The response of adult adzuki been borer  Ostrinia scapulalis  to light stimuli in a wind tunnel

M. I. Zhukovskaya; Жуковская М. И.; O. G. Selitskaya; Селицкая О. Г.; A. V. Schenikova; Щеникова А. В.; A. A. Miltsyn; Мильцын А. А.; I. V. Grushevaya; Грушевая И. В.; A. G. Kononchuk; Конончук А. Г.; A. N. Frolov; Фролов А. Н.

doi:10.31857/S0235009223020063

Реакция имаго огневки Ostrinia scapulalis на световые стимулы в ветровом тоннеле

Авторы: Жуковская М.И.¹, Селицкая О.Г.², Щеникова А.В.², Мильцын А.А.², Грушевая И.В.², Конончук А.Г.², Фролов А.Н.²
Учреждения:
1. Институт эволюционной физиологии и биохимии им. И.М. Сеченова РАН
2. Всероссийский научно-исследовательский институт защиты растений
Выпуск: Том 37, № 2 (2023)
Страницы: 130-137
Раздел: ЗРИТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
URL: https://journals.rcsi.science/0235-0092/article/view/138219
DOI: https://doi.org/10.31857/S0235009223020063
EDN: https://elibrary.ru/QTCPSV
ID: 138219

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ
Доступ закрыт

Доступ предоставлен
Доступ закрыт

Только для подписчиков

Аннотация
Об авторах
Список литературы
Дополнительные файлы
Статистика

Аннотация

Привлечение ночных насекомых светом – известный феномен с неизвестными физиологическими механизмами. Бабочки из надсемейства огневкообразных Pyraloidea характеризуются наиболее выраженной реакцией на свет, однако спектральные предпочтения этих насекомых не изучены. Огневка Ostrinia scapulalis, обитающая на двудольных растениях, вредитель конопли и хмеля, является предковой формой для восточного и европейского кукурузных мотыльков, широко распространенных вредителей кукурузы. При помощи ветрового тоннеля, модифицированного для подачи света, тестировали ответы самцов и самок на световые стимулы с максимумами эмиссии 532, 440 и 365 нм и освещенностью 2 лк, создаваемой в месте выпуска насекомого, способных стимулировать как фоторецепторы сложных глаз (с максимумами чувствительности 352, 413, 480 и 530 нм), так и простых глазков – оцеллей, чувствительность которых имеет главный пик в ультрафиолете и дополнительный в зеленой области спектра (360 и 520 нм). Оказалось, что наиболее привлекательным стимулом был ультрафиолет. На зеленый свет реагировал небольшой процент насекомых, при этом демонстрировавших реакцию замирания вблизи источника света. Наименее привлекательным был синий свет, который также вызывал замирания. Таким образом, лёт O. scapulalis вызывается коротковолновым светом. Эта реакция больше соответствует чувствительности оцеллей, чем сложных глаз. Синее или зеленое излучение приводит к реакции маскинга.

Ключевые слова

щетконогий мотылек, Ostrinia scapulalis, реакция на свет, ультрафиолет, фоторецепция

Список литературы

Грушевая И.В., Конончук А.Г., Малыш С.М., Мильцын А.А., Фролов А.Н. Светодиодная ловушка для мониторинга кукурузного мотылька Ostrinia nubilalis: результаты испытания в Краснодарском крае. Вестник защиты растений. 2019. Т. 102. № 4. С. 49–54. https://doi.org/10.31993/2308-6459-2019-4-102-49-54
Жуковская М.И., Северина И.Ю., Новикова Е.С. Световое антропогенное загрязнение: действие на насекомых. Биосфера. 2022. Т. 14. № 2. С. 126–136. https://doi.org/10.24855/biosfera.v14i2.669
Новикова Е.С., Жуковская М.И. Реакция замирания под действием яркого света у американского таракана, Periplaneta americana. Сенсорные системы. 2017. Т. 31. № 1. С. 44–50.
Свидерский В.Л. Полет насекомого. М.: Наука, 1980. С. 136.
Фролов А.Н. Биотаксономический анализ вредных видов рода Ostrinia Hbn. Этология насекомых. Труды Всесоюзного энтомологического общества. Л.: Наука, 1984. Т. 66. С. 4–100.
Фролов А.Н. Управление поведением вредных насекомых: световые, химические сигналы и их совместное действие. Энтомологическое обозрение. 2022. Т. 101. № 3. С. 453–502. https://doi.org/10.31857/S0367144522030017
Фролов А.Н., Грушевая И.В., Конончук А.Г. Современные типы ловушек для мониторинга чешуекрылых на примере кукурузного мотылька. Монография. СПб. Наукоемкие технологии, 2021. С. 120.
Щеникова А.В., Жуковская М.И., Селицкая О.Г., Грушевая И.В., Фролов А.Н. Чувствительность обонятельной системы у видов-двойников рода Ostrinia: преадаптация к освоению нового растения-хозяина? Журнал эволюционной биохимии и физиологии. 2020. Т. 56. № 7. С. 723–729. https://doi.org/10.31857/S004445292007253x
Baker T.C., Linn C.E. Jr. Wind tunnels in pheromone research. Techniques in pheromone research. Eds Hummel H.E., Miller T.A. New York. Springer, 1984. Ch. 3. P. 75–110. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-5220-7_3
Belušič G., Šporar K., Meglič A. Extreme polarisation sensitivity in the retina of the corn borer moth Ostrinia. J. Exp. Biol. 2017. V. 220. № 11. P. 2047–2056. https://doi.org/10.1242/jeb.153718
Brady D., Saviane A., Cappellozza S., Sandrelli F. The circadian clock in Lepidoptera. Front. Physiol. 2021. V. 12. https://doi.org/10.3389/fphys.2021.776826
Cardé R.T., Hagaman T.E. Behavioral responses of the gypsy moth in a wind tunnel to air-borne enantiomers of disparlure. Environ. Entomol. 1979. V. 8. № 3. P. 475–484. https://doi.org/10.1093/ee/8.3.475
Charlton R.E., Kanno H., Collins R.D., Cardé R.T. Influence of pheromone concentration and ambient temperature on flight of the gypsy moth, Lymantria dispar (L), in a sustained-flight wind tunnel. Physiol. Entomol. 1993. V. 18 № 4. P. 349–362. https://doi.org/10.1111/j.1365-3032.1993.tb00608.x
Chen Q.X., Chen Y.W., Li W.L. Ultrastructural comparison of the compound eyes of the Asian corn borer Ostrinia furnacalis (Lepidoptera: Crambidae) under light/dark adaptation. Arthropod Struct. Dev. 2019. V. 53. P. 100901. https://doi.org/10.1016/j.asd.2019.100901
Chiranjeevi M., Velmathi G. Phototactic behavior of yellow stemborer and rice leaf folder moths to surface mount device-light emitting diodes of various wavelengths. Int. J. Appl. Sci. 2021. V. 19. № 1. P. 1–9. https://doi.org/10.6703/IJASE.202203_19(1).005
Colvin J., Brady J., Gibson G. Visually-guided, upwind turning behaviour of free-flying tsetse flies in odour-laden wind: a wind-tunnel study. Physiol. Entomol. 1989. V. 14. № 1. P. 31–39. https://doi.org/10.1111/j.1365-3032.1989.tb00934.x
Eaton J.L., Tignor K.R., Holtzman G.I. Role of moth ocelli in timing flight initiation at dusk. Physiol. Entomol. 1983. V. 8. № 4. P. 371–375. https://doi.org/10.1111/j.1365-3032.1983. tb00370.x
Frolov A.N., Bourguet D., Ponsard S. Reconsidering the taxomony of several Ostrinia species in the light of reproductive isolation: a tale for Ernst Mayr. Biol. J. Linn. Soc. 2007. V. 91. № 1. P. 49–72. https://doi.org/10.1111/j.1095-8312.2007.00779.x
Huang Y., Tatsuki S., Kim C.G., Hoshizaki S., Yoshiyasu Y., Honda H., Ishikawa Y. Identification of sex pheromone of adzuki bean borer, Ostrinia scapulalis. J. Chem. Ecol. 1997. V. 23. № 12. P. 2791–2802. https://doi.org/10.1023/A:1022567111508
Huang Y., Takanashi T., Hoshizaki S., Tatsuki S., Ishikawa Y. Female sex pheromone polymorphism in adzuki bean borer, Ostrinia scapulalis, is similar to that in European corn borer, O. nubilalis. J. Chem. Ecol. 2002. V. 28. № 3. P. 533–539. https://doi.org/10.1023/A:1014540011854
Ishikawa Y., Takanashi T., Kim C.G., Hoshizaki S., Tatsuki S., Huang Y. Ostrinia spp. in Japan: their host plants and sex pheromones. Entomol. Exp. Appl. 1999. V. 91. P. 237–244. https://doi.org/10.1007/978-94-017-1890-5_30
Isaacs R., Willis M.A., Byrne D.N. Modulation of whitefly take-off and flight orientation by wind speed and visual cues. Physiol. Entomol. 1999.V. 24 № 4. P. 311–318. https://doi.org/10.1046/j.1365-3032.00144.x
Jakobsson J., Henze M.J., Svensson G.P., Lind O., Anderbrant O. Visual cues of oviposition sites and spectral sensitivity of Cydia strobilella L. Journal of Insect Physiology. 2017. V. 101. P. 161–168. https://doi.org/10.1016/j.jinsphys.2017.06.006
Kawahara A.Y., Plotkin D., Hamilton C.A., Gough H., St Laurent R., Owens H.L., Homziak N.T., Barber J.R. Diel behavior in moths and butterflies: a synthesis of data illuminates the evolution of temporal activity. Org. Divers. Evol. 2018. V. 18. № 1. P. 13–27. https://doi.org/10.1007/s13127-017-0350-6
Kelber A., Balkenius A., Warrant E.J. Scotopic colour vision in nocturnal hawkmoths. Nature. 2002. V. 419. P. 922–925. https://doi.org/10.1038/nature01065
Kelber A., Balkenius A., Warrant E.J. Colour vision in diurnal and nocturnal hawkmoths. Integr. Comp. Biol. 2003. V. 43. P. 571–579. https://doi.org/10.1093/icb/43.4.571
Kim K.N., Song H.S., Li C.S., Huang Q.Y., Lei C.L. Effect of several factors on the phototactic response of the oriental armyworm, Mythimna separata (Lepidoptera: Noctuidae). J. Asia Pac. Entomol. 2018. V. 21. P. 952–957. https://doi.org/10.1016/j.aspen.2018.07.010
Miller J.R., Roelofs W.L. Sustained-flight tunnel for measuring insect responses to wind-borne sex pheromones. J. Chem. Ecol. 1978. V. 4. № 2. P. 187–198. https://doi.org/10.1007/BF00988054
Mizunami M. Functional diversity of neural organization in insect ocellar systems. Vision Res. 1995. V. 35 № 4. P. 443–452. https://doi.org/10.1016/0042-6989(94)00192-O
Möhl B. Sense organs and the control of flight. Insect flight. Ed. G. J. Goldsworthy. New York. CRC Press London, 1989. P. 75–97.
Mrosovsky N. Masking: history, definitions, and measurement. Chronobiol. Int. 1999. V. 16. № 4. P. 415–429. https://doi.org/10.3109/07420529908998717
Mutuura A., Munroe E. Taxonomy and distribution of the European corn borer and allied species: genus Ostrinia (Lepidoptera: Pyralidae). Mem. Ent. Soc. Can. 1970. V. 102. S71. P. 1–112. https://doi.org/10.4039/entm10271fv
Pachkin A., Kremneva O., Leptyagin D., Ponomarev A., Danilov R. Light traps to study insect species diversity in soybean crops. Agronomy. 2022. V. 12. № 10. https://doi.org/10.3390/agronomy12102337
Royer L., McNeil J.N. Effect of relative humidity conditions on responsiveness of European corn borer (Ostrinia nubilalis) males to female sex pheromone in a wind tunnel. J. Chem. Ecol. 1993. V. 19. P. 61–69.
Somanathan H., Borges R.M., Warrant E.J., Kelber A. Nocturnal bees learn landmark colours in starlight. Curr. Biol. 2008. V. 18. № 21. https://doi.org/10.1016/j.cub.2008.08.023
Takanashi T., Huang Y., Takahasi K.R., Hoshizaki S., Tatsuki S., Ishikawa Y. Genetic analysis and population survey of sex pheromone variation in the adzuki bean borer moth, Ostrinia scapulalis. Biol. J. Linn. Soc. 2005.V. 84. № 1. P. 143–160. https://doi.org/10.1111/j.1095-8312.2005.00421.x
Wakakuwa M., Stewart F., Matsumoto Y., Matsunaga S., Arikawa K. Physiological basis of phototaxis to near-infrared light in Nephotettix cincticeps. J. Comp. Physiol. A. 2014. V. 200. P. 527–536. https://doi.org/10.1007/s00359-014-0892-4
Van Kleef J., Berry R., Stange G. Directional selectivity in the simple eye of an insect. J. Neurosci. 2008. V. 28 (11). P. 2845–2855. https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.5556-07.2008
Warrant E., Somanathan H. Colour vision in nocturnal insects. Philos. Trans. R. Soc. B: Biol. Sci. 2022. V. 377. № 1862. https://doi.org/10.1098/rstb.2021.0285
Yang Z., Plotkin D., Landry J.F., Storer C., Kawahara A.Y. Revisiting the evolution of Ostrinia moths with phylogenomics (Pyraloidea: Crambidae: Pyraustinae). Syst. Entomol. 2021. V. 46. № 4. P. 827–838. https://doi.org/10.1111/syen.12491