ここでは、森林のウッドボーラーから昆虫病原性真菌を取得するためのプロトコルと、鞘翅目モデル昆虫を使用してそれらの昆虫病原性活性を評価するための代替方法を示します。この方法は、自然林の木材を退屈する害虫から昆虫病原性真菌資源を探索するのに効率的で便利です。
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ここでは、森林のウッドボーラーから昆虫病原性真菌を取得するためのプロトコルと、鞘翅目モデル昆虫を使用してそれらの昆虫病原性活性を評価するための代替方法を示します。この方法は、自然林の木材を退屈する害虫から昆虫病原性真菌資源を探索するのに効率的で便利です。
森林ウッドボーラー(FWB)は、世界中で深刻な樹木の損傷と経済的損失を引き起こしています。FWBの出現期間中の昆虫病原性真菌(EPF)の放出は、化学的防除の許容可能な代替手段と考えられています。しかし、農業害虫とは対照的に、FWBのEPF資源は大幅に調査されていません。この論文では、野生の Monochamus alternatus 個体群を例に、FWBからEPFリソースを探索するためのプロトコルを紹介します。このプロトコルでは、トラップの割り当ては Mで餌付けされました。異なる集団への 代替 誘引物質は、カブトムシの出現期間中に、自然感染症状を伴う適切なサンプルの収集を保証しました。外皮を細かく解剖し、選択的な培地に置いた後、カブトムシの体の各部分から真菌種を単離し、分子形質と形態学的形質の両方に基づいて同定しました。
いくつかの真菌種は、健康な M. alternatus の胞子懸濁液による再感染により、寄生性EPFとして認定されました。 M. alternatus の行動表現型を走査型電子顕微鏡を用いて観察し、さらに鞘翅目モデル昆虫 Tribolium castaneumの行動表現型と比較した。両方の甲虫種で一貫した寄生表現型を示すEPFについて、 Tでのそれらの活性の評価。 カスタネウム は、 M. alternatusの将来の研究に致死性に関する貴重な情報を提供しました。このプロトコルは、中国の M. alternatus 個体群について新たに報告されたEPFの発見に役立ち、他のFWBからより多くのEPFリソースを探索するための効率的なアプローチとして適用できる可能性があります。
害虫による荒廃は、森林と農業の生態系の両方に大きな生態学的および経済的損失をもたらしました。ほとんどの農業害虫は、宿主植物に損害を与えながら、天敵や人工的な防除剤にさらされます。それどころか、森林ウッドボーラー(FWB)は、宿主樹の幹1内で全発生サイクルをほぼ完了するため、野生野外でFWBから効率的な生物防除生物を探索するための大きな課題が提起されています。さらに悪いことに、FWBは多数の植物病原体2を保有しているか、これらの病原体と密接な関係を潜在的な媒介者として3,4持っており、森林の健康に対するFWBの悪影響を劇的に増幅しています。化学殺虫剤の過剰使用はFWBの重症度を緩和することができるが、殺虫抵抗性の出現5,6はそれらの環境への適用を制限する。特定のケースでは、昆虫寄生虫、捕食性節足動物、および昆虫病原性微生物が生物防除剤としてFWB7の分布領域に放出され、化学的防除8,9,10に代わる効率的で経済的に許容できる代替手段であることが証明されました。
昆虫病原性真菌(EPF)は、他のほとんどの微生物群よりもFWBを制御する上で優れていると考えられています。それらの胞子は、昆虫の宿主によって運ばれ、キューティクルまたは外皮8,11への浸透を通じて体表面に安定して固定することができる。EPFはまた、環境ストレスに対する優れた適応性を示し、一部の種はエンドファイト12,13として樹木の組織によくコロニーを形成し、それらの成長、生存、および伝達を促進します。しかし、農業産業のそれと比較して、自然林の生態系で使用されるEPFの種の多様性は著しく制限されています14,15,16。Beauveria bassiana(株PPRI 5339)は、南アフリカのユーカリゾウムシ17とBの2つの有望な分離株の組み合わせにIPMプログラムを促進するための最も有望な株として証明されました。 bassianaは、ヤシの木の畑18のさまざまな生活段階で、アカヤシゾウムシ、Rhynchophorus ferrugineusの実用的な微生物制御の機会を提供しました。Beauveriaとよく知られているMetarhiziumに加えて、Hypocreales目の他のEPF属、特にLecanicilliumの種(その多くは現在Akanthomyces属に分類されています19,20)は、チリのヒノキアブラムシなどの森林害虫の管理において強い病原性と高い可能性を示しました21。
マツノコギリハムシMonochamus alternatusは、中国および近隣諸国の悪名高い松林の害虫であり、松の木の枝や幹に穴を掘り、栄養素と水の輸送を妨げます22,23,24。さらに、M. alternatusはまた、植物寄生性のマツノザイセンチュウ(Bursaphelenchus xylophilus、PWN)の主要なベクターカブトムシとしての侵入を促進します。カブトムシの別の同属種、M。 galloprovincialisは、近年、ヨーロッパのいくつかの国でPWNを広めています25。以前の研究では、スペイン、日本、および中国の安徽省/浙江省で、Beauveria、Metarhizium、Lecanicillium(Verticillium、Lecanicilliumの旧名)など、Monochamus spp.からの天然EPFのいくつかの属が報告されています26,27,28,29.それにもかかわらず、これらのEPFのコレクションは、自然界でのカブトムシの広範な発生と比較して、一般的に特定の場所で制限されているようです。M. alternatus カブトムシは中国に地理的に広く分布しているため、さまざまな個体群でより多くの潜在的なEPFを探索するための代表的な木材穴あけ器と見なすことができます。
本プロトコルでは、 Mのいくつかの地理的集団からのEPFを調査する特定の手順を紹介します。中国南部の alternatus 。このプロトコルは、試験された真菌種が両方のカブトムシ種に対して一貫した行動表現型を有するという条件下で、昆虫病原性アッセイを実施するための代替としてモデル鞘翅目カブトムシを使用します。このプロトコルは、昆虫病原性真菌種の多様性が過小評価されているか、あまり調査されていない他の森林ウッドボーラーのEPF探査に関する洞察も提供できます。
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1. M. alternatus からの菌類の単離(図1)
2. 真菌分離株の分子的および形態学的同定
3. M. alternatusの真菌感染症状の誘導による行動表現型の観察
4. M. alternatus およびモデルカブトムシに対する真菌の感染表現型の確認
5. 昆虫病原性活性の評価
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Mからの真菌分離株の単離と同定。 オルタナタス
誘引トラップの助けを借りて、多数の(合計約500匹のカブトムシ) のM。 alternatus は5つの地理的地域から収集されました。昆虫病原性真菌による感染の典型的な症状を持つカブトムシの死体が選ばれました。次に、すべてのカブトムシの体外皮を、プロトコルステップ1.3で説明したようにいくつかの位置に解剖しました。その結果、600を超える真菌分離株がさまざまな体位から分離されました。これにより、マツノコギリハムシに対する病原体をスクリーニングするためのより豊富な真菌候補が可能になります。ITS領域の塩基配列決定により、これらの分離株は15の真菌属と39の種に分類できることが予備的に明らかになりました。さらに、 M. alternatus 成虫の地理的集団間で真菌群集の構成に大きな違いがありました。真菌種、 Aspergillus austwickii、 Akanthomyces attenuatus (syn. Lec...
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FWBの異なる地理的集団は、EPF種の局所的な気候要因への長期的な環境適応および宿主昆虫の特定の遺伝子型集団44,45のために、天然の昆虫病原性真菌とのさまざまな相互作用を発達させる可能性がある。サンプリングサイトを複数の昆虫発生地域に拡大することは、農業害虫に関する先行研究で説明されているように、自然宿主から多様なEPFの株または種を獲得する可能性を高めるのに役立つ46。このプロトコルでは、誘引剤を餌にしたトラップの助けを借りて、マツノコギリハムシM.alternatusは、高温多湿が高いことを考慮すると、新規EPFを探索するための理想的で豊富な資源貯蔵庫と見なされている中国南部の5つの異なる場所で、緯度を越えたレベルで収集されています。この省力化方法は、カブトムシを生きたまま捕獲し、カブトムシは別々の滅菌チューブで個別に実験室に輸送する必要があります。カブトムシの自然...
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著者は、利益相反を宣言しません。
本研究は、National Key Research and Development Program of China(2021YFC2600100)およびThe Natural Science Foundation of Zhejiang Province(LY21C040001)の支援を受けて行われました。
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 1.5 mL、2 mL遠心分離管バイオ | シャープ | BS-15-M | |
| 10 & マイクロ;Lピペットチップ | Sangon Biotech | F601216 | |
| 10 & micro;L、20 µL、100 µL、200 µL、1,000 µLピペット | レイニン | ||
| 1,000 & マイクロ;Lピペットチップ | Sangon Biotech | F630102 | |
| 2 mL 極低温バイアル | コーニング | 430659 | |
| 20x PBSバッファー | Sangon Biotech | B548117-0500 | |
| 200 µL ピペットチップ | Sangon Biotech | F601227 | |
| 2,000 bp maker | TaKaRar | SD0531 | |
| 50 mL チューブ | Nest | 602052 | |
| 50% グルタルアルデヒド溶液 | Sangon Biotech | G916054 | |
| 50x TAE buffer | Sangon Biotech | B548101 | |
| 6x loading buffer | TaKaRar | SD0503 | |
| アガロース | サンゴン バイオテック | A610013 | |
| 無水エタノール | Jkchemical | LB10V37 | |
| 生化学栽培キャビネット | 上海 恒 | LRH-250F | |
| クロロホルム | ジュワ | 61553 | |
| 商業用カブトムシ トラップ | FEIMENGDI | BF-8 | www.yinyouji.com |
| ゲル イメージャー | バイオ・ラッド | GelDoc XR+ | |
| グリセロール | サンゴンバイオテック | A600232 | |
| 高速冷蔵遠心分離機 | シグマ | D-37520 | |
| 高圧蒸気滅菌ポット | メトラー・トレド | JA5003 | |
| イソプロピルアルコール | 一般試薬 | G75885B | |
| 核酸色素 | サンゴンバイオテック | A616696 | |
| 光学顕微鏡、OM | ライカ | DM2000 | |
| パラフィルム | パラフィルム | PM996 | |
| PCR メーター | Heal Force | Trident960 | |
| ペニシリン G | マークリン | GB15743 | |
| ポテト デキストロース 寒天、PDA | Oxoid | CM0139 | |
| ポテト デキストロース ブロス、PDB | Solarbio | P9240 | |
| プライマー | Sangon Biotech | / | |
| Primers Taq | TaKaRar | RR902A | |
| 迅速真菌ゲノムDNA分離キット | Sangon Biotech | B518229 | |
| 走査型電子顕微鏡、SEM | 日立 | S-3400N | |
| ストレプトマイシン | マークリン | S6153 | |
| テトラサイクリン | マークリン | T829835 | |
| Tween-80 | Marklin | T6336 | |
| 真空凍結乾燥機 | Yamato | DC801 | |
| Vortex Shaker | HLD | WH-861 | |
| β-Mercaptoethanol | Marklin | M6230 |
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