A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Method Article
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.
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.
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 וגידולים אחרים הם המארחים של H. armigera. הוא משלים את מחזור החיים שלו בחלקים שונים של צמחים פונדקאים. ביצים המוטלות על ידי נקבות עש בוקעות על העלים, ולאחר מכן הן ניזונות מרקמות צמחיות בשלבי הזחל. שלב הזחל הוא ההרסני ביותר בשל אופיו הרעב והסתגלני מאוד 4,5. H. armigera מראה תפוצה גלובלית ופלישה לטריטוריות חדשות בשל תכונותיו המדהימות, כגון פוליפגיה, יכולות נדידה מצוינות, פריון גבוה יותר, דיאפאוזה חזקה, והופעת עמידות לאסטרטגיות קיימות להדברת חרקים6.
מולקולות כימיות מגוונות מטרפנים, פלבנואידים, אלקלואידים, פוליפנולים, גלוקוזידים ציאנוגניים ורבים אחרים נמצאים בשימוש נרחב להדברת התפשטות H. armigera 7. עם זאת, יישום תכוף של מולקולות כימיות מקנה השפעות שליליות על הסביבה ובריאות האדם עקב רכישת שאריות שלהם. כמו כן, הם מראים השפעה מזיקה על טורפים מזיקים שונים, וכתוצאה מכך חוסר איזון אקולוגי 8,9. לכן, יש צורך לחקור אפשרויות בטוחות וידידותיות לסביבה עבור מולקולות כימיות של הדברה.
מולקולות קוטלי חרקים טבעיים המיוצרים על ידי צמחים (פיטוכימיקלים) יכולות לשמש כחלופה מבטיחה לחומרי הדברה כימיים. פיטוכימיקלים אלה כוללים מטבוליטים שניוניים שונים השייכים למחלקות אלקלואידים, טרפנואידים ופנולים 7,10. קוורצטין הוא אחד הפלבנואידים (תרכובת פנולית) הנפוצים ביותר בדגנים, ירקות, פירות ועלים שונים. הוא מראה הרתעת האכלה ופעילות קוטלת חרקים נגד חרקים; כמו כן, הוא אינו מזיק לאויבים טבעיים של מזיקים11,12. לפיכך, פרוטוקול זה מדגים את בדיקת ההזנה באמצעות קוורצטין כדי להעריך את השפעתו הרעילה על H. armigera.
שיטות ביו-אסאי שונות פותחו כדי להעריך את ההשפעה של מולקולות טבעיות וסינתטיות על דפוסי ההזנה, הגדילה, ההתפתחות וההתנהגות של חרקים13. שיטות נפוצות כוללות את בדיקת דיסק העלים, מבחן האכלת בחירה, בדיקת הזנה טיפתית, בדיקת מגע, בדיקת כיסוי דיאטה ובדיקת האכלה חובה13,14. שיטות אלה מסווגות בהתבסס על האופן שבו חומרי הדברה מיושמים על חרקים. בדיקת האכלה מחייבת היא אחת השיטות הנפוצות, הרגישות, הפשוטות והסתגלות ביותר לבדיקת קוטלי חרקים סבירים והמינון הקטלני שלהם14. בבדיקת הזנה מחייבת, המולקולה המעניינת מעורבבת עם תזונה מלאכותית. זה מספק עקביות ושליטה על הרכב הדיאטה, יצירת תוצאות חזקות לשחזור. משתנים חשובים המשפיעים על בדיקות האכלה הם השלב ההתפתחותי של החרק, בחירת קוטל החרקים, גורמים סביבתיים וגודל המדגם. משך הבדיקה, מרווח בין שתי הקלטות נתונים, תדירות וכמות התזונה המואכלת, בריאות החרקים ומיומנות הטיפול של המפעילים יכולים גם הם להשפיע על תוצאות בדיקות האכלה14,15.
מחקר זה נועד להדגים את בדיקת ההזנה המחייבת כדי להעריך את ההשפעה של קוורצטין על הישרדות וכושר של H. armigera . הערכה של פרמטרים שונים, כגון משקל גוף חרקים, שיעור תמותה ופגמים התפתחותיים, תספק תובנות לגבי ההשפעות קוטלי החרקים של קוורצטין. בינתיים, מדידת פרמטרים תזונתיים, כולל יעילות ההמרה של מזון שנבלע (ECI), יעילות ההמרה של מזון מעוכל (ECD) ויכולת עיכול משוערת (AD), תדגיש את התכונות נוגדות ההזנה של קוורצטין.
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.
2. הכנת תזונה מלאכותית המכילה קוורצטין
3. גידול ותחזוקה של תרבות H. armigera
הערה: יש להשתמש בחומרים מנוקים ומעוקרים כראוי לגידול חרקים ותחזוקתם. טפל בחרקים בזהירות על ידי ביצוע כל נוהלי ההפעלה הסטנדרטיים הקשורים לסטריליות ובטיחות 16,17,18.
4. הגדרה לבדיקת האכלה
5. הקלטה וניתוח נתונים
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...
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?...
המחברים לא הצהירו על ניגוד עניינים.
SM, YP ו- VN מכירים במלגה שהוענקה על ידי ועדת המענקים של האוניברסיטה, ממשלת הודו, ניו דלהי. RJ מודה למועצה למחקר מדעי ותעשייתי (CSIR), הודו, ולמעבדה הכימית הלאומית CSIR, פונה, הודו, לתמיכה כספית תחת קודי הפרויקט MLP036626, MLP101526 ו- YSA000826.
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 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved