Gryllus bimaculatus'un Laboratuvar Kültürlerinin Sürdürülmesi, Böcek Tarımı ve Omurgasız Fizyolojisi için Çok Yönlü Bir Ortopteran Model
Summary
Bu makalede, Gryllus bimaculatus’un yenilebilir kriketinin laboratuvar kültürlerinin uzun süreli yetiştirilmesi için yoğunluk, yem mevcudiyeti, hidrasyon kaynağı ve çevresel kontroller gibi önemli faktörleri standartlaştırmak için temel yöntemler özetlenmektedir.
Abstract
Gryllus bimaculatus (De Geer), Afrika ve Güney Avrasya’ya dağılmış büyük gövdeli bir kriket olup, genellikle insan gıdası olarak vahşi hasat edilir. Doğal aralığının dışında, G. bimaculatus’un kültürlenmesi, diyet plastisitesi, hızlı üreme döngüsü, diapause gereksiniminin olmaması, yüksek yoğunluklu yetiştirme toleransı ve patojenlere karşı sağlamlığı nedeniyle mümkündür. Bu nedenle, G. bimaculatus , böcek fizyolojisi, davranışı, embriyolojisi veya genetiği çalışmaları için çok yönlü bir model olabilir.
Stoklama yoğunluğu, kafes içi sığınak, fotoperiyot, sıcaklık, bağıl nem ve diyet gibi kültürel parametrelerin hepsi kriket büyümesini, davranışını ve gen ekspresyonunu etkiler ve standartlaştırılmalıdır. İnsan tüketimi için böceklerin yetiştirilmesi üzerine gelişen literatürde, bu cırcır böcekleri, mahsul artıklarından, gıda işleme yan ürünlerinden ve diğer düşük maliyetli atık akışlarından elde edilen aday yem katkılarını değerlendirmek için sıklıkla kullanılmaktadır.
Değişken yem substratlarına yanıt olarak G. bimaculatus büyüme performansını ve beslenme kalitesini değerlendiren devam eden deneyleri desteklemek için, laboratuvarda ıslah, bakım, elleçleme, ölçüm ve ötenazi için kapsamlı bir standart protokol seti geliştirilmiş ve burada sunulmuştur. Endüstri standardı bir kriket yemi, kriket üreme stoklarının uzun süreli bakımı ve deneysel bir kontrol yemi olarak kullanılması için besleyici olarak yeterli ve işlevsel olarak uygun olduğu kanıtlanmıştır. Bu cırcır böceklerinin ekran üstü 29.3 L polietilen kafeslerde, 12 ışık (L) / 12 karanlık (D) fotoperiyotta ortalama 27 ° C sıcaklıkta 0.005 cırcır böceği /cm3 yoğunlukta yetiştirilmesi, nemlendirilmiş hindistancevizi hindistancevizi hindistan cevizi hindistan cevizi hindistan cevizi hem hidrasyon kaynağı hem de yumurtlama ortamı olarak hizmet vermektedir. Bu yöntemleri takiben, kontrollü bir deneydeki kriketler, hasatta ortalama 0.724 g 0.190 g kütle verdi,% 89 hayatta kalma ve% 68.2 cinsel olgunlaşma stoklama (22 gün) ve hasat (65 gün) arasında.
Introduction
İkonik böcek olan meyve sineği Drosophila melanogaster tarafından karakterize edildiği gibi, böceklerin laboratuvar modeli organizmalar olarak kullanılması, genetik, toksikoloji ve fizyoloji alanındaki çalışmalar için belirgin avantajlar sağlar1. Böceklerin küçük boyutu, kültürler için gereken alanı ve gerekli yem ve sarf malzemelerinin miktarını azaltır. Birçok böcek, onları özel genetik çizgilerin ve birden fazla ardışık neslin değerlendirilmesini gerektiren çalışmaların oluşturulması için benzersiz bir şekilde uygun hale getirerek hızlı bir şekilde çoğalır.
Birçok çalışma, tam metamorfoz ve yavru gösteren Drosophila gibi holometabolöz böceklere odaklanmaktadır. Bununla birlikte, iki benekli saha kriketi Gryllus bimaculatus (De Geer) dahil olmak üzere başka modeller de mevcuttur. G. bimaculatus , cinsel olgunluğa ulaşmadan önce 7 ila 11 nimf instarına maruz kalan paurometabolöz bir böcektir2. Bu kriket, cinsel seçilimle ilgili, stridülasyon, bölgesel gösteriler ve eş koruma3 dahil olmak üzere çok çeşitli davranışlar sergiler. Olgunlaşmamış cırcır böcekleri, holometabolöz böcek türlerinin larvalarından farklıdır, çünkü birçok paurometabolöz yavruya benzer şekilde, ecdysis4 sırasında kayıp ve hasarlı uzuvları yeniden üretebilirler. Ek olarak, G. bimaculatus’un tam dizilenmiş genomu 2021 yılında yayınlanmıştır5. Bu özellikler, bu kriketleri temel araştırmalar için bir hedef olarak çekici kılmaktadır.
İki benekli tarla kriketleri, insan yemi ve hayvan yemi için yaygın olarak yetiştirilmektedir. Bu işlemlerin ölçeği genellikle laboratuvar araştırmalarından çok daha büyüktür 6,7. Ölçekteki farklılığa rağmen, araştırmacıların karşılaştığı zorluklar, ticari kriket çiftçilerinin karşılaştığı zorluklarla büyük ölçüde örtüşmektedir. Bu hususlar, yenilebilir böcek üretimini iyileştirmeyi amaçlayan laboratuvar tabanlı araştırmalar bağlamında birleşmektedir. Yenilebilir böcek endüstrisi gelişmeye ve büyümeye devam ettikçe, yem girdilerini ve üretimin sayısız diğer yönlerini optimize etmek birincil hedeftir8. Bu cırcır böceklerinde yetiştirme verimliliği, hayatta kalma veya üretim süresinde ölçülen gelişmeleri gösteren laboratuvar çalışmaları, kriket çiftçiliği operasyonlarının karlılığını uzun vadede artırmaya yardımcı olma potansiyeline sahiptir.
Standartlaştırılmış yetiştirme protokolleri, yetiştirme optimizasyonunu araştıran çalışmalar arasında daha yakın karşılaştırma yapılmasını sağlar. Bugüne kadar, laboratuvarda G. bimaculatus’un yetiştirilmesi için birkaç derinlemesine protokol yayınlanmıştır. İdeal bir protokol, gerçek dünyadaki kriket çiftçiliği operasyonlarında karşılaşılan koşulları yansıtırken, deneysel tedavilerden kaynaklanan büyüme performansındaki değişiklikleri doğru bir şekilde ölçmek ve risk azaltma stratejilerini vurgulamak için gerekli sıkı bir şekilde kontrol edilen koşulları koruyacaktır. Bu makalede açıklanan yöntemler, 2,9,10,11,12 laboratuvar ve ticari üretim ölçeklerinde çeşitli kriket türlerini yetiştirmek için kullanılan yayınlanmış protokollere, tekniklere ve cihazlara dayanarak geliştirilmiştir. Bu yöntemler, yayınlanmamış teknik bültenler ve Kuzey Amerika’daki ticari kriket çiftçileriyle kişisel iletişim de dahil olmak üzere hakemli olmayan birkaç kaynak tarafından da bilgilendirilmektedir. Bu protokol, özellikle böcek tarımı ile ilgili denemelerde kullanılmak üzere G. bimaculatus’un laboratuvar kültürlerinin kurulmasını kolaylaştırmak amacıyla geliştirilmiştir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Kriket yetiştiriciliğine yönelik bu yaklaşımın basitliği, bir dizi araştırma alanına fayda sağlayabilir ve çeşitli deneysel ihtiyaçlara kolayca uyarlanabilen, başarılı kriket yetiştiriciliği için genel bir şablonu temsil eder. G. bimaculatus’un diğer birkaç çalışmasıyla karşılaştırıldığında, bireysel vücut yetişkin boyutu daha küçüktür ve olgunlaşma daha yavaştır14, bu da koşullar tarafından bize dayatılan optimal olmayan yetiştirme sıcakl?…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu projenin finansmanı Wisconsin-Madison Üniversitesi iç hibeleri ile mümkün olmuştur. Ticari kriket yetiştiriciliği için yayınlanmamış kılavuzuna erişimi için Bachhuber Consulting Inc.’den Kevin Bachhuber’e ve bu yöntemlerin rafine edilmesi ve sorun giderilmesindeki yardımı için Michael Bartlett Smith’e en içten teşekkürler.
Materials
| 31-qt (29.3 L) Snap-lid tote bin with lid | HOMZ | 3430CLBL | Used to house breeding stock |
| 3-tier/12-tray Grow Light Stand | Fischer Scientific | NC1938548 | |
| 50-gal (189.27L) tote bin with lid | Sterilite | #14796603 | Used as secondary containment when handling crickets |
| 50 mL polypropylene graduated cylinder | Fischer Scientific | S95171 | |
| 7.5-qt (7.1 L) snap-lid tote bin with lid | HOMZ | 3410CLBL | Used to house exprimental stock |
| Accuris 500 g x 0.01 g Balance | Manufactured by Accuris, a subsidieary of Benchmark Scientific | W3300-500 | Purchased from Dot Scientific through University of Wisconsin system purchasing service "ShopUW+" |
| Ace Premier 1 Inch Flat Chip Brush | Ace Hardware | #1803261 | |
| Bel-Art SP Scienceware deionized water wash bottle | Fischer Scientific | 03-421-160 | |
| Bright aluminum window screen | Phifer | UNSPSC# 11162108 | Mesh size 18 x 16" |
| Clear Disposable Plastic Portion Cups 5.5 oz w/ lids | Wal-Mart | N/A | |
| Deionized water | |||
| Diablo 4-4/8" x 13 TPI Ultra Fine Finish Bi-Metal Jigsaw Blade | Home Depot | #313114935 | |
| Egg Filler Flats-Paper, 12 x 12" | Uline | S-5189 | |
| Fisherbrand Petri Dishes with Clear Lid 100 x 15mm | Fischer Scientific | FB0875714 | |
| Fisherbrand Petri Dishes with Clear Lid 60 x 15mm | Fischer Scientific | FB0875713A | |
| Georgia-Pacific Envision Brown Paper Towels | Home Depot | #205675843 | |
| Infinity Tough Guy high performance hot-melt glue sticks | Infinity Bond | Infinity IM-Tough-Guy-12 | |
| Mazuri Cricket Diet | Land O' Lakes International | SKU# 3002219-105 | |
| Stanley TimeIt Twin 2-outlet Grounded Mechanical 24 Hour Timer | Wal-Mart | N/A | |
| Vermont Organics Reclamation Soil 11 lb Coir Block | Home Depot | #300679904 |
References
- Hales, K. G., Korey, C. A., Larracuente, A. M., Roberts, D. M. Genetics on the fly: a primer on the Drosophila model system. Genetics. 201 (3), 815-842 (2015).
- Merkel, G. The effects of temperature and food quality on the larval development of Gryllus bimaculatus (Orthoptera, Gryllidae). Oecologia. 30 (2), 129-140 (1977).
- Bateman, P. W. Mate preference for novel partners in the cricket Gryllus bimaculatus. Ecological Entomology. 23 (4), 473-475 (1998).
- Mito, T., Noji, S. The two-spotted cricket Gryllus bimaculatus: An emerging model for developmental and regeneration studies. Cold Spring Harbor Protocols. 2008, (2008).
- Ylla, G., et al. Cricket genomes: the genomes of future food. BioRxiv. , (2020).
- Halloran, A., Roos, N., Hanboonsong, Y. Cricket farming as a livelihood strategy in Thailand. Geographical Journal. 183 (1), 112-124 (2017).
- Wade, M., Hoelle, J. A review of edible insect industrialization: scales of production and implications for sustainability. Environmental Research Letters. 15, 123013 (2020).
- . Studies on the influence of different diets and rearing conditions on the development and growth of the two-spotted cricket Gryllus bimaculatus de Greer Available from: https://epub.uni-bayreuth.de/310/1/Diss.pdf (2011)
- Ngonga, C. A., Gor, C. O., Okuto, E. A., Ayieko, M. A. Growth performance of Acheta domesticus and Gryllus bimaculatus production reared under improvised cage system for increased returns and food security. Journal of Insects as Food and Feed. 7, 301-310 (2021).
- Behrens, W., Hoffmann, K. -. H., Kempa, S., Gäßler, S., Merkel-Wallner, G. Effects of diurnal thermoperiods and quickly oscillating temperatures on the development and reproduction of crickets, Gryllus bimaculatus. Oecologia. 59 (2-3), 279-287 (1983).
- Collavo, A., Paoletti, M. G., et al. Housecricket smallscale farming. Ecological implications of minilivestock. Potential of insects, rodents, frogs and snails. , (2005).
- Simmons, L. W. Competition between larvae of the field cricket, Gryllus bimaculatus (Orthoptera: Gryllidae) and its effects on some life-history components of fitness. Journal of Animal Ecology. 56, 1015-1027 (1987).
- Sorjonen, J. M., et al. The plant-based by-product diets for the mass-rearing of Acheta domesticus and Gryllus bimaculatus. PLOS ONE. 14 (6), 0218830 (2019).
- Maciel-Vergara, G., Jensen, A. B., Lecocq, A., Eilenberg, J. Diseases in edible insect rearing systems. Journal of Insects as Food and Feed. 7 (5), 1-18 (2021).
- Alexander, R. D. Aggressiveness, territoriality, and sexual behavior in field crickets (Orthoptera: Gryllidae). Behaviour. , 130-223 (1961).
- Pet food, fish bait, and animal feed. USDA APHIS Available from: https://www.aphis.usda.gov/aphis/ourfocus/planhealth/import-information/permits/plant-pests/sa_animalfeed/ct_petfood_fishbait_animalfeed (2022)
- Donoughe, S., Extavour, C. G. Embryonic development of the cricket Gryllus bimaculatus. Developmental Biology. 411 (1), 140-156 (2016).
- Dobermann, D., Michaelson, L., Field, L. M. The effect of an initial high-quality feeding regime on the survival of Gryllus bimaculatus (black cricket) on bio-waste. Journal of Insects as Food and Feed. 5 (2), 1-8 (2018).
- Lundy, M. E., Parrella, M. P. Crickets are not a free lunch: Protein capture from scalable organic side-streams via high-density populations of Acheta domesticus. PLOS ONE. 10, 0118785 (2015).
- Mazaya, G., Karseno, K., Yanto, T. Antimicrobial and phytochemical activity of coconut shell extracts. Turkish Journal of Agriculture – Food Science and Technology. 8 (5), 1090-1097 (2020).
