توصيف آليات المقاومة آكل النبات : Spittlebugs على Brachiaria النيابة. كمثال

مرحباً، اسمي أوش بارا وأنا عالم حشرات في المركز الدولي للزراعة المدارية. الهدف العام هو تقديم عرض مرئي لطريقة توصيف آليات مقاومة النباتات العائلة للحشرات، وذلك لدعم الجهود التعاونية في مبادرتنا لتربية السلالات لتعزيز المقاومة ضد بق النبات. وستكون الأعشاب في منطقة أریا مثالاً على ذلك.

تعد حشرات البصاق (Spit bugs) آفات خطيرة للعديد من الأعشاب ذات الأهمية الاقتصادية، بما في ذلك المراعي الاستوائية وقصب السكر والذرة. وفي المناطق الاستوائية الأمريكية، تعد المراعي التي تنتمي إلى جنس bacteria هي العائل الأكثر أهمية لها. ويمكن للنبات أن يقاوم أضرار الحيوانات العاشبة من خلال ثلاث آليات عامة.

تُعد ظاهرة الـ Antixenosis، أو عدم التحمل، والتي تُسمى أحياناً بعدم التفضيل، هي الدرجة التي يتم بها تجنب النبات عندما يكون الكائن العشبي قادراً على اختيار النباتات. وعادة ما يتم الكشف عن الـ Antixenosis في اختبارات الاختيار حيث تُمنح الكائنات العشبية إمكانية الوصول إلى أكثر من نمط جيني واحد. أما الـ Antibiosis فهي الدرجة التي يؤثر بها النبات على لياقة الكائن العشبي الذي يتغذى عليه.

وأخيرًا، تُمثّل القدرة على التحمل الدرجة التي يمكن للنبات من خلالها تحمل أو إصلاح الضرر الناجم عن HBO دون التأثير سلبًا على نمو وتكاثر HBO. ويُفضل الكشف عن كل من المضادات الحيوية والقدرة على التحمل من خلال اختبارات "عدم الاختيار"، حيث يتم حصر hbos وبالتالي إجبارها على التغذي على نبات واحد. سيوضح الفيديو الخاص بنا اختبار عدم الاختيار المصمم لتقدير عدم التحمل للمضادات الحيوية، spit bug IV. وفي حالة أعشاب aria، تُعد مقاومة النبات العائل تكتيكًا أساسيًا لإدارة spit bug.

ومع ذلك، فإن المقاومة القائمة على المضادات الحيوية القوية قد تخلق ضغوطاً انتخابية تؤدي إلى ظهور أنماط حيوية أكثر شراسة من الآفات. ومن ناحية أخرى، فإن المقاومة القائمة على التحمل قد تسمح لمجموعات "الكلب الباصق" (spit dog) بالاستمرار في النمو حتى تطغى أعدادها على النبات. ولذلك، قد تتطلب المقاومة المستدامة مستويات معينة من كل من المضادات الحيوية والتحمل.

سيوضح هذا البروتوكول كيفية تقدير المساهمات النسبية لكل منها في مقاومة حشرة البصاق. تم الحصول على التركيبات الوراثية لـ Aria من بنك البلازما الجرثومية التابع للمركز الدولي للزراعة الاستوائية. يتم إكثار النباتات خضرياً من عقل ساق فردية، مأخوذة من نباتات ناضجة تُستخدم كوحدات تجريبية.

يتم تقليم العقل بطول 10 سنتيمترات لضمان توحيد مادة الزراعة ومنع التلوث بمسببات الأمراض النباتية. تُغسل العقل في محلول sodium HypoChlor بتركيز 3% لمدة دقيقتين، ثم تُشطف جيداً بماء الصنبور. تُزرع كل عقلة في حوالي 36 جراماً من التربة المعقمة داخل أنبوب PVC محكم الإغلاق من الجزء السفلي بواسطة قطعة من كوب البوليسترين (styrofoam) ومغطى بسدادة PVC.

يتم تثبيت العقلة في مكانها بواسطة حلقة رغوية توضع في الفتحة المركزية للجلبة. تُسمد النباتات ويتم ريها للحفاظ على رطوبة التربة المناسبة. تُترك النباتات لتنمو لمدة شهر واحد قبل تعريضها للإصابة بالحشرات، وذلك للسماح بتطور الجذور السطحية التي تعمل كمواقع تغذية للتغذية الجذرية.

يؤدي قلب نباتات Spittle bog NIMS لمدة ثمانية أيام قبل الإصابة إلى تحفيز نمو الجذور السطحية بشكل إضافي، مما يساهم جزئياً في ضبط الاختلافات المتأصلة في بنية الجذور. تتطلب هذه الخطوة مصدراً اصطناعياً للضوء، والذي نوفره لمدة 24 ساعة في اليوم. نباتات ذات جذور سطحية قليلة أو معدومة.

بعد ذلك، يتم استبعاد هذه المعاملات المقلوبة من التجربة. وبعد 30 يوماً من الزراعة، تُصاب كل نبتة عند سطح التربة بست بيضات ناضجة تم الحصول عليها من مستعمرات حشرات البصاق الخاصة بنا. ولتأسيس هذه المستعمرات، يتم جمع حشرات البصاق البالغة من الحقل وتحديد أنواعها، ثم يتم إدخالها في أقفاص تربية حيث يتم توفير أوراق نبات aria القابل للإصابة لتتغذى عليها. وتضع الإناث بيضها في تربة موجودة في صينية ضحلة موضوعة في قاع الأقفاص.

بعد عدة أيام، تُعلق التربة في الماء وتُمرر عبر سلسلة من المناخل لجمع البيوض. يؤدي تعليق المواد المجمعة في محلول ملحي بتركيز 30% إلى طفو البيوض الناضجة، بينما تبقى البيوض غير الناضجة ملتصقة بأي مواد عضوية متبقية. ولمنع التلوث بمسببات الأمراض الحشرية، يتم تطهير البيوض في محلول هيبوكلوريت الصوديوم بتركيز 0.5% لمدة خمس دقائق، ثم تُشطف بالماء المقطر، ويتم اختيار البيوض الناضجة القريبة من الفقس فقط لعمليات الإصابة.

يمكن التعرف عليها من خلال وجود نقطتين حمراوين في الجزء الأمامي تقابلان عيني الحشرة، وعلامات وردية في الجزء الخلفي تقابل بطن الحشرة، وعضو تناسلي (a perm) متمدد بالكامل. يتم تأكيد نجاح الفقس بعد أربعة أيام، وفي هذه المرحلة يتم استبدال أي بيضة لم تفقس بكتلة بويضات حديثة الولادة.

من اختبار المستعمرة الخاص بنا. تم توزيع النباتات وفق تصميم القطاعات العشوائية الكاملة مع ست مكررات. ويتم تقييم التجربة بعد حوالي 30 يوماً من الإصابة.

يوفر تقييم تلف النبات تقديراً لمدى التحمل، بينما يوفر تقييم بقاء الحشرات تقديراً للمضادات الحيوية. يتم تقييم التلف باستخدام مقياس بصري من واحد إلى خمسة، حيث يشير الرقم واحد إلى عدم وجود تلف مرئي، ويشير الرقم خمسة إلى موت النبات.

وبدورها، يتم تقييم نسبة البقاء عن طريق عد الحشرات التي تصل إما إلى طورها اليرقي النهائي أو إلى طورها البالغ. ولتصنيف آليات المقاومة، من المفيد تصور النتائج باستخدام مخطط بياني يكون فيه بقاء الحشرات على المحور x وتضرر النبات على المحور Y. تزداد المقاومة كلما انتقلنا من اليمين إلى اليسار.

من ناحية أخرى، تزداد القدرة على التحمل كلما انتقلنا من الأعلى إلى الأسفل. ونعتبر النباتات مقاومة إذا وقعت الاستجابة للآفات العشبية في النصف السفلي من هذا المخطط. وإذا وقعت هذه الاستجابة في الربع الأيسر، فإن آلية المقاومة السائدة هي المضادات الحيوية.

إذا وقعت الاستجابة في الربع الأيمن، فإن آلية المقاومة السائدة هي التحمل. إليكم عينة ممثلة لبيانات الفحص الخاصة بنا. تمثل النقاط الموجودة في الأعلى النباتات القابلة للإصابة.

تمثل النقاط الموجودة في الربع السفلي الأيسر النباتات المقاومة عن طريق المضادات الحيوية. بينما تمثل النقاط الموجودة في الربع السفلي الأيمن النباتات المقاومة عن طريق التحمل. لقد شاهدنا للتو عرضاً توضيحياً لمقايسة "عدم الاختيار" (no choice assay) لتقدير المساهمات النسبية للمضادات الحيوية وعدم التحمل في مقاومة النبات وفقاً لآلية عملها.

نستخدم مقاومة حشرة البصق في Aria كمثال، ولكن المبادئ المعروضة يجب أن تكون ذات صلة بأنظمة أخرى. نأمل أن يساعدكم الفيديو الخاص بنا في جهودكم الخاصة. حظاً موفقاً.