Mecanismos Herbívoro caracterizando Resistance: Spittlebugs em Brachiaria Spp. como Exemplo

Resumo

Este vídeo explica os mecanismos de resistência da planta hospedeira à herbivoria e demonstra um teste sem chance de escolha que as estimativas da contribuição relativa de antibiose e tolerância a cigarrinha resistência em Brachiaria Spp.

Resumo

As plantas podem resistir a danos de herbívoros através de três mecanismos principais: antibiose antixenose e tolerância ^1. Antixenose é o grau em que a planta é evitado quando o herbívoro é capaz de selecionar outras plantas ^2. Antibiose é o grau em que a planta afeta a aptidão do herbívoro alimentando-se de que ^1. Tolerância é o grau em que a planta pode suportar ou reparar os danos causados ​​pelo herbívoro, sem comprometer o crescimento dos herbívoros e reprodução ^1. A durabilidade da resistência de herbívoros em ambientes agrícolas depende, em grande medida, o mecanismo de resistência favorecidos durante os esforços de melhoramento das culturas ^3.

Demonstramos um experimento sem chance de escolha para estimar as contribuições relativas de antibiose e tolerância à resistência cigarrinha em Brachiaria spp. Várias espécies de gramíneas Africano do gênero Brachiaria são forrageiras valiosas e plantas de pastagem na região Neotropical, mas eles podem ser severamente desafiada por várias espécies nativas de cigarrinhas (Hemiptera: Cercopidae). ⁴ Para avaliar a sua resistência às cigarrinhas, as plantas são propagadas vegetativamente- por estaquia e permitiu a crescer por aproximadamente um mês, permitindo o crescimento de raízes superficiais em que cigarrinhas pode alimentar. Nesse ponto, cada planta teste é individualmente desafiados com seis ovos próximos cigarrinha incubação. Infestações são permitidos para o progresso de um mês antes de avaliar danos às plantas e sobrevivência do inseto. Pontuação danos às plantas fornece uma estimativa da tolerância ao marcar sobrevivência do inseto fornece uma estimativa da antibiose. Este protocolo tem facilitado o nosso objetivo melhoramento de plantas para aumentar a resistência cigarrinha em brachiariagrases comercial ^5.

Protocolo

1. Plantas

1. Estacas única a partir de plantas adultas são utilizadas como unidades experimentais. As estacas são cortadas a 10 cm para garantir a uniformidade do material de plantio.
2. Para evitar a contaminação por patógenos de plantas, os cortes são lavados em uma solução de hipoclorito de sódio a 3% para 2 min e depois enxaguados com água da torneira thoughroughly.
3. Cada corte é plantada em ca. 36 g de solo estéril em um tubo de PVC cilíndricos (5,3 centímetros de diâmetro externo de 6,5 cm de altura) selado na extremidade inferior com uma taça de isopor e revestido por uma bucha de PVC. O corte é mantida no lugar por um anel de espuma colocada na abertura central da bucha.
4. Plantas são fertilizadas e regado conforme necessário para manter a umidade do solo adequada.
5. Plantas vão crescer durante um mês antes de ser desafiado por insetos, permitindo o desenvolvimento de raízes superficiais, que servem como locais para alimentação das ninfas-raiz xilema alimentação cigarrinha.
6. Tubos de PVC com estacas enraizadas são invertidos para 8 d antes de infestação para estimular ainda mais o crescimento de raízes superficiais, parcialmente o ajuste para diferenças inerentes na arquitetura de raiz. Esta etapa requer uma fonte de luz artificial, que prevê 24 dias ha. Para evitar confusão escapa da herbivoria com resistência herbívoro, planta individual repetições, com pouca ou nenhuma raiz superficial após este tratamento inversão são eliminados do experimento. Esta eliminação deve ser freqüente, nunca levando à eliminação do genótipo que eles representam.

2. Insetos

1. Cigarrinhas adultas são coletados a partir do campo, identificou a espécie, e introduziu a gaiolas de oviposição onde são prestados folhagem de brachiariagrasses suscetíveis para se alimentar. As fêmeas colocam seus ovos no solo contidos em uma bandeja rasa removíveis colocados no fundo das gaiolas.
2. Depois de vários dias, o solo está em suspensão na água e passou por uma série de peneiras (42, 60 e 150 mesh) para coletar os ovos. Suspendendo o material peneirado em uma solução salina 30% faz com que os ovos maduros para flutuar, deixando para trás os ovos imaturos e qualquer matéria orgânica residual.
3. Para evitar a contaminação por patógenos de insetos, ovos são desinfetados com uma solução de hipoclorito de sódio 0,5% por 5 min e depois enxaguados com água destilada.
4. Cada planta-teste (unidade experimental) está infestada na superfície do solo com seis óvulos maduros. Apenas óvulos maduros perto de incubação são selecionados para infestações. Eles podem ser identificados pela presença de dois pontos vermelhos em sua parte anterior, correspondente aos olhos do inseto; marcas-de-rosa em sua parte posterior, correspondente ao abdômen do inseto, e um opérculo totalmente expandida.
5. Incubação de sucesso é confirmado 4 d tarde, altura em que qualquer ovo unhatched é substituído por um recém-nascido cigarrinha da nossa colônia.
6. Plantas de teste são dispostos em um delineamento em blocos casualizados com seis repetições por genótipo.

3. Avaliações

1. O experimento é avaliada ca. 30 d após a infestação (horários exatos variam dependendo da espécie de inseto estudada).
2. Dano é pontuados em uma escala 1-5 visual, onde 1 corresponde a nenhum dano visível e 5 corresponde a uma planta morta (Figura 1). Pontuação danos às plantas fornece uma estimativa da tolerância.

Figura escala Danos 1. Utilizado para avaliar a tolerância a cigarrinha herbivoria em Brachiaria spp. 1 = nenhum dano detectável; 2 = folhagem 0-25% de necrose; 3 = folhas 25-50% de necrose; 4 = folhas 50-75% de necrose; 5 = folhagem 75-100% de necrose.

3. Sobrevivência do inseto é avaliada através da contagem de insetos atingindo tanto instar seu final ou fase adulta (Figura 2). De pontuação para a sobrevivência do inseto fornece uma estimativa da antibiose.

Figura 2. Cigarrinha desenvolvimento de primeiro ínstar (esquerda) para adultos (direita). Insetos só chegar, pelo menos, instar os seus finais (setas) na data da avaliação são contadas como "sobreviventes".

4. Resultados representativos

Resultados de um ensaio de híbridos representante Brachiaria triagem para resistência à cigarrinha Aeneolamia reducta são apresentados na Figura 3.

Figura 3. Resultados da triagem híbridos de Brachiaria para resistência à cigarrinha Aeneolamia reducta. Consideramos plantas resistentes, se sua resposta à herbivoria cai na metade inferior desta trama. Antibiose aumenta da direita para a esquerda e para a tolerância aumenta de cima para baixo. As setas apontam no nosso cheques resistente.

Discussão

Discriminar entre os mecanismos de resistência herbívoro pode iluminar os esforços de melhoramento das culturas ^3. Resistência antibiose baseado em forte poderia, em algumas circunstâncias, criar pressões de seleção para os biotipos de pragas mais agressivas. Por outro lado, a resistência baseada na tolerância poderia permitir que as populações de pragas a aumentar até que, eventualmente, a tolerância é sobrecarregado. Melhoramento para resistência durável, portanto, requer uma análise cuidadosa do que mecanismos de resistência que conferem maior estabilidade para uma determinada cultura / sistema de pragas [ver Kennedy et al. (1987) para uma discussão abrangente sobre o tema] ^3.

Esta demonstração de vídeo baseia-se em vários estudos anteriores para estimar as contribuições relativas de antibiose e tolerância à resistência à cigarrinha em brachiariagrasses ^6-9. Em contraste com testes de escolha ou experiências de campo, nenhuma escolha-testes garantir que todas as plantas recebem a pressão herbívoro mesma, proporcionando assim controlar as diferenças resultantes do comportamento de herbívoros (por exemplo, a preferência host, agregação). Por esta razão, no entanto, sem chance de escolha testes são inadequados para avaliar a resistência por antixenose.

Artificialmente criação de colônias de insetos é o método preferido para obter insetos de teste para testes de resistência de triagem ^10. Colônias fornecer uma fonte confiável e uniforme das cigarrinhas de uma era conhecido por experimentos a ser realizado em qualquer época do ano ^11. Pode, no entanto, ser necessário infundir periodicamente indivíduos selvagens para a colônia para garantir que a colônia não se desvia de populações geneticamente campo relevante ^10. Para avaliar a aptidão destes herbívoros artificialmente criados, e monitorar possíveis alterações na sua agressividade ao longo do tempo, é importante que todas as sessões incluem controlos adequados dos níveis de resistência conhecida.

Vários parâmetros devem ser cuidadosamente definidos para projetar um ensaio de rastreio apropriado resistência. Alguns parâmetros-chave que têm considerado a projetar nosso teste incluem a idade das plantas hospedeiras, as espécies e estágio de desenvolvimento da cigarrinha, o nível de infestação, ea duração do contato planta-inseto ^8,9,12. Várias rodadas de experimentação e refinamento do protocolo pode ser necessário para chegar a uma resposta rápida, de custo-benefício, ensaio, confiável, que prevê de forma adequada resistência herbívoro no campo.