Caratterizzano Erbivoro meccanismi di resistenza: Spittlebugs su Brachiaria Spp. come esempio

Summary

Questo video spiega i meccanismi di resistenza pianta ospite di erbivori e dimostra una non-scelta di test che stima il contributo relativo di antibiosi e tolleranza per spittlebug resistenza in

Abstract

Le piante possono resistere al danno erbivoro attraverso tre meccanismi principali: antixenosis, antibiosi e tolleranza ^1. Antixenosis è il grado in cui si evita la pianta quando l'erbivoro è in grado di selezionare altre piante ^2. Antibiosi è il grado in cui la pianta influisce sulla idoneità della erbivori si nutrono di esso ^1. Tolleranza è il grado in cui la pianta può sopportare o riparare i danni causati dal erbivoro, senza compromettere la crescita del erbivoro e riproduzione ^1. La durata di resistenza erbivoro, in un ambiente agricolo dipende in larga misura dal meccanismo di resistenza favorito durante le attività di selezione delle colture ^3.

Abbiamo dimostrato un non-scelta esperimento progettato per stimare il contributo relativo di antibiosi e tolleranza alla resistenza spittlebug in Brachiaria spp. Diverse specie di erbe africane del Brachiaria genere sono preziose foraggi e piante pascolo nel neotropicale, ma possono essere messi a dura prova da numerose specie autoctone di spittlebugs (Hemiptera: Cercopidae). ⁴ Per valutare la loro resistenza alla spittlebugs, le piante sono propagate vegetativamente- di talee e lasciato crescere per circa un mese, che consente la crescita delle radici superficiali su cui spittlebugs può alimentare. A quel punto, ciascuna pianta è individualmente sfidati con sei uova spittlebug vicino cova. Infestazioni possano progredire per un mese prima di valutare i danni delle piante e la sopravvivenza degli insetti. Punteggio danni impianto fornisce una stima della tolleranza, mentre il punteggio sopravvivenza degli insetti fornisce una stima della antibiosi. Questo protocollo ha facilitato il nostro obiettivo coltivazione delle piante per migliorare la resistenza spittlebug in brachiariagrases commerciali ^5.

Protocol

1. Piante

1. Talee singola a partire da piante mature sono utilizzati come unità sperimentali. Le talee sono tagliati a 10 cm per garantire uniformità di piantine.
2. Per prevenire la contaminazione da agenti patogeni delle piante, le talee vengono lavati in una soluzione di ipoclorito di sodio al 3% per 2 minuti e poi sciacquate con acqua di rubinetto thoughroughly.
3. Ogni taglio è piantato in ca. 36 g di terreno sterile in un tubo cilindrico in PVC (5,3 centimetri di diametro esterno di 6,5 cm di altezza) chiuso all'estremità inferiore con un bicchiere di polistirolo e ricoperto con una boccola in PVC. Il taglio è tenuta in posizione da un anello di gommapiuma posto nel foro centrale della boccola.
4. Le piante sono fecondati e innaffiato secondo necessità per mantenere l'umidità del terreno adeguato.
5. Le piante cresceranno per un mese prima di essere sfidato da insetti, permettendo lo sviluppo delle radici superficiali, che servono come siti di alimentazione per la root-xilema al seno ninfe spittlebug.
6. Tubi in PVC con barbatelle sono invertite per 8 giorni prima di infestazione per stimolare ulteriormente la crescita delle radici superficiali, in parte aggiustamento per le differenze inerenti l'architettura radice. Questa fase richiede una fonte artificiale di luce, che mettiamo a disposizione per 24 ore al giorno. Per evitare fughe di confondimento da erbivori con resistenza erbivoro, singolo impianto si replica con radici superficiali poche o nessuna, dopo questo trattamento inversione sono eliminati dalla esperimento. Questa eliminazione deve essere rara, mai comportare l'eliminazione del genotipo che rappresentano.

2. Insetti

1. Spittlebugs adulti sono raccolti dal campo, identificato per specie, e la deposizione delle uova introdotto a gabbie in cui vengono forniti fogliame di brachiariagrasses suscettibili di nutrirsi. Le femmine depongono le uova nel suolo contenute in un vassoio superficiale rimovibile posto sul fondo delle gabbie.
2. Dopo alcuni giorni, il terreno è sospeso in acqua e passato attraverso una serie di setacci (42, 60 e 150 mesh) per raccogliere le uova. Sospendere il materiale setacciato in una soluzione salina al 30% provoca le uova mature di galleggiare, lasciando dietro di sé le uova immature e qualsiasi materia organica residua.
3. Per prevenire la contaminazione da agenti patogeni degli insetti, le uova vengono disinfettati in una soluzione di ipoclorito di sodio allo 0,5% per 5 minuti e poi sciacquate con acqua distillata.
4. Ciascuna pianta (unità sperimentale) è infestata sulla superficie del suolo con sei uova mature. Solo uova secolari, vicino al cova vengono selezionati per infestazioni. Essi possono essere identificati dalla presenza di due punti rossi nella loro parte anteriore, corrispondente agli occhi dell'insetto; segna rosa nella loro parte posteriore, corrispondente al addome dell'insetto, e completamente ampliato opercolo.
5. Cova successo è confermato 4 d più tardi, a questo punto le uova non schiuse è sostituito da un spittlebug neonato dalla nostra colonia.
6. Impianti di prova sono disposti in un disegno randomizzato blocco completo con sei repliche per ogni genotipo.

3. Valutazioni

1. L'esperimento è valutato circa. 30 d dopo l'infestazione (tempi esatti variano a seconda della specie di insetti studiato).
2. I danni sono valutati su una scala 1-5 visivo, dove 1 corrisponde a nessun danno visibile e 5 corrisponde ad un impianto di morti (Figura 1). Punteggio danni impianto fornisce una stima della tolleranza.

Figura 1. Danni scala usata per valutare la tolleranza al spittlebug erbivori in Brachiaria spp. 1 = nessun danno rilevabile; 2 = fogliame 0-25% necrotico, 3 = 25-50% foglie necrotiche; 4 = 50-75% foglie necrotiche; 5 = fogliame 75-100% necrotico.

3. Sopravvivenza degli insetti viene valutata contando gli insetti di raggiungere sia il loro instar finale o stadio adulto (Figura 2). Punteggio per la sopravvivenza di insetti fornisce una stima della antibiosi.

Figura 2. Spittlebug sviluppo di prima instar (a sinistra) per adulti (a destra). Solo gli insetti raggiungono almeno i loro instar finale (frecce) alla data di valutazione sono contati come "sopravvissuti".

4. Rappresentante risultati

I risultati di un rappresentante ibridi Brachiaria test di screening per la resistenza alla Aeneolamia spittlebug reducta sono presentati nella Figura 3.

Figura 3. I risultati di uno screening ibridi Brachiaria per la resistenza alle spittlebug Aeneolamia reducta. Consideriamo piante resistenti se la loro risposta alla erbivori cade nella metà inferiore di questa trama. Aumenta antibiosi da destra a sinistra e la tolleranza aumenta dall'alto verso il basso. Le frecce indicano la nostra controlli resistenti.

Discussion

Discriminare tra i meccanismi di resistenza erbivoro può illuminare le attività di selezione delle colture ^3. Resistenza sulla base di antibiosi forte potrebbe, in alcune circostanze, creare pressioni selettive per biotipi parassiti più aggressivi. D'altra parte, la resistenza basata sulla tolleranza potrebbe consentire popolazioni di parassiti di aumentare la tolleranza fino alla fine è sopraffatto. Selezione per la resistenza durevole, quindi, richiede un'attenta considerazione di quello che meccanismi di resistenza a conferire maggior stabilità per una determinata coltura / infestanti sistema [vedi Kennedy et al. (1987) per un dibattito approfondito sul tema] ^3.

Questo video dimostrativo si basa su diversi studi precedenti progettato per stimare il contributo relativo di antibiosi e tolleranza alla resistenza spittlebug in brachiariagrasses ^6-9. In contrasto con test a scelta o esperimenti sul campo, nessun test a scelta garantire che tutte le piante ricevono la stessa pressione erbivoro, fornendo così controllare le differenze derivanti da comportamenti erbivoro (ad esempio, la preferenza di accoglienza, aggregazione). Per questo motivo, però, non test a scelta non sono adatti per valutare la resistenza da antixenosis.

Artificialmente allevamento colonie di insetti è il metodo preferito per ottenere gli insetti di prova per test di screening resistenza ^10. Colonie di fornire una fonte affidabile e uniforme di spittlebugs di un'età noto per esperimenti da condurre in qualsiasi momento dell'anno ^11. Può tuttavia essere necessario infondere periodicamente individui selvatici nella colonia per garantire che la colonia non si discosta da popolazioni geneticamente settore pertinente ^10. Di valutare l'idoneità di questi erbivori allevati artificialmente, e monitorare eventuali cambiamenti nelle loro aggressività nel tempo, è importante che tutte le proiezioni sono idonei controlli dei livelli di resistenza nota.

Più parametri devono essere attentamente definito per progettare un apposito test di screening resistenza. A pochi parametri chiave abbiamo preso in considerazione per progettare il nostro test includono l'età delle piante ospiti, la specie e lo stadio di sviluppo del spittlebugs, il livello di infestazione, e la durata della pianta-insetto contact ^8,9,12. Diverse fasi di sperimentazione e affinamento protocollo può essere necessario per giungere ad una rapida, conveniente, affidabile, test che predice in maniera adeguata resistenza erbivoro in campo.