Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Pirinçte Beslenen Beyaz Sırtlı Bitki Toplusunun Tercih Değerlendirmesi

1.6K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/59323

⸱

23 Mayıs 2020

 ,  , 
1Agricultural Genomics Institute at Shenzhen, Chinese Academy of Agricultural Sciences

Bu makalede

Özet

Bu çalışma, laboratuvar koşullarında pirinçle beslenen beyaz sırtlı bitki zararlılarına karşı tercih etmeme direncini değerlendirmek için basit ve uygulanabilir bir yöntem sunmaktadır. Beyaz sırtlı ve kahverengi bitki zararlılarına karşı direncin tanımlanması için mevcut yöntemin stratejilerinin ve yapısının iyileştirilmesi tartışılmaktadır.

Özet

Böceğe dirençli pirinç germplazm kaynaklarından ve ilgili genlerden yararlanmak, böceklere dayanıklı çeşitlerin ıslahı için birincil ihtiyaçtır, ancak pirincin böceklere dirençli fenotiplerinin tanımlanmasının doğruluğu büyük bir zorluktur. Pirinci böcek direnci açısından taramak için yeni bir yöntem geliştirmek veya mevcut yöntemleri iyileştirmek acildir. Bu makale, pirincin laboratuvarda beyaz sırtlı bitki zararlısı (WBPH), Sogatella furcifera'ya karşı tercih edilmeyen tip direncini değerlendirmek için basit ve uygulanabilir bir yöntemi açıklamaktadır. Olgunlaşan pirinç bitkilerini besleyen veya bu bitkilerde yaşayan yetişkin WBPH'lerin tercihi, ikili karşılaştırma ile sürekli olarak analiz edilir. WBPH'lerin pirinç bitkileri üzerindeki dinamik değişimleri kaydedilir ve bir direnç tanımlama indeksi olarak karşılaştırılır. Mevcut yöntem basit bir şekilde çalıştırılabilir ve kolayca gözlemlenebilir ve kısa bir döngüye sahiptir. Bu yöntemin kullanımı, kahverengi bitki zararlısı (BPH), Nilaparvata lugens(Stål) gibi benzer hemipteranların beslenme ve yumurtlama tercihini araştırmak için genişletilebilir.

Giriş

Pirinç, dünya nüfusunun üçte birinden fazlası için temel bir besindir ve pirincin %90'ından fazlası Asya'da üretilmekte ve tüketilmektedir 1,2. WBPH ve BPH, pirincin en yıkıcı zararlılarıdır ve pirinç üretimi için önemli bir tehdittir3. Maliyet ve çevre açısından bakıldığında, böceklere dayanıklı pirincin ıslahı ve uygulanması, bitki zararlılarının neden olduğu hasarı kontrol etmek için en etkili yaklaşımdır 4,5,6. Buna göre, dirençli pirinç germplazm kaynaklarının taranması, böceklere dayanıklı pirincin ıslahı için önemli bir ön koşuldur. Pirince dirençli fenotipin tanımlanmasındaki doğruluk, hedef genlerin ince haritalanması ve daha fazla işlevsel araştırması için yararlıdır. Bununla birlikte, fenotipik tanımlama, direnç mekanizmasının karmaşıklığı nedeniyle büyük bir zorluk haline gelmiştir. Pirincin zararlılara karşı direnci, antibiyoz, tolerans ve tercih etmeme olmak üzere üç türe ayrılabilir7. Her tür, pirincin zararlılara karşı direnç mekanizmasının farklı bir yönünü yansıtır. Şu anda, bitki zararlılarına karşı direnç için en yaygın kullanılan tarama yöntemi, çok sayıda pirinç bitkisinin fenotipik direncini hızlı bir şekilde tanımlamak ve kısa sürede aday dirençli germplazm hatları elde etmek için kullanılabilen standart tohum kutusu tarama tekniğidir (SSST)8.

Bununla birlikte, SSST yöntemi sadece pirincin fide aşamasındaki direncini yansıtır ve tolerans tipi direnç mekanizmalarının değerlendirilmesinde daha etkilidir. Pirincin böceklere karşı direnci, nimf hayatta kalma oranı, nimf süresi ve yumurta kuluçka oranı gibi antibiyozlarda ve habitat, beslenme ve yumurtlama tercihi gibi tercih edilmemede de yansır9. Ek olarak, pirinç fidelerinin direnç için performansı genellikle çok kararlı değildir. Bitkilerin büyümesiyle birlikte direnç daha kararlı hale gelme eğilimindedir. Bu nedenle SSST yöntemi, pirincin direnç seviyesini tam olarak yansıtamaz. Ayrıca, pirincin zararlılara karşı direnci farklı büyüme aşamalarında değişir ve fide ile olgunlaşan bitkiler arasında direnç mekanizmalarında belirgin farklılıklar vardır. Çalışmalar, olgunlaşan pirinç bitkilerinin, böcek zararlılarının istilasını önlemek için uçucu ikincil metabolitleri serbest bırakabildiğini göstermiştir, bu da böceğin pirinç bitkisi üzerinde beslenmede veya yumurtlamada seçici olmaması ile kendini gösterir10,11. Bu aynı zamanda böcek zararlılarının önlenmesinde ve olgunlukta pirinç veriminin sağlanmasında önemli bir rol oynayan çok kritik bir direnç mekanizmasıdır.

Şu anda, pirincin direncinin tercih edilmeme ile tanımlanması hala bir zorluktur. Bu durumda, şu anda iki ana yaklaşım kullanılmaktadır. Bir yandan, bitki zararlıları ve pirinç bitkileri kare bir naylon ağ kafesekonur 12. Bu yaklaşımın aynı anda birden fazla pirinç hattı üzerinde deney yapmak için nispeten verimli olduğu düşünülse de, daha büyük bir deney alanı gerektirir ve bu nedenle şeffaf olmayan naylon ağ malzemeleri nedeniyle gözlem ve sayımda bazı zorluklara neden olur. Öte yandan pirinçten salınan uçucu maddelerin farkına göre böcek seçim deneylerinde Y-tüp olfaktometre yöntemi kullanılmaktadır. Bu yöntem, cam kabı14 nedeniyle kolay gözlem yapmayı kolaylaştırır. Bu yöntemin en önemli sınırlayıcı faktörlerinden biri, yalnızca uçucu kokuyu yargılayabilmesi ve ayrıca deney cihazlarının sıkılığı konusunda katı bir gerekliliğe sahip olması ve uzun zaman almasıdır.

Burada, pirinç bitkisinin WBPH'lere karşı tercih edilmeyen tip direncini değerlendirmek için kullanımı basit ve gözlemi kolay olan geliştirilmiş bir yöntemi açıklıyoruz. Bu yöntem aynı zamanda BPH'lerin ve diğer hemipteröz zararlıların habitat, beslenme ve yumurtlama tercihi davranışlarını incelemek için de kullanılabilir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. Bitki zararlılarının, pirinç bitkilerinin ve polivinil klorür kafesinin hazırlanması

  1. Bitki zararlıları
    1. Böcek geçirmez kafeslerde Taichung Native 1 (TN1) adı verilen hassas bir pirinç çeşidinin yekeleri üzerindeki arka WBPH'ler ve nesiller boyu doğal olarak üremelerine izin verin. Daha fazla deney için uzun kanatlı, yeni ortaya çıkan dişi yetişkinleri seçin.
      NOT: WBPH'ler, Çin Tarım Bilimleri Akademisi Shenzhen'deki Tarımsal Genomik Enstitüsü tarafından sağlanmıştır.
  2. Pirinç bitkileri
    1. Her pirinç hattının tohumlarını suya batırın ve çimlenmeye kadar 2 gün boyunca 28 °C, %75-%80 bağıl nem (RH) ve 14 saat aydınlık/10 saat karanlık döngülerine ayarlanmış parametrelerle iklim kontrollü bir odaya koyun.
    2. Test edilen her pirinç hattından 30 çimlenmiş tohumu, 3-4 cm derinliğe kadar çeltik toprağı ile doldurulmuş plastik bir tohum kutusuna (20 cm [uzunluk] x 15 cm [genişlik] x 10 cm [yükseklik]) eşit şekilde ekin.
    3. Tohumları ince bir tabaka ince kuru toprakla örtün; Daha sonra kuru toprağı suyla ıslatın.
    4. Tohum kutusunu 28 °C'de 200 gözlü böcek geçirmez bir kafese (75 cm [uzunluk] x 75 cm [genişlik] x 75 cm [yükseklik]), %75 - %80 bağıl nem ve iklim kontrollü bir odada 14 saat ışık/10 saat karanlık döngü tedavisi ile koyun. Toprağı nemli tutmak için her gün sulayın. Bitkileri iki ila üç yapraklı aşamaya gelene kadar 7 gün boyunca büyütmeye devam edin.
    5. Benzer büyüme potansiyeline sahip 20 fide seçin, fideleri dibinde bir delik bulunan 10 cm çapında plastik tohum saksılarına (saksı başına bir fide) nakledin.
    6. Saksıları 28 °C'de 200 gözlü böcek geçirmez bir kafese (75 cm [uzunluk] x 75 cm [genişlik] x 75 cm [yükseklik]), %75-80 bağıl nem ve 14 saat ışık/10 saat karanlık döngü işlemiyle iklim kontrollü bir odada, tepsinin dibinde su ile, bir veya iki yeke ile kardeşlenme aşamasına ulaşana kadar yaklaşık 30 gün boyunca yerleştirin.
    7. Deneye başlamadan önce pirinç bitkilerini 48 saat bir yeke kadar kesin.
  3. Silindirik polivinil klorür kafesi
    1. 120 cm x 90 cm boyutlarında ve 0,5 mm kalınlığında şeffaf polivinil klorür (PVC) elde edin.
    2. 90 cm yüksekliğinde ve 35 cm çapında silindirik bir yapı haline getirin.
    3. Silindirin her iki ucundaki üst üste binme alanını sabitlemek için bir zımba kullanın. Üst üste binme alanının yaklaşık 90 cm uzunluğunda ve 10 cm genişliğinde olduğundan emin olun.
    4. Tüm üst üste binme alanını silindirin çevresinden basınca duyarlı bantla kapatın.
      NOT: Silindirik kafesin yere dikey olarak yerleştirilebildiğinden ve kafes ile zemin arasında belirgin bir boşluk olmadığından emin olun.
    5. Her biri 50 cm x 50 cm boyutlarında 200 gözenekli naylon ağ kesin; Sonraki adımlar için yeterince hazırlanın.
    6. Yeterli lastik bant alın; Bant büzüldüğünde çapın yaklaşık 1.5 mm ve çevrenin en az 32 cm olduğundan emin olun.

2. Böcek ve pirinç tedavisi

  1. 28 cm çapında ve 10 cm yüksekliğinde yuvarlak bir plastik tepsiyi, adım 1.2.6'da açıklandığı gibi parametre ayarlarına sahip iklim kontrollü bir odada düz beton zemine yerleştirin.
    NOT: Sera zemini topraksa, tepsinin düz bir şekilde yerleştirildiğinden emin olmak için mümkün olduğunca düz bir yüzey bulun.
  2. Farklı pirinç hatlarından iki tencere seçin (adım 1.2.7'den itibaren) ve bunları yan yana tepsiye koyun ve plastik tepsiyi yeterince suyla doldurun.
  3. İki test pirinç kabını adım 1.3.4'te yapılan silindirik kafesle örtün.
  4. Kafesin üzerine bir parça naylon ağ (adım 1.3.5'ten itibaren) koyun.
    NOT: Kafes içerisinde bulunan iki adet pirinç kabı grup olarak kullanılabilir; Her gruptan 15 set tekrarlayın. Pirinç saksılarını rastgele konum ve yönde yerleştirin, ancak iki pirinç bitkisinin yapraklarının birbirine değmediğinden emin olun.
  5. Yeni ortaya çıkan 40 dişi WBPH yetişkinini toplamak için el yapımı bir emme tuzağı kullanın (bkz. bölüm 1.1).
  6. WBPH yetişkinlerini bir cam tüpe (2 cm çapında ve 15 cm yüksekliğinde) koyun ve bir sünger tıpa ile örtün.
  7. Naylon filenin bir köşesini kaldırın (bkz. adım 2.4).
  8. Sünger tıpasını cam tüpten çıkarın ve tüm WBPH'leri serbest bırakmak için tüpü kafesin orta kısmına koyun.
  9. Naylon ağı hızlı bir şekilde örtün ve WBPH'lerin kaçmasını önlemek için kapatmak için bir lastik bant kullanın (Şekil 1).

3. Kayıt ve gözlem

  1. İstiladan 3, 6, 24, 48, 72, 96 ve 120 saat sonra her bir pirinç bitkisindeki WBPH'lerin dağılımını gözlemleyin.
  2. Şeffaf kafes boyunca her yönden yaprak, kılıf ve yaprak dahil olmak üzere farklı pirinç bitkilerindeki WBPH'lerin sayısını kaydedin.
    NOT: WBPH'leri rahatsız etmemek için gözlem işlemi sırasında nazik olun.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Bu çalışmada kullanılan üç test pirinç hattı vardı. Pirinç hattı FY01, WBPH'ye duyarlıdır ve kontrol grubu olarak kullanılır. Pirinç hattı HZ08 ve HZ06, FY01'in arka planına dayalı olarak sırasıyla potansiyel WBPH'ye dirençli X1 geni ve X5 geninin tanıtıldığı transgenik hatlardı. Bu nedenle, HZ08 / HZ06 ve FY01 arasındaki bir pirinç direnci karşılaştırması, karşılık gelen eklenen genin potansiyel bir direnç fonksiyonuna sahip olup olmadığını ortaya çıkarabilir. Bu çalışmada, iki çeltik bi...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Olgunlaşan pirinç bitkileri, böcek zararlılarını kontrol etmek veya bu zararlıların çiftleşme kapasitesini azaltmak için (WBPH'lerde olduğu gibi) yaprak kılıfı yüzeyindeki özel bir fiziksel yapı aracılığıyla uçucu ikincil metabolitler salgılar, bu da önemli bir direnç mekanizmasıdır13. Pirinç bitkilerinde tercih etmeme sadece beslenme ile ilgili değil, aynı zamanda habitat ve çiftleşme ile de ilişkilidir. Bununla birlikte, mevcut çalışmalar nimflerin tercih edilme...

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarların ifşa edecek hiçbir şeyi yok.

Teşekkürler

Yazarlar, beyaz sırtlı bitki zararlılarını beslediği ve pirinci kültürlediği için Dr. Lang Yang'a minnettarlar. Bu çalışma, Shenzhen Şehri, Dapeng Yeni Bölgesi'nin Endüstriyel Gelişimi için Özel Fonlar tarafından desteklenmiştir (Hibe No. KY20180216 ve KY20180115).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
iklim kontrollü odaNingbo Jiangnan Enstrüman FabrikasıSZJYS2013sıcaklık, bağıl nem, fotoperiyot kontrolü
Sünger tıpalı cam tüp//çap 2 cm ve yükseklik 15 cm
el yapımı emme tuzağı///
böcek geçirmez kafes  //200 göz, (L & kez; W ve zamanlar; H, 75 ve kez; 75 ve kez; 75 cm)
Naylon ağ//200 gözlü
çeltik toprağı///
plastik tohum kutusu // ( L ve kez; W ve zamanlar; H, 20 ve kez; 15 & kez; 10 cm)
plastik tohum saksısı//10 cm çapında
plastik tepsi// ( D ve zamanlar; H, 28  &zamanlar; 10 cm)
FY01 hattının pirinç tohumu//60 tohum
HZ06 hattının pirinç tohumu//30 tohum
HZ08 hattının pirinç tohumu//30 tohum
TN1 çeşidinin pirinç tohumu//birçok
Lastik bant//çap 1,5 mm ve çevresi 32 cm
viski bandıdır//
SPSS Statistics 19.0IBM Corporation/istatistiksel veri analizi
zımbalayıcı///şeffaf
PVC //120 cm & kez; 90 cm ölçü ve 0,5 mm kalınlık
/

Kaynaklar

  1. Du, B., et al. Identification and characterization of Bph14, a gene conferring resistance to brown planthopper in rice. Proceedings of the National Academy of Sciences USA. , (2009).
  2. Khush, G. S. Strategies for increasing the yield potential of cereals: case of rice as an example. Plant Breeding. 132 (5), 433-436 (2013).
  3. Heong, K. L., Hardy, B. Breeding for resistance to planthoppers in rice. Planthoppers: New Threats to the Sustainability of Intensive Rice Production Systems in Asia. , International Rice Research Institute, Asian Development Bank, Australian Government, Australian Centre for International Agricultural Research . 401-409 (2009).
  4. Han, Y., Wu, C., Yang, L., Zhang, D., Xiao, Y. Resistance to Nilaparvata lugens in rice lines introgressed with the resistance genes Bph14 and Bph15 and related resistance types. PLoS One. 13 (6), e0198630(2018).
  5. Arora, R., Sandhu, S. Advances in Breeding for Resistance to Hoppers in Rice. Breeding Insect Resistant Crops for Sustainable Agriculture. , Springer. Singapore. 101-130 (2017).
  6. Sarao, P. S., et al. Donors for resistance to brown planthopper Nilaparvata lugens (Stål) from wild rice species. Rice Science. 23 (4), 219-224 (2016).
  7. Horgan, F. Mechanisms of resistance: a major gap in understanding planthopper-rice interactions. Planthoppers: New Threats to the Sustainability of Intensive Rice Production Systems in Asia. Heong, K. L., Hardy, B. , International Rice Research Institute, Asian Development Bank, Australian Government, Australian Centre for International Agricultural Research. 281-302 (2009).
  8. He, J., et al. High-resolution mapping of brown planthopper (BPH) resistance gene Bph27 (t) in rice (Oryza sativa L). Molecular Breeding. 31 (3), 549-557 (2013).
  9. Ling, Y., Weilin, Z. Genetic and biochemical mechanisms of rice resistance to planthopper. Plant Cell Reports. 35 (8), 1559-1572 (2016).
  10. Qi, J., et al. The chloroplast-localized phospholipases D α4 and α5 regulate herbivore-induced direct and indirect defenses in rice. Plant Physiology. , 111(2011).
  11. Qiu, Y., Guo, J., Jing, S., Zhu, L., He, G. High-resolution mapping of the brown planthopper resistance gene Bph6 in rice and characterizing its resistance in the 9311 and Nipponbare near isogenic backgrounds. Theoretical and Applied Genetics. 121 (8), 1601-1611 (2010).
  12. Liu, Y., et al. A gene cluster encoding lectin receptor kinases confers broad-spectrum and durable insect resistance in rice. Nature Biotechnology. 33 (3), 301(2015).
  13. Lou, Y., et al. Differences in induced volatile emissions among rice varieties result in differential attraction and parasitism of Nilaparvata lugens eggs by the parasitoid Anagrus nilaparvatae in the field. Journal of Chemical Ecology. 32 (11), 2375(2006).
  14. Da Silva, A. G., et al. Non-preference for oviposition and antibiosis in bean cultivars to Bemisia tabaci biotype B (Hemiptera: Aleyrodidae). Revista Colombiana de Entomologia. 40 (1), 7-14 (2014).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Pirinç Böcek Direnciİkili KarşılaştırmaTercih Etmeme Tipi DirençBöcek Dirençli PirinçBeslenme Davranışı AnaliziHemiptera TercihiLaboratuvar Tarama YöntemiDinamik Değişim İzleme

Bu makale yayımlandı

Video yakında

Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.