פיתוח מערכת בדיקת האכלה להערכת ההשפעה קוטלת החרקים של פיטוכימיקלים על Helicoverpa armigera

Summary

פרוטוקול זה מתאר את בדיקת ההזנה המחייבת להעריך את ההשפעה הרעילה, פוטנציאלית, של פיטוכימיקל על זחלי החרקים הלפידופטרניים. זוהי בדיקה ביולוגית של חרקים בעלת יכולת הרחבה גבוהה, שקל לייעל את המינון התת-קטלני והקטלני, את פעילות ההרתעה ואת ההשפעה הפיזיולוגית. זה יכול לשמש להקרנת קוטלי חרקים ידידותיים לסביבה.

Abstract

Helicoverpa armigera, חרק lepidopteran, הוא מזיק polyphagous עם תפוצה עולמית. חרק אוכל עשב זה מהווה איום על הצמחים ועל התפוקה החקלאית. בתגובה, צמחים מייצרים מספר פיטוכימיקלים המשפיעים לרעה על גדילתו והישרדותו של החרק. פרוטוקול זה מדגים שיטת בדיקת הזנה מחייבת להערכת ההשפעה של פיטוכימיקל (קוורצטין) על גדילה, התפתחות והישרדות של חרקים. בתנאים מבוקרים, היילודים נשמרו עד הכוכב השני בתזונה מלאכותית מוגדרת מראש. זחלי הכוכב השני הורשו להיזון מתזונה מלאכותית המכילה קוורצטין במשך 10 ימים. משקל גופם של החרקים, שלב התפתחותם, משקלם ותמותתם תועדו בימים חלופיים. השינוי במשקל הגוף, ההבדל בדפוס ההזנה ופנוטיפים התפתחותיים הוערכו לאורך זמן הבדיקה. בדיקת האכלת החובה המתוארת מדמה מצב טבעי של בליעה וניתן להגדיל אותה למספר רב של חרקים. הוא מאפשר לנתח את השפעת הפיטוכימיקלים על דינמיקת הגדילה, המעבר ההתפתחותי והכושר הכללי של H. armigera. יתר על כן, מערך זה יכול לשמש גם להערכת שינויים בפרמטרים תזונתיים ובתהליכים פיזיולוגיים של מערכת העיכול. מאמר זה מספק מתודולוגיה מפורטת למערכות בדיקת הזנה, שעשויות להיות לה יישומים במחקרים טוקסיקולוגיים, סינון מולקולות קוטלי חרקים והבנת השפעות כימיות באינטראקציות בין צמחים לחרקים.

Introduction

הגורמים הביוטיים המשפיעים על פריון היבול הם בעיקר גורמים פתוגניים ומזיקים. מספר חרקים מזיקים גורמים ל-15% עד 35% מאובדן היבול החקלאי ומשפיעים על שיטות קיימות כלכלית¹. חרקים השייכים למסדרים Coleoptera, Hemiptera, ו- Lepidoptera הם המסדר העיקרי של מזיקים הרסניים. הטבע המסתגל מאוד של הסביבה הועיל לפידופטרנים בפיתוח מספר מנגנוני הישרדות. בקרב חרקים לפידופטרניים, תולעת צמר גפן (Helicoverpa armigera) יכולה להיזון מכ-180 גידולים שונים ולגרום נזק משמעותי לרקמות הרבייה שלהם². ברחבי העולם, התפשטות H. armigera גרמה להפסד של כ -5 מיליארד דולר³. כותנה, חומוס, אפונת יונים, עגבניות, חמניות וגיד....

Protocol

זחלי H. armigera נרכשו מ- ICAR-National Bureau of Agricultural Insect Resources (NBAIR), בנגלור, הודו. בסך הכל נעשה שימוש ב-21 זחלי אינסטאר שניים במחקר הנוכחי.

1. הכנת תזונה מלאכותית מבוססת חומוס

הערה: רשימת המרכיבים הדרושים להכנת תזונה מלאכותית מוזכרת בטבלה 1.

1. שקלו את כל השברים בנפרד בכד, כמפורט בטבלה 1, והכינו תערובת הומוגנית באמצעות מרית/מערבב מגנטי.
2. מרתיחים את מקטע C בטמפרטורה של כ-100°C במיקרוגל למשך 5 דקות, מוסיפים למקטע A ומערבבים היטב.
3. לאחר ערבוב יסודי, הניחו למקטע המעורב להתקרר מעט לפני הוספת חלק B (חלק B מכיל רכיבי....

תוצאות

זחלי חרקים שניזונו מתזונה שהכילה 1,000 ppm קוורצטין הראו ירידה משמעותית במשקל הגוף של ~57% בהשוואה לקבוצת הביקורת (איור 2A). הירידה במשקל הגוף הביאה לירידה בגודל הגוף של זחלים שטופלו בקוורצטין (איור 2B). נצפתה ירידה ניכרת בקצב ההזנה של זחלים שניזונו מקוורצטין בהשוו.......

Discussion

בדיקות ביולוגיות במעבדה שימושיות לחיזוי תוצאות ולהפקת נתוני רעילות השוואתיים על מספר תרכובות בתקופה קצרה ובעלות סבירה. הבדיקה הביולוגית של ההזנה מסייעת לפרש את יחסי הגומלין בין קוטל חרקים לבין קוטלי חרקים-צמחים. זוהי שיטה יעילה למדידת רעילותם של מגוון חומרים המפשטת באופן משמעותי את תהל?.......

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
Agar Agar	Himedia	RM666	Solidifying agent
Ascorbic acid	Himedia	CMS1014	Vitamin C source
Bengal Gram	NA	NA	Protein and carbohydrate source
Casein	Sigma	C-5890	Protein source
Cholesterol	Sisco Research Laboratories	34811	Fatty acid source
Choline Chloride	Himedia	GRM6824	Ammonium salt
DMSO	Sigma	67-68-5	Solvent
GraphPad Prism v8.0			https://www.graphpad.com/guides/prism/latest/user-guide/using_choosing_an_analysis.htm
Methyl Paraben	Himedia	GRM1291	Antifungal agent
Multivitamin capsule	GalaxoSmithKline	NA	Vitamin source
Quercetin	Sigma	Q4951-10G	Phytochemical
Sorbic Acid	Himedia	M1880	Antimicrobail agent
Streptomycin	Himedia	CMS220	Antibiotic
Vitamin E capsule	Nukind Healthcare	NA	Vitamin E source
Yeast Extract	Himedia	RM027	Amino acid source