Summary
Este vídeo explica los mecanismos de resistencia en las plantas a la herbivoría y demuestra una prueba de no-elección que estima la contribución relativa de antibiosis y tolerancia al salivazo de resistencia en
Abstract
Las plantas pueden resistir el daño de herbívoros a través de tres mecanismos principales: antixenosis, antibiosis y tolerancia 1. Antixenosis es el grado en que se evita la planta cuando el herbívoro es capaz de seleccionar las plantas de otras dos. Antibiosis es el grado en que la planta afecta al buen estado de los herbívoros se alimentan de ella 1. La tolerancia es el grado en que la planta puede soportar o reparar el daño causado por los herbívoros, sin comprometer el crecimiento del herbívoro y la reproducción de uno. La durabilidad de la resistencia a los herbívoros en un entorno agrícola depende en gran medida en el mecanismo de resistencia favorecidos durante los esfuerzos de mejoramiento de los cultivos 3.
Se demuestra un experimento sin elección diseñado para estimar la contribución relativa de antibiosis y tolerancia a la resistencia al salivazo en Brachiaria spp. Varias especies de pastos africanos del género Brachiaria son forrajes valiosos y plantas forrajeras en el Neotrópico, pero pueden ser severamente cuestionado por varias especies nativas de salivazo (Hemiptera: Cercopidae). 4 Para evaluar la resistencia al salivazo, las plantas propagadas vegetativamente son por estacas y se dejan crecer durante aproximadamente un mes, lo que permite el crecimiento de las raíces superficiales en los que puede alimentar a salivazo. En ese momento, cada planta es de forma individual desafiados con seis huevos de salivazo cerca de la eclosión. Las infestaciones se les permite el progreso de un mes antes de la evaluación de daños a las plantas y la supervivencia del insecto. Daños a las plantas de puntuación proporciona una estimación de la tolerancia y anotó la supervivencia del insecto se ofrece una estimación de la antibiosis. Este protocolo ha facilitado nuestro objetivo cultivo de plantas para mejorar la resistencia al salivazo en brachiariagrases comerciales 5.
Protocol
1. Plantas
- Esquejes solo tallo de las plantas maduras se usan como unidades experimentales. Los esquejes se cortan a 10 cm para asegurar la uniformidad del material de siembra.
- Para prevenir la contaminación por patógenos de las plantas, los cortes se lavan en una solución de hipoclorito de sodio al 3% durante 2 minutos y luego enjuagar con agua del grifo thoughroughly.
- Cada corte se siembra en ca. 36 g de suelo estéril en un tubo cilíndrico de PVC (5,3 cm de diámetro exterior de 6,5 cm de altura) sellado en el extremo inferior con un vaso de plástico y cubierto con un manguito de PVC. El corte se mantiene en su lugar por un anillo de espuma colocada en la abertura central del buje.
- Las plantas son fertilizados y regados según sea necesario para mantener la humedad adecuada del suelo.
- Las plantas crecen durante un mes antes de ser cuestionado por los insectos, lo que permite el desarrollo de raíces superficiales, que sirven como lugares de alimentación de las ninfas del salivazo raíz de alimentación del xilema.
- Tubos de PVC con estacas enraizadas se invierten durante 8 días antes de la infestación para estimular aún más el crecimiento de las raíces superficiales, parte de ajustar las diferencias inherentes a la arquitectura de las raíces. Este paso requiere de una fuente artificial de luz, que nos ofrecen para el día 24 ha. Para evitar escapes de confusión de los herbívoros con resistencia a los herbívoros, de cada planta se reproduce con raíces superficiales pocas o ninguna inversión después de este tratamiento son eliminados del experimento. Esta eliminación debe ser poco frecuente, no conduce a la eliminación del genotipo que representan.
2. Los insectos
- Salivazo adultos son recogidos en el campo, identificaron a las especies, e introdujeron a las jaulas de oviposición en el que se proporcionan follaje de brachiariagrasses susceptibles a alimentarse. Las hembras ponen sus huevos en el suelo contenido en una bandeja de poca profundidad extraíble colocada en el fondo de las jaulas.
- Después de varios días, la tierra está suspendida en el agua y pasa a través de una serie de tamices (42, 60 y malla 150) para recoger los huevos. La suspensión del material tamizado en una solución salina al 30% hace que los óvulos maduros para flotar, dejando tras de óvulos inmaduros y cualquier materia orgánica residual.
- Para prevenir la contaminación por agentes patógenos de insectos, los huevos son desinfectados en una solución de hipoclorito de sodio al 0,5% durante 5 minutos y luego enjuagar con agua destilada.
- Cada planta (unidad experimental) está infestada en la superficie del suelo con seis huevos maduros. Sólo los óvulos maduros cerca de la eclosión se seleccionan para las infestaciones. Se los puede identificar por la presencia de dos puntos rojos en su parte anterior, que corresponde a los ojos de los insectos, marcas de color rosa en su parte posterior, correspondiente al abdomen del insecto, y un opérculo totalmente expandido.
- El éxito de eclosión se confirma cuatro días más tarde, momento en el que cualquier huevo sin eclosionar se sustituye por un salivazo recién nacido de nuestra colonia.
- Las plantas están dispuestos en un diseño de bloques completos al azar con seis repeticiones por genotipo.
3. Evaluaciones
- El experimento se evalúa ca. 30 días después de la infestación (tiempos exactos varían dependiendo de las especies de insectos estudiados).
- Los daños se califica en una escala de 1 a 5 visual, donde 1 corresponde a ningún daño visible y 5 corresponde a una planta muerta (Figura 1). Daños a las plantas de puntuación proporciona una estimación de la tolerancia.
Figura 1. Daños escala utilizada para evaluar la tolerancia al salivazo herbivoría en Brachiaria spp. 1 = sin daño detectable, 2 = 0-25% hojas necróticas, 3 = 25-50% de hojas necróticas, 4 = 50-75% de hojas necróticas y 5 = 75-100% de hojas necróticas.
- La supervivencia del insecto se evaluó contando los insectos o bien llegar a su estadio final o el estado adulto (Figura 2). La puntuación para la supervivencia del insecto se ofrece una estimación de la antibiosis.
Figura 2. Salivazo desarrollo de primer estadio (izquierda) a la edad adulta (derecha). Insectos sólo llega por lo menos en su estadio final (flechas) en la fecha de evaluación se consideran como "sobrevivientes".
4. Los resultados representativos
Los resultados de un ensayo de híbridos de Brachiaria representante de la detección de resistencia a la reducta salivazo Aeneolamia se presentan en la Figura 3.
Figura 3. Los resultados de detección híbridos de Brachiaria resistentes a salivazo Aeneolamia reducta. Consideramos que las plantas resistentes, si su respuesta a la herbivoría cae en la mitad inferior de esta trama. Aumenta antibiosis de derecha a izquierda y aumenta la tolerancia de arriba a abajo. Las flechas señalan nuestros cheques resistentes.
Discussion
Discriminar entre los mecanismos de resistencia a los herbívoros pueden iluminar los esfuerzos de mejoramiento de cultivos 3. Resistencia basada en antibiosis fuerte podría, en determinadas circunstancias, crean presiones de selección de biotipos de plagas más agresivas. Por otro lado, la resistencia basada en la tolerancia podría permitir a las poblaciones de plagas para incrementar la tolerancia hasta que finalmente se siente abrumado. Mejoramiento de la resistencia durable, por lo tanto, requiere una cuidadosa consideración de lo que los mecanismos de resistencia que confiere más estabilidad para un determinado cultivo / sistema de plagas [ver Kennedy et al. (1987) para una discusión amplia sobre el tema] 3.
Este video de demostración se basa en varios estudios previos diseñados para estimar las contribuciones relativas de antibiosis y tolerancia a la resistencia al salivazo en brachiariagrasses 6-9. En contraste con las pruebas de selección o los experimentos de campo, no hay pruebas de selección asegurar que todas las plantas reciben la presión de los herbívoros mismo, proporcionando así el control de las diferencias que surjan a partir del comportamiento de herbívoros (por ejemplo, la preferencia de acogida, la agregación). Por esta razón, sin embargo, no escogidos no son adecuados para evaluar la resistencia de antixenosis.
Crianza artificial de las colonias de insectos es el método preferido para obtener insectos de prueba para los ensayos de detección de resistencia 10. Las colonias son una fuente confiable y uniforme de salivazo de una época conocida por los experimentos que se llevó a cabo en cualquier época del año 11. Puede, sin embargo, será necesario inyectar periódicamente individuos silvestres en la colonia para asegurarse de que la colonia no se desvía genéticamente de las poblaciones de campo pertinente 10. Evaluar la idoneidad de estos herbívoros artificialmente criados, y monitorear posibles cambios en su agresividad a través del tiempo, es importante que todas las proyecciones son los adecuados controles de los niveles de resistencia conocida.
Varios parámetros que debe definirse claramente el diseño de un ensayo de resistencia a un examen adecuado. A unos pocos parámetros clave que hemos considerado para diseñar nuestro examen son, entre la edad de las plantas huésped, la especie y etapa de desarrollo del salivazo, el nivel de infestación, y la duración del contacto planta-insecto 8,9,12. Varias rondas de la experimentación y el perfeccionamiento del protocolo puede ser necesario para llegar a una rápida y rentable, ensayo fiable, que predice adecuadamente la resistencia a los herbívoros en el campo.
Disclosures
No hay conflictos de interés declarado.
Acknowledgments
Esta producción y el trabajo experimental presentado en este documento refleja la ayuda generosa y entusiasta de Reynaldo Pareja amablemente con el apoyo de Lina Aguirre, Gilberto Córdoba, William Mera, Ximena Bonilla, y Viveros Darío. También agradecemos a John Miles y tres revisores anónimos por los comentarios que nos ayudó a mejorar el vídeo y el manuscrito.
References
- Painter, R. Insect resistance in crop plants. , Mcmillan. (1951).
- Kogan, M., Ortman, E. Antixenosis-a new term proposed to define Painter's 'Nonpreference' modality of resistance. Bull. Entomol. Soc. Am. 24, 175-176 (1978).
- Kennedy, G., Gould, F., Deponti, O., Stinner, R. Ecological, agricultural, genetic, and commercial considerations in the deployment of insect-resistant germplasm. Environ. Entomol. 16, 327-338 (1987).
- Holmann, F., Peck, D. Economic damage of grassland spittlebugs (Homoptera Cercopidae) in Colombia: a first approximation of impact on animal production in Brachiaria decumbens. Neotrop. Entomol. 31, 275-284 (2002).
- Miles, J. W., Cardona, C., Sotelo, G. Recurrent selection in a synthetic brachiariagrass population improves resistance to three spittlebug species. Crop Sci. 46, 1088-1093 (2006).
- Ferrufino, A., Lapointe, S. L. Host plant resistance in Brachiaria grasses to the spittlebug Zulia colombiana. Entomol. Exp. Appl. 51, 155-162 (1989).
- Lapointe, S. L., Serrano, M. S., Arango, G. L., Sotelo, G., Cordoba, F. Antibiosis to spittlebugs (Homoptera: Cercopidae) in accessions of Brachiaria spp. J. Econ. Entomol. 82, 1764-1766 (1992).
- Cardona, C., Miles, J. W., Sotelo, G. An improved methodology for massive screening of Brachiaria spp. genotypes for resistance to Aeneolamia varia (Homoptera: Cercopidae). J. Econ. Entomol. 92, 490-496 (1999).
- Cardona, C., Fory, P., Sotelo, G., Pabon, A., Diaz, G., Miles, J. W. Antibiosis and tolerance to five species of spittlebug (Homoptera: Cercopidae) in Brachiaria spp.: implications for breeding for resistance. J. Econ. Entomol. 97, 635-645 (2004).
- Smith, C., Khan, Z., Pathak, M. Techniques for evaluating insect resistance in crop plants. , CRC Press. (1994).
- Lapointe, S., Sotelo, G., Arango, G. Improved technique for rearing spittlebugs (Homoptera: Cercopidae). J. Econ. Entomol. 82, 1764-1766 (1989).
- Lopez, F., Cardona, C., Miles, J. W., Sotelo, G., Montoya, J. Screening for resistance to adult spittlebugs (Hemiptera: Cercopidae) in Brachiaria spp.: methods and categories of resistance. J. Econ. Entomol. 102, 1309-1316 (2009).
