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Department of Entomology, Rutgers University
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Rodriguez-Saona, C. R. Herbivore-induced Blueberry Volatiles and Intra-plant Signaling. J. Vis. Exp. (58), e3440, doi:10.3791/3440 (2011).
虫害诱导植物挥发物(HIPVs)通常发出的从植物,草食动物攻击后 1,2 。这些HIPVs都主要受防守的植物激素茉莉酸(JA)和其挥发衍生茉莉酸甲酯(茉莉酸甲酯)3,4,5 。在过去的三十年中,研究人员已经证明,HIPVs可以排斥或吸引食草动物,吸引食草动物的天敌,在某些情况下,他们可诱发或草食动物攻击前总理植物防御。在最近的一篇论文6,我报,饲喂舞毒蛾的毛虫,外源茉莉酸甲酯的应用,以及机械损伤,诱发蓝莓植物挥发物的排放量,尽管不同的。此外,蓝莓分行从同一工厂邻近分行排放的增加JA和抗食草动物(即直接植物的防御)水平HIPVs,吸挥发性排放(即间接植物防御)。类似的发现ings报道,近日已对杨树山艾树7,8,和利马豆9 ..
在这里,我描述了一个推拉式的方法,收集舞毒蛾(草食动物)喂养,外源茉莉酸甲酯的应用,和机械损伤引起的蓝莓挥发物。挥发的收集装置由一个4升的挥发性收集室,2件断头台,净化进气空气输送系统,真空系统连接到一个充满陷阱与超级Q值吸附剂收集挥发物5,6,10 。在超级- Q陷阱收集的挥发物用二氯甲烷洗脱,然后用气相色谱(GC)分离和量化。这个动荡的收集方法是使用ñ我的研究调查内蓝莓植物虫害损坏分行完好的分支机构接触到挥发物的挥发反应。这里将介绍这些方法。简言之,完好的蓝莓分行暴露HIPVs来回邻近的分行在同一个工厂的米。使用上述相同的方法,从暴露后,以HIPVs分行排放的挥发性物质的收集和分析。
1。本地诱导挥发物:草食性损伤
2。本地诱导挥发物:机械损伤
3。本地诱导挥发物:茉莉酸甲酯
4。系统性诱导挥发物:内部信号
5。血管连接
6。曝光HIPVs:外部信号
7。暴露到HIPVs:吸
8。挥发物的收集
9。挥发物的分析
10。代表性的成果:
第二十二条挥发物确定了从蓝莓叶( 图6)。图7显示了一个完好的蓝莓叶代表色谱仪和叶饲养舞毒蛾损坏。机械损伤和舞毒蛾的毛虫喂养增加蓝莓叶挥发性物质排放的本地控制( 图8) 。卡特彼勒喂养相比,茉莉酸甲酯处理诱导11舞毒蛾( 图9)诱导的17个化合物。有,但是,没有完好的叶舞毒蛾损坏投饵损害(即缺乏内部信号)( 图10)后七天植物的系统性诱导挥发物的证据。此外,一个星期后,非常缓慢移动红色染料中观察到的蓝莓植物的分支( 图11) 。有高血管单支叶片之间的连接。然而,在拍摄垂直排列的两个分支,和上一拍两侧的两个分支之间的低连接之间的连接,中间低。
有没有分行的暴露不暴露HIPVs( 图12)与那些HIPVs排放的挥发性物质的金额之间的差异。然而,HIPVs作为蓝莓中的外部防御信号。舞毒蛾喂毛毛虫在树叶上以前暴露消耗少叶71%的材料比那些未曝光的控制叶片( 图13)美联储HIPVs 。此外,每排放量叶面积HIPV暴露的分支消耗的挥发物的数额相比,未曝光的分支(图14)高4倍,这表明,叶HIPV - EX构成分支机构,更加适应草食动物(即他们是催芽)。

图1。推挽系统是用来收集来自蓝莓植物的挥发物。植物放在玻璃商会和清新的空气是通过对它们的。含有吸附材料的过滤器是连接到每个室的一侧,从工厂排放的陷阱挥发物。真空是用来拉腔内部空气通过过滤器。

图2,研究的系统性蓝莓植物挥发反应,降低蓝莓分行损坏,舞毒蛾毛虫(右室)或左(左完好无损室) 。经过2天(3天),从完好的上部分支损坏和完好的植物挥发物收集。


图4为了测试是否完好的树枝叶“底漆”暴露后,以HIPVs,实验重复在图3中描述,但吉普赛蛾的HIPV暴露和未暴露分行放在每个挥发收集室。
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图5。挥发后的集合,样品注射到气相色谱仪(GC)的确定和量化,从蓝莓植物排放的挥发性。

图6,至少有22个化合物排放蓝莓叶。

从完好的蓝莓典型色谱图7。叶片和叶吉普赛蛾的损坏。挥发物排放量非常低,从完好的蓝莓叶。然而,当叶子是吉普赛蛾的损坏,挥发物排放量急剧增加。

图8图表显示完好的树叶,米22挥发物排放量。echanically损坏叶片,叶舞毒蛾的毛虫损坏。人为损坏模仿毛虫删除的叶面积增加了从蓝莓叶挥发排放,但叶舞毒蛾喂养的挥发性反应不同的反应。

图9:测试是否JA途径调节蓝莓叶的挥发排放。茉莉酸甲酯不同的植物进行喷洒。我发现,外生的应用茉莉酸甲酯浓度的增加增加了从蓝莓叶挥发物的排放。

图10:图表显示挥发物的排放控制蓝莓分行和舞毒蛾损坏植物(全身反应)完好无损分行的总金额。挥发物被收集到连续7天的TAL。我发现后,初始伤害,降低分支机构的植物不挥发物,甚至7天的全身感应。

图11,我用罗丹明B(红色染料),以确定蓝莓植物内分支机构之间的血管连接程度。我发现,约。叶含有染料的分支机构的80%,20%,5%和0%,直接以上含有染料,整个含染料的分支的分支,和在不同的拍摄在蓝莓植物分行遍布的分支的分支,分别是完全与染料染色。

图12。图表显示暴露HIPVs和未分支的分支排放的挥发性物质的量。我发现,接触到HIPVs没有影响邻居的挥发性排放枯燥完好的蓝莓分行。

图13:图表显示暴露HIPVs和未分公司蓝莓分行的吉普赛蛾的喂养量。分行HIPV暴露的毛毛虫消耗少,枝叶量,与那些未曝光的分支机构。

图14,当我计算每消耗领域的排放率,我发现HIPV,暴露分行增加了挥发物的排放率比未曝光的分支机构,这表明,暴露于通货膨胀蓝莓树枝叶HIPVs增加的挥发性反应。
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这里描述的推挽挥发收集仪器代表了植物挥发物的顶空集合的标准方法。该仪器是用来确定由吉普赛蛾的草食动物蓝莓叶挥发响应,也让我HIPVs在工厂内信号的作用提供新的证据。
本文结果表明,卡特彼勒喂养,外生的应用茉莉酸甲酯,机械伤人增加损害的部位虽然不同,但挥发性排放。这些结果表明,JA途径中起着关键作用,在诱导蓝莓HIPVs。
HIPV暴露没有引起挥发性排放。然而,HIPV暴露的分支催芽增加挥发性舞毒蛾喂养。响应挥发性排放增加草食动物的情况下,以HIPVs以及可能招致的生态生理COSTS,因为HIPVs可能提供不可靠的信息,食草动物的天敌。相反,适应性更强的策略可能是植物总理为自己增加后,接触到HIPVs的挥发性响应。这从HIPV暴露叶的挥发排放率增加,可能会作为一个间接防御优先吸引食草动物的天敌,或可能成为自吉普赛蛾在蓝莓诱导挥发物可以有驱蚊效果上的毛毛虫12直接的防御作用。
总之,我的结果表明,叶片损坏蓝莓分行通过昆虫喂养损坏和总理在相邻的分支机构接收叶挥发性排放的挥发性物质,最大限度地减少传输的信息。由他人结合这些结果提供了有力的证据,HIPVs在工厂内信令发挥的作用,进一步展示HIPVs多功能的作用。
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作者感谢罗伯特Holdcraft技术援助。这项研究是由美国农业部CSREES特别津贴(2009-34155-19957)和孵化基金(NJ08192)部分。
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Volatile collection chambers | Analytical Research Systems, Inc. | VCC-G6X12DT-1P | Gainesville, FL |
| Air compressor, 20 gal, oil free, 2 hp | Westward | 3JR71 | Sold by Grainger, Inc. |
| Air delivery system | Analytical Research Systems, Inc. | VCS-ADS-4AFM4C | Gainesville, FL |
| Air collection system | Analytical Research Systems, Inc. | VCS-MVCS-4CX1P | Gainesville, FL |
| Vacuum pump 100-150V, ¼ hp | Gast Manufacturing, Inc. | 4F740 | Sold by Grainger, Inc. |
| Methyl jasmonate | Sigma-Aldrich | J2500 | St. Louis, MO |
| Tween-20 | Sigma-Aldrich | 93773 | St. Louis, MO |
| Rhodamine-B | Sigma-Aldrich | St. Louis, MO | |
| Plastic spray bottles, 2 oz | Setco Inc. | Cranbury, NJ | |
| Spun polyester sleeves | Rockingham Opportunities Corp. | Reidsville, NC | |
| Super-Q volatile collection traps | Analytical Research Systems, Inc. | VCT-1/4X3-SPQ | Gainesville, FL |
| Scion Image Software | Scion Corporation | Frederick, MD | |
| Dichloromethane | Sigma-Aldrich | 270997 | St. Louis, MO |
| Gas chromatograph HP 6890 | Hewlett-Packard | ||
| Gas chromatograph Varian 3400 | Varian Inc., Agilent | ||
| n-octane | Sigma-Aldrich | 296988 | St. Louis, MO |
| Mass spectrometer MAT 8230 | Finnigan | San Jose, CA | |
| HP-1 GC column | Agilent Technologies | Palo Alto, CA |
|
| MDN-5S GC column | Supelco, Sigma-Aldrich | Bellefonte, PA |