Colorado Patates Böceği Kış Uykusuna Yatması Üzerine Doğal Koşullar Altında Deneysel Bir Çalışma
Summary
Burada, ılıman bölgenin doğal koşulları altında Colorado patates böceği hazırda bekletme modunu incelemek için bir yöntem ve kışın böcek toplama tekniği sunuyoruz. Bu yöntem, hazırda bekletme modunun herhangi bir aşamasında çeşitli analizler için istenen sayıda kışlayan bireyin elde edilmesini sağlar.
Abstract
Ilıman bölgedeki patates Solanum tuberosum L.’nin en büyük zararlılarından biri, Colorado patates böceği (CPB) böceğidir. CPB’nin bağışıklığı ve hastalıkları ile ilgili çalışmaların çoğu aktif beslenme aşamalarında yapılır. Bununla birlikte, bu böcekler yaşam döngülerinin çoğunu kış diyapozu (kış uykusu) durumunda geçirmelerine rağmen, dinlenme aşamaları hakkında daha az çalışma vardır. Bu çalışmada, doğal koşullar altında CPB hazırda bekletme modunu araştırmak için bir yöntem geliştirildi ve test edildi ve kışın yeterli sayıda birey toplama fırsatı sunuldu. Bu makalede, KPB sağkalımı değerlendirildi ve farklı hiberasyon evrelerindeki enfeksiyöz ajanlar tanımlandı. CPB mortalitesi kış uykusu sırasında artarak Nisan-Mayıs aylarında maksimuma ulaştı. Ölü böceklerden entomopatojenik mantarlar (Beauveria, Isaria ve Lecanicillium) ve bakteriler Bacillus, Sphingobacterium, Peribacillus, Pseudomonas ve Serratia izole edildi. Böceklerin tüm kış uykusu süresi boyunca hayatta kalma oranı% 61 idi. Sunulan yöntemin başarısını gösteren donmuş veya kurutulmuş böcek bulunamadı.
Introduction
Colorado patates böceği Leptinotarsa decemlineata Say (CPB), ağırlıklı olarak patates Solanum tuberosum L olmak üzere Solanaceae bitkilerinin önemli bir zararlısıdır. Bu türün coğrafi aralığı 16 milyonkm2’den fazladır ve sürekli genişler1. CPB’nin fakültatif kış diyapozu vardır ve ılıman bölgede kış uykusu zorunludur. Diyapoz, kısa günlük bir fotoperiyot ile indüklenir ve sıcaklık1 ile modüle edilir. Bu böcekler yetişkin aşamasında toprağa girerek kışı geçirirler. Artan enlemlerle, hazırda bekletme süresinin süresi uzar. Ilıman bölgede, özellikle menzilinin kuzey bölgelerinde, kışlama 9 aya kadar sürer: Ağustos-Eylül’den Mayıs-Haziran’a kadar (Noskov ve diğerleri, kişisel gözlemler). Bu süre zarfında, CPB – tıpkı ılıman bölgedeki diğer böcekler gibi – elverişsiz kış koşullarına maruz kalır ve soğuğa toleransını arttırmalıdır. Aynı zamanda, böceklerin toprakla teması, çeşitli fırsatçı ve patojenik mikroorganizmalar tarafından enfeksiyon riskini arttırır2. Bu nedenle, bu böceklerin kış uykusu sırasında belirli bir bağışıklık sistemi aktivitesini sürdürmeleri gerekir ve bu da enerjik olarak maliyetlidir. Bununla birlikte, böcek bir enfeksiyondan kurtulsa bile, hastalık soğuğa dayanıklılığını azaltabilir3. Düşük sıcaklığın, CPB’nin kış mortalitesinin tek nedeni olmadığı unutulmamalıdır. Oksijen eksikliği de önemli bir rol oynar ve bazı koşullar altında kış ölümlerinin ana faktörü olabilir 4,5.
CPB’nin doğal kış ölüm oranının çok yüksek olabileceği ve killi tınlı topraklarda% 100’e ulaşabileceğibilinmektedir 6. Bu nedenle, kışlama, CPB yaşam döngüsündeki en önemli dönemlerden biridir. Bununla birlikte, doğal koşullar altında CPB hazırda bekletmenin fizyolojisi, bağışıklık sistemi aktivitesi, sağkalımı ve diğer parametreleri hakkındaki veriler hala sınırlıdır. CPB erişkinlerinde diyapoz sırasında ve soğuk şokuna yanıt olarak diferansiyel gen ekspresyonu ve çeşitli fizyolojik parametreler üzerine çalışmalar vardır 7,8,9,10,11,12; Bununla birlikte, bu analizler esas olarak, sıcaklık, nem ve doğal patojen yükünde doğal dalgalanmalar olmaksızın laboratuvar koşullarında diyapoz veya soğuk stresinin indüklenmesiyle gerçekleştirilmiştir. Bununla birlikte, doğal koşullar altında topraktan kazı yoluyla toplanan bu böceklerin fizyolojisi üzerine araştırmalar önemlidir. 1970’ler-1980’lerdedoğal koşullar altında kışlamanın farklı yönleri aktif olarak incelenmiştir 13,14,15,16,17,18. Öte yandan, bu çalışmalarda kışın topraktan CPB kazısı yapılmamıştır. Ek olarak, CPB’nin kontrollü hazırda bekletme modu için bir teknik ve kafeslerin bir açıklaması ayrıntılı olarak sağlanmamıştır. Bu nedenle, doğal ortamlarda kışlayan CPB’lerin fizyolojisinin araştırılmasına ihtiyaç vardır19.
Bu çalışmanın amacı, KPB erginlerinin doğal koşullar altında kontrollü kış uykusuna yatması için bir yöntem geliştirmek ve test etmektir. Önerilen yöntem, karasal iklimin tarla koşulları altında kış uykusu sırasında mikrobiyolojik, immünolojik ve diğer tahliller için istenen sayıda CPB bireyinin elde edilmesine izin verir. Bu yöntem, kar altında toprakta kışı geçiren diğer böcek türlerine uyarlanabilir ve uygulanabilir.
Protocol
Representative Results
Discussion
Bu çalışma, CPB’lerin kışlamasını incelemek için önerilen yöntemin, farklı kış uykusu dönemlerinde yeterli sayıda böcek elde etmemizi sağladığını göstermektedir. Sunulan tekniğin başarısı, en önemlisi hava koşulları olan birkaç bağımsız faktöre bağlıdır. Soğuk ve karsız bir kış aylarında, toprak kafesin tüm derinliğine kadar donabilir. Bu durumda, tüm böceklerin ölüm riski önemli ölçüde artar18. Böceğin hayatta kalması,yılda…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Meslektaşlarımız Vladimir Shilo, Vera Morozovа, Ulyana Rotskaya, Olga Polenogova ve Oksana Tomilova’ya saha ve laboratuvar prosedürlerinin düzenlenmesi ve yürütülmesindeki yardımları için teşekkür ederiz.
Araştırma, Rus Bilim Vakfı, proje No. 22-14-00309 tarafından desteklenmiştir.
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 |
Riferimenti
- Alyokhin, A., Benkovskaya, G., Udalov, M. Colorado potato beetle. Insect Pests of Potato. , 29-43 (2022).
- Alyokhin, A., Kryukov, V. Ecology of a potato field. Insect Pests of Potato. , 451-462 (2022).
- Lee Jr, R. E., Costanzo, J. P., Kaufman, P. E., Lee, M. R., Wyman, J. A. Ice-nucleating active bacteria reduce the cold-hardiness of the freeze-intolerant Colorado potato beetle (Coleoptera: Chrysomelidae). Journal of Economic Entomology. 87 (2), 377-381 (1994).
- Ushatinskaja, R. S. Diapause of insects and its modifications. Journal of General Biology. 34, 194-215 (1973).
- Zheng, X. L., et al. Effect of soil moisture on overwintering pupae in Spodopteraexigua (Lepidoptera: Noctuidae). Applied Entomology and Zoology. 48, 365-371 (2013).
- Hiiesaar, K., Metspalu, L., Jõudu, J., Jõgar, K. Over-wintering of the Colorado potato beetle (Leptinotarsa decemlineata Say) in field conditions and factors affecting its population density in Estonia. Agronomy Research. 4 (1), 21-30 (2006).
- Yocum, G. D., Rinehart, J. P., Chirumamilla-Chapara, A., Larson, M. L. Characterization of gene expression patterns during the initiation and maintenance phases of diapause in the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata. Journal of Insect Physiology. 55 (1), 32-39 (2009).
- Yocum, G. D., Buckner, J. S., Fatland, C. L. A comparison of internal and external lipids of nondiapausing and diapause initiation phase adult Colorado potato beetles, Leptinotarsa decemlineata. Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology. 159 (3), 163-170 (2011).
- Nikonorov, Y. M., Syrtlanova, L. A., Kitaev, K. A., Benkovskaya, G. V. Transcription activity of genes involved in diapause regulation in the Colorado Potato beetle and its change under a fipronil impact. Russian Journal of Genetics: Applied Research. 8, 80-86 (2018).
- Govaere, L., et al. Transcriptome and proteome analyses to investigate the molecular underpinnings of cold response in the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata. Cryobiology. 88, 54-63 (2019).
- Lehmann, P., Westberg, M., Tang, P., Lindström, L., Käkelä, R. The diapause lipidomes of three closely related beetle species reveal mechanisms for tolerating energetic and cold stress in high-latitude seasonal environments. Frontiers in Physiology. 11, 576617 (2020).
- Lebenzon, J. E., Torson, A. S., Sinclair, B. J. Diapause differentially modulates the transcriptomes of fat body and flight muscle in the Colorado potato beetle. Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics. 40, 100906 (2021).
- Lashomb, J. H., Ng, Y. S., Ghidiu, G., Green, E. Description of spring emergence by the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata (Say) (Coleoptera: Chrysomelidae), in New Jersey. Environmental entomology. 13 (3), 907-910 (1984).
- Cantwell, G. E., Cantelo, W. W., Schroder, R. F. Effect of Beauveria bassiana on underground stages of the Colorado potato beetle, Leptinotarsa decemlineata (Coleoptera: Chrysomelidae). The Great Lakes Entomologist. 19 (2), 6 (1986).
- Fedorko, A., Bajan, C., Kmitowa, K., Wojciehowska, M. Effectiveness of the use of selected microorganisms to control the Colorado beetle during hibernation. Ecological Studies. 3 (2), 127-134 (1977).
- Gaugler, R., Costa, S. D., Lashomb, J. Stability and efficacy of Beauveria bassiana soil inoculations. Environmental Entomology. 18 (3), 412-417 (1989).
- Bajan, C., Kmitowa, K. Contribution of entomopathogenic fungi to the natural winter reduction of Colorado beetle adults. Polish Ecological Studies. 3 (2), 107-114 (1977).
- Milner, M., Kung, K. S., Wyman, J. A., Feldman, J., Nordheim, E. Enhancing overwintering mortality of Colorado potato beetle (Coleoptera: Chrysomelidae) by manipulating the temperature of its diapause habitat. Journal of Economic Entomology. 85 (5), 1701-1708 (1992).
- Doğan, C., et al. Characterization of calcium signaling proteins from the fat body of the Colorado Potato Beetle, Leptinotarsa decemlineata (Coleoptera: Chrysomelidae): Implications for diapause and lipid metabolism. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 133, 103549 (2021).
- Benkovskaya, G. V., Udalov, M. B. Colorado potato beetle investigations in the south Urals. Nova Science Publishers. , (2011).
- Short, C. A., Hahn, D. A. Fat enough for the winter? Does nutritional status affect diapause. Journal of Insect Physiology. , 104488 (2023).
- McDonald, J. R., Bale, J. S., Walters, K. F. A. Low-temperature mortality and overwintering of the western flower thrips Frankliniella occidentalis (Thysanoptera: Thripidae). Bulletin of Entomological Research. 87 (5), 497-505 (1997).
