Uno studio sperimentale sull'ibernazione del coleottero della patata del Colorado in condizioni naturali
Summary
Qui presentiamo un metodo per studiare il letargo del coleottero della patata Colorado nelle condizioni naturali della zona temperata, nonché una tecnica per la raccolta dei coleotteri in inverno. Questo metodo consente di ottenere un numero desiderato di individui svernanti per varie analisi in qualsiasi fase del letargo.
Abstract
Uno dei principali parassiti della patata Solanum tuberosum L. nella zona temperata è l’insetto scarabeo della patata del Colorado (CPB). La maggior parte degli studi sull’immunità e sulle malattie del CPB sono condotti durante le fasi di alimentazione attiva. Tuttavia, ci sono meno studi sulle fasi di riposo, anche se questi coleotteri trascorrono la maggior parte del loro ciclo vitale in uno stato di diapausa invernale (letargo). In questo lavoro è stato sviluppato e testato un metodo per studiare l’ibernazione CPB in condizioni naturali, offrendo l’opportunità di raccogliere un numero sufficiente di individui in inverno. In questo articolo è stata valutata la sopravvivenza al CPB e sono stati identificati gli agenti infettivi in diverse fasi di ibernazione. La mortalità per CPB è aumentata durante il letargo, raggiungendo un massimo in aprile-maggio. Funghi entomopatogeni (Beauveria, Isaria e Lecanicillium) e batteri Bacillus, Sphingobacterium, Peribacillus, Pseudomonas e Serratia sono stati isolati dagli insetti morti. Il tasso di sopravvivenza dei coleotteri per l’intero periodo di ibernazione è stato del 61%. Non sono stati trovati coleotteri congelati o essiccati, il che indica il successo del metodo presentato.
Introduction
Il coleottero della patata del Colorado Leptinotarsa decemlineata Say (CPB) è un importante parassita delle piante di Solanaceae, prevalentemente Solanum tuberosum L. L’areale geografico di questa specie è di oltre 16 milioni dikm2 e si espande costantemente1. Il CPB ha una diapausa invernale facoltativa e il letargo è obbligatorio nella zona temperata. La diapausa è indotta da un fotoperiodo a giorno corto e modulata dalla temperatura1. Questi coleotteri svernano allo stadio adulto scavando nel terreno. Con l’aumentare delle latitudini, la durata del periodo di ibernazione si allunga. Nella zona temperata, soprattutto nei territori settentrionali del suo areale, lo svernamento dura fino a 9 mesi: da agosto-settembre a maggio-giugno (Noskov et al., osservazioni personali). Durante questo periodo, il CPB – proprio come qualsiasi altro insetto della zona temperata – è esposto a condizioni invernali sfavorevoli e deve aumentare la sua tolleranza al freddo. Allo stesso tempo, il contatto dei coleotteri con il suolo aumenta il rischio di infezione da parte di vari microrganismi opportunisti e patogeni2. Pertanto, questi coleotteri hanno bisogno di mantenere un certo livello di attività del sistema immunitario durante il letargo, che è anche energeticamente costoso. Tuttavia, anche se l’insetto sopravvive a un’infezione, la malattia può ridurre la sua resistenza al freddo3. Va notato che la bassa temperatura non è l’unica ragione della mortalità invernale del CPB. Un ruolo importante è svolto anche dalla mancanza di ossigeno e, in alcune condizioni, potrebbe essere il principale fattore di mortalità invernale 4,5.
È noto che la mortalità invernale naturale del CPB può essere molto elevata, raggiungendo il 100% nei terreni franco-argillosi6. Pertanto, lo svernamento è uno dei periodi più cruciali nel ciclo di vita del CPB. Tuttavia, i dati sulla fisiologia, l’attività del sistema immunitario, la sopravvivenza e altri parametri dell’ibernazione CPB in condizioni naturali sono ancora limitati. Sono presenti studi sull’espressione genica differenziale e su vari parametri fisiologici negli adulti CPB durante la diapausa e in risposta allo shock da freddo 7,8,9,10,11,12; Tuttavia, queste analisi sono state effettuate principalmente mediante induzione di diapausa o stress da freddo in condizioni di laboratorio senza fluttuazioni naturali di temperatura, umidità e carico patogeno nativo. Ciononostante, la ricerca sulla fisiologia di questi coleotteri raccolti mediante scavo dal suolo in condizioni naturali è importante. Diversi aspetti dello svernamento del CPB in condizioni naturali sono stati attivamente studiati negli anni 1970-1980 13,14,15,16,17,18. D’altra parte, questi studi non hanno comportato lo scavo di CPB dal suolo in inverno. Inoltre, non vengono fornite in dettaglio una tecnica per l’ibernazione controllata del CPB e una descrizione delle gabbie. Pertanto, è necessaria un’indagine sulla fisiologia dei CPB che svernano in ambienti naturali19.
Lo scopo di questo studio è stato quello di sviluppare e testare un metodo per l’ibernazione controllata degli adulti CPB in condizioni naturali. Il metodo proposto consente di ottenere un numero desiderato di individui CPB per saggi microbiologici, immunologici e di altro tipo durante l’ibernazione in condizioni di campo di un clima continentale. Questo metodo può essere adattato e applicato ad altre specie di insetti che svernano nel terreno sotto la neve.
Protocol
Representative Results
Discussion
Questo studio dimostra che il metodo proposto per studiare lo svernamento dei CPB ci permette di ottenere un numero sufficiente di insetti in diversi periodi di letargo. Il successo della tecnica presentata dipende da diversi fattori indipendenti, il più importante dei quali sono le condizioni meteorologiche. In un inverno freddo e senza neve, il terreno può congelare fino all’intera profondità della gabbia. In questo caso, il rischio di morte di tutti i coleotteri aumenta significativamente18….
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ringraziamo i nostri colleghi Vladimir Shilo, Vera Morozovа, Ulyana Rotskaya, Olga Polenogova e Oksana Tomilova per il loro aiuto nell’organizzazione e nell’esecuzione delle procedure sul campo e di laboratorio.
La ricerca è stata sostenuta dalla Russian Science Foundation, progetto n. 22-14-00309.
Materials
| Agar-agar bacteriological purified | diaGene | 1806.5000 | |
| Bile Esculin Agar | HiMedia | M972 | |
| Endo Agar | HiMedia | M029 | |
| Glucose monohydrate-D | PanReac Applichem | 143140.1000Φ | |
| Lactic acid | PanReac Applichem | 141034.1211 | |
| Luria-Bertani liquid medium | HiMedia | G009 | |
| 15 ml conical centrifuge tubes | Axygen | SCT-15ML-25-S | |
| Peptone | FBIS SRCAMB | M 030/O61 |
|
| Phosphate buffered saline | Medigen | PBS500 | |
| Temperatutre and humidity datalogger Ecklerk-M-11 | Relsib | Waterproof datalogger |
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