コロラドジャガイモ甲虫の自然環境下での冬眠に関する実験的研究
Summary
ここでは、温帯の自然条件下でのコロラドジャガイモ甲虫の冬眠を研究する方法と、冬に甲虫を採集する技術を紹介します。この方法により、冬眠のどの段階でも、さまざまな分析のために必要な数の越冬個体を得ることができます。
Abstract
温帯のジャガイモ Solanum tuberosum L.の主要な害虫の1つは、昆虫のコロラドジャガイモカブトムシ(CPB)です。CPBの免疫と疾患に関するほとんどの研究は、活発な摂食段階で実施されます。それにもかかわらず、これらのカブトムシはライフサイクルのほとんどを冬の休眠状態(冬眠)で過ごしますが、休息段階に関する研究は少ないです。この研究では、自然条件下でのCPB冬眠を調査する方法が開発され、テストされ、冬に十分な数の個体を収集する機会が提供されました。本稿では、CPBの生存率を評価し、冬眠のさまざまな段階にある感染性病原体を同定した。CPBによる死亡率は冬眠中に増加し、4月から5月にかけて最大値に達した。昆虫病原性真菌(Beauveria、 Isaria、 Lecanicillium)および細菌 Bacillus、Sphingobacterium、Peribacillus、Pseudomonas、および Serratia は、死んだ昆虫から分離されました。冬眠期間全体のカブトムシの生存率は61%でした。凍結または乾燥した甲虫は見つからず、提示された方法の成功を示しています。
Introduction
コロラド州のジャガイモのカブトムシLeptinotarsa decemlineata Say(CPB)は、ナス科植物、主にジャガイモSolanum tuberosum Lの重要な害虫です。この種の地理的範囲は1600万km2以上であり、常に拡大しています1。CPBは通性冬季休眠があり、温帯では冬眠が義務付けられています。休眠は短日日長によって誘発され、温度1によって調節される。成虫期には土に穴を掘って越冬します。緯度が上がるにつれて、冬眠期間が長くなります。温帯、特にその範囲の北方領土では、越冬は8月から9月までの5月から6月までの9か月間続きます(Noskovら、個人的な観察)。この期間中、CPBは、温帯の他の昆虫と同様に、不利な冬の条件にさらされ、耐寒性を高める必要があります。同時に、カブトムシが土壌と接触すると、さまざまな日和見微生物や病原性微生物による感染のリスクが高まります2。そのため、これらのカブトムシは冬眠中に一定レベルの免疫系活動を維持する必要があり、これもエネルギー的にコストがかかります。それにもかかわらず、昆虫が感染を生き延びたとしても、病気はその耐寒性を低下させる可能性があります3。低温がCPBの冬の死亡率の唯一の理由ではないことに注意する必要があります。酸素の欠乏も重要な役割を果たしており、条件によっては、冬の死亡率の主な要因となる可能性があります4,5。
CPBの冬季の自然死亡率は非常に高く、粘土質ローム土壌では100%に達することが知られています6。したがって、越冬はCPBライフサイクルにおいて最も重要な時期の1つです。それにもかかわらず、自然条件下でのCPB冬眠の生理機能、免疫系活性、生存率、およびその他のパラメータに関するデータはまだ限られています。休眠中およびコールドショックに応答するCPB成人の遺伝子発現の違いとさまざまな生理学的パラメーターに関する研究があります7,8,9,10,11,12;しかし、これらの分析は、主に、温度、湿度、および固有の病原体負荷の自然な変動のない実験室条件下での休眠または寒冷ストレスの誘発によって行われてきました。しかし、自然条件下で土壌から発掘して採取したこれらの甲虫の生理学に関する研究は重要です。1970年代から1980年代にかけて、自然条件下でのCPB越冬のさまざまな側面が活発に研究されました13,14,15,16,17,18。一方、これらの研究は、冬季の土壌からのCPB掘削を含みませんでした。また、CPBの冬眠を制御するための技術やケージの説明については、詳細には説明されていません。したがって、自然環境で越冬するCPBの生理機能の調査が必要である19。
この研究の目的は、自然条件下でCPB成虫の冬眠を制御する方法を開発し、テストすることでした。提案手法は、大陸性気候の野外条件下での冬眠中に、微生物学的、免疫学的、およびその他のアッセイのために所望の数のCPB個体を得ることを可能にします。この方法は、雪の下の土壌で越冬する他の昆虫種にも適用できます。
Protocol
Representative Results
Discussion
本研究は、CPBの越冬を研究するための提案手法により、異なる冬眠期間において十分な数の昆虫を獲得できることを示している。提示された技術の成功は、いくつかの独立した要因に依存しますが、その中で最も重要なのは気象条件です。雪の降らない寒い冬には、土がケージの奥深くまで凍ってしまうことがあります。この場合、すべてのカブトムシの死のリスクが大幅に上昇します<sup cl…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
同僚のVladimir Shilo氏、Vera Morozovа氏、Ulyana Rotskaya氏、Olga Polenogova氏、Oksana Tomilova氏には、フィールドと実験手順の整理と実行に協力していただいたことに感謝します。
この研究は、ロシア科学財団(プロジェクト番号:22-14-00309)の支援を受けました。
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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