Name: Mecanismos Herbívoro caracterizando Resistance: Spittlebugs em Brachiaria Spp. como Exemplo (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2011-06-19T14:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 52 s
Description: Aprenda a caracterizar mecanismos de resistência de plantas hospedeiras à herbivoria, focando em resistência a cuspidores em Brachiaria spp. Este protocolo de teste sem escolha ajuda pesquisadores a estimar antibiose e tolerância.

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Esta produção e do trabalho experimental aqui apresentadas refletem a ajuda dedicada e entusiasta de Reynaldo Pareja gentilmente apoiado por Lina Aguirre, Córdoba Gilberto, Mera William, Bonilla Ximena, e Darío Viveros. Agradecemos também a John Miles e três revisores anônimos pelos comentários que nos ajudou a melhorar o vídeo e manuscrito.

1. Plantas <ol><li> Estacas única a partir de plantas adultas são utilizadas como unidades experimentais. As estacas são cortadas a 10 cm para garantir a uniformidade do material de plantio. </li><li> Para evitar a contaminação por patógenos de plantas, os cortes são lavados em uma solução de hipoclorito de sódio a 3% para 2 min e depois enxaguados com água da torneira thoughroughly. </li><li> Cada corte é plantada em ca. 36 g de solo estéril em um tubo de PVC cilíndricos (5,3 centímetros de diâmetro externo de 6,5 cm de altura) selado na extremidade inferior com uma taça de isopor e revestido por uma bucha de PVC. O corte é mantida no lugar por um anel de espuma colocada na abertura central da bucha. </li><li> Plantas são fertilizadas e regado conforme necessário para manter a umidade do solo adequada. </li><li> Plantas vão crescer durante um mês antes de ser desafiado por insetos, permitindo o desenvolvimento de raízes superficiais, que servem como locais para alimentação das ninfas-raiz xilema alimentação cigarrinha. </li><li> Tubos de PVC com estacas enraizadas são invertidos para 8 d antes de infestação para estimular ainda mais o crescimento de raízes superficiais, parcialmente o ajuste para diferenças inerentes na arquitetura de raiz. Esta etapa requer uma fonte de luz artificial, que prevê 24 dias ha. Para evitar confusão escapa da herbivoria com resistência herbívoro, planta individual repetições, com pouca ou nenhuma raiz superficial após este tratamento inversão são eliminados do experimento. Esta eliminação deve ser freqüente, nunca levando à eliminação do genótipo que eles representam. </li></ol> 2. Insetos <ol><li> Cigarrinhas adultas são coletados a partir do campo, identificou a espécie, e introduziu a gaiolas de oviposição onde são prestados folhagem de brachiariagrasses suscetíveis para se alimentar. As fêmeas colocam seus ovos no solo contidos em uma bandeja rasa removíveis colocados no fundo das gaiolas. </li><li> Depois de vários dias, o solo está em suspensão na água e passou por uma série de peneiras (42, 60 e 150 mesh) para coletar os ovos. Suspendendo o material peneirado em uma solução salina 30% faz com que os ovos maduros para flutuar, deixando para trás os ovos imaturos e qualquer matéria orgânica residual. </li><li> Para evitar a contaminação por patógenos de insetos, ovos são desinfetados com uma solução de hipoclorito de sódio 0,5% por 5 min e depois enxaguados com água destilada. </li><li> Cada planta-teste (unidade experimental) está infestada na superfície do solo com seis óvulos maduros. Apenas óvulos maduros perto de incubação são selecionados para infestações. Eles podem ser identificados pela presença de dois pontos vermelhos em sua parte anterior, correspondente aos olhos do inseto; marcas-de-rosa em sua parte posterior, correspondente ao abdômen do inseto, e um opérculo totalmente expandida. </li><li> Incubação de sucesso é confirmado 4 d tarde, altura em que qualquer ovo unhatched é substituído por um recém-nascido cigarrinha da nossa colônia. </li><li> Plantas de teste são dispostos em um delineamento em blocos casualizados com seis repetições por genótipo. </li></ol> 3. Avaliações <ol><li> O experimento é avaliada ca. 30 d após a infestação (horários exatos variam dependendo da espécie de inseto estudada). </li><li> Dano é pontuados em uma escala 1-5 visual, onde 1 corresponde a nenhum dano visível e 5 corresponde a uma planta morta (Figura 1). Pontuação danos às plantas fornece uma estimativa da tolerância. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/3047/3047fig1.jpg" alt="Figura 1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 1"> Figura escala Danos 1. Utilizado para avaliar a tolerância a cigarrinha herbivoria em Brachiaria spp. 1 = nenhum dano detectável; 2 = folhagem 0-25% de necrose; 3 = folhas 25-50% de necrose; 4 = folhas 50-75% de necrose; 5 = folhagem 75-100% de necrose. <ol start="3"><li> Sobrevivência do inseto é avaliada através da contagem de insetos atingindo tanto instar seu final ou fase adulta (Figura 2). De pontuação para a sobrevivência do inseto fornece uma estimativa da antibiose. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/3047/3047fig2.jpg" alt="Figura 2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 2"> Figura 2. Cigarrinha desenvolvimento de primeiro ínstar (esquerda) para adultos (direita). Insetos só chegar, pelo menos, instar os seus finais (setas) na data da avaliação são contadas como "sobreviventes". 4. Resultados representativos Resultados de um ensaio de híbridos representante Brachiaria triagem para resistência à cigarrinha Aeneolamia reducta são apresentados na Figura 3. <img src="/files/ftp_upload/3047/3047fig3.jpg" alt="Figura 3" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="Figura 3"> Figura 3. Resultados da triagem híbridos de Brachiaria para resistência à cigarrinha Aeneolamia reducta. Consideramos plantas resistentes, se sua resposta à herbivoria cai na metade inferior desta trama. Antibiose aumenta da direita para a esquerda e para a tolerância aumenta de cima para baixo. As setas apontam no nosso cheques resistente.

<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>
<li>Cardona, C., Miles, J. W., Sotelo, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+improved+methodology+for+massive+screening+of+Brachiaria+spp.+genotypes+for+resistance+to+Aeneolamia+varia+%28Homoptera%3A+Cercopidae%29%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Econ.+Entomol%22%5BJournal%5D)">An improved methodology for massive screening of Brachiaria spp. genotypes for resistance to Aeneolamia varia (Homoptera: Cercopidae).</a> J. Econ. Entomol. 92, 490-496 (1999).</li>
<li>Cardona, C., Fory, P., Sotelo, G., Pabon, A., Diaz, G., Miles, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Antibiosis+and+tolerance+to+five+species+of+spittlebug+%28Homoptera%3A+Cercopidae%29+in+Brachiaria+spp.%3A+implications+for+breeding+for+resistance%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Econ.+Entomol%22%5BJournal%5D)">Antibiosis and tolerance to five species of spittlebug (Homoptera: Cercopidae) in Brachiaria spp.: implications for breeding for resistance.</a> J. Econ. Entomol. 97, 635-645 (2004).</li>
<li>Smith, C., Khan, Z., Pathak, M. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aSmith%2C+C+%22Techniques+for+evaluating+insect+resistance+in+crop+plants%22">Techniques for evaluating insect resistance in crop plants</a>. , CRC Press. (1994).</li>
<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>

Não há conflitos de interesse declarados.

Discriminar entre os mecanismos de resistência herbívoro pode iluminar os esforços de melhoramento das culturas 3. Resistência antibiose baseado em forte poderia, em algumas circunstâncias, criar pressões de seleção para os biotipos de pragas mais agressivas. Por outro lado, a resistência baseada na tolerância poderia permitir que as populações de pragas a aumentar até que, eventualmente, a tolerância é sobrecarregado. Melhoramento para resistência durável, portanto, requer uma análise cuidadosa do que mecanismos de resistência que conferem maior estabilidade para uma determinada cultura / sistema de pragas [ver Kennedy et al. (1987) para uma discussão abrangente sobre o tema] 3. Esta demonstração de vídeo baseia-se em vários estudos anteriores para estimar as contribuições relativas de antibiose e tolerância à resistência à cigarrinha em brachiariagrasses 6-9. Em contraste com testes de escolha ou experiências de campo, nenhuma escolha-testes garantir que todas as plantas recebem a pressão herbívoro mesma, proporcionando assim controlar as diferenças resultantes do comportamento de herbívoros (por exemplo, a preferência host, agregação). Por esta razão, no entanto, sem chance de escolha testes são inadequados para avaliar a resistência por antixenose. Artificialmente criação de colônias de insetos é o método preferido para obter insetos de teste para testes de resistência de triagem 10. Colônias fornecer uma fonte confiável e uniforme das cigarrinhas de uma era conhecido por experimentos a ser realizado em qualquer época do ano 11. Pode, no entanto, ser necessário infundir periodicamente indivíduos selvagens para a colônia para garantir que a colônia não se desvia de populações geneticamente campo relevante 10. Para avaliar a aptidão destes herbívoros artificialmente criados, e monitorar possíveis alterações na sua agressividade ao longo do tempo, é importante que todas as sessões incluem controlos adequados dos níveis de resistência conhecida. Vários parâmetros devem ser cuidadosamente definidos para projetar um ensaio de rastreio apropriado resistência. Alguns parâmetros-chave que têm considerado a projetar nosso teste incluem a idade das plantas hospedeiras, as espécies e estágio de desenvolvimento da cigarrinha, o nível de infestação, ea duração do contato planta-inseto 8,9,12. Várias rodadas de experimentação e refinamento do protocolo pode ser necessário para chegar a uma resposta rápida, de custo-benefício, ensaio, confiável, que prevê de forma adequada resistência herbívoro no campo.

mecanismos herbívoro caracterizando resistance: spittlebugs em brachiaria spp. como exemplo

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

As plantas podem resistir a danos de herbívoros através de três mecanismos principais: antibiose antixenose e tolerância 1. Antixenose é o grau em que a planta é evitado quando o herbívoro é capaz de selecionar outras plantas 2. Antibiose é o grau em que a planta afeta a aptidão do herbívoro alimentando-se de que 1. Tolerância é o grau em que a planta pode suportar ou reparar os danos causados ​​pelo herbívoro, sem comprometer o crescimento dos herbívoros e reprodução 1. A durabilidade da resistência de herbívoros em ambientes agrícolas depende, em grande medida, o mecanismo de resistência favorecidos durante os esforços de melhoramento das culturas 3. Demonstramos um experimento sem chance de escolha para estimar as contribuições relativas de antibiose e tolerância à resistência cigarrinha em Brachiaria spp. Várias espécies de gramíneas Africano do gênero Brachiaria são forrageiras valiosas e plantas de pastagem na região Neotropical, mas eles podem ser severamente desafiada por várias espécies nativas de cigarrinhas (Hemiptera: Cercopidae). 4 Para avaliar a sua resistência às cigarrinhas, as plantas são propagadas vegetativamente- por estaquia e permitiu a crescer por aproximadamente um mês, permitindo o crescimento de raízes superficiais em que cigarrinhas pode alimentar. Nesse ponto, cada planta teste é individualmente desafiados com seis ovos próximos cigarrinha incubação. Infestações são permitidos para o progresso de um mês antes de avaliar danos às plantas e sobrevivência do inseto. Pontuação danos às plantas fornece uma estimativa da tolerância ao marcar sobrevivência do inseto fornece uma estimativa da antibiose. Este protocolo tem facilitado o nosso objetivo melhoramento de plantas para aumentar a resistência cigarrinha em brachiariagrases comercial 5.

Este vídeo explica os mecanismos de resistência da planta hospedeira à herbivoria e demonstra um teste sem chance de escolha que as estimativas da contribuição relativa de antibiose e tolerância a cigarrinha resistência em<em&gt; Brachiaria</em&gt; Spp.

Mecanismos Herbívoro caracterizando Resistance: Spittlebugs em Brachiaria Spp. como Exemplo

As plantas podem resistir aos danos causados por herbívoros por meio de três mecanismos amplos: antixenose, antibiose e tolerância1. A antixenose é o grau em que a planta é...

Olá, meu nome é Ush Bara e sou entomologista no Centro Internacional de Agricultura Tropical. O objetivo geral é demonstrar em vídeo um método para caracterizar mecanismos de resistência da planta hospedeira a herbívoros, apoiando esforços colaborativos da nossa iniciativa de melhoramento para aumentar a resistência a percevejos. Como exemplo, serão utilizadas gramíneas em área.Os percevejos das espuma são pragas sérias de muitas gramíneas economicamente importantes, incluindo pastagens tropicais, cana-de-açúcar e milho. Nas pastagens dos trópicos americanos pertencentes ao gênero gen, as bactérias são seus hospedeiros mais importantes. Uma planta pode resistir aos danos causados por herbívoros por meio de três mecanismos amplos.Antiose, antibióticos, intolerância, antígenos, às vezes chamada de não preferência, é o grau em que a planta é evitada quando o inseto voador é capaz de selecionar plantas. A antiose é tipicamente detectada em ensaios de escolha, nos quais insetos adultos têm acesso a mais de um genótipo. Antibiose é o grau em que a planta afeta a aptidão do herbívoro que se alimenta dela.Por fim, a tolerância é o grau em que a planta consegue suportar ou reparar danos causados pelo HBO sem comprometer o crescimento e a reprodução do HBO. Tanto os antibióticos quanto a tolerância são melhor detectados em testes sem escolha, nos quais os HBOs são confinados e, portanto, forçados a se alimentar de uma única planta. Nosso vídeo demonstrará um teste sem escolha projetado para estimar a intolerância antibiótica, besouro cuspidor IV. Em gramíneas do gênero *Aria*, a resistência da planta hospedeira é uma tática fundamental no manejo do besouro cuspidor.No entanto, a resistência baseada em antibióticos fortes pode criar pressões de seleção para biótipos de pragas mais virulentos. Por outro lado, a resistência baseada em tolerância permitiria que as populações de percevejos continuassem a crescer até que os números sufocassem a planta. A resistência durável, portanto, pode exigir certos níveis tanto de antibiose quanto de tolerância.Este protocolo demonstrará como estimar as contribuições relativas de cada fator na resistência a insetos sugadores de saliva. Em Aria Aria, os genótipos são provenientes do banco de germoplasma do Centro Internacional de Agricultura Tropical. As plantas são propagadas vegetativamente a partir de estacas de caule individuais, obtidas de plantas maduras utilizadas como unidades experimentais.As estacas são cortadas para 10 centímetros para garantir a uniformidade do material de plantio e prevenir contaminação por patógenos vegetais. As estacas são lavadas em uma solução de hipoclorito a 3% por dois minutos e, em seguida, enxaguadas cuidadosamente com água da torneira. Cada estaca é plantada em aproximadamente 36 gramas de solo estéril em um tubo de PVC vedado com a parte inferior de um copo de isopor e tampado com uma luva de PVC.O estaca é mantida no lugar por um anel de espuma colocado na abertura central da bucha. As plantas são fertilizadas e a água é necessária para manter a umidade adequada do solo. As plantas crescerão por um mês antes de serem desafiadas por insetos, permitindo o desenvolvimento de raízes superficiais, que servem como locais de alimentação para insetos que se alimentam de raízes.O inversão das plantas em turfeiras por oito dias antes da infestação estimula ainda mais o crescimento de raízes superficiais, ajustando parcialmente as diferenças inerentes na arquitetura radicular. Este passo exige uma fonte artificial de luz, que fornecemos por 24 horas por dia. Plantas com poucas ou nenhuma raiz superficial.Após esse tratamento de inversão, os indivíduos são eliminados do experimento. Trinta dias após o plantio, cada planta é infestada na superfície do solo com seis ovos maduros obtidos a partir de nossas colônias de cigarrinhas. Para estabelecer essas colônias, cigarrinhas adultas são coletadas no campo, identificadas até a espécie e introduzidas em gaiolas apropriadas, onde recebem folhagem de hospedeiras suscetíveis para se alimentarem. As fêmeas depositam seus ovos no solo, contido por uma rasa vala de remoção colocada na base das gaiolas.Após vários dias, o solo é suspenso em água e passado por uma série de peneiras para coletar os ovos. A suspensão do material em uma solução salina a 30% faz com que os ovos maduros flutuem, deixando os ovos imaturos retidos na matéria orgânica residual. Para prevenir contaminação por patógenos de insetos, os ovos são desinfetados em uma solução de hipoclorito de sódio a 0,5% durante cinco minutos e depois enxaguados com água destilada; apenas os ovos maduros próximos da eclosão são selecionados para infestações.Eles podem ser identificados pela presença de dois pontos vermelhos na parte anterior, correspondentes aos olhos dos insetos. Marcas rosadas na parte posterior, correspondentes ao abdômen dos insetos, e um a perm totalmente expandido. A eclosão bem-sucedida é confirmada quatro dias depois, momento em que qualquer ovo não eclodido é substituído por um bloco de saliva neonato.A partir do nosso teste de colônia. As plantas são dispostas em um delineamento de blocos completos casualizados com seis repetições. O experimento é avaliado aproximadamente 30 dias após a infestação.A pontuação do dano na planta fornece uma estimativa da tolerância. Enquanto isso, a pontuação da sobrevivência de insetos fornece uma estimativa de antibióticos. O dano é pontuado usando uma escala visual de um a cinco, onde um corresponde à ausência de dano visível e cinco corresponde à morte da planta.Por sua vez, a sobrevivência é avaliada contando-se os insetos que atingem a última fase ninfal ou a fase adulta. Para categorizar os mecanismos de resistência, é útil visualizar os resultados usando um gráfico no qual a sobrevivência dos insetos está no eixo X e os danos na planta no eixo Y. A antibiose aumenta ao se mover da direita para a esquerda.Por outro lado, a tolerância aumenta ao se deslocar de cima para baixo. Consideramos as plantas resistentes se a resposta ao herbívoro se situar na metade inferior deste gráfico. Se essa resposta cair no quadrante esquerdo, o mecanismo dominante de resistência são os antibióticos.Se a resposta cair no quadrante direito, o mecanismo de resistência dominante é a tolerância. Abaixo, um exemplo representativo dos nossos dados de triagem. Os pontos na parte superior representam plantas suscetíveis.Os pontos no quadrante inferior esquerdo representam plantas resistentes por antibióticos. Os pontos no quadrante inferior direito representam plantas resistentes por tolerância. Acabamos de assistir a uma demonstração de um ensaio sem escolha para estimar as contribuições relativas dos antibióticos, da intolerância e da resistência das plantas ao mecanismo que quer que seja.Utilizamos a resistência ao inseto sugador em Aria como exemplo, mas os princípios apresentados devem ser relevantes para outros sistemas. Esperamos que nosso vídeo ajude em seus próprios esforços. Boa sorte.

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