È necessario avere un abbonamento a JoVE per visualizzare questo. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Qui presentiamo un protocollo basato sul sistema di esca del verme della farina (Tenebrio molitor) che è stato utilizzato per isolare e selezionare funghi entomopatogeni (EPF) da campioni di suolo. Una formula efficace del numero di conidi (ECN) viene utilizzata per selezionare EPF ad alta tolleranza allo stress in base alle caratteristiche fisiologiche per il controllo microbico dei parassiti sul campo.
I funghi entomopatogeni (EPF) sono uno degli agenti di controllo microbico per la gestione integrata dei parassiti. Per controllare i parassiti locali o invasivi, è importante isolare e selezionare l'EPF indigeno. Pertanto, il metodo dell'esca del suolo combinato con il sistema di esca per insetti (verme della farina, Tenebrio molitor) è stato utilizzato in questo studio con alcune modifiche. L'EPF isolato è stato quindi sottoposto al test di virulenza contro il parassita agricolo Spodoptera litura. Inoltre, i potenziali ceppi di EPF sono stati sottoposti a identificazioni morfologiche e molecolari. Inoltre, sono stati eseguiti i test di produzione e termotolleranza dei conidi per i promettenti ceppi di EPF e confrontati; questi dati sono stati ulteriormente sostituiti nella formula del numero di conidi effettivi (ECN) per la classificazione di laboratorio. Il sistema esche-vermi della farina del suolo e la formula ECN possono essere migliorati sostituendo le specie di insetti e integrando più fattori di stress per la valutazione della commercializzazione e dell'applicazione sul campo. Questo protocollo fornisce un approccio rapido ed efficiente per la selezione dell'EPF e migliorerà la ricerca sugli agenti di controllo biologico.
Attualmente, i funghi entomopatogeni (EPF) sono ampiamente utilizzati nel controllo microbico di parassiti agricoli, forestali e orticoli. I vantaggi dell'EPF sono le sue ampie gamme di ospiti, la buona adattabilità ambientale, la natura ecocompatibile e il fatto che possa essere utilizzato con altre sostanze chimiche per mostrare l'effetto sinergico per la gestione integrata dei parassiti1,2. Per l'applicazione come agente di controllo dei parassiti, è necessario isolare un gran numero di EPF da insetti malati o dall'ambiente naturale.
Il campionamento di questi organismi dai loro ospiti aiuta a comprendere la distribuzione geografica e il tasso di prevalenza dell'EPF negli ospiti naturali3,4,5. Tuttavia, la raccolta di insetti infetti da funghi è solitamente limitata da fattori ambientali e popolazioni di insetti nel campo4. Considerando che gli ospiti degli insetti moriranno dopo l'infezione da EPF e poi cadranno nel terreno, l'isolamento dell'EPF dai campioni di suolo potrebbe essere una risorsa stabile3,6. Ad esempio, i saprofiti sono noti per utilizzare l'ospite morto come risorsa per la crescita. L'esca del suolo e i sistemi di mezzo selettivo sono stati ampiamente utilizzati per rilevare e isolare l'EPF dal suolo3,4,7,8,9,10.
Nel metodo del mezzo selettivo, la soluzione di terreno diluito viene placcata su un mezzo contenente antibiotici ad ampio spettro (ad esempio, cloramfenicolo, tetraciclina o streptomicina) per inibire la crescita dei batteri2,3,9,11. Tuttavia, è stato riportato che questo metodo può distorcere la diversità e la densità del ceppo e può causare una sovrastima o sottostima di molte comunità microbiche6. Inoltre, i ceppi isolati sono meno patogeni e competono con i saprofiti durante l'isolamento. È difficile isolare l'EPF dalla soluzione di terreno diluito3. Invece di utilizzare un mezzo selettivo, il metodo dell'esca del suolo isola l'EPF dagli insetti morti infetti, che possono essere conservati per 2-3 settimane, fornendo così un metodo di separazione EPF più efficiente e standard3,4,7,6. Poiché il metodo è facile da usare, è possibile isolare una varietà di ceppi patogeni a basso costo4. Pertanto, è ampiamente utilizzato da molti ricercatori.
Confrontando i diversi tipi di sistemi di esche per insetti, Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae sono le specie di EPF più comuni che si trovano negli insetti appartenenti agli Hemiptera, Lepidoptera, Blattella e Coleoptera6,12,13,14. Tra queste esche per insetti, Galleria mellonella (ordine Lepidoptera) e Tenebrio molitor (ordine Coleoptera) mostrano tassi di recupero più elevati di Beauveria e Metarhizium spp., rispetto ad altri insetti. Pertanto, G. mellonella e T. molitor sono comunemente usati per l'esca degli insetti. Nel corso degli anni, il Dipartimento dell'Agricoltura degli Stati Uniti (USDA) ha istituito una biblioteca EPF (Agricultural Research Service Collection of EPF cultures, ARSEF) che contiene un'ampia varietà di specie, tra cui 4081 specie di Beauveria spp., 18 specie di Clonostachys spp., 878 specie di Cordyceps spp., 2473 specie di Metarhizium spp., 226 specie di Purpureocillium spp., e 13 specie di Pochonia spp. tra gli altri15. Un'altra biblioteca EPF è stata costruita dall'Entomology Research Laboratory (ERL) dell'Università del Vermont negli Stati Uniti per circa 30 anni. Comprende 1345 ceppi di EPF provenienti da Stati Uniti, Europa, Asia, Africa e Medio Oriente16.
Per controllare i parassiti locali o di invasione a Taiwan, è necessario l'isolamento e la selezione dell'EPF indigeno. Pertanto, in questo protocollo, abbiamo modificato e descritto la procedura del metodo dell'esca del suolo e l'abbiamo combinata con il sistema di esca per insetti (verme della farina, Tenebrio molitor)17. Sulla base di questo protocollo, è stata istituita una libreria EPF. Sono stati eseguiti due cicli di screening (quantificazione dell'inoculazione) per gli isolati preliminari di EPF. Gli isolati di EPF hanno mostrato patogenicità agli insetti. I ceppi potenziali sono stati sottoposti a identificazioni morfologiche e molecolari e ulteriormente analizzati mediante il test di termotolleranza e produzione conidiale. Inoltre, è stato proposto anche un concetto di numero di conidi effettivi (ECN). Utilizzando la formula ECN e l'analisi dei componenti principali (PCA), i ceppi potenziali sono stati analizzati sotto pressione ambientale simulata per completare il processo di creazione e screening della libreria EPF. Successivamente, la patogenicità di ceppi di EPF promettenti è stata testata per il parassita bersaglio (ad esempio, Spodoptera litura). L'attuale protocollo integra i dati di termotoleranza e produzione conidiale nella formula ECN e nell'analisi PCA, che può essere utilizzata come sistema di classificazione standard per la ricerca relativa all'EPF.
NOTA: l'intero diagramma di flusso è illustrato nella Figura 1.
1. Isolamento e selezione di potenziali funghi entomopatogeni (EPF)
2. Identificazione molecolare dell'EPF
3. Identificazione morfologica dell'EPF
4. Studio della produttività conidiale e della termotolleranza
5. Classificazione del numero di conidi effettivi (ECN)
Isolamento e selezione di potenziali funghi entomopatogeni (EPF)
Utilizzando il metodo di costruzione della libreria di funghi entomopatogeni mediati da Tenebrio molitor (EPF), il numero di funghi senza attività di uccisione degli insetti sarebbe escluso; pertanto, l'efficienza di isolamento e la selezione dell'EPF potrebbero essere ampiamente aumentate. Durante l'applicazione di questo metodo, sono state registrate le informazioni dei siti di campionamento,...
I funghi entomopatogeni (EPF) sono stati utilizzati per il controllo degli insetti. Esistono diversi metodi per isolare, selezionare e identificare EPF30,31,32. Confrontando i diversi tipi di metodi di esca per insetti, Beauveria bassiana e Metarhizium anisopliae sono stati comunemente trovati nelle esche per insetti6,12,13,14.
Gli autori dichiarano che non vi è alcun conflitto di interessi coinvolto in questo lavoro.
Questa ricerca è stata supportata da Grant 109-2313-B-005 -048 -MY3 del Ministero della Scienza e della Tecnologia (MOST).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Agar Bacteriological grade | BIOMAN SCIENTIFIC Co., Ltd. | AGR001 | Suitable in most cell culture/molecular, biology applications. |
AGAROSE, Biotechnology Grade | BIOMAN SCIENTIFIC Co., Ltd. | AGA001 | For DNA electrophoresis. |
BioGreen Safe DNA Gel Buffer | BIOMAN | SDB001T | |
Brass cork borer | Dogger | D89A-44001 | |
Canon kiss x2 | Canon | EOS 450D | For record strain colony morphology |
Constant temperature incubator | Yihder Co., Ltd. | LE-509RD | Fungal keeping. |
cubee Mini-Centrifuge | GeneReach | MC-CUBEE | |
DigiGel 10 Digital Gel Image System | TOPBIO | DGIS-12S | |
Finnpipette F2 0.2 to 2 µL Pipette | Thermo Scientific | 4642010 | |
Finnpipette F2 1 to 10 µL Pipette | Thermo Scientific | 4642030 | |
Finnpipette F2 10 to 100 µL Pipette | Thermo Scientific | 4642070 | |
Finnpipette F2 100 to 1000 µL Pipette | Thermo Scientific | 4642090 | |
Finnpipette F2 2 to 20 µL Pipette | Thermo Scientific | 4642060 | |
Finnpipette F2 20 to 200 µL Pipette | Thermo Scientific | 4642080 | |
GeneAmp PCR System 9700 | Applied Biosystems | 4342718 | |
GenepHlow Gel/PCR Kit | Geneaid | DFH100 | |
Genius Dry Bath Incubator | Major Science | MD-01N | |
Graduated Cylinder Custom A 100mL | SIBATA | SABP-1195906 | Measure the volume of reagents. |
Hand tally counter | SDI | NO.1055 | |
Hemocytometer | bioman | AP-0650010 | Calculate the number of spore |
Inoculating loop | Dogger | D8GA-23000 | |
lid | IDEAHOUSE | RS92004 | |
Micro cover glass | MUTO PURE CHEMICALS CO.,LTD | 24241 | |
Microscope imaging system | SAGE VISION CO.,LTD | SGHD-3.6C | |
Microscope Slides | DOGGER | DG75001-07105 | |
Mupid-2plus DNA Gel Electrophoresis | ADVANCE | AD110 | |
Nikon optical microscope | SAGE VISION CO.,LTD | Eclipse CI-L | |
Plastic cup | IDEAHOUSE | CS60016 | |
Presto Mini gDNA Yeast Kit | Geneaid | GYBY300 | Fungal genomic DNA extraction kit |
Sabouraud Dextrose Broth (Sabouraud Liquid Medium) | HiMedia Leading BioSciences Company | M033 | Used for cultivation of yeasts, moulds and aciduric microorganisms. |
Scalpel Blade No.23 | Swann-Morton | 310 | |
Scalpel Handle No.4 | AGARWAL SURGICALS | SSS -FOR-01-91 | |
Shovel | Save & Safe | A -1580242 -00 | |
Silwet L-77 | bioman(phytotech) | S7777 | Surfactant |
Sorvall Legend Micro 17 Microcentrifuge | Thermo Scientific | 75002403 | |
Steel Tweezers | SIPEL ELECTRONIC SA | GG-SA | |
Sterile Petri Dish | BIOMAN SCIENTIFIC Co., Ltd. | 1621 | Shallow cylindrical containers with fitted lids, specifically for microbiology or cell culture use. |
ThermoCell MixingBlock | BIOER | MB-101 | |
Tween 80 | FUJIFILM Wako Pure Chemical Corporation | 164-21775 | |
TwinGuard ULT Freezer | Panasonic Healthcare Holdings Co., Ltd. | MDF-DU302VX | -80°C sample stored. |
Vertical floor type cabinet | Chih Chin | BSC-3 | Fungal operating culturing. |
Vortex Genie II | Scientific | SIG560 | |
Zipper storage bags | Save & Safe | A -1248915 -00 | |
100 bp DNA Ladder | Geneaid | DL007 | |
-20°C Freezer | FRIGIDAIRE | Frigidaire FFFU21M1QW | -20°C sample and experimental reagents stored. |
2X SuperRed PCR Master Mix | TOOLS | TE-SR01 | |
50X TAE Buffer | BIOMAN | TAE501000 |
Richiedi autorizzazione per utilizzare il testo o le figure di questo articolo JoVE
Richiedi AutorizzazioneThis article has been published
Video Coming Soon