Summary

Jordprøver og Isolering av Entomopathogenic nematoder (Steinernematidae, Heterorhabditidae)

Published: July 11, 2014
doi:

Summary

Entomopathogenic nematoder er jordlevende rundorm som parasitize et bredt spekter av insekter. Vi viser prøvetakingsmetoder som benyttes for isolering av disse nematoder fra jordsmonnet ved hjelp av to teknikker: insekt lokkemat, og den modifiserte hvite felle, for utvinning av nematoder fra jordprøver og infiserte insekt kadavre hhv.

Abstract

Entomopathogenic nematoder (aka EPN) representerer en gruppe av jordlevende nematoder som parasitize et bredt spekter av insekter. Disse nematoder tilhører to familier: Steinernematidae og Heterorhabditidae. Til nå har mer enn 70 arter er beskrevet i Steinernematidae og det er ca 20 arter i Heterorhabditidae. De nematoder har en mutualistic samarbeid med Enterobacteriaceae bakterier og sammen opptre som en kraftig insekticid kompleks som dreper et bredt spekter av insektarter.

Heri, fokuserer vi på de mest vanlige teknikker vurderes for å samle EPN fra jord. Den andre delen av denne presentasjonen fokuserer på insekt-lokkemat teknikk, en mye brukt metode for isolering av EPN fra jordprøver, og den modifiserte hvite felle teknikk som anvendes for utvinning av disse nematoder fra infiserte insekter. Disse metodene og teknikkene er viktige skritt for en vellykket etablering av UPN kulttiltak i laboratoriet og også danne grunnlag for andre biologiske tester som vurderer disse nematoder som modellorganismer for forskning i andre biologiske disipliner. Teknikkene som er vist i denne presentasjonen tilsvarer de som ble utført og / eller utformet av medlemmer av SP Stock laboratoriet, så vel som de som er beskrevet av forskjellige forfattere.

Introduction

Mange nematoder er forbundet med insekter og deres verts interaksjoner varierer fra gunstig for skadelig. Heri, fokuserer vi på en gruppe av nematoder som er patogener av insekter, også kjent som entomopathogenic nematoder (eller UPN). To nematode familier tilhører denne gruppen av nematoder: Steinernematidae og Heterorhabditidae 11,13. Deres patogene effekten er faktisk gitt av deres interaksjon med fakultative anaerobe tarmbakterier (Xenorhabdus bakterier forbinder med steinernematids og Photorhabdus bakterier forbinder med heterorhabditids) 2. Bakteriene vectored fra ett insekt vert til en annen ved den eneste frittlevende nematode scenen, den tredje fasen infeksiøs juvenil (også kjent som dauer juvenile, infeksiøs juvenile eller IJ), som lever i jorda. Når du er inne insekt, de nematoder slipper bakterier inn i insekt hemolymph, som dreper insekt vert ved massiv septikemi. Bakteriene ogsådegradere insekt vev og bli nematoder 'matkilde, slik at de kan modnes og formere seg. Vanligvis er en eller to generasjoner av voksne nematoder produsert innenfor insekt kadaver. Avkommet av voksne siste generasjon reassociates med noen bakterieceller på en mer spesialisere måte enn de tidligere ernæringsmessig forhold, og gi næring til disse cellene i tarmen etter hvert som de beveger seg ut fra insekt skrotten i jorden hvor de avventer et annet insekt å parasitize 6,11,14 (Figur 1).

Siden oppdagelsen i 1927, har UPN blitt ansett som verdifulle alternativer til kjemiske plantevernmidler som de kan parasitize et bredt spekter av insekter som er skadedyr i jordbruket 3,4,5. Men i løpet av de siste to tiårene, disse nematoder og deres symbiotiske bakterier har blitt anerkjent som en formbar modellsystem for å studere biologiske, økologiske og evolusjonære aspekter av host-mikrobe interactions 14.

Målet med denne presentasjonen er å vise de metoder og teknikker som oftest brukes for jordprøver og isolering av EPN. En rekke verktøy er tilgjengelig og kan brukes til å samle inn jordprøver inkludert: jord corers, trowels, post-hulls graveredskap, naver, Prøverør, hånd spader, blant andre (figur 2).

Avhengig av formålet med studien, kan to strategier prøvetaking vurderes: a) stratifisert, b) stikkprøvekontroll (figur 3). Den stratifisert prøvetaking er vanligvis brukt som en del av en intensiv studie i en bestemt eller demarked området over en gitt tidsperiode. Generelt, blir en transekt demarked og jordprøver er tatt ved fastsatte intervaller i den transekt over en tidsperiode (figur 3A) 15. Stikkprøvekontrollen er vanligvis ansatt når du fokuserer på et stort område. Denne prøvetakingsstrategi har vært brukt for å studere mangfoldet av UPN fROM et stort geografisk område eller region (Figur 3B) 12. En rekke faktorer kan vurderes avhengig av fokus for studien, inkludert en rekke ulike høyder, jord teksturer og habitater (f.eks., Dyrket mark, skog, beite, parker, strender, elvebreddebufferen områder, osv.).

Vi viser insekt-baiting teknikken, som opprinnelig ble beskrevet av sengetøy og Akhurst 1 og representerer en enkel og selektiv alternativ for å gjenopprette EPN fra jordprøver. Dette er en selektiv prosedyre som er basert på premisset om at de nematoder (IJ scenen) vil bli tiltrukket av et insekt vert og parasitize det. Denne teknikken kan også bli vurdert for isolering av andre insekt patogener slik som sopp og bakterier 8,10.

Vi viser også den modifiserte hvite felle teknikk som brukes for å hente nematode avkom fra infiserte insekt verter 7,14. Dette er en uanstrengt møtthod som har fordelen av å hente en "ren" nematode avkom fri for rusk fra den nedverdigende insekt kadavre.

Til slutt, de teknikker som er beskrevet og vist i denne artikkel tilsvarer de unnfanget og / eller utført i vårt laboratorium, så vel som de som er beskrevet av forskjellige kolleger og medarbeidere.

Protocol

En. Jord Prøvetaking Betrakt som dekker et minimumsareal på 2 – 4 m 2 for hvert prøvetakingssted. Samle jordprøver i en dybde på minst 15 cm (figur 4). Ta minst 5 stikkprøver innenfor dette området. Ta tre underutvalg per prøve. Avhengig av formålet med studien, enten kombinere underutvalg eller holde dem atskilt. Plasser hver prøve i en plastpose. Tenk dobbel-bagging å unngå lekkasje av prøvene (figur 4). <…

Representative Results

Jord Prøvetaking Tredje stadium infektive yngel av EPN er de eneste frittlevende stadier i disse nematoder livssyklus som bor i jorda (Figur 1). Derfor samle jordprøver er en svært effektiv metode for å gjenvinne disse nematoder. Figur 4 viser et jordprofil som angir dybde hvor prøvene tas. Bevare fuktigheten i en prøve er en nøkkelfaktor for overlevelse av nematoder. Følgelig er det viktig å holde jordprøver i plastposer og opprettholde dem i kjø…

Discussion

Denne demonstrasjonen er den første av to presentasjoner som beskriver en rekke teknikker som ofte brukes for å studere EPN og deres symbiotiske bakterier. Disse teknikkene representerer viktige skritt for en vellykket etablering av EPN kulturer i laboratoriet, og også danne grunnlag for andre biologiske prøvene som ansetter EPN som modellorganismer for forskning.

Ulike undersøkelser av EPN jord har vist at deres overflod og distribusjon kan variere på tvers av årstider, naturtyper og…

Divulgaciones

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Forfatterne ønsker å takke tidligere medlemmer av Stock lab: Sam-Kyu Kim, Kathryn Plichta og Victoria Miranda-Thompson for deres bidrag til forbedring av mange av disse protokollene. Vi erkjenner at National Science Foundation støtte (tilskudd IOS-0.840.932 og IOS-0724978) til 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