تطبيق رصدت اثنين من العنكبوت سوس<em> الخاشية urticae</em> للدراسات التفاعل النبات من الآفات
Summary
بروتوكولات لإعداد كفاءة عينات متجانسة من العناكب، الإصابة من النباتات التجريبية، وتقييم الأضرار النبات، كما هو مطلوب للدراسات التفاعل النبات للآفات وضعت.
Abstract
سوس العنكبوت رصدت اثنين، الخاشية urticae، هو في كل مكان عاشب المفصلية قارت التي تتغذى على مجموعة واسعة بشكل ملحوظ من الأنواع، مع أكثر من 150 من القيمة الاقتصادية. بل هو آفة كبرى من المحاصيل المسببة للاحتباس الحراري، وخاصة في الباذنجانية وقرعية (على سبيل المثال، الطماطم، الباذنجان، الفلفل، الخيار، الكوسة) ونباتات الزينة الدفيئة (على سبيل المثال، الورود، والأقحوان، والقرنفل) والمحاصيل الحقلية السنوية (مثل الذرة والقطن و فول الصويا، وبنجر السكر)، وفي الثقافات المعمرة (البرسيم، والفراولة، العنب، الحمضيات، والخوخ) 1،2. بالإضافة إلى polyphagy المدقع الذي يجعل من الآفات الزراعية الهامة، T. urticae لديه ميل لتطوير مقاومة لمجموعة واسعة من المبيدات الحشرية ومبيدات قراد التي تستخدم لسيطرتها 3-7.
T. urticae هو كائن التجريبية ممتازة، كما أن لديها دورة الحياة السريعة (7 أيام في 27 درجة مئوية)ويمكن الحفاظ على كثافة عالية بسهولة في المختبر. وقد تم تطوير طرق لفحص التعبير الجيني (بما في ذلك الموقع التهجين وتلوين الأجسام المضادة في) وتعطيل التعبير عن جينات العنكبوت سوس الذاتية باستخدام تدخل الحمض النووي الريبي 8-10. في الآونة الأخيرة، وتسلسل الجينوم كله من T. وقد تم الإبلاغ عن urticae، وخلق فرصة لتطوير هذا النبات للآفات باعتبارها كائن النموذج مع الموارد الجيني يعادل موجودة بالفعل في بعض النباتات مضيفه (thaliana نبات الأرابيدوبسيس والطماطم مغد قوطة) 11. معا، يمكن لهذه الكائنات نموذج تقديم نظرة ثاقبة الأسس الجزيئية للتفاعلات النباتات من الآفات.
هنا، يتم وصف وسيلة فعالة لجمع سريعة وسهلة لعدد كبير من العث الإناث الكبار، تطبيقها على المضيف محطة تجريبية، وتقييم الأضرار النباتية بسبب التغذية العنكبوت سوس. بروتوكول قدمت ENABLES جمع سريعة وفعالة من مئات الأفراد في أي مرحلة التطوير (بيض، يرقات، الحوريات، الذكور البالغين، وإناث) التي يمكن استخدامها لتطبيق التجارب اللاحقة.
Introduction
تفاعل النبات من الآفات هو موضوع من الأهمية العلمية والاقتصادية كبيرة. وقد درس تاريخيا باستخدام كل من نباتات المحاصيل (مثل الطماطم) ومحطة نموذجية، A. thaliana. في كلتا الحالتين، يمكن قياس قابلية النبات لعاشب إما مباشرة من خلال تقييم النمط الظاهري المصنع بعد هجوم عاشب أو بشكل غير مباشر من خلال تقييم الأداء الآفات.
واستخدمت القياسات المباشرة من قابلية النبات سابقا لعدد من أنواع الآفات الحشرية باستخدام مجموعة من الأساليب. على سبيل المثال، يقاس الحيوانات العاشبة من اليرقات lepidopteran بمثابة تقدير جزء من الأنسجة النباتية التي يستهلكها إما Plutella xylostella (الماسي العثة) أو Trichoplusia ني (الملفوف وبير) بالعين المجردة بمساعدة شبكة 12. أيضا، هناك طرق التي تستخدم التصوير الرقمي من الأضرار اللاحقة رقة مع تحليل الصور الكمي. واستخدمت هذه الأساليب فيدراسات A. التفاعل مع thaliana Frankliniella occidentalis (التربس زهرة الغربية) 13، Scaptomyza الضبعة (ذبابة الفاكهة أوراق التعدين) 14، وT. ني 15.
وتستخدم على نطاق واسع من القياسات غير المباشرة قابلية النبات في دراسات التفاعل النبات من الآفات. على سبيل المثال، حساسية A. ويتم تقييم thaliana إلى الخوخ المن Myzus بيرسيكا الحيوانات العشبية عادة من خلال تحليل خصوبة الآفات وصفا مورفولوجيا الجسيمة لمصنع بعد التفاعل 16،17. آخر مؤشر غير مباشر نموذجية من A. thaliana التعرض للآفة هو تقييم الوزن الجاف أو الرطب من النبات. يتم استخدام هذه المعلمة عادة لوصف الحيوانات العاشبة من lepidoterans، مثل Pieris rapae (بيضاء صغيرة)، P. xylostella، أو T. ني في اليرقات أو مراحل العذراء 15،17.
العناكب هي الخلية محتوى الحديدeders. ومن المسلم به الضرر الناجم عن سوس كمجموعة من البقع داء الاخضرار التي تتراوح في اللون من الأبيض إلى الأخضر الشاحب. قابلية مجموعة مصنع لسوس العنكبوت الحيوانات العاشبة تم تقييم سابقا إما بشكل غير مباشر من خلال تحليل أداء سوس العنكبوت أيام آخر الإصابة، 18،19، أو مباشرة باستخدام التشكل الإجمالي من النباتات أسابيع بعد الإصابة 18 أو باستخدام التصوير الرقمي من الأوراق المكشوفة لالعث لعدة أيام لاحقة مع تحليل الصور الآلي 19. ويجري تطوير هذه الأساليب وتستخدم لدراسات التفاعلات بين نباتات الطماطم وT. urticae، والتي تستخدم عادة أعداد صغيرة من العناكب (5-15 في العلاج) التي تم جمعها من السكان سوس المختلطة ووضعت على سطح الورقة باستخدام فرشاة ناعمة. ومع ذلك، وهذه الأساليب ليست مناسبة للدراسات التي يحتاج فيها أعداد أكبر من العث ليتم تطبيقها. بالإضافة إلى ذلك، في حين أن معالجة مباشرة لأوراق الصور في برنامج تحليل الصورمثل أدوبي فوتوشوب (سان خوسيه، كاليفورنيا) أو يماغيج 20 يمكن استخدامها لتحليل الضرر الطماطم، وهذه البروتوكولات تحتاج إلى تعديل من أجل تطبيقها على الأوراق التي لديها أكبر انعكاسية السطح أو ملونة خفيفة ولها التريكوم واضح للغاية ( على سبيل المثال، A. thaliana) التي تتداخل مع اختيار الآلية من البقع التي تميز داء الاخضرار الضرر النبات. وعلاوة على ذلك، فإن المرحلة التنموية من العناكب التي يمكن استخدامها بسهولة مع الطرق السابقة يقتصر على الإناث الأكثر انتشارا والتي يسهل التعرف عليها الكبار ويحول دون الاستفادة من مراحل النمو الأخرى.
الخطوة الحاسمة الأولى نحو تحليل الإنتاجية العالية من النبات العنكبوت سوس التفاعل هو وضع بروتوكولات استنساخه وبسيطة وقوية لتحدي النباتات مع العناكب وموثوق تقييم نتائج التفاعل.
في هذا الفيديو، وسيلة فعالة لجمع سريعة وسهلة من الأسطوانات الكبيرةالبر من العث الإناث الكبار، موصوفة تطبيقها على المضيف محطة تجريبية، وتقييم الأضرار النباتية بسبب التغذية العنكبوت سوس. بروتوكول قدمت يتيح جمع سريعة وفعالة من مئات الأفراد في أي مرحلة التطوير (بيض، يرقات، الحوريات، الذكور البالغين، وإناث) التي يمكن استخدامها لتطبيق التجارب اللاحقة. بالإضافة إلى ذلك، هذه البروتوكولات يمكن تطبيقها على أي نبات المضيف سوس، ولكن أثبتت تحديدا في حالة A. thaliana.
Protocol
Representative Results
Discussion
هذا الفيديو يوضح البروتوكولات المستخدمة لعزل وتصيب النباتات مع أعداد كبيرة من العث الإناث البالغات. على الرغم من أننا قدم هذا البروتوكول باستخدام A. thaliana، ويمكن استخدامها لأي النبات العنكبوت نظام التفاعل سوس ويجري حاليا تطبيقه بنجاح أيضا على نباتات الطماطم وال…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This project was funded by the Government of Canada through Genome Canada and the Ontario Genomics Institute (OGI-046), and Ontario Research Fund–Global Leadership in Genomics and Life Sciences GL2-01-035 (to M.G. and V.G.). T.V.L. is a postdoctoral fellow of the Fund for Scientific Research Flanders (FWO).
Materials
| Plant material: | |||
| California red kidney bean | Stokes, Thorold, ON, Canada | NA | Two week old, well infested with spider mites two or three days before use. Other cultivars of Phaseolus vulgaris can be used. |
| Chemicals: | |||
| Tween 20 | Sigma-Aldrich | P9416 | 1% stock solution is prepared to simplify aliquoting |
| Tap water | Any supplier | NA | At room temperature, heat- and cold-shock affect mite survival rate and peformance |
| Other materials and equipment: | |||
| Plastic tray | Any supplier | NA | – |
| Set of scissors | Any supplier | NA | – |
| 2 L beakers | Any supplier | NA | – |
| Paper towels | Any supplier | NA | – |
| Sets of sieves | Manufactured in house | NA | Detailed instructions are available |
| Thin brush | Any supplier | NA | – |
| Pipettes | Any supplier | NA | – |
| Pipette tips | Any supplier | NA | 0.2 and 1 mL |
| 1.5 mL centrifuge tubes | Any supplier | NA | – |
| Air pump | Any supplier | NA | Aquarium type pump with inverted air flow. Vacuum line can be used. Required pressure drop is approx. 2-4 psi |
| Stereoscope | Any supplier | NA | – |
| Scanner | Epson | V30 | Any flatbed scanner allowing necessary degree of control over scan quality. We use Epson V30 for our experiments. |
| Computer | Any supplier | NA | Windows or OS X PC which is compatible with scanner hardware and Adobe Photoshop software. |
| Adobe Photoshop software | Adobe Systems Inc., San Jose, CA, USA | various | Any version with Histogram tool included. |
Referências
- Jeppson, L. R., Keifer, H. H., Baker, E. W. . Mites injurious to economic plants. , (1975).
- Migeon, A., Dorkeld, F. Spider Mites Web: a comprehensive database for the Tetranychidae. http://www.montpellier.inra.fr/CBGP/spmweb. , (2013).
- Croft, B. A., Vandebaan, H. E. Ecological and Genetic-Factors Influencing Evolution of Pesticide Resistance in Tetranychid and Phytoseiid Mites. Exp Appl Acarol. 4, 277-300 (1988).
- Van Leeuwen, T., et al. Mitochondrial heteroplasmy and the evolution of insecticide resistance: Non-Mendelian inheritance in action. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 105, 5980-5985 (2008).
- Van Leeuwen, T., Vontas, J., Tsagkarakou, A., Dermauw, W., Tirry, L. Acaricide resistance mechanisms in the two-spotted spider mite Tetranychus urticae and other important Acari: A review. Insect Biochem Molec. 40, 563-572 (2010).
- Dermauw, W., et al. The cys-loop ligand-gated ion channel gene family of Tetranychus urticae: Implications for acaricide toxicology and a novel mutation associated with abamectin resistance. Insect Biochem Molec. 42, 455-465 (2012).
- Van Leeuwen, T., et al. Population bulk segregant mapping uncovers resistance mutations and the mode of action of a chitin synthesis inhibitor in arthropods. Proceedings of the National Academy of Sciences. 109, 4407-4412 (2012).
- Dearden, P. K., Donly, C., Grbic, M. Expression of pair-rule gene homologues in a chelicerate: early patterning of the two-spotted spider mite Tetranychus urticae. Development. 129, 5461-5472 (2002).
- Khila, A., Grbic, M. Gene silencing in the spider mite Tetranychus urticae: dsRNA and siRNA parental silencing of the Distal-less gene. Development genes and evolution. 217, 241-251 (2007).
- Grbic, M., et al. Mity model: Tetranychus urticae, a candidate for chelicerate model organism. BioEssays : news and reviews in molecular, cellular and developmental biology. 29, 489-496 (2007).
- Grbic, M., et al. The genome of Tetranychus urticae reveals herbivorous pest adaptations. Nature. 479, 487-492 (2011).
- Kliebenstein, D., Pedersen, D., Barker, B., Mitchell-Olds, T. Comparative analysis of quantitative trait loci controlling glucosinolates, myrosinase and insect resistance in Arabidopsis thaliana. Genética. 161, 325-332 (2002).
- Abe, H., et al. Function of jasmonate in response and tolerance of Arabidopsis to thrip feeding. Plant & cell physiology. 49, 68-80 (2008).
- Whiteman, N. K., et al. Mining the plant-herbivore interface with a leafmining Drosophila of Arabidopsis. Molecular ecology. 20, 995-1014 (2011).
- Goodspeed, D., Chehab, E. W., Min-Venditti, A., Braam, J., Covington, M. F. Arabidopsis synchronizes jasmonate-mediated defense with insect circadian behavior. Proc Natl Acad Sci U S A. 109, 4674-4677 (2012).
- Kim, J. H., Lee, B. W., Schroeder, F. C., Jander, G. Identification of indole glucosinolate breakdown products with antifeedant effects on Myzus persicae (green peach aphid). The Plant journal : for cell and molecular biology. 54, 1015-1026 (2008).
- Adio, A. M., et al. Biosynthesis and defensive function of Ndelta-acetylornithine, a jasmonate-induced Arabidopsis metabolite. Plant Cell. 23, 3303-3318 (2011).
- Li, L., et al. The tomato homolog of CORONATINE-INSENSITIVE1 is required for the maternal control of seed maturation, jasmonate-signaled defense responses, and glandular trichome development. Plant Cell. 16, 126-143 (2004).
- Kant, M. R., Ament, K., Sabelis, M. W., Haring, M. A., Schuurink, R. C. Differential timing of spider mite-induced direct and indirect defenses in tomato plants. Plant Physiol. 135, 483-495 (2004).
- Schneider, C. A., Rasband, W. S., Eliceiri, K. W. NIH Image to ImageJ: 25 years of image analysis. Nat Methods. 9, 671-675 (2012).
