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Method Article
여기에서 우리는 숲 나무 천공충에서 곤충병원성 균류를 얻기 위한 프로토콜과 딱정벌레목 모델 곤충을 사용하여 곤충병원성 활성을 평가하는 대체 방법을 제시합니다. 이 방법은 자연 산림에서 나무를 뚫는 곤충 해충으로부터 곤충 병원성 곰팡이 자원을 탐사하는 데 효율적이고 편리합니다.
FWB(Forest Wood Borers)는 전 세계적으로 심각한 나무 피해와 경제적 손실을 초래합니다. FWB 출현 기간 동안 곤충병원성 곰팡이(EPF)의 방출은 화학적 방제에 대한 수용 가능한 대안으로 간주됩니다. 그러나 EPF 자원은 농업 해충과 달리 FWB에 대해 훨씬 덜 탐사되었습니다. 이 논문은 야생 Monochamus alternatus 개체군을 예로 들어 FWB에서 EPF 자원을 탐색하기 위한 프로토콜을 제시합니다. 이 프로토콜에서 함정 할당은 M으로 미끼입니다. 다른 개체군에 대한 Alternatus 유인제는 딱정벌레의 출현 기간 동안 자연 감염 증상이 있는 적절한 샘플의 수집을 보장했습니다. 외피를 정교하게 해부하여 선택적 배지에 놓은 후, 딱정벌레 몸체의 각 부분에서 곰팡이 종을 분리하고 분자 및 형태 학적 특성을 기반으로 식별했습니다.
몇몇 곰팡이 종은 포자 현탁액과 함께 건강한 M. alternatus 의 재감염을 통해 기생 EPF로 인증되었습니다. M. alternatus 에 대한 그들의 행동 표현형은 주사 전자 현미경을 사용하여 관찰되었으며 딱정벌레목 모델 곤충 Tribolium castaneum의 표현형과 추가로 비교되었습니다. 두 딱정벌레 종 모두에서 일관된 기생 표현형을 나타내는 EPF의 경우 T에 대한 활성 평가. castaneum 은 M. alternatus에 대한 향후 연구를 위해 치사율에 대한 귀중한 정보를 제공했습니다. 이 프로토콜은 중국의 M. alternatus 개체군에 대해 새로 보고된 EPF를 발견하는 데 도움이 되었으며, 이는 다른 FWB에서 더 많은 EPF 자원을 탐색하기 위한 효율적인 접근 방식으로 적용될 수 있습니다.
해충으로 인한 황폐화는 산림과 농업 생태계 모두에서 큰 생태학적, 경제적 손실을 초래했습니다. 대부분의 농업 해충은 천적이나 인공 방제제에 노출되면서 숙주 식물에 피해를 줍니다. 대신, 산림나무천공자(FWB)는 숙주나무 줄기1 내에서 전체 발달 주기를 거의 완료하는데, 이는 야생에서 FWB의 효율적인 생물 방제 유기체를 탐색하는 데 큰 도전을 제기합니다. 더욱 심각한 것은 FWB가 많은 수의 식물병원체2를 운반하거나 이러한 병원체와 잠재적인 매개체3,4로서 밀접한 관계를 맺고 있어 FWB가 산림 건강에 미치는 부정적인 영향을 극적으로 증폭시킨다는 것이다. 화학 살충제의 과도한 사용은 FWB의 심각성을 완화할 수 있지만, 살충 내성 5,6의 출현은 환경 적용을 제한한다. 특정 경우에, 곤충 기생충, 포식성 절지동물 및 곤충병원성 미생물이 생물방제로서 FWB7의 분포 영역에 방출되었으며, 화학적 방제에 대한 효율적이고 경제적으로 수용 가능한 대안으로 입증되었다 8,9,10.
곤충병원성 진균(EPF)은 대부분의 다른 미생물 그룹에 비해 FWB를 제어하는 데 이점이 있는 것으로 간주됩니다. 그들의 포자는 곤충 숙주에 의해 운반 될 수 있으며 표피 또는 외피(8,11)로의 침투를 통해 신체 표면에 안정적으로 고정 될 수 있습니다. EPF는 또한 환경 스트레스에 대한 우수한 적응력을 나타내며 일부 종은 내생식물12,13로 나무 조직에 잘 식민지화되어 성장, 생존 및 전달을 용이하게 합니다. 그러나 농업 산업과 비교할 때 자연 산림 생태계에서 사용되는 EPF의 종 다양성은 현저히 제한되어 있습니다 14,15,16. Beauveria bassiana (균주 PPRI 5339)는 남아프리카 공화국의 유칼립투스 바구미17에 대한 IPM 프로그램을 홍보하는 가장 유망한 균주와 B의 두 유망한 분리물의 조합으로 입증되었습니다. Bassiana는 야자수 밭의 다양한 생활 단계에서 붉은 야자 바구미, Rhynchophorus ferrugineus의 실용적인 미생물 방제를위한 기회를 제공했습니다18. Beauveria와 잘 알려진 Metarhizium 외에도 Hypocreales 목의 다른 EPF 속, 특히 Lecanicillium 종 (그 중 다수는 현재 Akanthomyces19,20 속으로 분류됨)은 칠레의 사이프러스 진딧물과 같은 산림 해충 관리에서 강한 병원성과 높은 잠재력을 보여주었습니다21.
소나무 톱질 딱정벌레 Monochamus alternatus는 중국과 이웃 국가에서 악명 높은 소나무 숲 해충으로, 소나무의 가지와 줄기에 굴을 파고 들어가 영양분과 물의 수송을 방해합니다 22,23,24. 게다가, M. alternatus는 또한 식물 기생 소나무 선충 (Bursaphelenchus xylophilus, PWN)의 침입을 주요 벡터 딱정벌레로 촉진합니다. 딱정벌레의 또 다른 동종 종인 M. galloprovincialis는 최근 몇 년 동안 유럽의 여러 국가에서 PWN을 퍼뜨렸습니다25. 이전 연구에서는 스페인, 일본 및 중국의 안후이/저장성에서 Beauveria, Metarhizium 및 Lecanicillium(Verticillium, Lecanicillium의 이전 이름)과 같은 Monochamus spp.의 여러 천연 EPF 속을 보고했습니다 26,27,28,29. 그럼에도 불구하고, 이러한 EPF의 수집은 자연 분야에서 Monochamus 딱정벌레의 광범위한 발생에 비해 특정 위치에서 일반적으로 제한되는 것으로 보입니다. M. alternatus 딱정벌레는 중국에서 광범위한 지리적 분포를 가지고 있기 때문에 다양한 개체군에 걸쳐 더 많은 잠재적인 EPF를 탐색하기 위한 대표적인 목재 보어로 간주될 수 있습니다.
본 프로토콜에서는 M의 여러 지리적 집단에서 EPF를 탐색하는 특정 절차를 소개합니다. 중국 남부의 alternatus . 이 프로토콜은 테스트된 곰팡이 종이 두 딱정벌레 종 모두에서 일관된 행동 표현형을 갖는 조건에서 곤충 병원성 분석을 수행하기 위해 모델 딱정벌레 딱정벌레를 대체품으로 사용합니다. 이 프로토콜은 또한 곤충병원성 곰팡이 종의 다양성이 과소평가되거나 덜 조사되는 다른 산림 목재 보어에 대한 EPF 탐사에 대한 통찰력을 제공할 수 있습니다.
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1. M. alternatus 에서 곰팡이 분리(그림 1)
2. 분리된 진균의 분자 및 형태학적 식별
3. M. alternatus에 대한 곰팡이 감염 증상 유도를 통해 행동 표현형을 관찰합니다.
4. M. alternatus 및 모델 딱정벌레에서 곰팡이의 감염 표현형을 확인합니다.
5. 곤충병원성 활성 평가
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M에서 분리된 곰팡이의 분리 및 식별. 알터나투스
유인 트랩의 도움으로 많은 수 (총 약 500 마리의 딱정벌레)의 M. Alternatus 는 5 개의 지리적 지역에서 수집되었습니다. 곤충병원성 곰팡이에 의한 감염의 전형적인 증상이 있는 딱정벌레 시체를 채취하였다; 그런 다음, 모든 딱정벌레의 신체 외피를 프로토콜 단계 1.3에 설명된 대로 ...
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FWB의 다른 지리적 개체군은 지역 기후 요인에 대한 EPF 종의 장기적인 환경 적응 및 숙주 곤충44,45의 특정 유전형 개체군으로 인해 자연 곤충병원성 곰팡이와 다양한 상호 작용을 개발할 수 있습니다. 샘플링 장소를 여러 곤충 발생 지역으로 확장하는 것은 농업 해충에 대한 이전 연구에서 설명한 바와 같이 자연 숙주로부터 다?...
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저자는 이해 상충이 없음을 선언합니다.
이 연구는 중국 국가핵심연구개발프로그램(2021YFC2600100)과 저장성 자연과학재단(LY21C040001)의 지원을 받았다.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
1.5 mL, 2 mL centrifuge tubes | Biosharp | BS-15-M | |
10 µL pipet tips | Sangon Biotech | F601216 | |
10 µL, 20 µL, 100 µL, 200 µL, 1,000 µL pipettes | Rainin | ||
1,000 µL pipet tips | Sangon Biotech | F630102 | |
2 mL cryogenic vials | Corning | 430659 | |
20x PBS buffer | Sangon Biotech | B548117-0500 | |
200 µL pipet tips | Sangon Biotech | F601227 | |
2,000 bp maker | TaKaRar | SD0531 | |
50 mL tubes | Nest | 602052 | |
50% glutaraldehyde solution | Sangon Biotech | G916054 | |
50x TAE buffer | Sangon Biotech | B548101 | |
6x loading buffer | TaKaRar | SD0503 | |
Agarose | Sangon Biotech | A610013 | |
Anhydrous ethanol | Jkchemical | LB10V37 | |
Biochemistry Cultivation Cabinet | Shanghaiyiheng | LRH-250F | |
Chloroform | Juhua | 61553 | |
Commercial beetle traps | FEIMENGDI | BF-8 | www.yinyouji.com |
Gel imager | Bio-Rad | GelDoc XR+ | |
Glycerol | Sangon Biotech | A600232 | |
High speed refrigerated centrifuge | Sigma | D-37520 | |
High-Pressure Steam Sterilization Pot | Mettler Toledo | JA5003 | |
Isopropyl alcohol | General-reagent | G75885B | |
Nucleic acid dye | Sangon Biotech | A616696 | |
Optical Microscope, OM | Leica | DM2000 | |
Parafilm | Parafilm | PM996 | |
PCR meter | Heal Force | Trident960 | |
Penicillin G | Marklin | GB15743 | |
Potato dextrose agar, PDA | Oxoid | CM0139 | |
Potato dextrose broth, PDB | Solarbio | P9240 | |
Primers | Sangon Biotech | / | |
Primers Taq | TaKaRar | RR902A | |
Rapid Fungi Genomic DNA Isolation Kit | Sangon Biotech | B518229 | |
Scanning Electron Microscope, SEM | Hitachi | S-3400N | |
Streptomycin | Marklin | S6153 | |
Tetracycline | Marklin | T829835 | |
Tween-80 | Marklin | T6336 | |
Vacuum freeze dryer | Yamato | DC801 | |
Vortex Shaker | HLD | WH-861 | |
β-Mercaptoethanol | Marklin | M6230 |
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