자연 조건에서의 콜로라도 감자 딱정벌레 동면에 대한 실험적 연구
Summary
여기에서는 온대 지역의 자연 조건에서 콜로라도 감자 딱정벌레의 동면을 연구하는 방법과 겨울에 딱정벌레를 수집하는 기술을 제시합니다. 이 방법을 사용하면 동면의 모든 단계에서 다양한 분석을 위해 원하는 수의 월동 개체를 얻을 수 있습니다.
Abstract
온대 지역의 감자 Solanum tuberosum L.의 주요 해충 중 하나는 곤충 콜로라도 감자 딱정벌레 (CPB)입니다. CPB의 면역과 질병에 대한 대부분의 연구는 적극적인 섭식 단계에서 수행됩니다. 그럼에도 불구하고 휴식 단계에 대한 연구는 적지만 이 딱정벌레는 생애 주기의 대부분을 겨울 휴면(동면) 상태에서 보냅니다. 이 연구에서는 자연 조건에서 CPB 동면을 조사하는 방법을 개발하고 테스트하여 겨울에 충분한 수의 개체를 수집할 수 있는 기회를 제공했습니다. 이 논문에서는 CPB 생존율을 평가하고 동면의 여러 단계에서 감염원을 확인했습니다. CPB 사망률은 동면 기간 동안 증가하여 4-5월에 최대치에 도달했습니다. 곤충병원성 곰팡이(Beauveria, Isaria, Lecanicillium)와 박테리아 Bacillus, Sphingobacterium, Peribacillus, Pseudomonas 및 Serratia 를 죽은 곤충에서 분리했습니다. 전체 동면 기간 동안 딱정벌레의 생존율은 61%였습니다. 얼거나 건조된 딱정벌레는 발견되지 않았으며, 이는 제시된 방법의 성공을 나타냅니다.
Introduction
콜로라도 감자 딱정벌레 Leptinotarsa decemlineata Say (CPB)는 Solanaceae 식물의 중요한 해충으로, 주로 감자 Solanum tuberosum L입니다. 이 종의 지리적 범위는 1,600만km2 이상이며 지속적으로 확장되고있다.1. CPB는 겨울철 휴지기가 있으며 온대 지역에서는 동면이 필수입니다. 일시정지는 짧은 날의 광주기에 의해 유도되고 온도1에 의해 조절됩니다. 이 딱정벌레는 성충 단계에서 토양에 굴을 파고 겨울을 납니다. 위도가 증가함에 따라 최대 절전 기간이 길어집니다. 온대 지역, 특히 그 범위의 북부 영토에서 월동은 8 월 -9 월부터 5 월 -6 월까지 최대 9 개월 동안 지속됩니다 (Noskov et al., personal observations). 이 기간 동안 CPB는 온대 지역의 다른 곤충과 마찬가지로 불리한 겨울 조건에 노출되어 추위에 대한 내성을 높여야 합니다. 동시에 딱정벌레가 토양과 접촉하면 다양한 기회 및 병원성 미생물에 의한 감염 위험이 증가합니다2. 따라서 이 딱정벌레는 겨울잠을 자는 동안 일정 수준의 면역 체계 활동을 유지해야 하며, 이는 또한 에너지 비용이 많이 듭니다. 그럼에도 불구하고, 곤충이 감염에서 살아남는다 하더라도, 이 질병은 내한성을 감소시킬 수 있다3. 낮은 온도가 CPB의 겨울 사망률의 유일한 이유는 아니라는 점에 유의해야 합니다. 산소 부족도 중요한 역할을 하며, 일부 조건에서는 겨울철 사망률의 주요 요인이 될 수 있다 4,5.
CPB의 겨울철 자연 사망률은 매우 높을 수 있으며, 점토양토 토양에서 100%에 도달할 수 있는 것으로 알려져 있다6. 따라서 월동은 CPB 수명 주기에서 가장 중요한 기간 중 하나입니다. 그럼에도 불구하고 자연 조건에서 CPB 동면의 생리학, 면역 체계 활동, 생존 및 기타 매개변수에 대한 데이터는 여전히 제한적입니다. CPB 성인의 일시적 휴지기 및 냉기 쇼크에 대한 반응으로 유전자 발현 및 다양한 생리학적 매개변수에 대한 연구가있습니다 7,8,9,10,11,12; 그러나 이러한 분석은 주로 온도, 습도 및 토착 병원균 부하의 자연적인 변동 없이 실험실 조건에서 일시정지 또는 저온 스트레스를 유도하여 수행되었습니다. 그럼에도 불구하고 자연 조건에서 토양에서 굴착하여 수집 한이 딱정벌레의 생리학에 대한 연구는 중요합니다. 1970년대-1980년대에 자연 조건 하에서 월동하는 CPB의 다양한 측면이 활발히 연구되었다 13,14,15,16,17,18. 반면에, 이 연구들은 겨울철에 토양에서 CPB를 굴착하는 것을 포함하지 않았다. 또한, CPB의 제어된 동면을 위한 기술 및 케이지에 대한 설명은 상세히 제공되지 않는다. 따라서 자연 환경에서 월동하는 CPB의 생리학에 대한 연구가 필요하다19.
이 연구의 목적은 자연 조건에서 CPB 성인의 통제된 동면 방법을 개발하고 테스트하는 것이었습니다. 제안된 방법은 대륙성 기후의 현장 조건 하에서 동면 중에 미생물학적, 면역학적 및 기타 분석을 위해 원하는 수의 CPB 개체를 얻을 수 있습니다. 이 방법은 눈 아래 토양에서 월동하는 다른 곤충 종에 적용하고 적용 할 수 있습니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
이 연구는 CPB의 월동을 연구하기 위해 제안된 방법을 통해 다양한 동면 기간에 충분한 수의 곤충을 얻을 수 있음을 보여줍니다. 제시된 기술의 성공 여부는 몇 가지 독립적인 요인에 달려 있으며 그 중 가장 중요한 것은 기상 조건입니다. 춥고 눈이 내리지 않는 겨울에는 토양이 케이지 전체 깊이까지 얼어 붙을 수 있습니다. 이 경우 모든 딱정벌레의 사망 위험은 크게 증가합니다18</s…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
현장 및 실험실 절차의 구성 및 실행에 도움을 주신 동료 Vladimir Shilo, Vera Morozovа, Ulyana Rotskaya, Olga Polenogova 및 Oksana Tomilova에게 감사드립니다.
이 연구는 러시아 과학 재단(Russian Science Foundation, 프로젝트 번호 22-14-00309)의 지원을 받았습니다.
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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