Summary

Mark Provtagning och isolering av entomopatogena Nematoder (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

Published: July 11, 2014
doi:

Summary

Entomopatogena nematoder är jord lever rundmaskar som parasiterar ett brett spektrum av insekter. Vi visar provtagningsmetoder som används för isolering av dessa nematoder från marken med hjälp av två tekniker: insekten baiting och den modifierade vita fälla, för återvinning av nematoder från jordprover och infekterade insekts kadaver, respektive.

Abstract

Entomopatogena nematoder (aka EPN) representerar en grupp av jord-bebo nematoder som parasiterar ett brett spektrum av insekter. Dessa nematoder tillhör två familjer: Steinernematidae och Heterorhabditidae. Hittills har mer än 70 arter som beskrivits i Steinernematidae och det finns cirka 20 arter i Heterorhabditidae. De nematoder har en mutualistic partnerskap med Enterobacteriaceae bakterier och tillsammans fungerar som en potent insekticid komplex som dödar ett stort antal insektsarter.

Häri fokuserar vi på de vanligaste teknikerna i fråga för att samla EPN från marken. Den andra delen av denna presentation fokuserar på insekts baiting teknik, en allmänt använd metod för isolering av EPN från jordprover, och den modifierade vita fälla teknik som används för återvinning av dessa nematoder från infekterade insekter. Dessa metoder och tekniker är viktiga steg för att lyckas med inrättandet av EPN kultder i laboratoriet och även ligga till grund för andra biologiska testsystem som de här nematoder som modellorganismer för forskning i andra biologiska discipliner. De tekniker som visas i denna presentation motsvarar dem som utförs och / eller konstrueras av medlemmar i SP Stock laboratorium såväl som de som beskrivits av olika författare.

Introduction

Många nematoder är förknippade med insekter, och deras värd interaktioner allt från nytta för skadlig. Häri fokuserar vi på en grupp av nematoder som är patogener av insekter, även känd som entomopatogena nematoder (eller EPN). Två nematod familjer hör till denna grupp av nematoder: Steinernematidae och Heterorhabditidae 11,13. Deras patogen effekt är i själva verket följer av deras interaktion med fakultativa anaeroba tarmbakterier (Xenorhabdus bakterier förknippar med steinernematids och Photorhabdus bakterier förknippar med heterorhabditids) 2. Bakterierna vektor från en insekt värd till en annan av den enda fria levande nematod skede, den tredje etappen smitt juvenil (även känd som dauer juvenil, smittsam juvenil eller IJ), som lever i jorden. Väl inne insekten, nematoderna frigör bakterierna i insektens hemolymfa, vilket dödar insekten värd genom massiv blodförgiftning. Bakterien ävenförsämra insekts vävnader och bli nematoderna "näringskälla, låta dem mogna och föröka sig. Vanligtvis är en eller två generationer av vuxna nematoder produceras inom insekts kadaver. Avkomman av de sista vuxna generationen reassociates med några bakterieceller i ett mer specialiserat sätt än deras tidigare närings relation och vårda dessa celler i sina tarmar när de flyttar ut från insekten kadavret i marken där de kommer att invänta en annan insekt att parasitera 6,11,14 (Figur 1).

Eftersom deras upptäckt 1927, har EPN ansetts värdefulla alternativ till kemiska bekämpningsmedel, eftersom de kan parasitera en lång rad insekter som skadedjur inom jordbruket 3,4,5. Men under de senaste två decennierna, dessa nematoder och deras symbiotiska bakterier har erkänts som en formbar modellsystem för att studera biologiska, ekologiska och evolutionära aspekter av värd-mikrob interactions 14.

Målet med denna presentation är att visa de metoder och tekniker som används mest för jordprover och isolering av EPN. En rad olika verktyg finns tillgängliga och kan användas för att samla in jordprover inklusive: jord corers, mursleven, efter hål grävmaskiner, skruvar, provtagningsrören, hand skyfflar, bland andra (Figur 2).

Beroende på syftet med studien, kan två provtagningsstrategier beaktas: a) stratifierat, b) slumpmässigt urval (Figur 3). Den stratifierad sampling används vanligen som en del av en intensiv studie i en specifik eller demarked område under en given tidsperiod. I allmänhet är en transekt demarked och jordprover tas vid föreskrivna intervall i transekt över en period av tid (Figur 3A) 15. De stickprov användes i allmänhet när man fokuserar på ett stort område. Denna provtagningsstrategi har använts för att studera den mångfald av EPN from ett stort geografiskt område eller region (Figur 3B) 12. Ett antal faktorer kan anses vara beroende på inriktning av studien, inklusive en mängd olika höjder, marktexturer och livsmiljöer (t ex., Odlade fält, skogar, betesmarker, parker, stränder, strandområden, etc.).

Vi visar insekten-agna teknik, som ursprungligen beskrevs av Bedding och Akhurst 1 och representerar en enkel och selektiv alternativ för utvinning EPN från jordprover. Detta är ett selektivt förfarande som grundar sig på antagandet att de nematoder (IJ skede) kommer att lockas till en insekt värd och parasitera det. Denna teknik kan också övervägas för isolering av andra insekts patogener som svampar och bakterier 8,10.

Vi visar också den modifierade Vit fälla teknik som används för att hämta nematod avkomma från infekterade insektsvärdar 7,14. Detta är en enkel träffathod som erbjuder fördelen av att ha skaffat en "ren" nematod avkomma fria från skräp från degradering insekts kadaver.

Slutligen har de tekniker som beskrivits och som visas i denna artikel motsvarar dem som utformats och / eller utföras i vårt laboratorium såväl som de som beskrivs av olika kollegor och medarbetare.

Protocol

1. Mark Provtagning Överväg täcker en areal på minst 2 – 4 m 2 för varje provtagningsställe. Samla jordprover på ett djup av minst 15 cm (Figur 4). Ta minst fem stickprov inom detta område. Ta 3 delprov per prov. Beroende på syftet med studien, antingen kombinera delproven eller hålla dem åtskilda. Placera varje prov i en plastpåse. Betrakta dubbel uppsamlare för att undvika läckage av prover (Figur 4). <li…

Representative Results

Mark Provtagning Tredje etappen infektiösa unga exemplar av EPN är de enda levande stadier i dessa nematoder livscykel som bor i marken (figur 1). Därför samla jordprover är en mycket effektiv metod för att återvinna dessa nematoder. Figur 4 visar en markprofil som anger djup där prover ska tas. Att bevara fukten i ett prov är en viktig faktor för överlevnad av de nematoder. Följaktligen är det viktigt att hålla jordprover i plastpåsar och upp…

Discussion

Denna demonstration är den första av två presentationer som beskriver ett antal tekniker som vanligen används för att studera EPN och deras symbiotiska bakterier. Dessa tekniker utgör viktiga steg för en framgångsrik etablering av EPN kulturer i laboratoriet och även ligga till grund för andra biologiska försök med användning EPN som modellorganismer för forskning.

Olika markundersökningar av EPN har visat att deras överflöd och fördelning kan variera mellan olika säsonger…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Författarna vill tacka tidigare medlemmar i Aktie lab: Sam-Kyu Kim, Kathryn Plichta och Victoria Miranda-Thompson för deras bidrag till en förbättring av många av dessa protokoll. Vi erkänner National Science Foundation stöd (bidrag IOS-0.840.932 och IOS-0.724.978) till SP lager.

Materials

Name of Reagent/ Equipment Company Catalog Number Comments/Description
Galleria mellonella Timberline http://www.timberlinefisheries.com/ProductDetails.asp?ProductCode=WAXLG for insect baiting technique
Filter Paper, 55mm Grade 1 Cellulose Whatman/VWR 28450-048 infection chamber and White trap assembly
60 x 15 mm Petri Dishes VWR 25384-092 infection chamber and White trap assembly
100 x 15 Petri Dishes VWR 25384-088 infection chamber and White trap assembly
ZIPloc Plastic Bags Ace Hardware or local hardware store N/A soil sampling
Mechanical Pipettor P1000, P200 ml VWR 89130-562; 89130-566  infection chamber and White trap assembly
pippetor tips 1000ml, 200 ml VWR 16466-004 ; 53510 infection chamber and White trap assembly
Bleach Ace Hardware or local hardware store N/A soil sampling , desisnfecting
Sodium Hypochlorite Ace Hardware or local hardware store N/A soil sampling , desisnfecting
70% Ethyl alochol AAPER 17212945 soil sampling , desisnfecting
Shovels Ace Hardware or local hardware store N/A soil sampling
Tubular soil sampler Accuproducts N/A soil sampling
Soil Probe, long handle Nupla  PRB4T 69401 Classic soil sampling
Measuring tape Ace Hardware or local hardware store N/A soil sampling
Flagging tape, various colors Ace Hardware or local hardware store N/A soil sampling
tissue culture flasks VWR Falcon, 29185-304  White trap, collection of EPN
wash bottles, Polyethylene, Wide Mouth VWR 16650-107 White trap, collection of EPN

Referencias

  1. Bedding, R. A., Akhurst, R. J. A simple technique for the detection of insect parasitic rhabditid nematodes in soil. Nematologica. 21, 109-110 (1975).
  2. Boemare, N. E., Akhurst, R. A., Dworkin, M., Falkow, S., Rosenberg, E., Schleifer, K. -. H., Stackebrandt, E. . The Genera Photorhabdus and Xenorhabdus. In The Prokaryotes. , 473-488 (2007).
  3. Gaugler, R. . Entomopathogenic Nematology. , (2002).
  4. Gaugler, R., Kaya, H. K. . Entomopathogenic Nematode s in Biological Control. , (1990).
  5. Hazir, S., Keskin, N., Stock, S. P., Kaya, H. K., Özcan, S. Diversity and distribution of entomopathogenic nematodes (Rhabditida: Steinernematidae and Heterorhabditidae) in Turkey. Biodiversit., & Conservation. 12, 375-386 (2003).
  6. Kaya, H. K., Gaugler, R. Entomopathogenic nematodes. Annual Review of Entomology. 38, 181-206 (1993).
  7. Kaya, H. K., Stock, S. P. . Techniques in insect nematology. In Manual of techniques in insect pathology. , 281-324 (1997).
  8. Lacey, L. A. . Manual of techniques in invertebrate pathology. , (2012).
  9. McCoy, C. W., Shapiro-Ilan, D., Duncan, L., Nguyen, K. Entomopathogenic nematodes and other natural enemies as mortality factors for larvae of Diaprepes abbreviatus (Coleoptera: Curculionidae). Biological Control. 19, 182-190 (2000).
  10. Meyling, N. V., Eilenberg, J. Occurrence and distribution of soil borne entomopathogenic fungi within a single organic agroecosystem. Agriculture, ecosystem., & environment. 113, 336-341 (2006).
  11. Poinar, G. O. . Taxonomy and biology of Steinernematidae and Heterorhabditidae. In: Entomopathogenic Nemtaodes in Biological. , 23-61 (1990).
  12. Stock, S. P., Gress, J. C. Diversity and phylogenetic relationships of entomopathogenic nematodes (Steinernematidae and Heterorhabditidae) from the Sky Islands of southern Arizona. Journal of invertebrate pathology. 92, 66-72 (2006).
  13. Stock, S. P., Hunt, D. J., Grewal, P. S., Ehlers, R. U., Shapiro-Ilan, D. I. Nematode morphology and systematics. Nematodes as biological control agents. CAB International Publishing. , 3-43 (2005).
  14. Stock, S. P., Goodrich–Blair, H. Entomopathogenic nematodes and their bacterial symbionts: The inside out of a mutualistic association. Symbiosis. 46, 65-75 (2008).
  15. Stuart, R. J., Gaugler, R. Patchiness in populations of entomopathogenic nematodes. Journal of Invertebrate Pathology. 64, 39-45 (1994).
  16. White, G. F. A method for obtaining infective nematode larvae from cultures. Science. 66, 302-303 (1927).
check_url/es/52083?article_type=t

Play Video

Citar este artículo
Orozco, R. A., Lee, M., Stock, S. P. Soil Sampling and Isolation of Entomopathogenic Nematodes (Steinernematidae, Heterorhabditidae). J. Vis. Exp. (89), e52083, doi:10.3791/52083 (2014).

View Video