А). Проток яичника прозрачный, яйцеклетки нежно-желтые с прозрачными оболочками на 2 степени (рис. 4Б). При 3 степени (рис. 4С) крупных жировых тел не было, только несколько жировых частиц были прикреплены к протоку яичника. Яичниковый проток самый длинный и толстый возле яйцеклада, имеет четкое деление на зрелые участки, зоны роста и протояйцеклетки, яичниковый проток желтый и полный розарий. В 4 и 5 классах (рис. 4D, E) в яичниках наблюдались скопления и меньшее количество яиц бледно-желтого и зеленоватого цвета.
Аналогичным образом, все пять степеней наблюдений были замечены у совки (M. separata), как показано на рисунке 5. Жировое тело представляет собой хлопьевидную текстуру, состоящую из нескольких частиц жира, пушистую, светлого цвета и молочно-белого цвета с нежными тонкими видимыми ооцитами (Рисунок 5А). На 2-й стадии структура яичниковой трубки желтая и полна бусиновидных яйцеклеток (Рисунок 5Б). В то время как 3 и 4 степени (рис. 5C, D) полностью созрели, проток яичника белого и кремового цвета, а зерно яйца белое с прозрачной завитковой оберткой снаружи, яйца полные, но переполнены. Класс 5 показывает (рис. 5Е) снижение окраски от желтой до темно-коричневой; Он подчеркивает конечную стадию развитой завязи.
Оценка яичников гусеницы Таро (S. litura) и свекловичной моли (S. exigua) также наблюдалась с использованием тех же уровней классификации яичников, что и на рисунках 6 и 7. Завязи 1 и 2 степени (рис. 6А, Б) гусеницы таро были тонкими, увеличенными и розоватого цвета по сравнению с завязями свекловичной моли (рис. 7А, Б), которые белые, короткие, пушистые и широкие. Оба яичника имеют схожие степени морфогенеза овариальных протоков, с прозрачными, эластичными и едва заметными ооцитами. Результаты 3 и 4 классов обоих видов показывают, что завязи находятся на одной стадии развития, они темно-желтые с полными яйцами (рис. 6C,D). С другой стороны, то же самое изменение цвета можно визуализировать от небесно-голубого до светло-зеленоватого (рис. 7C,D); Такое изменение цвета свидетельствует о зрелой стадии развития завязи. Позднюю яйцекладку оценивали по коричневатым скоплениям яиц в яйцеводе (рис. 6Е). На рисунке 7Е показан яичник с тонким яйцеводом и пушистыми скоплениями яйцеклеток, которые изображают развитие яичников 5 степени для яйцеклеток, при этом яичники постепенно увеличиваются в размерах и становятся темнее по цвету, беловато-голубоватого цвета.
Рисунок 1: Инструменты, используемые для экспериментов. Основные инструменты, необходимые для вскрытия завязей и брачного мешка от перелетных насекомых. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 2: Стадии развития яйцеклеток. Стадии развития яиц у мигрирующих насекомых дикого типа (совка, совка, гусеница таро и свекловичная моль), (А) молочно-белая прозрачная стадия, (Б) стадия отложения желтка, (В) стадия созревания и (Г) конечная стадия нереста или период вымирания желтка. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 3: Брачные мешки разных насекомых. а) брачный мешок Helicoverpa armigera; (Б) Брачный мешок Митимны раздельный; (C) Брачный мешок Agrotis ipsilon; (D) брачный мешок Spaelotis valida; (E) брачный мешок Spodoptera exigua; (F) брачный мешок Spodoptera litura; (G) брачный мешок Athetis lepigone; (H) Брачный мешок Mamestra brassicae. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 4: Оценка развития яичников Helicoverpa armigera. (А) 1 сорт (молочно-прозрачный период); (Б) 2 степень представляет собой период развития яичников (период отложения желтка); (C) Сорт 3 показывает период зрелости; (D) Сорт 4 обозначает нерестовый сорт; и (E) Степень 5 представляет собой позднюю яйцекладку. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 5: Оценка развития яичников Mythimna separata. (А) 1 класс (молочно-прозрачный период); (Б) 2 степень представляет собой период развития яичников (период отложения желтка); (C) Сорт 3 показывает период зрелости; (D) Сорт 4 указывает на уровень нереста; (E) Степень 5 представляет собой позднюю яйцекладку. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 6: Оценка развития яичников Spodoptera litura. (А) Класс 1 (молочно-прозрачный период); (Б) 2 степень представляет собой период развития яичников (период отложения желтка); (C) Сорт 3 показывает период зрелости; (D) Сорт 4 указывает на уровень нереста; (E) Степень 5 представляет собой позднюю яйцекладку. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Рисунок 7: Оценка развития яичников Spodoptera exigua. (А) Класс 1 (молочно-прозрачный период); (Б) 2 степень представляет собой период развития яичников (период отложения желтка); (C) Сорт 3 показывает период зрелости; (D) Сорт 4 указывает на уровень нереста; (E) Степень 5 представляет собой позднюю яйцекладку. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы увидеть увеличенную версию этого рисунка.
Методы анализа яичников обычно используются в защите растений для выяснения движения полета насекомых и популяции для прогнозирования 19,20,21 и уточнения физиологических вариаций у насекомых. Было замечено, что уникальная миграция и способность к быстрому распространению распространенных сельскохозяйственных вредителей, таких как совка, совка, гусеница таро и свекловичная моль, затрудняют прогнозирование из других регионов. В некоторых исследованиях Athetis lepigone рассматривался как мигрирующий вредитель22,23, но динамика миграции и прогноз этого вредителя неуловимы. Недавно был внедрен еще один метод улавливания света, при котором для мониторинга мигрирующих вредителей использовались прожекторные лампымощностью 1000 Вт 18,24, что дает хороший эффект применения при мониторинге мигрирующих вредителей. Также высказывается предположение, что методы ловли света недостаточны для различения мигрирующих насекомых. В этом исследовании во время миграционного пика количество взрослых особей, попавших в прожекторную ловушку, было в основном мигрирующими вредителями, в то время как количество региональных особей было незначительным. Это свидетельствует о том, что период появления мигрирующих видов весьма схож25. Чтобы избежать региональной индивидуальности, важно учитывать период миграционного пика, чтобы отловить обилие мигрирующих особей. Таким образом, идентификация мигрирующих насекомых с помощью прожекторных ламп и классификация завязей являются фундаментальными аспектами. Тем не менее, существует всего несколько методов определения анатомии яичников мигрирующих насекомых 13,26,27,28,29. Представленный здесь метод представляет собой инновационную работу, которая устанавливает использование тканей яичников, брачных мешков и классификации яичников для различения различных стадий развития и пытается обсудить свойства морфогенеза тканей яичников более подробно, чем предыдущие исследования 11,21,30; В частности, это касается наиболее опасных диких самок-вредителей, таких как H. armigera31, M. separata32 и S. litura33, которые были пойманы с помощью прожекторных ламп.
Большинство предыдущих исследований классифицировали развитие яичников, используя методы дифференциации для оценки идентификации мигрирующих насекомых. Основное внимание в этих исследованиях уделялось зрелости цвета желтка, яйцекладке, развитию родов, частоте спаривания и т.д.22,30,34,35. Метод, использованный в этом исследовании, представил двунаправленные сравнительные доказательства, основанные на двух тканях яичников. Для коробочного червя, совки, гусеницы таро, свекловичной моли, Agrotis ipsilon, Spaelotis valida, Athetis lepigone и Mamestra brassicae изучались брачные мешки. Стадии развития яичного зерна были непосредственно оценены у Helicoverpa armigera, Mythimna separata, Spodoptera litura, и Spodoptera exigua для анатомии яичников. Согласно анатомии яичников самки насекомого, развитие яйца варьируется от вида к виду 16,17,36,37. Поэтому полезно изучать морфологию яичников на обоих уровнях мигрирующих насекомых, анализируя степени развития яичников и брачные мешки с помощью этого метода вскрытия.
Как правило, длительное или неправильное хранение, такое как колебания влажности, температуры и источника пищи насекомых, пойманных с помощью прожекторных ламп, может повлиять на массу тела, здоровье яиц и размер яичников 5,38,39,40,41,42. Это приводит к трудностям в сортировке и вскрытии насекомых на более поздней стадии и приводит к неполным данным. Чтобы свести эти ошибки к минимуму, необходимо непродолжительное и правильное хранение. Кроме того, после применения протокола были дополнительно отобраны самки аналогичного размера. Такой отбор и сбор самок экономит время, с быстрыми и значительными результатами в настоящем исследовании. Этот метод демонстрирует вскрытие взрослых мигрирующих насекомых дикого типа из естественной среды и их классификацию яичников. Чтобы выполнить этот протокол с эффективными результатами, необходимо предусмотреть несколько важных шагов. Например, отбор насекомых из естественной среды является решающим шагом в предотвращении пустых яичников и неоплодотворенных яиц; Предпочтительнее живое насекомое с неповрежденными тканями органов, избегая мертвых, слабых, сломанных или сморщенных насекомых брюшной полости.
Соответственно, рассечение тканей яичников может быть оценено путем сравнения градиентов яичников, таких как при классификации яичников коробочного червя (H. armigera) (рис. 4), яйцеклетки созревают от молочно-белой и прозрачной оогонии в яичниках до темно-желтого цвета. Рассеянная кладка яиц (рис. 5) происходит у совок, где завязи созревают из молочно-белых, прозрачных оогоний и становятся молочно-белыми или бледно-желтыми. Гусеница Таро демонстрировала косое развитие из молочно-белых прозрачных клеток огонии, которые были розовыми и нежными, а затем созревали с коричневой или желтой окраской (Рисунок 6). Продолжение этой работы определяет анатомию яичников у разных видов одновременно. Эта практика поможет в области защиты растений изучить передвижение насекомых и может сориентировать прогнозирование вредителей.
В настоящее время данное исследование имеет некоторые ограничения. Применение этого метода зависит от детального анализа яичных зерен и свойств развития яичников. Ключевая текущая задача будущего заключается в дальнейшем развитии и совершенствовании полевого анализа для оценки динамики миграции самок вредителей в экосистеме. Поэтому необходимо объединять полевые данные для статистического анализа, поскольку на оценку яичников влияют такие факторы окружающей среды, как ежегодное количественное определение мигрирующих насекомых, температура, влажность, направление ветра на участке и корм и т. д. Предполагалось, что все виды будут иметь одинаковую оценку яичников и уровни брачной капсулы. Тем не менее, это необходимо проверить на относительно похожих видах, поскольку наличие насекомых в природе варьируется и может привести к отсутствию прогноза. Таким образом, в дальнейшем необходимо верифицировать вскрытие сходных видов высотных мигрирующих самок с использованием двух тканей яичника.
У авторов нет конфликта интересов, о котором можно было бы заявлять.
Исследование выполнено при поддержке крупного научно-технологического инновационного проекта (2020CXGC010802).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Digital camera | Canon ( China ) co., LTD | EOS 800D | |
Dropper | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | ||
Ethanol absolute (99.7%) | Shanghai Hushi Laboratory Equipmentco., LTD | ||
Forceps | Vetus Tools co., LTD | ST-14 | |
GT75 type halogen headlamp (1000 W) | Shanghai Yadeng Industry co., LTD | ||
Helicoverpa armigera, Mythimna separate, Spodoptera litura, Spodoptera exigua | Jiyang district, Jinan city, Shandong province, China | ||
Measuring cylinder, beaker, flask | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | ||
Net bag | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | 0.5 m | |
Net cages | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | 30 cm x 30 cm | |
Petri dishes | Qingdao jindian biochemical equipment co., LTD | 60 mm diameter |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены