Karakterize Otobur Direnç Mekanizmaları: Spittlebugs Brachiaria Spp. Bir Örnek

Merhaba, benim adım Ush Bara ve Uluslararası Tropikal Tarım Merkezi'nde entomolog olarak görev yapıyorum. Genel amacımız, ortaklaşa yürütülen çalışmalara ve tükürük böceği direncini artırmaya yönelik ıslah girişimimize destek olmak amacıyla, konuk bitki direncinin mekanizmalarını karakterize etmeye yönelik bir yöntemi videoda göstermektir. Bu süreçte, ariya otları bir örnek teşkil edecektir.

Tükürük böcekleri, tropikal meralar, şeker kamışı ve mısır dahil olmak üzere ekonomik açıdan önemli birçok ot türünün ciddi zararlılarıdır. Amerika tropiklerinde, gen bakterilerine ait meralar bu böceklerin en önemli konakçılarıdır. Bir bitki, otçul hasara karşı üç geniş mekanizma aracılığıyla direnç gösterebilir.

Antiosiz, antibiyoz, intolerans veya bazen tercih etmeme olarak adlandırılan durum, otobur canlının bitkileri seçebildiği durumlarda bitkiden kaçınma derecesidir. Antiosiz tipik olarak, otoburların birden fazla genotipe erişiminin sağlandığı seçim deneylerinde tespit edilir. Antibiyoz ise bitkinin, kendisiyle beslenen otoburun zindeliğini etkileme derecesidir.

Son olarak tolerans, bitkinin HBO'nun büyümesini ve üremesini tehlikeye atmadan, HBO tarafından verilen hasara dayanabilme veya bu hasarı onarabilme derecesidir. Hem antibiozis hem de tolerans, HBO'ların kısıtlandığı ve bu nedenle tek bir bitkiyle beslenmeye zorlandığı "seçeneksiz" (no choice) testlerde en iyi şekilde tespit edilir. Videomuz, antibiozis ve toleransı tahmin etmek için tasarlanmış bir seçeneksiz testi, tükürük böceği IV'ü gösterecektir. Aria otlarında, konukçu bitki direnci temel bir tükürük böceği yönetim taktiğidir.

Buna karşın, güçlü antibiyotiklere dayalı direnç, daha virulent zararlı biyotipleri için seçilim baskıları oluşturabilir. Öte yandan, toleransa dayalı direnç, tükürük köpeği popülasyonlarının, bitkiyi istila edecek sayılara ulaşana kadar büyümeye devam etmesine izin verir. Bu nedenle, kalıcı direnç hem belirli düzeyde antibiyotik hem de tolerans gerektirebilir.

Bu protokol, her birinin tükürük böceği direncine olan göreceli katkılarının nasıl tahmin edileceğini gösterecektir. Aria genotipleri, Uluslararası Tropikal Tarım Merkezi'nin Germ Plazma Bankası'ndan alınmıştır. Bitkiler, deneysel birim olarak kullanılan olgun bitkilerden alınan tek gövde çelikleri ile vejetatif olarak çoğaltılmıştır.

Dikim materyallerinin tekdüzeliğini sağlamak ve bitki patojenleri tarafından kontaminasyonu önlemek için çelikler 10 santimetre boyutunda budanır. Çelikler %3'lük sodyum hipoklorit çözeltisinde iki dakika boyunca yıkanır ve ardından musluk suyu ile iyice durulanır. Her bir çelik, alt kısmı strafor bir bardakla kapatılmış ve üstü PVC burçla mühürlenmiş bir PVC tüp içindeki yaklaşık 36 gram steril toprağa dikilir.

Çelik, burcun merkezi açıklığına yerleştirilen bir köpük halka ile sabitlenir. Bitkiler gübrelenir ve yeterli toprak nemini korumak için sulama yapılır. Bitkiler, böceklerle karşılaştırılmadan önce bir ay boyunca büyütülür; böylece kök beslenmesi için beslenme bölgeleri olarak hizmet eden yüzeysel köklerin gelişimi sağlanır.

Bitkilerin infestasyondan sekiz gün önce ters çevrilmesiyle uygulanan spittle bog NIMS, yüzeysel köklerin büyümesini daha fazla teşvik ederek kök mimarisindeki doğal farklılıkları kısmen dengeler. Bu adım, günde 24 saat boyunca sağladığımız yapay bir ışık kaynağı gerektirir. Az miktarda yüzeysel kökü olan veya hiç yüzeysel kökü bulunmayan bitkiler.

Bu tersine çevirme işleminden sonra, etkilenenler deneyden çıkarılır. Dikimden 30 gün sonra, her bir bitkinin toprak yüzeyi, tükürük böceği kolonilerimizden elde edilen altı adet olgun yumurta ile enfekte edilir. Bu kolonileri oluşturmak için, tarladan tür teşhisi yapılmış yetişkin tükürük böcekleri toplanır ve beslenmeleri için duyarlı aria yapraklarının bulunduğu konumlandırma kafeslerine yerleştirilir. Dişiler, yumurtalarını kafeslerin tabanına yerleştirilmiş sığ bir yetiştirme tepsisindeki toprağa bırakırlar.

Birkaç gün sonra, yumurtaları toplamak için toprak suda süspanse edilir ve bir dizi elekten geçirilir. Materyalin %30'luk salin çözeltisinde süspanse edilmesi, olgun yumurtaların yüzmesini sağlarken, olgunlaşmamış yumurtaların kalıntı organik maddeler üzerinde kalmasına neden olur. Böcek patojenleri ile kontaminasyonu önlemek için yumurtalar %0,5'lik sodyum hipoklorit çözeltisinde beş dakika boyunca dezenfekte edilir ve ardından distile su ile durulanır; ardından infestasyonlar için sadece çatlamaya yakın olgun yumurtalar seçilir.

Böcek gözlerine karşılık gelen ön kısımda iki kırmızı noktanın varlığı ile tanımlanabilirler. Arka kısımda böcek karın bölgesine karşılık gelen pembe işaretler ve tamamen genişlemiş bir perimetre görülür. Başarılı çıkım dört gün sonra onaylanır ve bu noktada çatlamamış her yumurta, neonat bir spit bloğu ile değiştirilir.

Koloni testimizden. Bitkiler, altı tekrarlı randomize tam blok tasarımıyla düzenlenmiştir. Deney, bulaştırmadan yaklaşık 30 gün sonra değerlendirilir.

Bitki hasarının puanlanması, toleransa dair bir tahmin sağlar. Böcek sağkalımının puanlanması ise antibiyotiklerin etkisine dair bir tahmin sağlar. Hasar, birin hiçbir görünür hasara ve beşin bitki ölümüne karşılık geldiği bir ila beş arası görsel bir ölçek kullanılarak puanlanır.

Sırasıyla sağkalım, ya nihai instarlarına ya da ergin evrelerine ulaşan böceklerin sayılmasıyla değerlendirilir. Direnç mekanizmalarını kategorize etmek için, böcek sağkalımının x ekseninde ve bitki hasarının Y ekseninde olduğu bir grafik kullanarak sonuçları görselleştirmek faydalıdır. Sağdan sola doğru gidildikçe antibiyoz artar.

Öte yandan, yukarıdan aşağıya doğru gidildikçe tolerans artar. Otoburlara verilen yanıtın bu grafiğin alt yarısında yer alması durumunda bitkileri dirençli olarak kabul ederiz. Eğer bu yanıt sol kadranda yer alıyorsa, baskın direnç mekanizması antibiyotiklerdir.

Yanıt sağ kadranda yer alıyorsa, baskın direnç mekanizması toleranstır. İşte tarama verilerimizin temsili bir örneği. Üstteki noktalar duyarlı bitkileri temsil etmektedir.

Sol alt çeyrekteki noktalar, antibiyotikler aracılığıyla direnç gösteren bitkileri temsil etmektedir. Sağ alt çeyrekteki noktalar ise tolerans aracılığıyla direnç gösteren bitkileri temsil etmektedir. Bitki direncinin nasıl işlediğine dair antibiyotiklerin ve toleranssızlığın göreceli katkılarını tahmin etmek için yapılan bir seçeneksiz deneme (no choice assay) gösterimini izlemiş olduk.

Aria'daki tükürük böceği direncini bir örnek olarak kullanıyoruz ancak sunulan ilkeler diğer sistemler için de geçerli olmalıdır. Videomuzun kendi çalışmalarınızda size yardımcı olmasını umuyoruz. Başarılar dileriz.