Toepassing van twee-gespot spintmijt<em> Tetranychus urticae</em> Voor Plant-pest Interaction Studies
Summary
Protocollen voor een efficiënte bereiding van homogene monsters van spintmijten, aantasting van experimentele installaties, en beoordeling van plantaardige schade, zoals vereist voor studies van planten-plaaginteractie werden ontwikkeld.
Abstract
De twee-spotted spint, Tetranychus urticae, is een alomtegenwoordige polyfage geleedpotige herbivoor die zich voedt met een opmerkelijk breed scala aan soorten, met meer dan 150 van de economische waarde. Het is een belangrijke plaag kas gewassen, vooral Solanaceae pt Cucurbitaceae (bijvoorbeeld tomaten, aubergines, peper, komkommer, courgette) en kas sierplanten (bijvoorbeeld rozen, chrysanten, anjers), jaarlijkse veldgewassen (zoals maïs, katoen, sojabonen en suikerbieten), en in eeuwige culturen (alfalfa, aardbeien, druiven, citrusvruchten, en pruimen) 1,2. Naast de extreme polyphagy dat het een belangrijke landbouwongedierteinsect, T. maakt urticae heeft de neiging om resistent te worden tegen een breed scala van insecticiden en acariciden die worden gebruikt voor de controle 3-7.
T. urticae is een uitstekend experimenteel organisme, aangezien het een snelle levenscyclus (7 dagen bij 27 ° C)en kan gemakkelijk worden gehandhaafd op een hoge dichtheid in het laboratorium. Methoden om genexpressie (met inbegrip van in situ hybridisatie en antilichaamkleuring) assay en expressie van spint endogene genen met behulp van RNA-interferentie te inactiveren zijn ontwikkeld 8-10. Onlangs heeft de gehele genoomsequentie van T. urticae is gemeld, het creëren van een mogelijkheid om deze plaag herbivoor ontwikkelen als modelorganisme met gelijkwaardige genomische hulpbronnen die al bestaan in sommige van haar waardplanten (Arabidopsis thaliana en de tomaat Solanum lycopersicum) 11. Samen zouden deze modelorganismen inzichten in moleculaire grondslagen van planten-plaag-interacties te bieden.
Hier, een efficiënte methode voor snelle en eenvoudige verzameling van een groot aantal volwassen vrouwelijke mijten, de toepassing ervan op een experimentele waardplant, en de beoordeling van de plant schade door spint voeding worden beschreven. De gepresenteerde protocol enables snelle en efficiënte inning van honderden mensen op elk ontwikkelingsstadium (eitjes, larven, nimfen, volwassen mannetjes en vrouwtjes) die kunnen worden gebruikt voor de volgende experimentele toepassing.
Introduction
Plant-plaaginteractie is een onderwerp van groot wetenschappelijk en economisch belang. Het werd historisch bestudeerd met behulp van zowel gewassen (zoals tomaat) en het model plant, A. thaliana. In beide gevallen kan de gevoeligheid van de installaties aan herbivoor ofwel rechtstreeks worden gemeten door middel van beoordeling van plantenfenotype na herbivoor aanval of indirect via de beoordeling van de plaag prestaties.
Directe metingen van plantaardige gevoeligheid werden eerder gebruikt voor een aantal schadelijke insect species met behulp van diverse methoden. Zo wordt herbivorie lepidopterale larven gemeten als een schatting van het gedeelte van plantenweefsel verbruikt door hetzij Plutella xylostella (diamondback moth) of Trichoplusia ni (koolspanrups) met het blote oog met behulp van een rooster 12. Ook zijn er methoden die digitale beeldvorming van bladschade met daaropvolgend kwantitatieve beeldanalyse te gebruiken. Dergelijke werkwijzen zijn gebruiktstudies van A. thaliana interactie met Frankliniella occidentalis (Californische trips) 13, Scaptomyza flava (blad-mining fruitvliegje) 14, pt T. ni 15.
Indirecte metingen van planten gevoeligheid worden veel gebruikt in studies van planten-plaaginteractie. Bijvoorbeeld, de gevoeligheid van A. thaliana te perzikluis Myzus persicae herbivory wordt meestal bepaald door analyse van ongedierte vruchtbaarheid en beschrijving van het bruto morfologie van een plant na interactie 16,17. Een ander typisch indirecte indicator van A. thaliana gevoeligheid voor een plaag is een droog of nat gewicht beoordeling van de herbivoor. Deze parameter wordt vaak gebruikt om herbivorie van lepidoterans, zoals Pieris rapae (kleine witte), P. karakteriseren xylostella of T. ni op hun larvale stadia of popstadium 15,17.
Spintmijten zijn cel-inhoud feEders. -Mijt veroorzaakte schade wordt erkend als een verzameling van chlorotische plekken die variëren in kleur van wit tot lichtgroen. De gevoeligheid van een waardplant voor spint herbivorie was eerder hetzij indirect via de analyse van de spintmijt prestaties dagen geëvalueerd na besmetting 18,19, of rechtstreeks met grove morfologie van planten weken na de besmetting 18 of met een digitale beeldvorming van bladeren blootgesteld mijten dagenlang met daaropvolgend automatische beeldanalyse 19. Deze methoden werden ontwikkeld en gebruikt voor onderzoek naar interacties tussen tomatenplanten en T. urticae, en meestal gebruikt kleine aantallen spintmijten (5-15 per behandeling) die werden verzameld uit de gemengde populatie roofmijten en werden op het bladoppervlak geplaatst met behulp van een zachte borstel. Echter, deze methoden zijn niet geschikt voor studies waarbij grotere aantallen mijten moeten worden toegepast. Bovendien, terwijl de directe verwerking van bladbeelden beeldanalyse softwarezoals Adobe Photoshop (San Jose, CA) of ImageJ 20 kan worden gebruikt voor de analyse van tomaat schade deze protocollen nodig gewijzigd om te worden toegepast op bladeren die grotere reflectiviteit oppervlakte hebben of licht gekleurd en hebben goed zichtbaar trichomen ( bv, A. thaliana) die interfereren met geautomatiseerde selectie van chlorotische plekken die plant schade te markeren. Bovendien wordt het ontwikkelingsstadium van spintmijten die gemakkelijk kan worden gebruikt met de voorgaande methoden beperkt tot de meest voorkomende en herkenbaar volwassen vrouwen en sluit het gebruik van andere ontwikkelingsstadia.
De eerste belangrijke stap in de richting van high-throughput analyse van planten-spint interactie is reproduceerbare, eenvoudige en robuuste protocollen vast te planten uitdaging met spint en betrouwbaar interactie resultaten te beoordelen.
In deze video, een efficiënte methode voor snelle en eenvoudige collectie van een grote number van volwassen vrouwelijke mijten, de toepassing ervan op een experimentele waardplant, en de beoordeling van de plant schade door spint voeding worden beschreven. De gepresenteerde protocol zorgt voor een snelle en efficiënte inning van honderden mensen op elk ontwikkelingsstadium (eitjes, larven, nimfen, volwassen mannetjes en vrouwtjes) die kunnen worden gebruikt voor de volgende experimentele toepassing. Bovendien kunnen deze protocollen worden toegepast op elke mijt gastheerplant, maar worden in het geval van A. aangetoond thaliana.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze video toont protocollen gebruikt voor het isoleren en planten besmetten met grote aantallen volwassen vrouwelijke mijten. Hoewel we presenteerde dit protocol met behulp van A. thaliana, kan het worden gebruikt voor alle planten-spint interactie systeem en wordt momenteel met succes ook toegepast op tomaten en wijnstok (Vitis vinifera) planten. Het protocol levert reproduceerbare resultaten te geven dat verzamelde mijten van vergelijkbare fysiologische toestand (figuur 3).
<p c…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).
