Summary

Methodologie voor ontwikkeling van leven tabellen voor sessiele insecten in het veld met de wittevlieg, Bemisia tabaci, in katoen als een modelsysteem

Published: November 01, 2017
doi:

Summary

Leven tabellen toestaan van kwantificering van de bronnen en de tarieven van sterfte in de insectenbevolking en bijdragen aan het begrijpen, voorspellen en manipuleren van de populatiedynamiek in agro-ecosystemen. Methoden voor het uitvoeren en analyseren van de cohort gebaseerde leven tabellen in het veld voor een insect met sessiele onvolwassen levensstadia worden gepresenteerd.

Abstract

Leven tabellen vormen een oplossing voor het meten van de planningen van geboorte en dood van populaties na verloop van tijd. Ze kunnen ook gebruikt worden voor het kwantificeren van de bronnen en de tarieven van sterfte in de bevolking, die een verscheidenheid van toepassingen in ecologie heeft, met inbegrip van agrarische ecosystemen. Horizontale of cohort gebaseerde, leven tabellen voor de meest directe en nauwkeurige methode bevatten voor het kwantificeren van vitale bevolking tarieven, omdat ze een groep van individuen in een populatie vanaf de geboorte tot de dood volgen. Hier worden de protocollen gepresenteerd voor het uitvoeren en analyseren van de cohort gebaseerde leven tabellen in het veld die van de sessiele aard van de onrijpe levensstadia van een wereldwijde insect pest, Bemisia tabaci profiteert. Individuele insecten bevinden zich op de onderkant van katoen bladeren en worden gekenmerkt door een kleine cirkel rond het insect tekenen met de pen van een niet-toxisch. Dit insect kan vervolgens worden waargenomen herhaaldelijk na verloop van tijd met behulp van hand lenzen op maat ontwikkeling van één etappe naar de volgende en om fase-specifieke oorzaken van de dood geassocieerd met natuurlijke of geïntroduceerde sterfte krachten. Analyses wordt uitgelegd hoe correct maatregel meerdere sterfte krachten die handeling zich binnen elke fase en het gebruik van dergelijke gegevens te verstrekken van zinvolle bevolking dynamische statistieken. De methode houdt geen direct rekening met volwassen voortbestaan en voortplanting, ter beperking van de gevolgtrekking op dynamiek van onvolwassen stadia. Een voorbeeld is opgenomen die gericht op het meten van de impact van onderaf (de kwaliteit van de plant) en top-down (natuurlijke vijanden) effecten op de dynamiek van de sterfte van B. tabaci in het systeem van katoen.

Introduction

Leven tafels zijn een gemeenschappelijk instrument met een lange geschiedenis in ecologie1,2. Leven tafels zijn dat in wezen een schema van de geboorten en sterften van een populatie in de tijd en dergelijke gegevens kan worden gebruikt voor het kwantificeren van een aantal parameters die belangrijk zijn voor het begrijpen en voorspellen van populatiedynamica. Leven tabellen kunnen ook informatie verschaffen over de oorzaken van de dood die belangrijk zijn voor het begrip van de trofische interacties en bij de ontwikkeling van strategieën voor het beheer van ongedierte in landbouw en natuurlijke systemen. Talrijke veld gebaseerde leven tabellen zijn aangelegd voor insecten3,4,5, en analyses hebben verstrekt belangrijke inzichten in de dynamiek, de verordening en de voorspelling van de insectenbevolking in veel beheerd en natuurlijke systemen6,7,8,9,10,11,12,13,14. De term leven tabel wordt ook vaak gebruikt om te beschrijven laboratorium gebaseerd studies die onderzoeken grotendeels planningen van geboorten en sterften maar onder kunstmatige omstandigheden die het insect natuurlijke sterfte krachten en realistische omgevingsvariabelen niet blootstellen. In het algemeen is het doel van laboratoriumonderzoek te schatten van de vergelijkende biotic potentieel van een soort. De focus van de hier beschreven methoden is voor veld gebaseerd onderzoek waaraan een realiseerde potentieel ten opzichte van het milieu.

Leven tabellen kunnen gekarakteriseerd worden als horizontaal, waarin een echte cohort van gelijke leeftijd individuen worden gevolgd vanaf het begin van hun leven tot dood, of verticaal, waar regelmatig monsters worden genomen door de tijd van een bevolking met een veronderstelde stabiele leeftijdsstructuur en dan vitale tarieven zijn afgeleid uit wiskundig gebouwd cohorten2,15. Het type van leven-tabel die kan worden ingezet, is afhankelijk van de aard van het insect. Horizontale leven tabellen kunnen vaak worden ontwikkeld voor polyfaag (één generatie per jaar) de insecten, terwijl een dergelijke aanpak kan zeer uitdagend voor een multivoltine insect met meerdere en wijd overlappende generaties per jaar. Een host van analytische methoden zijn voorgesteld en gebruikt voor het ontwikkelen van verticale leven tabellen voor insectenbevolking (Zie Southwood,2 voor voorbeelden). De methodologie hier gedemonstreerd voorziet in de ontwikkeling van de cohort gebaseerde, horizontale leven tabellen in het veld voor multivoltine insecten met specifieke levensgeschiedenis kenmerken, met name de aanwezigheid van sessiele levensfasen. De methode is als een modelsysteem voor een belangrijke plaag in katoen aangetoond.

De wittevlieg, Bemisia tabaci biotype B (= Bemisia argentifolii, Midden-Oosten en Azië kleine 116) is een mondiale plaag van de landbouw die negatief van invloed op opbrengst en kwaliteit in vele agronomische en tuinbouw gewassen, met inbegrip van beschermd landbouwsystemen in gematigde streken17. Effecten optreden als gevolg van floëem voeden dat nutriënten stroom, stoornissen van onbekende etiologie veroorzaakt verstoort door nimfen voeden, transmissie van talrijke plantenvirussen en gewas kwaliteit effecten als gevolg van de afzetting van honingdauw18,19 . Het insect heeft een brede gastheer-range en is multivoltine, met maar liefst 12-13 generaties per jaar afhankelijk van regio en beschikbare voedsel bronnen20. Beheer uitdagingen worden ook verergerd door zijn hoge reproductieve potentieel, haar vermogen om te dispergeren en migreren binnen en tussen landbouwsystemen, het gebrek aan een rustige fase (diapauze of Aestivatie) en de dispositie voor het snel ontwikkelen van resistentie aan insecticiden gebruikt voor onderdrukking21,22.

Aanzienlijke vooruitgang geboekt in ontwikkeling integrated pest management (IPM) strategieën om effectief en economisch populaties van deze plaag in getroffen gewassen23,24,25. Deze managementsystemen waren gebaseerd op een goed fundamenteel begrip van de populatiedynamica van B. tabaci en leven tabellen zijn een belangrijke techniek die dit begrip hebt ingeschakeld. In Arizona, leven tafels hebben toegestaan de schatting en identificatie van belangrijke sterfte krachten voor B. tabaci in meerdere gewas systemen-13,26, de meting van de dynamiek van de sterfte ten opzichte van hebt ingeschakeld beheersstrategieën, met inbegrip van niet-doelsoorten effecten van insecticiden14, een middel voor het inschatten van potentiële functionele doelsoort gevolgen van transgene katoenproducerende insecticide eiwitten27hebben verstrekt, hebben gesteund strenge beoordeling van een klassieke biologische bestrijding programma28 (Naranjo, niet-gepubliceerde gegevens) en heeft bijgedragen tot het verkennen van de vergelijkende effecten van top-down en bottom-up effecten op pest dynamics29. Al deze toepassingen hebt geïmplementeerd de hier beschreven methode. De aanpak kan zinvol zijn voor de studie van insecten populatie-ecologie in een aantal natuurlijke en beheerde systemen.

Protocol

Opmerking: de technieken die hieronder beschreven worden beschouwd als gedeeltelijke leven tabellen omdat ze niet expliciet over reproductie of sterfte van de volwassen stadia beschikken. De term cohort is gelijk aan de generatie omdat het onderzoekt sterfte van het ei tot het volwassen stadium. 1. stellen veld Sites gedrag leven tabellen op elk gewenst moment tijdens de groei van het gewas zodra insecten aanwezig zijn. De keuze van wanneer tot studies zal afhangen van de doelen en…

Representative Results

Een voorbeeld van de cohort wordt gepresenteerd in tabel 2 een typische presentatie en berekening van levenresultaten tabel weergeven. De meest nuttige gegevens wordt vastgelegd in de marginale sterftecijfers voor elke factor in elke fase. Door deze tarieven te converteren naar k-waarden (protocol sectie 6), worden fase-specifieke sterfte op alle factoren en factor-specifieke mortaliteit over alle stadia gemakkelijk geschat, zoals kunt total Generatierekeningen sterfte. D…

Discussion

Typisch, de ontwikkeling van leven tabellen voor multivoltine insecten met ruim overlappende generaties zijn beperkt tot een verticale aanpak waar een bevolking is bemonsterd herhaaldelijk over tijd en diverse grafische en Mathematische technieken worden vervolgens gebruikt om schatten van werving voor de verschillende fasen en tarieven van de sterfte van het wijzigen van de dichtheid van de verschillende stadia van leven2afleiden. De sterkte van de aanpak hier is dat het deze beperking navigeert …

Declarações

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wij danken D. Ashton, V. Barkley, K. Beimfohr, F. Bojorquez, J. Cantrell, G. Castro, R. Christensen, J. Fearn, C. Jara, D. Meade, G. Owens, L. Rodarte, D. Sieglaff, A. Sonoqui, M. Stefanek, B. Stuart, J. Trejo, A. Slade en E. Yescas voor technische bijstand. Gedeeltelijke ondersteuning werd verstrekt door USDA-agrarische onderzoek Service, USDA-Nationaal Instituut voor voeding en landbouw extensie IPM programma en Pest Management alternatieven speciale projecten, Cotton Incorporated, Arizona katoen telersvereniging, katoen Stichtingen, USDA-CREES, NAPIAP (regio West) en westelijke regio IPM speciale projecten.

Materials

Flagging tape Gempler, Janesville, Wisconsin USA 52273 Five colors
Manila merchandise tags American Tag Company, Pico Rivera, California USA 12-104
Ultra fine point marker Sanford, Bellwood, Illinois, USA 451898 Available at Office Max, Amazon
Peak Loupe 8X Adorama, New York, NY USA 2018
Peak Loupe 15X Adorama, New York, NY USA 19621

Referências

  1. Deevey, E. S. Life tables for natural populations of animals. Quart. Rev. Biol. 22, 283-314 (1947).
  2. Southwood, T. R. E. . Ecological Methods. , (1978).
  3. Podoler, H., Rogers, D. A new method for the identification of key factors from life-table data. J Anim Ecol. 44, 85-114 (1975).
  4. Stiling, P. Density-dependent processes and key factors in insect populations. J Anim Ecol. 57, 581-593 (1988).
  5. Cornell, H. V., Hawkins, B. A. Survival patterns and mortality sources of herbivorous insects: some demographic trends. Am Nat. 145, 563-593 (1995).
  6. Morris, R. F. The interpretation of mortality data in studies on population dynamics. Can Entomol. 89, 49-69 (1957).
  7. Morris, R. F. Single-factor analysis in population dynamics. Ecology. 40, 580-588 (1959).
  8. Varley, G. C., Gradwell, G. R., Hassell, M. P. . Insect Population Ecology: An Analytical Approach. , 212 (1973).
  9. Southwood, T. R. E., Reader, P. M. Population census data and key factor analysis for the viburnum whitefly, Aleurotrachelus jelinekii, on three bushes. J Anim Ecol. 45, 313-325 (1976).
  10. Royama, T. Fundamental concepts and methodologies for the analysis of animal population dynamics, with particular reference to univoltine speices. Ecol Monogr. 51, 473-493 (1981).
  11. Carey, J. R. The multiple decrement life table: a unifying framework for cause-of-death analysis in ecology. Oecologia. 78, 131-137 (1989).
  12. Hawkins, B. A., Mills, N. J., Jervis, M. A., Price, P. W. Is the biological control of insects a natural phenomenon?. Oikos. 86, 493-506 (1999).
  13. Naranjo, S. E., Ellsworth, P. C. Mortality dynamics and population regulation in Bemisia tabaci. Entomol Exp Appl. 116, 93-108 (2005).
  14. Naranjo, S. E., Ellsworth, P. C. The contribution of conservation biological control to integrated control of Bemisia tabaci in cotton. Biol Control. 51, 458-470 (2009).
  15. Carey, J. R. . Applied Demography for Biologist: With Special Emphasis on Insects. , (1993).
  16. Dinsdale, A., Cook, L., Riginos, C., Buckley, Y. M., De Barro, P. Refined global analysis of Bemisia tabaci (Hemiptera: Sternorrhyncha: Aleyrodoidea: Aleyrodidae) Mitochondrial cytochrome oxidase 1 to identify species level genetic boundaries. Ann Entomol Soc Am. 103, 196-208 (2010).
  17. Oliveira, M. R. V., Henneberry, T. J., Anderson, P. History, current status, and collaborative research projects for Bemisia tabaci. Crop Protect. 20, 709-723 (2001).
  18. Jones, D. R. Plant viruses transmitted by whiteflies. Eur J Plant Pathol. 109, 195-219 (2003).
  19. Hequet, E. F., Henneberry, T. J., Nichols, R. L. . Sticky Cotton – Causes, Impacts and Prevention. , (2007).
  20. Palumbo, J. C., Horowitz, A. R., Prabhaker, N. Insecticidal control and resistance management for Bemisia tabaci. Crop Protect. 20, 739-765 (2001).
  21. Horowitz, A. R., Kontsedalov, S., Khasdan, V., Ishaaya, I. Biotypes B and Q of Bemisia tabaci and their relevance to neonicotinoid and pyriproxyfen resistance. Arch Insect Biochem Physiol. 58, 216-225 (2005).
  22. Nauen, R., Denholm, I. Resistance of insect pests to neonicotinoid insecticides: current status and future prospects. Arch Insect Biochem Physiol. 58, 200-215 (2005).
  23. Naranjo, S. E., Ellsworth, P. C. Fifty years of the integrated control concept: moving the model and implementation forward in Arizona. Pest Manage Sci. 65, 1267-1286 (2009).
  24. Palumbo, J. C., Castle, S. J. IPM for fresh-market lettuce production in the desert southwest: the produce paradox. Pest Manage Sci. 65, 1311-1320 (2009).
  25. Ellsworth, P. C., Martinez-Carrillo, J. L. IPM for Bemisia tabaci: a case study from North America. Crop Protect. 20, 853-869 (2001).
  26. Naranjo, S. E., Ellsworth, P. C., Cañas, L. . Mortality and populations dynamics of Bemisia tabaci within a multi-crop system. , (2009).
  27. Naranjo, S. E. Long-term assessment of the effects of transgenic Bt cotton on the function of the natural enemy community. Environ Entomol. 34, 1211-1223 (2005).
  28. Naranjo, S. E. Establishment and impact of exotic Aphelinid parasitoids in Arizona: A life table approach. J Insect Sci. 8, 36 (2008).
  29. Asiimwe, P., Ellsworth, P. C., Naranjo, S. E. Natural enemy impacts on Bemisia tabaci (MEAM1) dominate plant quality effects in the cotton system. Ecol Entomol. 41, 642-652 (2016).
  30. Naranjo, S. E. Survival and movement of Bemisia tabaci (Homoptera: Aleyrodidae) crawlers on cotton. Southwest Entomol. 32, 17-23 (2007).
  31. Bellows, T. S., Van Driesche, R. G., Elkinton, J. S. Life-table construction and analysis in the evaluation of natural enemies. Annu Rev Entomol. 37, 587-614 (1992).
  32. Buonaccorsi, J. P., Elkinton, J. S. Estimation of contemporaneous mortality factors. Res Popul Ecol. 32, 151-171 (1990).
  33. Royama, T. Evaluation of mortality factors in insect life table analysis. Ecol Monogr. 51, 495-505 (1981).
  34. Elkinton, J. S., Buonaccorsi, J. P., Bellows, T. S., Van Driesche, R. G. Marginal attack rate, k-values and density dependence in the analysis of contemporaneous mortality factors. Res. Pop. Ecol. 34, 29-44 (1992).
  35. Varley, G. C., Gradwell, G. R. Key factors in population studies. J Anim Ecol. 29, 399-401 (1960).
  36. Caswell, H. . Matrix population models. , (2001).
  37. Mills, N. J. Selecting effective parasitoids for biological control introductions: Codling moth as a case study. Biol Control. 34, 274-282 (2005).
  38. Foltyn, S., Gerling, D. The parasitoids of the aleyrodid Bemisia tabaci in Israel: development, host preference and discrimination of the aphelinid wasp Eretmocerus mundus. Entomol Exp Appl. 38, 255-260 (1985).
  39. Headrick, D. H., Bellows, T. S., Perring, T. M. Behaviors of female Eretmocerus sp nr californicus (Hymenoptera: Aphelinidae) attacking Bemisia argentifolii (Homoptera: Aleyrodidae) on sweet potato. Environ Entomol. 24, 412-422 (1995).
  40. Liu, T. X., Stansly, P. A. Oviposition, development, and survivorship of Encarsia pergandiella (Hymenoptera: Aphelinidae) in four instars of Bemisia argentifolii (Homoptera: Aleyrodidae). Ann Entomol Soc Am. 89, 96-102 (1996).
  41. Ardeh, M. J., deJong, P. W., vanLenteren, J. C. Selection of Bemisia nymphal stages for oviposition or feeding, and host-handling times of arrhenotokous and thelytokous Eretmocerus mundus and arrhenotokous E-eremicus. BioControl. 50, 449-463 (2005).
  42. Zang, L. S., Liu, T. X. Host-feeding of three parasitoid species on Bemisia tabaci biotype B and implications for whitefly biological control. Entomol Exp Appl. 127, 55-63 (2008).
  43. Hagler, J. R., Naranjo, S. E. Determining the frequency of heteropteran predation on sweetpotato whitefly and pink bollworm using multiple ELISAs. Entomol Exp Appl. 72, 63-70 (1994).
  44. Hagler, J. R., Naranjo, S. E. Qualitative survey of two Coleopteran predators of Bemisia tabaci (Homoptera, Aleyrodidae) and Pectinophora gossypiella (Lepidoptera, Gelechiidae) using a multiple prey gut content ELISA. Environ Entomol. 23, 193-197 (1994).
  45. Hagler, J. R., Jackson, C. G., Isaacs, R., Machtley, S. A. Foraging behavior and prey interactions by a guild of predators on various lifestages of Bemisia tabaci. J Insect Sci. 4, (2004).
  46. Price, J. F., Taborsky, D. Movement of immature Bemisia tabaci (Homoptera, Aleyrodidae) on poinsettia leaves. Florida Entomol. 75, 151-153 (1992).
  47. Simmons, A. M. Settling of crawlers of Bemisia tabaci (Homoptera : Aleyrodidae) on five vegetable hosts. Ann Entomol Soc Am. 95, 464-468 (2002).
  48. Royama, T. A fundamental problem in key factor analysis. Ecology. 77, 87-93 (1996).
  49. Stiling, P., Throckmorton, A., Silvanima, J., Strong, D. R. Does spatial scale affect the incidence of density dependence – A field test with insect parasitoids. Ecology. 72, 2143-2154 (1991).
  50. Hassell, M., Latto, J., May, R. Seeing the wood for the trees: detecting density dependence from existing life table studies. J Anim Ecol. 58, 883-892 (1989).
  51. Berryman, A. A. Population regulation, emergent properties, and a requiem for density dependence. Oikos. 99, 600-606 (2002).
  52. Sibly, R. M., Smith, R. H. Identifying key factors using lambda contribution analysis. J Anim Ecol. 67, 17-24 (1998).
check_url/pt/56150?article_type=t

Play Video

Citar este artigo
Naranjo, S. E., Ellsworth, P. C. Methodology for Developing Life Tables for Sessile Insects in the Field Using the Whitefly, Bemisia tabaci, in Cotton As a Model System. J. Vis. Exp. (129), e56150, doi:10.3791/56150 (2017).

View Video