Summary

Grondmonstername en isolatie van Entomopathogene Nematoden (Steinernematidae, Heterorhabditidea)

Published: July 11, 2014
doi:

Summary

Entomopathogene aaltjes-grondbewonende rondwormen die een brede waaier van insecten parasiteren. We tonen bemonsteringsmethoden voor de isolatie van deze nematoden uit de bodem met behulp van twee technieken: de insecten lokken en de gewijzigde White val, voor het herstel van nematoden uit bodemmonsters en geïnfecteerde insecten kadavers, respectievelijk.

Abstract

Entomopathogene nematoden (aka EPN) vormen een groep van-grondbewonende nematoden die een brede waaier van insecten parasiteren. Deze aaltjes behoren tot twee families: Steinernematidae en Heterorhabditidea. Tot nu toe hebben meer dan 70 soorten beschreven in de Steinernematidae en er zijn ongeveer 20 soorten in de Heterorhabditidea. De nematoden hebben een mutualistische partnership met Enterobacteriaceae bacteriën en samen vormen ze fungeren als een krachtig insecticide complex dat een breed scala aan soorten insecten doodt.

Hierin, richten we ons op de meest gebruikte technieken in aanmerking komen voor het verzamelen van EPN uit de bodem. Het tweede deel van deze presentatie richt zich op de insecten lokken techniek, een veel gebruikte aanpak voor de isolatie van EPN uit bodemmonsters, en de gewijzigde Witte trap techniek die wordt gebruikt voor het terugwinnen van deze nematoden uit besmette insecten. Deze methoden en technieken zijn belangrijke stappen voor de succesvolle oprichting van EPN cultgelen in het laboratorium en ook de basis vormen voor andere bioassays dat deze nematoden beschouwen als modelorganismen voor onderzoek in andere biologische disciplines. De in deze presentatie technieken overeenkomen met de uitgevoerde en / of door de leden van SP De laboratorium als die beschreven door verschillende auteurs.

Introduction

Veel nematoden worden geassocieerd met insecten en hun gastheer interacties variëren van gunstig schadelijk. Hierin, richten we ons op een groep van nematoden die ziekteverwekkers van insecten, ook wel bekend als entomopathogene nematoden (of EPN). Twee nematode families behoren tot deze groep van nematoden: Steinernematidae en Heterorhabditidea 11,13. Hun pathogene effect is in feite door hun interactie met facultatief anaërobe darmbacteriën (Xenorhabdus bacteriën associëren met steinernematids en Photorhabdus bacteriën associëren met heterorhabditids) 2 toegekend. De bacteriën worden gevectoriseerd van de ene host naar de andere insecten door de enige vrij levende aaltjes moment de derde-fase infectieuze juveniele (ook bekend als dauer jeugdcriminaliteit, infectieuze jeugdige of IJ), die leeft in de bodem. Eenmaal binnen het insect, de aaltjes laat de bacteriën in hemolymph het insect, die het insect host door massale bloedvergiftiging doden. De bacteriën ookdegraderen weefsels van het insect en word voedselbron de aaltjes ', waardoor ze om te rijpen en zich te vermenigvuldigen. Meestal een of twee generaties van volwassen nematoden worden geproduceerd binnen het insect kadaver. Het nageslacht van de laatste generatie volwassen reassociates met enkele bacteriële cellen in een meer gespecialiseerd wijze dan hun vorige voeding relatie, en voeden deze cellen in de darmen zoals zij uit te gaan van de insecten karkas in de grond waar andere insecten zullen wachten tot parasiteren 6,11,14 (figuur 1).

Sinds hun ontdekking in 1927, hebben EPN beschouwd als waardevolle alternatieven voor chemische bestrijdingsmiddelen als ze een breed scala aan insecten die landbouwongedierte 3,4,5 zijn kunnen parasiteren. Echter, in de afgelopen twee decennia, deze nematoden en hun symbiotische bacteriën zijn erkend als een kneedbare modelsysteem voor het bestuderen van biologische, ecologische en evolutionaire aspecten van gastheer-microbe Interactio14 ns.

Het doel van deze presentatie is om de methoden en technieken het meest gebruikt voor de bemonstering en de isolatie van EPN bodem vertonen. Een verscheidenheid aan instrumenten is beschikbaar en kan worden gebruikt voor het verzamelen van bodemmonsters inclusief: bodem corers, troffels, post-gatengravers, grondboren, bemonstering buizen, met de hand schoffelen, onder anderen (figuur 2).

Afhankelijk van het doel van het onderzoek kunnen twee monsters strategieën beschouwd: a) gestratificeerd, b) steekproefsgewijze (figuur 3). De gestratificeerde steekproef wordt meestal gebruikt als onderdeel van een intensieve studie in een specifieke of demarked gebied gedurende een bepaalde periode. In het algemeen wordt een transect demarked en bodemmonsters genomen vastgelegd intervallen in het transect gedurende een tijdsperiode (figuur 3A) 15. De aselecte steekproef wordt in het algemeen toegepast bij het scherpstellen op een uitgestrekt gebied. Deze bemonstering strategie werd gebruikt voor het bestuderen van de diversiteit van EPN from een groot geografisch gebied of regio (Figuur 3B) 12. Een aantal factoren kunnen worden beschouwd, afhankelijk van de focus van de studie, waaronder een diverse waaier van verhogingen, bodemtexturen en habitats (bv., Akkers, bossen, weilanden, parken, zeekusten, oeverstaten gebieden, etc.).

We tonen de insecten lokken techniek, die oorspronkelijk werd beschreven door Bedding en Akhurst 1 en staat voor een eenvoudige en selectieve alternatief voor het herstellen van EPN van bodemmonsters. Dit is een selectief procedure die is gebaseerd op de vooronderstelling dat de nematoden (IJ fase) wordt aangetrokken door een insect gastheer en het parasiteren. Deze techniek kan ook worden beschouwd voor isolatie van andere insecten pathogenen zoals schimmels, bacteriën en 8,10.

We tonen ook gemodificeerde Witte trap techniek die wordt gebruikt voor het ophalen nematode nakomelingen van geïnfecteerde insect gastheren 7,14. Dit is een moeiteloze voldaanhod dat het voordeel van het ophalen van een 'schone' nematode nakomelingen vrij van vuil uit de vernederende insect kadavers biedt.

Tenslotte, de beschreven en in dit artikel technieken overeen met die bedacht en / of uitgevoerd en in ons laboratorium die beschreven door verschillende collega's en medewerkers.

Protocol

1. Soil Sample Collection Overwegen met betrekking tot een minimale oppervlakte van 2-4 m 2 voor elk bemonsterd. Verzamel bodemmonsters op een diepte van ten minste 15 cm (figuur 4). Neem ten minste 5 steekproeven binnen dit gebied. Neem 3 submonsters per monster. Afhankelijk van het doel van de studie, ofwel combineren deelmonster of houd ze apart. Plaats elk monster in een plastic zak. Overweeg dubbel-zakken om het lekken van monsters <stro…

Representative Results

Grondmonster Collection Derde fase infectieuze jonge exemplaren van EPN zijn de enige vrij levende stadia in de levenscyclus van deze nematoden 'die wonen in de bodem (figuur 1). Daarom grondmonsters is een zeer efficiënte methode om te herstellen van deze nematoden. Figuur 4 toont een bodemprofiel waarin de diepte waarop de monsters moeten worden genomen. Het behoud van het vocht van een monster is een belangrijke factor voor de overleving van de nemat…

Discussion

Dit is de eerste demonstratie van twee vormen die een aantal technieken die algemeen worden gebruikt voor het bestuderen EPN en hun symbiotische bacteriën beschrijven. Deze technieken vormen belangrijke stappen voor de succesvolle oprichting van EPN culturen in het laboratorium en vormen tevens de basis voor andere bioassays die EPN in dienst als modelorganismen voor onderzoek.

Diverse bodemonderzoeken van EPN hebben aangetoond dat hun omvang en de verspreiding kan variëren over seizoenen,…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

De auteurs willen het verleden leden van de voorraad lab bedanken: Sam-Kyu Kim, Kathryn Plichta en Victoria Miranda-Thompson voor hun bijdragen aan de verbetering van vele van deze protocollen. Wij erkennen de National Science Foundation steun (subsidies IOS-0840932 en IOS-0724978) SP Stock.

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