Un estudio experimental sobre la hibernación del escarabajo de la papa de Colorado en condiciones naturales
Summary
Aquí presentamos un método para estudiar la hibernación del escarabajo de la papa de Colorado en las condiciones naturales de la zona templada, así como una técnica para recolectar escarabajos en invierno. Este método permite obtener un número deseado de individuos invernantes para diversos análisis en cualquier etapa de la hibernación.
Abstract
Una de las principales plagas de la papa Solanum tuberosum L. en la zona templada es el insecto escarabajo de la papa de Colorado (CPB). La mayoría de los estudios sobre la inmunidad y las enfermedades de la CEC se realizan durante las etapas activas de alimentación. Sin embargo, hay menos estudios sobre las etapas de reposo, aunque estos escarabajos pasan la mayor parte de su ciclo de vida en un estado de diapausa invernal (hibernación). En este trabajo, se desarrolló y probó un método para investigar la hibernación de CPB en condiciones naturales, ofreciendo la oportunidad de recolectar un número suficiente de individuos en invierno. En este artículo se evaluó la supervivencia de la CEC y se identificaron agentes infecciosos en diferentes etapas de hibernación. La mortalidad por CEC aumentó durante la hibernación, alcanzando un máximo en abril-mayo. De los insectos muertos se aislaron hongos entomopatógenos (Beauveria, Isaria y Lecanicillium) y bacterias Bacillus, Sphingobacterium, Peribacillus, Pseudomonas y Serratia . La tasa de supervivencia de los escarabajos durante todo el período de hibernación fue del 61%. No se encontraron escarabajos congelados o disecados, lo que indica el éxito del método presentado.
Introduction
El escarabajo de la papa de Colorado Leptinotarsa decemlineata Say (CPB) es una plaga importante de las plantas de solanáceas, predominantemente de la papa Solanum tuberosum L. El área de distribución geográfica de esta especie es de más de 16 millones dekm2 y se expande constantemente1. El CPB tiene diapausa invernal facultativa y la hibernación es obligatoria en la zona templada. La diapausa es inducida por un fotoperiodo de día corto y modulada por la temperatura1. Estos escarabajos pasan el invierno en la etapa adulta excavando en el suelo. Con el aumento de las latitudes, la duración del período de hibernación se extiende. En la zona templada, especialmente en los territorios septentrionales de su área de distribución, la hibernación dura hasta 9 meses: desde agosto-septiembre hasta mayo-junio (Noskov et al., observaciones personales). Durante este período, el CPB, al igual que cualquier otro insecto en la zona templada, está expuesto a condiciones invernales desfavorables y debe aumentar su tolerancia al frío. Al mismo tiempo, el contacto de los escarabajos con el suelo aumenta el riesgo de infección por diversos microorganismos oportunistas y patógenos2. Por lo tanto, estos escarabajos necesitan mantener un cierto nivel de actividad del sistema inmunológico durante la hibernación, lo que también es energéticamente costoso. No obstante, incluso si el insecto sobrevive a una infección, la enfermedad puede reducir su resistencia alfrío. Cabe señalar que la baja temperatura no es la única razón de mortalidad invernal de la CEC. La falta de oxígeno también juega un papel importante y, en algunas condiciones, podría ser el principal factor de mortalidad invernal 4,5.
Se sabe que la mortalidad natural invernal del CPB puede ser muy alta, llegando al 100% en suelos franco arcillosos6. Por lo tanto, la hibernación es uno de los períodos más cruciales en el ciclo de vida del CPB. Sin embargo, los datos sobre la fisiología, la actividad del sistema inmunitario, la supervivencia y otros parámetros de la hibernación de la CEC en condiciones naturales siguen siendo limitados. Existen estudios sobre la expresión génica diferencial y diversos parámetros fisiológicos en adultos con CEC durante la diapausa y en respuesta al choque frío 7,8,9,10,11,12; Sin embargo, estos análisis se han llevado a cabo principalmente mediante la inducción de diapausa o estrés por frío en condiciones de laboratorio sin fluctuaciones naturales de temperatura, humedad y carga patógena nativa. No obstante, la investigación sobre la fisiología de estos escarabajos recolectados por excavación del suelo en condiciones naturales es importante. En las décadas de 1970 y 1980 se estudiaron activamente diferentes aspectos de la hibernación de la CPB en condiciones naturales 13,14,15,16,17,18. Por otro lado, estos estudios no involucraron la excavación de CPB del suelo en invierno. Además, no se proporciona en detalle una técnica para la hibernación controlada del CEC ni una descripción de las jaulas. Por lo tanto, es necesario investigar la fisiología de los CEC que hibernan en entornos naturales19.
El objetivo de este estudio fue desarrollar y probar un método para la hibernación controlada de adultos de CEC en condiciones naturales. El método propuesto permite obtener un número deseado de individuos de CEC para ensayos microbiológicos, inmunológicos y de otro tipo durante la hibernación en condiciones de campo de un clima continental. Este método se puede adaptar y aplicar a otras especies de insectos que pasan el invierno en suelos bajo la nieve.
Protocol
Representative Results
Discussion
Este estudio muestra que el método propuesto para el estudio de la hibernación de los CPB permite obtener un número suficiente de insectos en diferentes períodos de hibernación. El éxito de la técnica presentada depende de varios factores independientes, el más importante de los cuales son las condiciones climáticas. En un invierno frío y sin nieve, el suelo puede congelarse hasta la profundidad total de la jaula. En este caso, el riesgo de muerte de todos los escarabajos aumenta significativamente<sup class="x…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a nuestros colegas Vladimir Shilo, Vera Morozovа, Ulyana Rotskaya, Olga Polenogova y Oksana Tomilova por su ayuda en la organización y ejecución de los procedimientos de campo y laboratorio.
La investigación fue apoyada por la Fundación Rusa para la Ciencia, proyecto No. 22-14-00309.
Materials
| Agar-agar bacteriological purified | diaGene | 1806.5000 | |
| Bile Esculin Agar | HiMedia | M972 | |
| Endo Agar | HiMedia | M029 | |
| Glucose monohydrate-D | PanReac Applichem | 143140.1000Φ | |
| Lactic acid | PanReac Applichem | 141034.1211 | |
| Luria-Bertani liquid medium | HiMedia | G009 | |
| 15 ml conical centrifuge tubes | Axygen | SCT-15ML-25-S | |
| Peptone | FBIS SRCAMB | M 030/O61 |
|
| Phosphate buffered saline | Medigen | PBS500 | |
| Temperatutre and humidity datalogger Ecklerk-M-11 | Relsib | Waterproof datalogger |
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