Caractériser les mécanismes de résistance Herbivores: cercopes sur Brachiaria Spp. comme un exemple

Summary

Cette vidéo explique les mécanismes de résistance de la plante hôte à l'herbivorie et démontre un test non-choix que les estimations de la contribution relative de l'antibiose et de la tolérance au cercope résistance

Abstract

Les plantes peuvent résister aux dommages herbivore par trois mécanismes principaux: antixénose, antibiose et de tolérance ^1. Antixénose est le degré auquel la plante est évité lorsque l'herbivore est capable de sélectionner d'autres plantes ^2. Antibiose est le degré auquel la plante affecte l'aptitude de l'herbivore se nourrissant de ce ^1. La tolérance est le degré auquel la plante peut résister ou réparer les dommages causés par les herbivores, sans compromettre la croissance de l'herbivore et la reproduction ^1. La durabilité de la résistance des herbivores dans un milieu agricole dépend dans une large mesure sur le mécanisme de résistance favorisée lors des efforts d'amélioration des plantes ^3.

Nous démontrons une expérience non-choix visant à estimer les contributions relatives de l'antibiose et de tolérance à la résistance dans le cercope Brachiaria spp. Plusieurs espèces de graminées d'Afrique de l'Brachiaria genre sont de fourrage précieux et plantes de pâturage dans la région néotropicale, mais ils peuvent être sérieusement remis en question par plusieurs espèces indigènes de cercopes (Hemiptera: Cercopidae) ^4. Afin d'évaluer leur résistance aux cercopes, les plantes sont propagées végétativement- par boutures de tiges et de laisser pousser pendant environ un mois, permettant la croissance des racines superficielles sur lesquelles cercopes peuvent se nourrir. À ce moment, chaque plante test est individuelle a contesté avec six oeufs d'incubation cercope proximité. Les infestations sont autorisés à progresser pendant un mois avant d'évaluer les dommages et la survie des insectes. Notation des dommages plante fournit une estimation de la tolérance tout en marquant la survie des insectes fournit une estimation de l'antibiose. Ce protocole a facilité notre objectif d'amélioration des plantes pour améliorer la résistance au cercope brachiariagrases commerciale ^5.

Protocol

1. Plantes

1. Boutures simple à partir de plantes matures sont utilisés comme unités expérimentales. Les boutures sont taillés à 10 cm pour assurer l'uniformité du matériel de plantation.
2. Pour éviter la contamination par des agents pathogènes des plantes, les boutures sont lavés dans une solution d'hypochlorite de sodium à 3% pendant 2 min, puis rincée avec de l'eau du robinet thoughroughly.
3. Chaque bouture est plantée dans ca. 36 g de sol stérile dans un tube cylindrique en PVC (5,3 cm de diamètre extérieur de 6,5 cm de hauteur) scellé à l'extrémité inférieure avec une tasse de styromousse et coiffé d'une douille en PVC. La coupe est maintenu en place par un anneau en mousse placée dans l'ouverture centrale de la douille.
4. Les plantes sont fécondées et arrosés au besoin pour maintenir l'humidité du sol suffisante.
5. Les plantes poussent pendant un mois avant d'être contestée par les insectes, ce qui permet le développement des racines superficielles, qui servent de sites d'alimentation pour les nymphes cercope racine xylème-alimentation.
6. Tubes en PVC avec des boutures enracinées sont inversées pour les huit d avant l'infestation de stimuler davantage la croissance des racines superficielles, partiellement tenu compte des différences inhérentes à l'architecture des racines. Cette étape nécessite une source de lumière artificielle, qui nous fournissent pour 24 h par jour. Pour éviter échappe confondants d'herbivores à la résistance des herbivores, des plantes individuelles réplique avec peu ou pas de racines superficielles après ce traitement d'inversion sont éliminés de l'expérience. Cette élimination doit être rares, jamais conduisant à l'élimination du génotype qu'ils représentent.

2. Insectes

1. Cercopes adultes sont recueillies sur le terrain, identifiés à l'espèce, et introduit dans des cages de ponte où ils sont fournis feuillage des brachiariagrasses sensibles à nourrir. Les femelles pondent leurs œufs dans le sol contenue dans un bac peu profond, placé sur le fond des cages.
2. Après plusieurs jours, le sol est en suspension dans l'eau et passé à travers une série de tamis (42, 60 et 150 mesh) pour collecter les oeufs. Suspendre le matériel tamisée dans une solution saline à 30% des causes les oeufs matures à flotter, laissant derrière lui des œufs immatures et toute matière organique résiduelle.
3. Pour éviter la contamination par des pathogènes d'insectes, les œufs sont désinfectés dans une solution d'hypochlorite de sodium à 0,5% pendant 5 min, puis rincée avec de l'eau distillée.
4. Chaque usine de test (unité expérimentale) est infesté à la surface du sol avec six oeufs matures. Seuls les oeufs matures à proximité d'incubation sont sélectionnés pour les infestations. Ils peuvent être identifiés par la présence de deux points rouges dans leur partie antérieure, correspondant aux yeux de l'insecte; traces roses dans leur partie postérieure, correspondant à l'abdomen de l'insecte, et un opercule en entier.
5. L'éclosion réussie est confirmée quatre jours plus tard, à quel point tout oeuf non éclos est remplacé par un nouveau-né cercope de notre colonie.
6. Test de plantes sont disposées en blocs complets randomisés avec six répétitions par génotype.

3. Évaluations

1. L'expérience est évaluée ca. 30 jours après l'infestation (horaires exacts varient selon les espèces d'insectes étudiés).
2. Les dommages sont notés sur une échelle de 1 à 5 visuels, où 1 correspond à aucun dommage visible et 5 correspond à une usine de mort (figure 1). Notation des dommages plante fournit une estimation de la tolérance.

Ampleur des dommages figure 1. Utilisé pour évaluer la tolérance au cercope herbivores dans les Brachiaria spp. 1 = aucun dommage détectable; 2 = 0-25% du feuillage nécrotiques; 3 = 25-50% du feuillage nécrotiques; 4 = 50-75% du feuillage nécrotiques; 5 = 75-100% du feuillage nécrotiques.

3. La survie des insectes est évaluée par le comptage des insectes d'atteindre leur stade soit final ou au stade adulte (figure 2). De notation pour la survie des insectes fournit une estimation de l'antibiose.

Figure 2. Cercope le développement du premier stade (à gauche) à l'adulte (à droite). Seuls les insectes d'atteindre au moins leur stade final (flèches) à la date de l'évaluation sont considérés comme des «survivants».

4. Les résultats représentatifs

Les résultats d'un test hybrides représentant Brachiaria sélection pour la résistance à l'reducta cercope Aeneolamia sont présentés dans la figure 3.

Figure 3. Résultats du dépistage hybrides Brachiaria pour la résistance à cercope Aeneolamia reducta. Nous considérons que les plantes résistantes si leur réponse à l'herbivorie tombe dans la moitié inférieure de ce complot. Augmente Antibiose de droite à gauche et à la tolérance augmente de haut en bas. Les flèches indiquent à nos chèques résistants.

Discussion

Discrimination entre les mécanismes de résistance des herbivores peut éclairer les efforts d'amélioration des plantes ^3. Résistance repose sur antibiose forte pourrait, dans certaines circonstances, de créer des pressions de sélection pour les biotypes de ravageurs plus agressif. D'autre part, la résistance basée sur la tolérance pourrait permettre les populations de ravageurs à augmenter jusqu'à la tolérance est finalement débordé. Sélection pour la résistance durable, exige donc un examen attentif de ce que les mécanismes de résistance conférerait plus de stabilité pour une culture particulière / système de lutte [voir Kennedy et al. (1987) pour une discussion approfondie sur le sujet] ^3.

Cette vidéo de démonstration s'appuie sur plusieurs études antérieures visant à estimer les contributions relatives de l'antibiose et de tolérance à la résistance dans le cercope brachiariagrasses ^6-9. En contraste avec les tests à choix ou des expériences de terrain, aucun des tests à choix s'assurer que toutes les plantes reçoivent la pression des herbivores même, fournissant ainsi de neutraliser les différences résultant de comportements herbivores (par exemple, la préférence d'hôte, agrégation). Pour cette raison, cependant, pas le choix des tests ne sont pas adaptées pour évaluer la résistance des antixénose.

Artificiellement l'élevage des colonies d'insectes est la méthode préférée pour obtenir des insectes de test pour des essais de criblage pour la résistance ^10. Colonies de fournir une source fiable et uniforme de cercopes d'un âge connu pour des expériences à réaliser à tout moment de l'année ^11. Il peut cependant être nécessaire d'effectuer périodiquement infuser individus sauvages dans la colonie afin de s'assurer que la colonie ne s'écarte pas de populations génétiquement domaine pertinent ^10. Pour évaluer l'aptitude de ces herbivores artificiellement élevés, et de surveiller d'éventuels changements dans leur agressivité au cours du temps, il est important que toutes les projections incluent des contrôles appropriés de niveaux de résistance connue.

Plusieurs paramètres doivent être définis avec soin à la conception d'un test de dépistage de résistance approprié. Quelques paramètres clés que nous avons considéré la conception de notre test incluent l'âge de la plante hôte, l'espèce et le stade de développement de l'cercopes, le niveau d'infestation et la durée de la plante-insecte de contact ^8,9,12. Plusieurs cycles de l'expérimentation et le raffinement du protocole peut être nécessaire pour atteindre à une rapide, rentable, fiable, test qui prédit correctement la résistance des herbivores dans le domaine.