Name: characterizing herbivore resistance mechanisms: spittlebugs on brachiaria spp. as an example
Uploaded: 2011-06-19T14:00:00
Duration: 6 min 52 s
Description: Watch this Scientific Journal Video about Characterizing Herbivore Resistance Mechanisms: Spittlebugs on Brachiaria spp. as an Example at JoVE.com

Denna produktion och det experimentella arbetet som presenteras här speglar den hängivna och entusiastiska hjälp av Reynaldo Pareja vänligt stöds av Lina Aguirre, Gilberto Córdoba, William Mera, Ximena Bonilla, och Dario Viveros. Vi tackar även John Miles och tre anonyma granskare för kommentarer som hjälpte oss att förbättra video och manuskript.

1. Växter <ol><li> Enstaka stamceller sticklingar från mogna växter används som experimentell enheter. De sticklingar är trimmade till 10 cm för att säkerställa enhetlighet i plantmaterial. </li><li> För att förhindra förorening av växtpatogener, är de sticklingar tvättas i en 3% natriumhypoklorit lösning för 2 minuter och sedan sköljas thoughroughly med kranvatten. </li><li> Varje skär är planterad i ca. 36 g steril jord i ett cylindriskt PVC-slang (5,3 cm yttre diameter av 6,5 cm höjd) förseglade i den nedre delen med en frigolit kopp och utjämnade med ett PVC-bussning. Den skärande hålls på plats av en skum ring placeras i centrala öppningen av genomföringen. </li><li> Växter är gödslas och vattnas för att bibehålla tillräcklig markfuktighet. </li><li> Växter kommer att växa i en månad innan han utmanas av insekter, vilket gör att utveckling av ytliga rötter, som fungerar som utfodring platser för root-xylem amning spittlebug nymfer. </li><li> PVC-rör med rotade sticklingar är inverterade för 8 d före angrepp för att stimulera ytterligare tillväxt av ytliga rötter, delvis justera för inneboende skillnader i rot-arkitektur. Detta steg kräver en artificiell ljuskälla, som vi tillhandahåller för 24 hektar dag. För att undvika störande flyr från herbivori med växtätare motstånd, replikerar enskild planta med få eller inga ytliga rötter efter denna invertering behandling elimineras från experimentet. Denna eliminering bör sällan, aldrig leder till eliminering av genotyp de representerar. </li></ol> 2. Insekter <ol><li> Vuxen spittlebugs samlas in från fältet, identifierade arter och lanserades på äggläggning burar där de får bladverk mottagliga brachiariagrasses att livnära sig på. Honorna lägger sina ägg i jorden i ett grunt avtagbar bricka placeras på botten av burarna. </li><li> Efter flera dagar, är jorden slammas upp i vatten och leds genom en serie siktar (42, 60 och 150 mesh) för att samla in äggen. Att avbryta det siktade materialet i en 30% saltlösning gör att mogna ägg att flyta och lämnar efter omogna ägg och alla rester av organiskt material. </li><li> För att förhindra förorening av insekt patogener, är ägg desinficeras i en 0,5% natriumhypoklorit lösning för 5 minuter och sedan sköljas med destillerat vatten. </li><li> Varje test anläggning (experimentella enheten) är angripet vid markytan med sex mogna ägg. Endast mogna ägg nära kläckning väljs ut för angrepp. De kan identifieras genom närvaro av två röda prickar i främre delen, motsvarande insekten ögon, rosa märken i sin bakre del, motsvarande insekten buk, och ett fullt expanderat gällock. </li><li> Framgångsrik kläckning bekräftas 4 d senare, varvid alla okläckta ägg ersätts med ett nyfött barn spittlebug från vår koloni. </li><li> Testplantorna är ordnade i en randomiserad helt block design med sex upprepningar per genotyp. </li></ol> 3. Utvärderingar <ol><li> Försöket utvärderas ca. 30 d efter angrepp (exakta tider varierar beroende på insektsarter studeras). </li><li> Skador görs på en 1 till 5 visuell skala, där 1 motsvarar inga synliga skador och 5 motsvarar en död växt (Figur 1). Scoring anläggning skada ger en uppskattning av tolerans. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/3047/3047fig1.jpg" alt="Figur 1" /> Figur 1. Skador skala för utvärdering av tolerans mot spittlebug herbivori i Brachiaria SPP. 1 = inga påvisbara skador, 2 = 0-25% nekrotiska blad, 3 = 25-50% nekrotiska blad, 4 = 50-75% nekrotiska blad, 5 = 75-100% nekrotiska blad. <ol start="3"><li> Insekt överlevnaden bedöms genom att räkna insekter nå antingen sin slutliga INSTAR eller en vuxen fas (figur 2). Poängsättning för insekt överlevnad ger en uppskattning av antibiosis. </li></ol><img src="/files/ftp_upload/3047/3047fig2.jpg" alt="Figur 2" /> Figur 2. Spittlebug utveckling från första INSTAR (vänster) till vuxna (höger). Endast insekter nå minst sin slutliga INSTAR (pilar) vid tidpunkten för utvärderingen räknas som &quot;överlevare&quot;. 4. Representativa resultat Resultat från en representativ Brachiaria test screening hybrider för motstånd mot spittlebug Aeneolamia reducta presenteras i figur 3. <img src="/files/ftp_upload/3047/3047fig3.jpg" alt="Figur 3" /> Figur 3. Resultat från screening Brachiaria hybrider för resistens mot spittlebug Aeneolamia reducta. Vi anser växter resistenta om deras reaktion på herbivori faller i nedre halvan av denna sammansvärjning. Antibiosis ökar från höger till vänster och tolerans ökar från topp till botten. Pilarna pekar på vår resistenta kontroller.

<ol>
	<li>Painter, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Insect resistance in crop plants. , (1951).</li><li>Kogan, M., Ortman, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antixenosis-a+new+term+proposed+to+define+Painter's+'Nonpreference'+modality+of+resistance.">Antixenosis-a new term proposed to define Painter's 'Nonpreference' modality of resistance.</a> Bull. Entomol. Soc. Am. 24, 175-176 (1978).</li><li>Kennedy, G., Gould, F., Deponti, O., Stinner, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ecological,+agricultural,+genetic,+and+commercial+considerations+in+the+deployment+of+insect-resistant+germplasm.">Ecological, agricultural, genetic, and commercial considerations in the deployment of insect-resistant germplasm.</a> Environ. Entomol. 16, 327-338 (1987).</li><li>Holmann, F., Peck, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Economic+damage+of+grassland+spittlebugs+(Homoptera+Cercopidae)+in+Colombia:+a+first+approximation+of+impact+on+animal+production+in+Brachiaria+decumbens.">Economic damage of grassland spittlebugs (Homoptera Cercopidae) in Colombia: a first approximation of impact on animal production in Brachiaria decumbens.</a> Neotrop. Entomol. 31, 275-284 (2002).</li><li>Miles, J. W., Cardona, C., Sotelo, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recurrent+selection+in+a+synthetic+brachiariagrass+population+improves+resistance+to+three+spittlebug+species.">Recurrent selection in a synthetic brachiariagrass population improves resistance to three spittlebug species.</a> Crop Sci. 46, 1088-1093 (2006).</li><li>Ferrufino, A., Lapointe, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Host+plant+resistance+in+Brachiaria+grasses+to+the+spittlebug+Zulia+colombiana.">Host plant resistance in Brachiaria grasses to the spittlebug Zulia colombiana.</a> Entomol. Exp. Appl. 51, 155-162 (1989).</li><li>Lapointe, S. L., Serrano, M. S., Arango, G. L., Sotelo, G., Cordoba, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibiosis+to+spittlebugs+(Homoptera:+Cercopidae)+in+accessions+of+Brachiaria+spp.">Antibiosis to spittlebugs (Homoptera: Cercopidae) in accessions of Brachiaria spp.</a> J. Econ. Entomol. 82, 1764-1766 (1992).</li><li>Cardona, C., Miles, J. W., Sotelo, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=An+improved+methodology+for+massive+screening+of+Brachiaria+spp.+genotypes+for+resistance+to+Aeneolamia+varia+(Homoptera:+Cercopidae).">An improved methodology for massive screening of Brachiaria spp. genotypes for resistance to Aeneolamia varia (Homoptera: Cercopidae).</a> J. Econ. Entomol. 92, 490-496 (1999).</li><li>Cardona, C., Fory, P., Sotelo, G., Pabon, A., Diaz, G., Miles, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Antibiosis+and+tolerance+to+five+species+of+spittlebug+(Homoptera:+Cercopidae)+in+Brachiaria+spp.:+implications+for+breeding+for+resistance.">Antibiosis and tolerance to five species of spittlebug (Homoptera: Cercopidae) in Brachiaria spp.: implications for breeding for resistance.</a> J. Econ. Entomol. 97, 635-645 (2004).</li><li>Smith, C., Khan, Z., Pathak, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Techniques for evaluating insect resistance in crop plants. , (1994).</li><li>Lapointe, S., Sotelo, G., Arango, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improved+technique+for+rearing+spittlebugs+(Homoptera:+Cercopidae).">Improved technique for rearing spittlebugs (Homoptera: Cercopidae).</a> J. Econ. Entomol. 82, 1764-1766 (1989).</li><li>Lopez, F., Cardona, C., Miles, J. W., Sotelo, G., Montoya, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Screening+for+resistance+to+adult+spittlebugs+(Hemiptera:+Cercopidae)+in+Brachiaria+spp.:+methods+and+categories+of+resistance.">Screening for resistance to adult spittlebugs (Hemiptera: Cercopidae) in Brachiaria spp.: methods and categories of resistance.</a> J. Econ. Entomol. 102, 1309-1316 (2009).</li></ol>

Diskriminera bland mekanismer växtätare motstånd kan belysa insatser beskära avel 3. Motståndet bygger på starka antibiosis kunde, under vissa omständigheter, skapa selektionstryck för mer aggressiva skadedjur biotoper. Å andra sidan kan motstånd bygger på tolerans tillåter skadegörare öka fram till toleransen så småningom är överväldigad. Avel för hållbara motstånd, därför kräver noggranna överväganden av vad resistensmekanismer skulle ge mest stabilitet för en viss gröda / skadedjur systemet [se Kennedy et al. (1987) för en omfattande diskussion i ämnet] 3. Denna video demonstrationen bygger på flera tidigare studier för att uppskatta den relativa bidrag antibiosis och tolerans mot spittlebug motståndet i brachiariagrasses 6-9. I motsats till val tester eller fältexperiment, no-val tester se alla växter få samma växtätare tryck, vilket ger kontroll för skillnader som uppstår från växtätande beteende (t.ex. värd preferenser, aggregering). Av denna anledning, men ingen val tester är olämpliga att bedöma motstånd antixenosis. Artificiellt uppfödning insekt kolonier är det bästa sättet att få testa insekter för analyser motstånd screening 10. Kolonier ger en pålitlig och enhetlig källa spittlebugs av en känd ålder för experiment ska utföras när som helst på året 11. Det kan dock bli nödvändigt att regelbundet ingjuta vilda individer i kolonin för att säkerställa att kolonin inte avviker genetiskt från relevanta fält populationer 10. För att bedöma lämpligheten av dessa artificiellt uppfödda växtätare, och följa eventuella förändringar i sin aggressivitet över tiden, är det viktigt att alla visningar inbegripa att lämpliga kontroller av kända motståndsnivåer. Flera parametrar måste noga definieras för att utforma en lämplig analys motstånd screening. Några viktiga parametrar som vi har övervägt att utforma vårt test omfattar ålder värdväxter, arten och dess utvecklingsstadier i spittlebugs, angrepp nivå, och varaktigheten av växt-insekt kontakt 8,9,12. Flera omgångar av experiment och protokoll förfining kan behövas för att nå en snabb, kostnadseffektiv, tillförlitlig analysmetod som tillräckligt förutspår växtätare motstånd i området.

characterizing herbivore resistance mechanisms: spittlebugs on brachiaria spp. as an example

Växter kan motstå växtätare skada genom tre breda mekanismer: antixenosis, antibiosis och tolerans 1. Antixenosis är i vilken grad anläggningen undviks när växtätare kan välja andra växter 2. Antibiosis är i vilken grad anläggningen påverkar lämpligheten av växtätare som livnär sig på det 1. Tolerans är i vilken grad anläggningen tål eller reparera skador som orsakats av växtätare, utan att kompromissa med växtätande tillväxt och reproduktion 1. Hållbarhet växtätare motstånd i en jordbruks-inställningen beror till stor del på motståndet mekanismen gynnade under arbetet gröda avel 3. Vi visar en no-val experiment för att uppskatta den relativa bidrag antibiosis och tolerans mot spittlebug motståndet i Brachiaria SPP. Flera arter av afrikanska gräs av släktet Brachiaria är värdefulla foder och växter betesmarker i tropiska regionen, men de kan vara allvarligt utmanas av flera inhemska arter av spittlebugs (Hemiptera: Cercopidae). 4 för att bedöma deras motstånd mot spittlebugs, är växter vegetativt-förökas genom skottsticklingar och tillåts växa i ungefär en månad, vilket gör att tillväxten av ytliga rötter som spittlebugs kan mata. På den punkten är varje testplanta individuellt utmanas med sex spittlebug ägg nära kläckning. Infestationer får framsteg för en månad innan utvärdera anläggningen skador och insekter överlevnad. Scoring anläggning skada ger en uppskattning av tolerans, medan poäng insekt överlevnad ger en uppskattning av antibiosis. Detta protokoll har underlättat vårt mål växtförädling för att öka spittlebug motståndet i kommersiella brachiariagrases 5.

Watch this Scientific Journal Video about Characterizing Herbivore Resistance Mechanisms: Spittlebugs on Brachiaria spp. as an Example at JoVE.com

Characterizing Herbivore Resistance Mechanisms: Spittlebugs on Brachiaria spp. as an Example

Denna video förklarar mekanismerna värdväxt motstånd mot herbivori och visar en no-val test som beräknar relativa bidrag antibiosis och tolerans mot spittlebug motståndet i<em&gt; Brachiaria</em&gt; SPP.

Kännetecknar Herbivore resistensmekanismer: Spittlebugs på Brachiaria SPP. Som ett exempel

Plants can resist herbivore damage through three broad mechanisms: antixenosis, antibiosis and tolerance1. Antixenosis is the degree to which the plant is ...

Research

JoVE Journal

Biology

Characterizing Herbivore Resistance Mechanisms: Spittlebugs on Brachiaria spp. as an Example

Genetic Studies of Human DNA Repair Proteins Using Yeast as a Model System 

Genetiska studier av människans proteiner DNA Repair använder jäst som modellsystem

Understanding the roles of human DNA repair proteins in genetic pathways is a formidable challenge to many researchers.  Genetic studies in mammalian ...

Herbivore-induced Blueberry Volatiles and Intra-plant Signaling

Växtätare-inducerad Blåbär Flyktiga och intra-anläggning Signaling

Herbivore-induced plant volatiles (HIPVs) are commonly emitted from plants after herbivore attack1,2.  These HIPVs are mainly regulated by the defensive ...

Linking Predation Risk, Herbivore Physiological Stress and Microbial Decomposition of Plant Litter

Länka Predation Risk, växtätare fysiologisk stress och mikrobiell nedbrytning av växt kullen

The quantity and quality of detritus entering the soil  determines the rate of decomposition by microbial communities as well as  recycle rates of ...

RNA Secondary Structure Prediction Using High-throughput SHAPE

RNA förutsägelser av sekundär struktur med high-throughput SHAPE

Understanding the function of RNA involved in biological processes requires a thorough knowledge of RNA structure. Toward this end, the methodology dubbed ...

Measuring the Osmotic Water Permeability Coefficient (Pf) of Spherical Cells: Isolated Plant Protoplasts as an Example

Measuring the Osmotic Water Permeability Coefficient Pf of Spherical Cells: Isolated Plant Protoplasts as an Example

Mätning av det osmotiska Vatten permeabilitetskoefficienten (P<sub&gt; F</sub&gt;) Av Sfäriska Celler: isolerade växtprotoplaster som exempel

Studying AQP regulation mechanisms is crucial for the understanding of water relations at both the cellular and the whole plant levels. Presented here is ...

The Infiltration-centrifugation Technique for Extraction of Apoplastic Fluid from Plant Leaves Using Phaseolus vulgaris as an Example

The Infiltration-centrifugation Technique for Extraction of Apoplastic Fluid from Plant Leaves Using Phaseolus vulgaris as an Example

Den Infiltration-centrifuge Teknik för Utvinning av apoplastisk Vätska från växtblad Använda<em&gt; Phaseolus vulgaris</em&gt; Som ett exempel

The apoplast is a distinct extracellular compartment in plant tissues that lies outside the plasma membrane and includes the cell wall. The apoplastic ...

Comet Assay as an Indirect Measure of Systemic Oxidative Stress

Comet analys som ett indirekt mått på system oxidativ stress

Higher eukaryotic organisms cannot live without oxygen; yet, paradoxically, oxygen can be harmful to them. The oxygen molecule is chemically relatively ...

Imaging FITC-dextran as a Reporter for Regulated Exocytosis

Imaging FITC-dextran som Reporter för reglerade exocytos

Regulated exocytosis is a process by which cargo, which is stored in secretory granules (SGs), is released in response to a secretory trigger. Regulated ...

MRM Microcoil Performance Calibration and Usage Demonstrated on Medicago truncatula Roots at 22 T

MRM Microcoil Performance Calibration and Usage Demonstrated on Medicago truncatula Roots at 22 T

MRM Microcoil Performance Kalibrering och användning Demonstreras på Medicago truncatula Roots på 22 T

This protocol describes a signal-to-noise ratio (SNR) calibration and sample preparation method for solenoidal microcoils combined with biological ...

Exploring m6A and m5C Epitranscriptomes upon Viral Infection: an Example with HIV

Exploring m6A and m5C Epitranscriptomes upon Viral Infection: an Example with HIV

Utforska m6A och m5C Epitranscriptomes vid virusinfektion: ett exempel med HIV

The role of RNA modifications in biological processes has been the focus of an increasing number of studies in the last few years and is known nowadays as ...