تقييم تأثير مبيد الحشرات للفطريات المسببة للأمراض الحشرية ضد الحشرات العذرية ، من الخردل ، Lipaphis erysimi (Kalt.)
Summary
يقدم هذا البروتوكول نظام فحص حيوي محسن للأوراق المنفصلة لتقييم فعالية الفطريات المسببة للأمراض الحشرية (EPF) ضد من الخردل (Lipaphis erysimi (Kalt.)) ، وهي حشرة بارثينوجينية. تحدد الطريقة عملية جمع البيانات أثناء تجارب طبق بتري ، مما يمكن الباحثين من قياس ضراوة EPF باستمرار ضد حشرات المن الخردل والحشرات البارثينوجينية الأخرى.
Abstract
من الخردل (L. erysimi) هو آفة تصيب العديد من المحاصيل الصليبية وتنقل فيروسات النبات. لتحقيق إدارة الآفات الصديقة للبيئة ، تعد الفطريات المسببة للأمراض الحشرية (EPF) عوامل محتملة لمكافحة الميكروبات للسيطرة على هذه الآفة. لذلك ، فإن فحص الفوعة لعزلات EPF تحت ظروف طبق بتري ضروري قبل التطبيق الميداني. ومع ذلك ، فإن من الخردل هو حشرة بارثينوجينية ، مما يجعل من الصعب تسجيل البيانات أثناء تجارب طبق بتري. تم تطوير نظام معدل للمقايسات الحيوية للأوراق المنفصلة لمعالجة هذه المشكلة ، باستخدام بخاخ دقيق لتلقيح الكونيديا على حشرات المن ومنع الغرق عن طريق تسهيل تجفيف الهواء بعد تعليق البوغ. حافظ النظام على رطوبة نسبية عالية طوال فترة المراقبة ، وظل قرص الأوراق طازجا لأكثر من عشرة أيام ، مما سمح بالتكاثر الجيني لحشرات المن. لمنع تراكم النسل ، تم تنفيذ عملية إزالة يومية باستخدام فرشاة الطلاء. يوضح هذا البروتوكول نظاما مستقرا لتقييم ضراوة عزلات EPF ضد حشرات المن الخردل أو حشرات المن الأخرى ، مما يتيح اختيار العزلات المحتملة لمكافحة المن.
Introduction
من الخردل (L. erysimi) هو آفة سيئة السمعة تصيب مجموعة متنوعة من المحاصيل الصليبية ، مما يتسبب في خسائر اقتصادية كبيرة1. في حين تمت التوصية بالعديد من المبيدات الحشرية المنهجية لمكافحة تفشي حشرات المن ، فإن الاستخدام المتكرر لهذه المبيدات الحشرية يثير مخاوف بشأن مقاومة مبيدات الآفات 2,3. لذلك ، من حيث إدارة الآفات الصديقة للبيئة ، يمكن أن تكون الفطريات المسببة للأمراض الحشرية (EPF) بمثابة استراتيجية مكافحة بديلة مناسبة. EPF هو أحد مسببات الأمراض الحشرية التي لديها القدرة على إصابة المضيفين عن طريق اختراق بشرتهم ، مما يجعلها عاملا قويا للسيطرة على حشرات المن والحشرات الأخرى الماصة للنبات4. علاوة على ذلك ، أثبت EPF أنه تقنية مجدية ومستدامة لإدارة الآفات ، حيث يقدم فوائد مثل تعارض مسببات الأمراض النباتية وتعزيز نمو النبات5.
يمكن الحصول على EPF من خلال اصطياد الحشرات والتربة أو عزلها من جثث الحشرات في الحقل 6,7. ومع ذلك ، قبل الاستخدام الإضافي للعزلات الفطرية ، من الضروري فحص الإمراضية. تم إجراء العديد من الدراسات حول فعالية EPF ضد حشرات المن ، وهي آفات محصولية كبيرة يمكن أن تسبب أضرارا جسيمة 8,9. تم اختبار حشرات المن الخردل ، من بين أنواع مختلفة من حشرات المن ، للتأكد من قابليتها لعدة سلالات من Beauveria spp. ، Metarhizium spp. ، Lecanicillium spp. ، Paecilomyces spp. ، وحتى Alternaria ، والتي تعرف في المقام الأول باسم الفطريات المسببة للأمراض النباتية والنباتية ولكنها أظهرت بعض الآثار المميتة ضد حشرات الخردل10،11،12.
لتقييم فعالية EPF ضد حشرات المن في ظل ظروف المختبر ، يمكن تقسيم المقايسات الحيوية إلى قسمين رئيسيين: غرفة التلقيح والتلقيح الفطري. يصف البروتوكول الحالي بناء غرفة التلقيح ، حيث يمكن الحفاظ على حشرات المن باستخدام طرق مختلفة مثل ورقة مستأصلة مع سويقات ملفوفة بالقطن الرطب ، أو قرص أوراق مستأصل مع طبق بتري مبطن بورق ترشيح مبلل ، أو الصيانة المباشرة على نباتات الأواني ، أو قرص أوراق مستأصل مضمن في أجار الماء داخل طبق أو حاوية بتري10 ، 11,13. تشمل الطرق الشائعة للتلقيح الفطري رش الكونيديا ، وغمر المن في تعليق الكونيديا ، وغمس الأوراق في تعليق الكونيديا ، وتلقيح النباتات الداخلية11،14،15،16. على الرغم من وجود طرق تلقيح مختلفة ، يجب أن تحاكي المقايسات الحيوية ظروف التطبيق الميداني. على سبيل المثال ، في حالة طريقة غمس الأوراق12,17 ، يمكن تقييم كفاءة EPF ، ولكن نظرا لأن حشرات المن تصيب الأوراق المحملة بالفطريات ، فإن الجانب الظهري من المن ، وهو موقع اختراق تفضيلي ، لا يتعرض عادة للفطريات.
لتقييم تأثير مبيد الحشر ل EPF في ظل ظروف المختبر ، يقترح هذا البروتوكول استخدام طريقة الأوراق المنفصلة التي وصفها Yokomi و Gottwald18 مع بعض التعديلات ، متبوعة بتلقيح الكونيديا باستخدام بخاخ صغير. تحافظ هذه الطريقة على رطوبة 100٪ تقريبا في غرفة الفحص الحيوي لمدة سبعة أيام على الأقل دون الحاجة إلى تجديد إضافي للمياه18,19. بالإضافة إلى ذلك ، فإن حصر حشرات المن على سطح واحد يضمن تعرضها لرش الكونيديا ويسهل الملاحظات20. ومع ذلك ، قد تعلق حشرات المن في سطح أجار المكشوف أثناء التحرك داخل غرفة التلقيح. علاوة على ذلك ، يمكن أن يكون تسجيل البيانات في تجربة طبق بتري مع حشرات الخردل ، وهي حشرات بارثينوجينية ، أمرا صعبا بسبب تطورها وتكاثرها السريع. من الصعب التمييز بين البالغين الملقحين وذريتهم دون إزالة. نادرا ما يتم ذكر تفاصيل كيفية المضي قدما في هذه الخطوة ، ويجب تحسين بعض العوامل غير المتسقة ، مثل منطقة استهلاك الأوراق.
يوضح هذا البروتوكول نظاما مستقرا لفحص ضراوة عزلات EPF ضد حشرات من الخردل ، مما يتيح اختيار العزلات المحتملة ضد أنواع مختلفة من المن من مكتبة EPF واسعة النطاق. يمكن تحديد حشرات المن التي تم جمعها ميدانيا ، ويمكن إنشاء مجموعة مختبرية كافية من حشرات من الخردل لتقييم التأثير القاتل لمختلف العزلات الفطرية باستخدام منهجية سهلة ومجدية مع نتائج متسقة. طورت حشرات المن آليات تطورية متعددة استجابة للضغوط البشرية الشديدة والمتكررة في النظم الإيكولوجية الزراعية ، مما يشكل تحديات للأمن الغذائي9. لذلك ، يمكن توسيع هذه الطريقة الموصوفة لتقييم عزلات EPF المحتملة ضد أنواع مختلفة من المن.
Protocol
Representative Results
Discussion
كثيرا ما تنتشر أنواع متعددة من المن ، بما في ذلك من الخردل (L. erysimi) ومن الملفوف (Brevicoryne brassicae)26. تم الإبلاغ عن كلا النوعين في تايوان27 ، ومن الممكن أن يتعايشا في موقع التجميع. للتمييز بين أنواع المن وثيقة الصلة ، استخدمت هذه الدراسة تقنية تحديد الهوية الجزيئي…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
تم دعم هذا البحث من قبل 109-2313-B-005 -048 -MY3 من وزارة العلوم والتكنولوجيا (MOST).
Materials
| 10 μL Inoculating Loop | NEST Scientific | 718201 | |
| 100 bp DNA Ladder III | Geneaid | DL007 | |
| 2x SuperRed PCR Master Mix | Biotools | TE-SR01 | |
| 50 mL centrifuge tube | Bioman Scientific | ET5050-12 | |
| 6 cm Petri dish | Alpha Plus Scientific | 16021 | |
| 6 mm insect aspirator | MegaView Science | BA6001 | |
| 70 mm filter paper NO.1 | Toyo Roshi Kaisha | ||
| 70% ethanol | |||
| 9 cm Petri dish | Alpha Plus Scientific | 16001 | |
| Agar | Bioman Scientific | AGR001.1 | Microbiology grade |
| Agarose | Bioman Scientific | PB1200 | |
| BioGreen Safe DNA Gel Buffer | Bioman Scientific | SDB001T | |
| Chromas | Technelysium | ||
| GeneDoc | |||
| GenepHlow Gel/PCR Kit | Geneaid | DFH300 | https://www.geneaid.com/data/files/1605861013102532959.pdf |
| Gene-Spin Genomic DNA Isolation Kit | Protech Technology | PT-GD112-V3 | http://www.protech-bio.com/UserFiles/file/Gene-Spin%20Genomic%20DNA%20Kit.pdf |
| Hemocytometer | Paul Marienfeld | 640030 | |
| Komatsuna leaves (Brassica rapa var. perviridis) | Tai Cheng Farm | 1-010-300410 | |
| Microsprayer | |||
| MiniAmp Thermal Cycler | Thermo Fisher Scientific | A37834 | |
| Mustard aphid (Lipaphis erysimi) | |||
| Painting brush | Tian Cheng brush company | 4716608400352 | |
| Parafilm M | Bemis | PM-996 | |
| Pellet pestle | Bioman Scientific | GT100R | |
| Sabouraud Dextrose Broth | HiMedia | MH033-500G | |
| SPSS Statistics | IBM | ||
| TAE buffer 50x | Bioman Scientific | TAE501000 | |
| Tween 80 | PanReac AppliChem | 142050.1661 |
Riferimenti
- Ghosh, S., Roy, A., Chatterjee, A., Sikdar, S. R. Effect of regional wind circulation and meteorological factors on long-range migration of mustard aphids over indo-gangetic plain. Scientific Reports. 9, 5626 (2019).
- Dhillon, M. K., Singh, N., Yadava, D. K. Preventable yield losses and management of mustard aphid, Lipaphis erysimi (Kaltenbach) in different cultivars of Brassica juncea(L.) Czern & Coss. Crop Protection. 161, 106070 (2022).
- Huang, F., Hao, Z., Yan, F. Influence of oilseed rape seed treatment with imidacloprid on survival, feeding behavior, and detoxifying enzymes of mustard aphid, lipaphis erysimi. Insects. 10 (5), 144 (2019).
- Mannino, M. C., Huarte-Bonnet, C., Davyt-Colo, B., Pedrini, N. Is the insect cuticle the only entry gate for fungal infection? insights into alternative modes of action of entomopathogenic fungi. Journal of Fungi. 5 (2), 33 (2019).
- Bamisile, B. S., Akutse, K. S., Siddiqui, J. A., Xu, Y. Model application of entomopathogenic fungi as alternatives to chemical pesticides: prospects, challenges, and insights for next-generation sustainable agriculture. Frontiers in Plant Science. 12, 741804 (2021).
- Scorsetti, A. C., Humber, R. A., Garcia, J. J., Lopez Lastra, C. C. Natural occurrence of entomopathogenic fungi (Zygomycetes: Entomophthorales) of aphid (Hemiptera: Aphididae) pests of horticultural crops in Argentina. Biocontrol. 52, 641-655 (2007).
- Liu, Y. C., Ni, N. T., Chang, J. C., Li, Y. H., Lee, M. R., Kim, J. S., et al. Isolation and selection of entomopathogenic fungi from soil samples and evaluation of fungal virulence against insect pests. Journal of Visualized Experiments. 175, e62882 (2021).
- Francis, F., Fingu-Mabola, J. C., Fekih, I. B. Direct and endophytic effects of fungal entomopathogens for sustainable aphid control: a review. Agriculture. 12 (12), 2081 (2022).
- Simon, J., Peccoud, J. Rapid evolution of aphid pests in agricultural environments. Current Opinion in Insect Science. 26, 17-24 (2018).
- Ujjan, A. A., Shahzad, S. Use of Entomopathogenic Fungi for the Control of Mustard Aphid (Lipaphis erysimi) on canola (Brassica napus L). Pakistan Journal of Botany. 44 (6), 2081-2086 (2012).
- Sajid, M., Bashir, N. H., Batool, Q., Munir, I., Bilal, M., Jamal, M. A., et al. In-vitro evaluation of biopesticides (Beauveria bassiana, Metarhizium anisopliae, Bacillus thuringiensis) against mustard aphid Lipaphis erysimi kalt. (Hemiptera: Aphididae). Journal of Entomology and Zoology Studies. 5 (6), 331-335 (2017).
- Paschapur, A. U., Subbanna, A. R. N. S., Singh, A. K., Jeevan, B., Stanley, J., Rajashekara, H., Mishra, K. K., Koti, P. S., Kant, L., Pattanayak, A. Alternaria alternata strain VLH1: a potential entomopathogenic fungus native to North Western Indian Himalayas. Egyptian Journal of Biological Pest Control. 32, 138 (2022).
- Miohammed, A. A. Lecanicillium muscarium and Adalia bipunctata combination for the control of black bean aphid, Aphis fabae. Biocontrol. 63, 277-287 (2018).
- Thaochan, N., Ngampongsai, A., Prabhakar, C. S., Hu, Q. Beauveria bassiana PSUB01 simultaneously displays biocontrol activity against Lipaphis erysimi (Kalt.) (Hemiptera: Aphididae) and promotes plant growth in Chinese kale under hydroponic growing conditions. Biocontrol Science and Technology. 31 (10), 997-1015 (2021).
- Mseddi, J., Farhat-Touzri, D. B., Azzouz, H. Selection and characterization of thermotolerant Beauveria bassiana isolates and with insecticidal activity against the cotton-melon aphid Aphis gossypii (Glover) (Hemiptera: Aphididae). Pest Management Science. 78 (6), 2183-2195 (2022).
- Butt, T. M., Ibrahim, L., Clark, S. J., Beckett, A. The germination behaviour of Metarhizium anisopliae on the surface of aphid and flea beetle cuticles. Mycological Research. 99 (8), 945-950 (1995).
- Ullah, S., Raza, A. B. M., Alkafafy, M., Sayed, S., Hamid, M. I., Majeed, M. Z., Riaz, M. A., Gaber, N. M., Asim, M. Isolation, identification and virulence of indigenous entomopathogenic fungal strains against the peach-potato aphid, Myzus persicae Sulzer (Hemiptera: Aphididae), and the fall armyworm, Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae). Egyptian Journal of Biological Pest Control. 32, 2 (2022).
- Yokomi, R. K., Gottwald, T. R. Virulence of Verticillium lecanii Isolates in Aphids Determined by Detached-leaf Bioassay. Journal of Inbertebrate Pathology. 51, 250-258 (1988).
- Vu, V. H., Hong, S. I., Kim, K. Selection of entomopathogenic fungi for aphid control. Journal of Bioscience and Bioengineering. 104 (6), 498-505 (2007).
- Vandenberg, J. D. Standardized bioassay and screening of beauveria bassiana and paecilomyces fumosoroseus against the russian wheat aphid (homoptera: aphididae). Journal of Economic Entomology. 89 (6), 1418-1423 (1996).
- Lu, W. N., Wu, Y. T., Kuo, M. H. Development of species-specific primers for the identification of aphids in Taiwan. Applied Entomology and Zoology. 43 (1), 91-96 (2008).
- Liu, Y. C., et al. Isolation and selection of entomopathogenic fungi from soil samples and evaluation of fungal virulence against insect pests. Journal of Visualized Experiments. 175, e62882 (2021).
- Menger, J., Beauzay, P., Chirumamilla, A., Dierks, C., Gavloski, J., Glogoza, P., et al. Implementation of a diagnostic-concentration bioassay for detection of susceptibility to pyrethroids in soybean aphid (hemiptera: aphididae). Journal of Economic Entomology. 113 (2), 932-939 (2020).
- Zhang, R., Chen, J., Jiang, L., Qiao, G. The genes expression difference between winged and wingless bird cherry-oat aphid Rhopalosiphum padi based on transcriptomic data. Scientific Reports. 9, 4754 (2019).
- Abbott, W. S. A method of computing the effectiveness of an insecticide. Journal of Economic Entomology. 18, 265-267 (1925).
- Liu, T. X., Sparks, A. N. . Aphids on Cruciferous Crops: Identification and Management. , 9-11 (2001).
- Kuo, M., Chianglin, H. Temperature dependent life table of brevicoryne brassicae (l.)(hemiptera: aphididae) on radish. Formosan Entomologist. 27, 293-302 (2007).
- Im, Y., Park, S., Lee, S. Y., Kim, J., Kim, J. J. Early-Stage defense mechanism of the cotton aphid aphis gossypii against infection with the insect-killing fungus beauveria bassiana JEF-544. Frontiers in Immunology. 13, 907088 (2022).
- Kim, J. J., Roberts, D. W. The relationship between conidial dose, moulting and insect developmental stage on the susceptibility of cotton aphid, Aphis gossypii, to conidia of Lecanicillium attenuatum, an entomopathogenic fungus. Biocontrol Science and Technology. 22 (3), 319-331 (2012).
- Reingold, V., Kottakota, C., Birnbaum, N., Goldenberg, M., Lebedev, G., Ghanim, M., et al. Intraspecies variation ofMetarhiziumbrunneumagainst the green peach aphid,Myzus persicae, provides insight into thecomplexity of disease progression. Pest Management Science. 77, 2557-2567 (2021).
- Ortiz-Urquiza, A., Keyhani, N. O. Action on the Surface: entomopathogenic fungi versus the insect cuticle. Insects. 4, 357-374 (2013).
- Knodel, J. J., Beauzay, P., Boetel, M., Prochaska, T., Chirumamilla, A. . 2022 North Dakota Field Crop Insect Management Guide. , (2021).
- Yeo, H., Pell, J. K., Alderson, P. G., Clark, S. J., Pye, B. J. Laboratory evaluation of temperature effects on the germination and growth of entomopathogenic fungi and on their pathogenicity to two aphid species. Pest Management Science. 59 (2), 156-165 (2003).
- Erdos, Z., Chandler, D., Bass, C., Raymond, B. Controlling insecticide resistant clones of the aphid, Myzus persicae, using the entomopathogenic fungus Akanthomyces muscarius: fitness cost of resistance under pathogen challenge. Pest Management Science. 77 (11), 5286-5293 (2021).
