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

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.