Характеризуя травоядным механизмы сопротивления: Spittlebugs на Brachiaria Sрр. как пример

Здравствуйте, меня зовут Уш Бара, я энтомолог в Международном центре тропического сельского хозяйства. Общая цель данного видео — продемонстрировать метод характеристики механизмов устойчивости растений-хозяев к травоядным насекомым в поддержку совместных усилий в рамках нашей селекционной инициативы по повышению устойчивости к клопам-слепнякам. В качестве примера будут рассмотрены злаковые культуры.

Плеваковые клопы являются серьезными вредителями многих экономически значимых злаков, включая тропические пастбищные травы, сахарный тростник и кукурузу. В тропиках Америки наиболее важными хозяевами для них являются пастбищные травы, принадлежащие к роду bacteria. Растение может противостоять повреждениям, вызываемым растительноядными животными, с помощью трех основных механизмов.

Антиозис, или непереносимость, иногда называемая отсутствием предпочтения, представляет собой степень, в которой растение избегается насекомым-вредителем, когда оно способно выбирать растения. Антиозис обычно выявляется в экспериментах по выбору, где вредителям предоставляется доступ к нескольким генотипам. Антибиоз — это степень, в которой растение влияет на приспособленность питающегося им вредителя.

Наконец, толерантность представляет собой степень способности растения выдерживать или восстанавливать повреждения, вызванные HBO, без ущерба для роста и размножения HBO. Как антибиоз, так и толерантность лучше всего выявляются в тестах без выбора, в которых hbo ограничены в пространстве и, следовательно, вынуждены питаться одним растением. В нашем видео будет продемонстрирован тест без выбора, предназначенный для оценки непереносимости антибиотиков, spit bug IV. В случае с травами рода Aria устойчивость растений-хозяев является ключевой тактикой борьбы со слюнявками.

Однако устойчивость, основанная на сильном антибиотическом действии, может создать селективное давление, способствующее появлению более вирулентных биотипов вредителей. С другой стороны, устойчивость, основанная на толерантности, позволит популяциям «плевака» (spit dog) продолжать расти до тех пор, пока их численность не подавит растение. Таким образом, для достижения стабильной устойчивости может потребоваться определенный уровень как антибиотического действия, так и толерантности.

В данном протоколе будет продемонстрировано, как оценить относительный вклад каждого фактора в устойчивость к слюноплеткам. Генотипы Aria были получены из гермоплазменного банка Международного центра тропического сельского хозяйства. Растения размножают вегетативно с помощью одревесневших стеблевых черенков, взятых от зрелых растений, используемых в качестве экспериментальных единиц.

Черенки укорачивают до 10 сантиметров для обеспечения однородности посадочного материала и предотвращения заражения фитопатогенами. Черенки промывают в 3% растворе гипохлорита натрия в течение двух минут, после чего тщательно ополаскивают водопроводной водой. Каждый черенок высаживают примерно в 36 граммов стерильной почвы в ПВХ-трубку, герметично закрытую снизу секцией пенопластового стакана и заблокированную сверху ПВХ-втулкой.

Черенок фиксируется с помощью поролонового кольца, помещенного в центральное отверстие втулки. Растения удобряют, а также обеспечивают полив для поддержания надлежащей влажности почвы. Растения выращивают в течение одного месяца до начала воздействия насекомых, что позволяет сформироваться поверхностным корням, которые служат местами питания для насекомых-редиктов.

Переворачивание растений NIMS в слюнявых болотах за восемь дней до заражения дополнительно стимулирует рост поверхностных корней, частично нивелируя врожденные различия в архитектуре корневой системы. Этот этап требует искусственного источника света, который мы обеспечиваем 24 часа в сутки. Растения с малым количеством поверхностных корней или их отсутствием.

После этого растения, подвергшиеся инверсии, исключаются из эксперимента. Через 30 дней после посадки на поверхность почвы каждого растения высевают шесть зрелых яиц, полученных из наших колоний слюнявок. Для создания этих колоний взрослых особей слюнявок собирают в поле, идентифицируют по виду и помещают в сетчатые клетки, где им предоставляют для питания листву восприимчивых растений рода Aria. Самки откладывают яйца в почву, находящуюся в неглубоком лотке, помещенном на дно клеток.

Спустя несколько дней почву суспендируют в воде и пропускают через серию сит для сбора яиц. Суспендирование обработанного материала в 30% растворе соли заставляет зрелые яйца всплывать, в то время как незрелые яйца остаются на остатках органического вещества. Чтобы предотвратить загрязнение патогенами насекомых, яйца дезинфицируют в 0,5% растворе гипохлорита натрия в течение пяти минут, а затем промывают дистиллированной водой; для инфестации отбирают только зрелые яйца, близкие к вылуплению.

Их можно определить по наличию двух красных точек в передней части, соответствующих глазам насекомого, розовых отметин в задней части, соответствующих брюшку насекомого, и полностью развернутому придатку. Успешный вылуп подтверждается через четыре дня, после чего любое невылупившееся яйцо заменяется неонатальным блоком плесени.

Результаты нашего колонизационного теста. Растения расположены по методу рандомизированных полных блоков с шестью повторностями. Оценка эксперимента проводится приблизительно через 30 дней после заражения.

Оценка повреждений растений позволяет определить степень толерантности. В то же время оценка выживаемости насекомых позволяет определить эффективность антибиотиков. Степень повреждения оценивается по визуальной шкале от одного до пяти, где один соответствует отсутствию видимых повреждений, а пять — гибели растения.

В свою очередь, выживаемость оценивается путем подсчета насекомых, достигших либо своего конечного инстара, либо стадии имаго. Для категоризации механизмов резистентности полезно визуализировать результаты с помощью графика, где по оси x отложена выживаемость насекомых, а по оси y — повреждение растений. Антибиозис возрастает при движении справа налево.

С другой стороны, толерантность увеличивается при движении сверху вниз. Мы считаем растения устойчивыми, если ответ на воздействие травоядных попадает в нижнюю половину данного графика. Если этот ответ оказывается в левом квадранте, доминирующим механизмом устойчивости являются антибиотики.

Если ответ попадает в правый квадрант, доминирующим механизмом резистентности является толерантность. Вот репрезентативная выборка наших данных скрининга. Точки в верхней части представляют чувствительные растения.

Точки в нижнем левом квадранте представляют растения, устойчивые благодаря антибиозе. Точки в нижнем правом квадранте представляют растения, устойчивые благодаря толерантности. Мы только что посмотрели демонстрацию теста без выбора для оценки относительного вклада антибиоза и толерантности в устойчивость растений к данному вредителю.

В качестве примера мы рассматриваем устойчивость Aria к слюне клопов, однако представленные принципы должны быть применимы и к другим системам. Надеемся, что наше видео поможет вам в ваших собственных исследованиях. Желаем удачи.