Entwicklung eines Fütterungs-Assay-Systems zur Bewertung der insektiziden Wirkung von sekundären Pflanzenstoffen auf Helicoverpa armigera

Summary

Dieses Protokoll beschreibt den obligatorischen Fütterungstest, um die potenziell toxische Wirkung eines sekundären Pflanzenstoffs auf die Larven der Lepidoptera-Insekten zu bewerten. Dabei handelt es sich um einen hochgradig skalierbaren Insekten-Bioassay, mit dem sich die subletale und letale Dosis, die abschreckende Wirkung und die physiologische Wirkung leicht optimieren lassen. Dies könnte für das Screening umweltfreundlicher Insektizide verwendet werden.

Abstract

Helicoverpa armigera, ein Lepidoptera-Insekt, ist ein polyphager Schädling mit weltweiter Verbreitung. Dieses pflanzenfressende Insekt ist eine Bedrohung für Pflanzen und die landwirtschaftliche Produktivität. Als Reaktion darauf produzieren Pflanzen mehrere sekundäre Pflanzenstoffe, die sich negativ auf das Wachstum und Überleben des Insekts auswirken. Dieses Protokoll demonstriert eine obligatorische Fütterungstestmethode, um die Wirkung eines sekundären Pflanzenstoffs (Quercetin) auf das Wachstum, die Entwicklung und das Überleben von Insekten zu bewerten. Unter kontrollierten Bedingungen wurden die Neugeborenen bis zum zweiten Instar mit einer vordefinierten künstlichen Diät gehalten. Diese Larven durften sich 10 Tage lang von einer Kontroll- und Quercetin-haltigen Kunstnahrung ernähren. Das Körpergewicht, das Entwicklungsstadium, das Fraßgewicht und die Sterblichkeit der Insekten wurden an abwechselnden Tagen aufgezeichnet. Die Veränderung des Körpergewichts, der Unterschied im Fütterungsmuster und die Entwicklungsphänotypen wurden während der gesamten Testzeit bewertet. Der beschriebene obligatorische Fütterungsassay simuliert eine natürliche Art der Aufnahme und kann auf eine große Anzahl von Insekten hochskaliert werden. Es ermöglicht die Analyse der Wirkung von sekundären Pflanzenstoffen auf die Wachstumsdynamik, den Entwicklungsübergang und die allgemeine Fitness von H. armigera. Darüber hinaus kann dieser Aufbau auch verwendet werden, um Veränderungen von Ernährungsparametern und verdauungsphysiologischen Prozessen zu bewerten. Dieser Artikel enthält eine detaillierte Methodik für Fütterungs-Assay-Systeme, die in toxikologischen Studien, beim Screening von insektiziden Molekülen und zum Verständnis chemischer Effekte bei Pflanzen-Insekten-Interaktionen eingesetzt werden können.

Introduction

Die biotischen Faktoren, die die Produktivität der Pflanzen beeinflussen, sind hauptsächlich Krankheitserreger und Schädlinge. Mehrere Schadinsekten verursachen 15 % bis 35 % der landwirtschaftlichen Ernteverluste und beeinträchtigen die wirtschaftliche Nachhaltigkeit¹. Insekten, die zu den Ordnungen Coleoptera, Hemiptera und Lepidoptera gehören, sind die Hauptordnungen der verheerenden Schädlinge. Die hochgradig anpassungsfähige Natur der Umwelt hat den Schmetterlingen bei der Entwicklung mehrerer Überlebensmechanismen geholfen. Unter den Schmetterlingsinsekten kann sich Helicoverpa armigera (Baumwollkapselwurm) von etwa 180 verschied....

Protocol

Die Larven von H. armigera wurden vom ICAR-National Bureau of Agricultural Insect Resources (NBAIR) in Bangalore, Indien, erworben. Für die vorliegende Studie wurden insgesamt 21 Second-Instar-Larven verwendet.

1. Zubereitung einer künstlichen Diät auf Kichererbsenbasis

HINWEIS: Eine Liste der Zutaten, die für die Zubereitung einer künstlichen Diät erforderlich sind, ist in Tabelle 1 aufgeführt.

1. Alle Fraktionen werden separat in einem Becherglas abgewogen, wie in Tabelle 1 aufgeführt, und mit einem Spatel/Magnetrührer eine homogene Mischung her....

Results

Insektenlarven, die mit einer Diät gefüttert wurden, die 1.000 ppm Quercetin enthielt, zeigten eine signifikante Abnahme des Körpergewichts von ~57% im Vergleich zur Kontrollgruppe (Abbildung 2A). Die Verringerung des Körpergewichts führte zu einer reduzierten Körpergröße der mit Quercetin behandelten Larven (Abbildung 2B). Es wurde eine deutliche Verringerung der Fressrate der mit Quercetin gefütterten Larven im Vergleich zur Kontrollgruppe beobachtet (

Discussion

Labor-Bioassays sind nützlich, um Ergebnisse vorherzusagen und vergleichende Toxizitätsdaten für mehrere Verbindungen in kurzer Zeit zu vertretbaren Kosten zu erstellen. Der Fütterungsbioassay hilft bei der Interpretation der Wechselwirkungen zwischen Insekten-Insektizid und Insekten-Pflanze-Insektiziden. Es handelt sich um eine effiziente Methode zur Messung der Toxizität einer Vielzahl von Substanzen, die den Prozess der Bestimmung der letalen Dosis 50 (LD₅₀), der letalen Konzentration 50 (LC₅₀) o.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Agar Agar	Himedia	RM666	Verfestigungsmittel
Ascorbinsäure	Himedia	CMS1014	Vitamin-C-Quelle
Bengalisches Gramm	NA	NA Protein	- und Kohlenhydratquelle
Casein	Sigma	C-5890	Proteinquelle
Cholesterin	Sisco Research Laboratories	34811	Fettsäurequelle
Cholin Chlorid	Himedia	GRM6824	Ammoniumsalz
DMSO	Sigma	67-68-5	Solvent
GraphPad Prism v8.0			https://www.graphpad.com/guides/prism/latest/user-guide/using_choosing_an_analysis.htm
Methyl Paraben	Himedia	GRM1291	Antimykotikum
Multivitamin-Kapsel	GalaxoSmithKline	NA	Vitaminquelle
Quercetin	Sigma	Q4951-10G	Phytochemische
Sorbinsäure	Himedia	M1880	Antimikrobielle Mittel
Streptomycin	Himedia	CMS220	Antibiotikum
Vitamin E Kapsel	Nukind Healthcare	NA	Vitamin E Quelle
Hefeextrakt	Himedia	RM027	Aminosäurequelle