Name: Caratterizzano Erbivoro meccanismi di resistenza: Spittlebugs su Brachiaria Spp. come esempio (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-06-19T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 52 s
Description: Scopri come caratterizzare i meccanismi di resistenza delle piante agli erbivori usando un test senza scelta su Brachiaria spp. infestate da spittlebug. Questo metodo supporta i programmi di miglioramento genetico per una gestione sostenibile dei parassiti.

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Questa produzione e il lavoro sperimentale presentato nel presente documento riflettono l&#39;aiuto dedicato ed entusiasta di Reynaldo Pareja gentilmente supportata da Lina Aguirre, Gilberto Córdoba, William Mera, Ximena Bonilla, e Darío Viveros. Ringraziamo anche John Miles e tre revisori anonimi per i commenti che hanno contribuito a migliorare il video e manoscritto.

1. Piante <ol><li> Talee singola a partire da piante mature sono utilizzati come unità sperimentali. Le talee sono tagliati a 10 cm per garantire uniformità di piantine. </li><li> Per prevenire la contaminazione da agenti patogeni delle piante, le talee vengono lavati in una soluzione di ipoclorito di sodio al 3% per 2 minuti e poi sciacquate con acqua di rubinetto thoughroughly. </li><li> Ogni taglio è piantato in ca. 36 g di terreno sterile in un tubo cilindrico in PVC (5,3 centimetri di diametro esterno di 6,5 cm di altezza) chiuso all'estremità inferiore con un bicchiere di polistirolo e ricoperto con una boccola in PVC. Il taglio è tenuta in posizione da un anello di gommapiuma posto nel foro centrale della boccola. </li><li> Le piante sono fecondati e innaffiato secondo necessità per mantenere l'umidità del terreno adeguato. </li><li> Le piante cresceranno per un mese prima di essere sfidato da insetti, permettendo lo sviluppo delle radici superficiali, che servono come siti di alimentazione per la root-xilema al seno ninfe spittlebug. </li><li> Tubi in PVC con barbatelle sono invertite per 8 giorni prima di infestazione per stimolare ulteriormente la crescita delle radici superficiali, in parte aggiustamento per le differenze inerenti l'architettura radice. Questa fase richiede una fonte artificiale di luce, che mettiamo a disposizione per 24 ore al giorno. Per evitare fughe di confondimento da erbivori con resistenza erbivoro, singolo impianto si replica con radici superficiali poche o nessuna, dopo questo trattamento inversione sono eliminati dalla esperimento. Questa eliminazione deve essere rara, mai comportare l'eliminazione del genotipo che rappresentano. </li></ol> 2. Insetti <ol><li> Spittlebugs adulti sono raccolti dal campo, identificato per specie, e la deposizione delle uova introdotto a gabbie in cui vengono forniti fogliame di brachiariagrasses suscettibili di nutrirsi. Le femmine depongono le uova nel suolo contenute in un vassoio superficiale rimovibile posto sul fondo delle gabbie. </li><li> Dopo alcuni giorni, il terreno è sospeso in acqua e passato attraverso una serie di setacci (42, 60 e 150 mesh) per raccogliere le uova. Sospendere il materiale setacciato in una soluzione salina al 30% provoca le uova mature di galleggiare, lasciando dietro di sé le uova immature e qualsiasi materia organica residua. </li><li> Per prevenire la contaminazione da agenti patogeni degli insetti, le uova vengono disinfettati in una soluzione di ipoclorito di sodio allo 0,5% per 5 minuti e poi sciacquate con acqua distillata. </li><li> Ciascuna pianta (unità sperimentale) è infestata sulla superficie del suolo con sei uova mature. Solo uova secolari, vicino al cova vengono selezionati per infestazioni. Essi possono essere identificati dalla presenza di due punti rossi nella loro parte anteriore, corrispondente agli occhi dell'insetto; segna rosa nella loro parte posteriore, corrispondente al addome dell'insetto, e completamente ampliato opercolo. </li><li> Cova successo è confermato 4 d più tardi, a questo punto le uova non schiuse è sostituito da un spittlebug neonato dalla nostra colonia. </li><li> Impianti di prova sono disposti in un disegno randomizzato blocco completo con sei repliche per ogni genotipo. </li></ol> 3. Valutazioni <ol><li> L'esperimento è valutato circa. 30 d dopo l'infestazione (tempi esatti variano a seconda della specie di insetti studiato). </li><li> I danni sono valutati su una scala 1-5 visivo, dove 1 corrisponde a nessun danno visibile e 5 corrisponde ad un impianto di morti (Figura 1). Punteggio danni impianto fornisce una stima della tolleranza. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/3047/3047fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 1"> Figura 1. Danni scala usata per valutare la tolleranza al spittlebug erbivori in Brachiaria spp. 1 = nessun danno rilevabile; 2 = fogliame 0-25% necrotico, 3 = 25-50% foglie necrotiche; 4 = 50-75% foglie necrotiche; 5 = fogliame 75-100% necrotico. <ol start="3"><li> Sopravvivenza degli insetti viene valutata contando gli insetti di raggiungere sia il loro instar finale o stadio adulto (Figura 2). Punteggio per la sopravvivenza di insetti fornisce una stima della antibiosi. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/3047/3047fig2.jpg" alt="Figura 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Spittlebug sviluppo di prima instar (a sinistra) per adulti (a destra). Solo gli insetti raggiungono almeno i loro instar finale (frecce) alla data di valutazione sono contati come "sopravvissuti". 4. Rappresentante risultati I risultati di un rappresentante ibridi Brachiaria test di screening per la resistenza alla Aeneolamia spittlebug reducta sono presentati nella Figura 3. <img src="/files/ftp_upload/3047/3047fig3.jpg" alt="Figura 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. I risultati di uno screening ibridi Brachiaria per la resistenza alle spittlebug Aeneolamia reducta. Consideriamo piante resistenti se la loro risposta alla erbivori cade nella metà inferiore di questa trama. Aumenta antibiosi da destra a sinistra e la tolleranza aumenta dall'alto verso il basso. Le frecce indicano la nostra controlli resistenti.

<ol><li>Painter, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aPainter%2C+R+%22Insect+resistance+in+crop+plants%22">Insect resistance in crop plants</a>. , Mcmillan. (1951).</li>
<li>Kogan, M., Ortman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antixenosis-a+new+term+proposed+to+define+Painter%27s+%27Nonpreference%27+modality+of+resistance%5BTitle%5D)+AND+%22Bull.+Entomol.+Soc.+Am%22%5BJournal%5D)">Antixenosis-a new term proposed to define Painter's 'Nonpreference' modality of resistance.</a> Bull. Entomol. Soc. Am. 24, 175-176 (1978).</li>
<li>Kennedy, G., Gould, F., Deponti, O., Stinner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ecological%2C+agricultural%2C+genetic%2C+and+commercial+considerations+in+the+deployment+of+insect-resistant+germplasm%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Entomol%22%5BJournal%5D)">Ecological, agricultural, genetic, and commercial considerations in the deployment of insect-resistant germplasm.</a> Environ. Entomol. 16, 327-338 (1987).</li>
<li>Holmann, F., Peck, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Economic+damage+of+grassland+spittlebugs+%28Homoptera+Cercopidae%29+in+Colombia%3A+a+first+approximation+of+impact+on+animal+production+in+Brachiaria+decumbens%5BTitle%5D)+AND+%22Neotrop.+Entomol%22%5BJournal%5D)">Economic damage of grassland spittlebugs (Homoptera Cercopidae) in Colombia: a first approximation of impact on animal production in Brachiaria decumbens.</a> Neotrop. Entomol. 31, 275-284 (2002).</li>
<li>Miles, J. W., Cardona, C., Sotelo, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Recurrent+selection+in+a+synthetic+brachiariagrass+population+improves+resistance+to+three+spittlebug+species%5BTitle%5D)+AND+%22Crop+Sci%22%5BJournal%5D)">Recurrent selection in a synthetic brachiariagrass population improves resistance to three spittlebug species.</a> Crop Sci. 46, 1088-1093 (2006).</li>
<li>Ferrufino, A., Lapointe, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Host+plant+resistance+in+Brachiaria+grasses+to+the+spittlebug+Zulia+colombiana%5BTitle%5D)+AND+%22Entomol.+Exp.+Appl%22%5BJournal%5D)">Host plant resistance in Brachiaria grasses to the spittlebug Zulia colombiana.</a> Entomol. Exp. Appl. 51, 155-162 (1989).</li>
<li>Lapointe, S. L., Serrano, M. S., Arango, G. L., Sotelo, G., Cordoba, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antibiosis+to+spittlebugs+%28Homoptera%3A+Cercopidae%29+in+accessions+of+Brachiaria+spp%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Econ.+Entomol%22%5BJournal%5D)">Antibiosis to spittlebugs (Homoptera: Cercopidae) in accessions of Brachiaria spp.</a> J. Econ. Entomol. 82, 1764-1766 (1992).</li>
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<li>Lapointe, S., Sotelo, G., Arango, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Improved+technique+for+rearing+spittlebugs+%28Homoptera%3A+Cercopidae%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Econ.+Entomol%22%5BJournal%5D)">Improved technique for rearing spittlebugs (Homoptera: Cercopidae).</a> J. Econ. Entomol. 82, 1764-1766 (1989).</li>
<li>Lopez, F., Cardona, C., Miles, J. W., Sotelo, G., Montoya, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Screening+for+resistance+to+adult+spittlebugs+%28Hemiptera%3A+Cercopidae%29+in+Brachiaria+spp.%3A+methods+and+categories+of+resistance%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Econ.+Entomol%22%5BJournal%5D)">Screening for resistance to adult spittlebugs (Hemiptera: Cercopidae) in Brachiaria spp.: methods and categories of resistance.</a> J. Econ. Entomol. 102, 1309-1316 (2009).</li>
</ol>

Nessun conflitto di interessi dichiarati.

Discriminare tra i meccanismi di resistenza erbivoro può illuminare le attività di selezione delle colture 3. Resistenza sulla base di antibiosi forte potrebbe, in alcune circostanze, creare pressioni selettive per biotipi parassiti più aggressivi. D&#39;altra parte, la resistenza basata sulla tolleranza potrebbe consentire popolazioni di parassiti di aumentare la tolleranza fino alla fine è sopraffatto. Selezione per la resistenza durevole, quindi, richiede un&#39;attenta considerazione di quello che meccanismi di resistenza a conferire maggior stabilità per una determinata coltura / infestanti sistema [vedi Kennedy et al. (1987) per un dibattito approfondito sul tema] 3. Questo video dimostrativo si basa su diversi studi precedenti progettato per stimare il contributo relativo di antibiosi e tolleranza alla resistenza spittlebug in brachiariagrasses 6-9. In contrasto con test a scelta o esperimenti sul campo, nessun test a scelta garantire che tutte le piante ricevono la stessa pressione erbivoro, fornendo così controllare le differenze derivanti da comportamenti erbivoro (ad esempio, la preferenza di accoglienza, aggregazione). Per questo motivo, però, non test a scelta non sono adatti per valutare la resistenza da antixenosis. Artificialmente allevamento colonie di insetti è il metodo preferito per ottenere gli insetti di prova per test di screening resistenza 10. Colonie di fornire una fonte affidabile e uniforme di spittlebugs di un&#39;età noto per esperimenti da condurre in qualsiasi momento dell&#39;anno 11. Può tuttavia essere necessario infondere periodicamente individui selvatici nella colonia per garantire che la colonia non si discosta da popolazioni geneticamente settore pertinente 10. Di valutare l&#39;idoneità di questi erbivori allevati artificialmente, e monitorare eventuali cambiamenti nelle loro aggressività nel tempo, è importante che tutte le proiezioni sono idonei controlli dei livelli di resistenza nota. Più parametri devono essere attentamente definito per progettare un apposito test di screening resistenza. A pochi parametri chiave abbiamo preso in considerazione per progettare il nostro test includono l&#39;età delle piante ospiti, la specie e lo stadio di sviluppo del spittlebugs, il livello di infestazione, e la durata della pianta-insetto contact 8,9,12. Diverse fasi di sperimentazione e affinamento protocollo può essere necessario per giungere ad una rapida, conveniente, affidabile, test che predice in maniera adeguata resistenza erbivoro in campo.

caratterizzano erbivoro meccanismi di resistenza: spittlebugs su brachiaria spp. come esempio

Characterizing Herbivore Resistance Mechanisms: Spittlebugs on Brachiaria spp. as an Example

Le piante possono resistere al danno erbivoro attraverso tre meccanismi principali: antixenosis, antibiosi e tolleranza 1. Antixenosis è il grado in cui si evita la pianta quando l&#39;erbivoro è in grado di selezionare altre piante 2. Antibiosi è il grado in cui la pianta influisce sulla idoneità della erbivori si nutrono di esso 1. Tolleranza è il grado in cui la pianta può sopportare o riparare i danni causati dal erbivoro, senza compromettere la crescita del erbivoro e riproduzione 1. La durata di resistenza erbivoro, in un ambiente agricolo dipende in larga misura dal meccanismo di resistenza favorito durante le attività di selezione delle colture 3. Abbiamo dimostrato un non-scelta esperimento progettato per stimare il contributo relativo di antibiosi e tolleranza alla resistenza spittlebug in Brachiaria spp. Diverse specie di erbe africane del Brachiaria genere sono preziose foraggi e piante pascolo nel neotropicale, ma possono essere messi a dura prova da numerose specie autoctone di spittlebugs (Hemiptera: Cercopidae). 4 Per valutare la loro resistenza alla spittlebugs, le piante sono propagate vegetativamente- di talee e lasciato crescere per circa un mese, che consente la crescita delle radici superficiali su cui spittlebugs può alimentare. A quel punto, ciascuna pianta è individualmente sfidati con sei uova spittlebug vicino cova. Infestazioni possano progredire per un mese prima di valutare i danni delle piante e la sopravvivenza degli insetti. Punteggio danni impianto fornisce una stima della tolleranza, mentre il punteggio sopravvivenza degli insetti fornisce una stima della antibiosi. Questo protocollo ha facilitato il nostro obiettivo coltivazione delle piante per migliorare la resistenza spittlebug in brachiariagrases commerciali 5.

Questo video spiega i meccanismi di resistenza pianta ospite di erbivori e dimostra una non-scelta di test che stima il contributo relativo di antibiosi e tolleranza per spittlebug resistenza in<em&gt; Brachiaria</em&gt; Spp.

Caratterizzano Erbivoro meccanismi di resistenza: Spittlebugs su Brachiaria Spp. come esempio

Le piante possono resistere ai danni causati dagli erbivori attraverso tre meccanismi generali: antixenosi, antibiosi e tolleranza1. L'antixenosi è il grado in cui la pianta è ...

Ciao, mi chiamo Ush Bara e sono un entomologo presso il Centro Internazionale per l'Agricoltura Tropicale. L'obiettivo generale è mostrare in un video un metodo per caratterizzare i meccanismi di resistenza delle piante ospiti agli erbivori, a sostegno delle attività collaborative del nostro programma di miglioramento genetico volto ad aumentare la resistenza agli insetti coccodillini. Come esempio, utilizzeremo le graminacee in aria.Gli insetti cicalini sono parassiti seri di molte graminacee di importante rilevananza economica, tra cui pascoli tropicali, canna da zucchero e mais. Nei pascoli dei tropici americani appartenenti al genere *bacteria*, questi insetti rappresentano l'ospite più importante. Una pianta può resistere ai danni causati dagli erbivori attraverso tre meccanismi generali.L'antiosi, gli antibiotici, l'intolleranza, gli antis, talvolta chiamata non preferenza, è il grado in cui la pianta viene evitata quando l'insetto può scegliere tra piante. L'antiosi viene generalmente rilevata in prove di scelta in cui gli insetti hanno accesso a più di un genotipo. L'antibiosi è il grado in cui la pianta influenza il valore adattativo dell'erbivoro che si nutre di essa.Infine, la tolleranza è il grado in cui la pianta può sopportare o riparare i danni provocati dall'HBO senza compromettere la crescita e la riproduzione dell'HBO stesso. Sia gli antibiotici che la tolleranza vengono rilevati meglio in test di tipo "no choice", nei quali gli HBO sono confinati e quindi costretti a nutrirsi su una singola pianta. Il nostro video illustrerà un test "no choice" progettato per stimare l'intolleranza agli antibiotici, il IV. In aria, le graminacee ospiti rappresentano una tattica fondamentale nella gestione degli insetti sputacchi.Tuttavia, la resistenza basata su antibiotici potenti potrebbe creare pressioni selettive favorevoli a biotipi di parassiti più virulenti. D'altro canto, la resistenza basata sulla tolleranza permetterebbe alle popolazioni di cicaline di continuare a crescere fino a quando i numeri non sopraffanno la pianta. Una resistenza duratura potrebbe quindi richiedere livelli più o meno elevati sia di antibiotici che di tolleranza.Questo protocollo illustrerà come stimare i contributi relativi di ciascuno alla resistenza nei confronti degli afidi. In Aria Aria, i genotipi provengono da una collezione presso la Banca del Germoplasma del Centro Internazionale per l'Agricoltura Tropicale. Le piante sono propagate vegetativamente mediante talee di fusto singole, prelevate da piante mature utilizzate come unità sperimentali.I talea vengono ridotti a 10 centimetri per garantire l'uniformità del materiale di piantagione e prevenire la contaminazione da patogeni vegetali. Le talee vengono lavate in una soluzione al 3% di ipoclorito di sodio per due minuti, quindi risciacquate accuratamente con acqua del rubinetto. Ogni talea viene piantata in circa 36 grammi di terreno sterile all'interno di un tubo in PVC sigillato con una sezione inferiore di un bicchiere di polistirolo e chiuso con un raccordo in PVC.Il prelievo è mantenuto in posizione da un anello di schiuma inserito nell'apertura centrale del manicotto. Le piante vengono fertilizzate e l'acqua è necessaria per mantenere un'adeguata umidità del terreno. Le piante cresceranno per un mese prima di essere sottoposte all'attacco di insetti, consentendo lo sviluppo di radici superficiali, che fungono da siti di alimentazione per gli insetti fitofagi radicati.Capovolgere le piante nel terreno paludoso per otto giorni prima dell'infestazione stimola ulteriormente la crescita di radici superficiali, compensando parzialmente le differenze intrinseche nella architettura radicale. Questo passaggio richiede una fonte artificiale di luce, che forniamo per 24 ore al giorno. Piantine con poche o nessuna radice superficiale.Dopo questo trattamento di inversione, i campioni vengono eliminati dall'esperimento. 30 giorni dopo la piantagione, ciascuna pianta viene infestata alla superficie del terreno con sei uova mature ottenute dalle nostre colonie di cicaline. Per stabilire queste colonie, cicaline adulte vengono raccolte in campo, identificate fino al livello di specie e introdotte in gabbie apposite, dove viene fornito loro del fogliame di aria suscettibile da consumare. Le femmine depongono le uova nel terreno contenuto in un piattino poco profondo posizionato sul fondo delle gabbie.Dopo diversi giorni, il terreno viene sospeso in acqua e fatto passare attraverso una serie di setacci per raccogliere le uova. La sospensione del materiale in una soluzione salina al 30% fa galleggiare le uova mature, lasciando indietro le uova immature sul materiale organico residuo. Per prevenire la contaminazione da patogeni di insetti, le uova vengono disinfettate in una soluzione di ipoclorito di sodio allo 0,5% per cinque minuti, quindi risciacquate con acqua distillata; vengono selezionate solo le uova mature prossime alla schiusa per le infestazioni.Possono essere identificati dalla presenza di due puntini rossi nella parte anteriore corrispondente agli occhi dell'insetto, macchie rosa nella parte posteriore corrispondente all'addome dell'insetto e un a perm completamente espanso. La schiusa avvenuta con successo viene confermata quattro giorni dopo, momento in cui ogni uovo non schiuso viene sostituito da un blocco di saliva neonato.Dal nostro test su colonia. Le piante sono disposte secondo un disegno sperimentale a blocchi randomizzati completi con sei ripetizioni. L'esperimento viene valutato circa 30 giorni dopo l'infestazione.La valutazione del danno alla pianta fornisce una stima della tolleranza. Mentre la valutazione della sopravvivenza degli insetti fornisce una stima degli antibiotici. Il danno viene valutato utilizzando una scala visiva da uno a cinque, dove uno corrisponde all'assenza di danni visibili e cinque corrisponde alla morte della pianta.Di conseguenza, la sopravvivenza viene valutata contando gli insetti che raggiungono lo stadio finale di ninfa o lo stadio adulto. Per classificare i meccanismi di resistenza, è utile visualizzare i risultati mediante un grafico a dispersione in cui la sopravvivenza degli insetti è riportata sull'asse X e il danno alla pianta sull'asse Y. L'antibiosi aumenta spostandosi da destra verso sinistra.D'altra parte, la tolleranza aumenta spostandosi dall'alto verso il basso. Consideriamo le piante resistenti se la risposta all'erbivoro si colloca nella metà inferiore di questo grafico. Se questa risposta cade nel quadrante di sinistra, il meccanismo dominante di resistenza è rappresentato dagli antibiotici.Se la risposta si colloca nel quadrante destro, il meccanismo di resistenza dominante è la tolleranza. Di seguito è riportato un esempio rappresentativo dei nostri dati di screening. I punti nella parte superiore rappresentano piante sensibili.I punti nel quadrante in basso a sinistra rappresentano piante resistenti a causa degli antibiotici. I punti nel quadrante in basso a destra rappresentano piante resistenti grazie alla tolleranza. Abbiamo appena osservato una dimostrazione di un saggio senza scelta per stimare i contributi relativi degli antibiotici e della tolleranza alla resistenza delle piante, qualunque sia il meccanismo coinvolto.Utilizziamo la resistenza agli insetti succhiatori in Aria come esempio, ma i principi presentati dovrebbero essere pertinenti ad altri sistemi. Speriamo che il nostro video possa esservi utile nei vostri sforzi. Buona fortuna.

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