Coexistența strategiilor zoofitofage și fitozoofage legate de dieta genotipică
Affiliation Département des Sciences Biologiques, Université du Quebec à Montreal, CP, Suc. Centre Ville, Montreal, QC, Canada
Affiliation Département des Sciences Biologiques, Université du Quebec à Montreal, CP, Suc. Centre Ville, Montreal, QC, Canada
Affiliation Département des Sciences Biologiques, Université du Quebec à Montreal, CP, Suc. Centre Ville, Montreal, QC, Canada
- François Dumont,
- Eric Lucas,
- Denis Réale
Cifre
Abstract
Citare: Dumont F, Lucas E, Réale D (2017) Coexistența strategiilor zoofitofage și fitozoofage legate de specializarea dietei genotipice la bug-ul plantelor. PLoS ONE 12 (5): e0176369. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0176369
Editor: J. Joe Hull, Serviciul de cercetare agricolă al USDA, STATELE UNITE
Primit: 6 iunie 2016; Admis: 9 aprilie 2017; Publicat: 4 mai 2017
Disponibilitatea datelor: Datele sunt disponibile prin Open Science Framework: https://osf.io/vhsc8/.
Finanțarea: FD a fost susținut de o bursă NSERC pentru Științe Naturale și Inginerie (http://www.nserc-crsng.gc.ca). Cheltuielile proiectului au fost finanțate prin programul de granturi descoperire NSERC către EL și DR. Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.
Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.
Introducere
Speciile zoofitofage se pot hrăni fie cu pradă, fie cu resurse vegetale pentru a finaliza dezvoltarea și a se reproduce [1, 2]. Aceste specii pot fi clasificate pe un continuum variind între fitozoofagie (adică erbivor care completează dieta cu prada) și zoofitofag (adică prădător care se hrănește ocazional cu resurse vegetale) pe baza obiceiurilor lor generale de hrănire [1]. Termenul „prădători zoofitofagi” este adesea utilizat în studiile privind controlul biologic pentru a se referi la specii predace decât să se hrănească și cu plante (și să provoace daune economice) [2]. Cu toate acestea, deoarece indivizii dintr-o specie variază în ceea ce privește preferințele lor în materie de resurse alimentare [3, 4], indivizii pot fi clasificați pe un continuu zoofitofag-fitozoofag atunci când obiceiurile de hrănire sunt comparate cu specificații. Consumarea și asimilarea unei astfel de diversități de resurse necesită adaptări morfologice, fiziologice și comportamentale diferite [1] și ar putea atrage un compromis între eficiența exploatării resurselor de pradă sau de plante [3-5). Diversitatea strategiilor zoofitofage și fitozoofage dintr-o populație poate rezulta din interacțiunile genei-mediu [4].
Diferențele genetice în morfologie (de exemplu, dimensiunea, forma corpului), fiziologia (de exemplu, enzimele digestive) sau comportamentul (de exemplu, voracitatea) între indivizi își modulează potențialul de a-și schimba dieta ca răspuns la variația factorilor ecologici, cum ar fi abundența resurselor, intra- și interspecifică concurență sau risc de prădare [4, 6-8]. Capacitatea unui individ de a hrăni cu diferite resurse (de exemplu, pradă versus plante) depinde de compromisurile dintre capacitatea sa de a dobândi, manipula și digera fiecare dintre aceste resurse [4], iar specializarea dietei ar trebui să apară din astfel de compromisuri [3, 9, 10]. Prin urmare, specializarea dietei la prădătorii zoofitofagi ar genera variații între indivizi sau genotipuri în răspunsurile la disponibilitatea diferitelor resurse. Când sunt disponibile resurse dietetice diferite pentru o specie, genotipurile zoofitofage ar fi de așteptat să se hrănească în cea mai mare parte cu pradă, în timp ce genotipurile fitozoofage s-ar hrăni preferențial cu plante. Dacă lipsește un tip de resursă, totuși, ambele genotipuri s-ar putea hrăni cu resursa rămasă. Dietele mixte ar trebui, prin urmare, să fie mai adecvate decât dietele omogene pentru a detecta diferențele genetice în preferințele dietetice și pentru a dezvălui specializarea dietei într-o populație.
Folosind linii de izogrup, am raportat recent [11] variații genotipice ale zoofagiei la bugul de mulleină zoofitofag Campylomma verbasci (Meyer) (Hemiptera: Miridae). În acel studiu, liniile de izogrupuri de bug-uri diferă considerabil în ceea ce privește cantitatea de pradă [adică acarienii cu două pete Tetranychus urticae (Koch) (Acarina: Tetranychidae) și afidele verzi de piersici Myzus persicae (Sulzer) (Hemiptera: Aphididae)] ar putea ucide peste 24 de ore. De exemplu, liniile puternic zoofage au ucis în medie 42,75 acarieni pe zi, în timp ce liniile zoofage moderate au ucis doar 11,13 acarieni pe zi. Această diferență a avut o ereditate ridicată (h 2 = 0,54). Mai mult, zoofagia pe acarieni și afide a fost corelată pozitiv. Astfel, unele linii de izogrup erau în mod clar mai zoofage decât altele. Aceste rezultate sugerează existența unei potențiale specializări în dietă și a diferitelor strategii de hrănire a speciei respective: unele linii se pot hrăni în mod constant din resurse animale și pot fi astfel considerate zoofitofage, în timp ce altele pot consuma resurse vegetale în esență și pot fi considerate fitozoofage. Cu toate acestea, existența acestor strategii nu a fost încă demonstrată la prădătorii zoofitofagi.
În studiul de față, am testat efectul disponibilității resurselor vegetale (polen) asupra comportamentului de hrănire și asupra înclinației de a se hrăni cu resurse animale (acarieni păianjen) folosind 11 linii de izogrup ale bug-ului de mulleină zoofitofag. Ipoteza noastră a fost că diferențele genetice în specializarea dietei față de o strategie zoofitofagă sau fitozoofagă afectează capacitatea de a trece de la pradă la resurse vegetale ca răspuns la disponibilitatea polenului. Prezicem că: 1) înclinația de a se hrăni cu prada și cu polen variază de la o linie la alta. Într-un studiu anterior, am observat diferențe semnificative între zoofagie [11]. Astfel de diferențe de-a lungul liniei ar trebui observate și în consumul de polen. 2) Atunci când li se oferă alegerea între pradă și polen, indivizii aleg preferențial resursa care se potrivește cu strategia lor de hrănire (adică dieta pe bază de animale sau dieta pe bază de plante). Prin urmare, ne așteptăm la o corelație negativă între înclinația de a se hrăni fie cu pradă, fie cu polen și că disponibilitatea polenului determină liniile fitozoofage să adopte diete cu o proporție redusă de pradă, spre deosebire de liniile zoofitofage.