Un Guide visuel pour étudier les défenses comportementales à pathogène s’attaque à fourmis coupe-feuille

Un protocole visualisé fournit un cadre de référence pour une recherche plus large sur les défenses et les fourmis à croissance de champignons. Le principal avantage de cette approche est qu’elle aidera les chercheurs à reconnaître les comportements défensifs clés afin d’assurer une compréhension commune pour les travaux futurs. Une référence pour la recherche sur les fourmis à culture de champignons est susceptible d’être particulièrement utile pour les jeunes chercheurs qui ne sont pas familiers avec ces comportements.

Un certain nombre de ces comportements sont peu fréquents, de sorte que les chercheurs expérimentés peuvent ne jamais les avoir observés. Ce guide facilitera les comparaisons entre les études et les espèces de fourmis en illustrant les comportements défensifs clés ainsi que des définitions cohérentes. En outre, la compréhension des comportements dans des conditions contrôlées aidera les études dans les habitats naturels, où les conditions sont difficiles à contrôler.

Pour commencer, isoler les souches d’Escovopsis des colonies de laboratoire d’échinatior d’Acromyrmex, en plaçant des fragments de jardin champignon, avec des fourmis enlevées, sur une boîte de Petri avec de la laine de coton humide pendant plusieurs jours, jusqu’à ce qu’Escovopsis germe et sporule. Transférer les spores dans les plaques dextrose d’agar de la pomme de terre et incuber à environ 23 degrés Celsius pendant deux semaines. À l’aide d’une aiguille stérile, retirer les spores matures des plaques.

Ensuite, inoculer les spores sur de nouvelles plaques dans des conditions stériles, et les incuber à environ 23 degrés Celsius pendant deux semaines. Lorsque les hyphes se sont développés pour couvrir toute la plaque et en spores brunes matures, inoculer les spores sur de nouvelles plaques dans des conditions stériles. À l’aide de trois colonies originales d’Échinatior A.Echinatior, obtenir un total de 36 sous-colonies avec 12 sous-colonies de chaque colonie mère.

Quatre heures avant l’introduction des fourmis, ajoutez à la boîte un morceau de la taille d’une cuillère à café du jardin champignon de la colonie d’origine, des feuilles de ronces et un morceau de coton imbibé d’eau. Pour les sous-colonies qui doivent être infectées, remplissez une boucle d’inoculation avec des spores d’Escovopsis. Ensuite, inoculer les spores en tapant doucement une petite partie du jardin champignon 10 à 20 fois.

Pour les sous-colonies de contrôle, imiter l’application de spores Escovopsis en tapant le jardin champignon avec une boucle stérile d’inoculation 10 à 20 fois. Pour les observations post-infection de 72 heures, laissez la moitié des sous-colonies intactes pendant 72 heures après l’introduction de l’escovopsis. Pour les observations de zéro heure après l’infection, ajoutez immédiatement deux couvées, quatre travailleurs mineurs et quatre travailleurs majeurs de la colonie mère à chaque boîte 30 minutes avant l’enregistrement.

Ensuite, ajoutez le même mélange de travailleurs aux observations post-infection de 72 heures 30 minutes avant l’enregistrement. Effectuez l’enregistrement vidéo pendant quatre heures pour chaque sous-colonie. Après avoir enregistré l’ensemble des 36 sous-colonies, passez en revue les images et marquez les comportements d’intérêt pour chaque individu dans chaque sous-colonie.

Les clips suivants fournissent une description des principaux comportements distincts à observer au cours des observations. Lors de l’examen de la vidéo, remarquez si une fourmi arrête le mouvement des jambes pour initier l’auto-toilettage. Vérifiez que les antennes passent à travers les nettoyeurs d’antenne sur les pattes avant.

Ensuite, la fourmi doit nettoyer ses jambes et nettoyeurs d’antenne avec ses parties buccanes. Notez également si une fourmi arrête les mouvements des jambes à un point fixe dans le jardin champignon. Observez si les antennes sont stationnaires et parallèles, pointées vers le champignon et se touchant presque près de la pointe des mandibules.

Ensuite, le glossa devrait émerger pour lécher le champignon. Une ou plusieurs fourmis peuvent également se toiletter mutuellement. Pendant ce comportement, les fourmis arrêtent tout mouvement et se tiennent étroitement ensemble, maintenant le contact physique.

Ensuite, la fourmi de toilettage doit pointer ses antennes vers la fourmi de réception et appuyer légèrement sur le récepteur. Notez que les parties supérieure et inférieure de la bouche des individus de toilettage sont ouvertes avec le glossa émergeant pour lécher la fourmi de récepteur. Observez quand la fourmi arrête le mouvement pour initier le toilettage métapleural de glande.

La fourmi doit se pencher d’un côté et atteindre l’une de ses pattes avant en arrière pour frotter l’ouverture de la glande, tout en léchant l’autre jambe avant avec le glossa. Ensuite, la fourmi répétera le comportement avec les jambes opposées. Quand une fourmi arrête des mouvements de jambe à un point fixe sur le jardin de champignon, notez que les antennes sont immobiles et parallèles, pointant vers un point fixe du jardin de champignon.

Ensuite, la fourmi attrapera les spores visibles d’Escovopsis et les transportera hors du nid. Une fourmi peut également arrêter les mouvements des jambes à un point fixe sur le champignon, pointer ses antennes lâchement vers un morceau de champignon et appuyez sur la pièce champignon avec ses antennes. Après cela, la fourmi détachera le morceau de champignon du reste de la culture fongique.

Un autre comportement potentiel peut être observé quand une fourmi arrête des mouvements de jambe à un point fixe sur le jardin de champignon. La fourmi pliera son haleter et se dirigera les uns vers les autres pour appliquer une goutte de liquide fécal sur ses parties buccale. Un à la fois, la fourmi tirera ses pattes avant à travers les mandibules, et l’antenne à travers les nettoyeurs d’antenne.

L’objectif principal de cette étude était de créer un catalogue de courts clips illustrant les comportements de défense des maladies chez les fourmis coupeurs de feuilles. Les comportements décrits dans le protocole ont été notés dans un scénario expérimental d’infection. Dans les colonies de contrôle, les ouvriers mineurs ont toiletté la récolte de jardin plus que les ouvriers principaux.

Dans les colonies infectées, il y avait une tendance non significative à l’augmentation du toilettage des champignons par rapport aux colonies de contrôle. Une augmentation non significative du toilettage fécal a été associée à l’infection, mais aucune différence entre les travailleurs mineurs et majeurs n’a été détectée. Le dénuement des spores et le dé mauvaise reproduction des champignons étaient tous deux de faible fréquence, sans différence significative observée entre les colonies infectées et les témoins.

Une tendance au dénuement des champignons augmente avec le temps depuis l’infection est observée. Peu de colonies infectées ayant des infections à un stade précoce avaient encore des spores visibles après la période d’observation de quatre heures. Fait intéressant, dans des conditions d’infection ultérieures, les fourmis n’étaient pas capables d’enlever complètement les spores dans l’une ou l’autre des colonies.

Les résultats de cette expérience sont donc un exemple de la façon dont la compilation de clips peut être utilisée pour des études comportementales, pour calculer les fréquences moyennes pour les comportements mineurs et majeurs des travailleurs. Nous avons documenté des comportements qui contribuent aux défenses chez les fourmis à croissance de champignons, et ont systématiquement identifié, décrit et capturé ces comportements sur le film. Nos résultats renforcent la recherche sur le terrain suggérant pourquoi il est difficile pour un agent pathogène d’infecter les colonies lorsqu’il est confronté à un vaste ensemble de comportements et de composés anti-microbiens associés.

Nous fournissons un nouvel outil pour les travaux futurs sur le terrain, et espérons que le catalogue comportemental s’avérera utile pour obtenir un consensus et des définitions simplifiées, l’observation et l’interprétation des comportements.