Făinarea fitopatogenă afectează comportamentul de căutare a alimentelor și supraviețuirea Coccinella
Abstract
Introducere
Coccinelidele sunt un grup eterogen de insecte împărțit în trei categorii majore în funcție de preferințele lor alimentare: zoofage (predatoare), fitofage (consum de plante) și micofage (consum de ciuperci) (Giorgi et al. 2009). Gărgărițele prădătoare au evoluat din gărgărițele micofage care au fost adaptate mai întâi pentru a se hrăni cu mucegaiuri de funingine, dar apoi au acceptat insectele care produc mieră, cum ar fi afidele (Leschen 2000). Majoritatea cocoșelor prădătoare se hrănesc cu insecte producătoare de miere din subordinul hemipterian Sternorrhyncha, de care au nevoie pentru a finaliza dezvoltarea. Până în prezent, nu există specii de coccinelide pentru care să se cunoască în întregime lățimea alimentară completă (Weber și Lundgren 2009).
Speciile de coccinelide entomofage consumă în mod regulat alimente care nu sunt pradă, cum ar fi polenul și nectarul (Togni și colab. 2016), mierea și părțile plantelor (Giorgi și colab. 2009) și fructe și ciuperci (Triltsch 1997). Aceste tipuri de alimente reprezintă o componentă importantă a dietelor pentru multe cucine ca o sursă suplimentară de energie și deseori necesare pentru dezvoltare (Lundgren 2009a). Analizele conținutului intestinal au arătat că sporii fungici pot fi preluați de, de exemplu., Coccinella septempunctata, și chiar să fie mai frecvent prezenți decât părțile corpului pradă, în special la o abundență scăzută de afide (Triltsch 1999). Putman (1964) a sugerat că mâncarea pe sporii fungici până la C. septempunctata se întâmplă pe deplin accidental, dar conform Sutherland și Parrella (2009), sporii fungici pot fi hrană sezonieră importantă pentru cocoșele. Importanța prezenței acestui tip de hrană care nu este pradă în dieta pentru gărgărițe și impactul asupra comportamentului lor de hrănire sunt slab înțelese.
Coccinelidele entomofage utilizează în mod activ indiciile olfactive asociate cu mirosul prăzii (Francis și colab. 2004), plantele infestate cu afide (Ninkovic și colab. 2001; Togni și colab. 2016) sau combinația ambelor (Jamal și Brown 2001). Gărgărițele micofage au arătat o preferință puternică față de mirosurile caracteristice eliberate de plantele de dovleac infectate cu făinare, arătând că astfel de indicii pot juca un rol important în comportamentul de hrănire a gărgărițelor (Tabata și colab. 2011). Sursele alimentare care nu sunt pradă, cum ar fi ciupercile, sunt componente ale dietelor coccinelide entomofage, dar încă nu știm aproape nimic despre modul în care localizează plantele infectate. Detectarea și localizarea alimentelor neesențiale, cum ar fi ciupercile, pot fi accidentale sau mediate de mirosurile asociate plantelor infectate cu ciuperci.
A explora C. septempunctata căutând făinarea, am testat răspunsul lor la mirosurile de la plantele de orz infectate și neinfectate folosind un olfactometru cu două brațe. Am investigat, de asemenea, dacă făinarea ar constitui o dietă adecvată pentru cocoșele și dacă o consumă ca un singur aliment sau în combinație cu Rhopalosiphum padi.
Materiale și metode
Făinarea
Un izolat de mucegai praf, Blumeria graminis f. sp. hordei (Bgh), a fost obținut de la Lantmännen SW Seed AB, Svalöv, Suedia. Pentru propagarea făinării, s-a utilizat soiul de orz foarte sensibil (cv.) Steffi. Plantele au fost cultivate într-o seră și menținute la 18-22 ° C cu un regim ușor de L16: D8. Zece plante per ghiveci (Ø 12 cm, înălțime 9 cm) au fost cultivate în sol de ghiveci (grădina Special Hasselfors, Hasselfors, Suedia). Plante de orz infectate cu 7 zile mai devreme cu B. graminis au fost folosite pentru inocularea plantelor vechi de 10 zile (a doua frunză începe să se dezvolte) cu B. graminis prin agitarea plantelor infestate deasupra plantelor sănătoase. Plantele infectate au fost acoperite cu cilindri din plexiglas (Ø 10 cm, înălțime 32,8 cm, grosime 2 mm) închise în partea superioară de un pătrat de pâslă și o bandă de cauciuc. Plantele au fost incubate într-o cameră climatică la 18-22 ° C cu un regim ușor de L16: D8 și umiditate relativă 70% timp de 5-7 zile, până la formarea de noi leziuni sporulante de făinare pe frunze.
Insecte
Gărgăriță cu șapte pete, Coccinella septempunctata, adulții au fost colectați din habitate naturale din apropiere de Uppsala, Suedia (59 ° 47′00.0 ″ N, 17 ° 39′00.0 ″ E) și crescuți cu cel puțin cinci generații înainte de a fi utilizați în experimente. Gărgărițele au fost crescute în cuști (40 × 40 × 80 cm). S-au hrănit cu o dietă mixtă formată din afide de cireș-ovăz de pasăre (Rhopalosiphum padi), afide de piersici verzi (Myzus persicae), afide de mazăre (Acyrthosiphon pisum) și polenul muștarului alb înflorit (Sinapis alba). Afidele au fost crescute pe plante gazdă specifice; R. padi pe orz (Hordeum vulgare), M. persicae pe semințe de rapiță (Brassica napus), și A. pisum pe fasole (Vicia faba). Gărgărițele au fost crescute în aceleași condiții ca și plantele de testare. Adulții din experimente au avut 3-4 săptămâni. Rhopalosiphum padi utilizate în experimente au fost crescute pe cv de ovăz în ghiveci. Belinda în aceleași condiții de creștere ca și plantele infectate, dar într-o cameră separată.
Plante infestate de afide și infectate cu făinare
Orz cv. Annabell a fost utilizat în experimente, deoarece s-a observat că are o apariție ridicată de cocoșe atunci când este infectat cu făinare în câmp. Zece plante per ghiveci în stadiul cu două frunze au fost infestate cu R. padi (20 de afide pe plantă). La șapte zile după infestare, când numărul de afide pe plantă era în jur de 100, plantele au fost folosite pentru bioanalize.
Plantele infectate cu mucegaiul praf au fost obținute prin infectarea plantelor de orz în stadiul cu două frunze prin agitarea plantelor infectate deasupra plantelor sănătoase. La șapte zile după inoculare, când leziunile erau vizibile, plantele au fost exploatate pentru experimente.
Plantele tratate atât cu afide, cât și cu mucegaiul au fost obținute prin eliberarea a 20 de afide pe plantă pe plantele care au fost infectate cu mucegaiul cu o zi înainte. Șapte zile mai târziu, plantele au fost utilizate în bioanalize. Fiecare ghiveci cu zece plante (tratate sau martor) a fost plasat într-un cilindru din plexiglas (Ø 6,8 cm, înălțime 32,8 cm, grosime 2 mm) și partea superioară a cilindrului a fost sigilată cu un pătrat de pânză rezistentă la mucegai și strânsă cu o bandă de cauciuc.
Bioanaliza olfactometrului
Răspunsurile olfactive ale adulților de gărgăriță au fost măsurate folosind un olfactometru cu flux de aer bidirecțional format din două zone de stimul (brațe) direct opuse una cu cealaltă, cu o zonă neutră centrală care le separă (Ninkovic și colab. 2001). Aerul a fost extras din centrul olfactometrului folosind o pompă de vid, stabilind curenți de aer discret în brațele laterale. Debitul de aer din olfactometru a fost setat la 180 ml/min, măsurat cu un debitmetru la intrările brațului. Fiecare braț al olfactometrului a fost conectat la o cușcă care conține plantele. Au fost stabilite trei aranjamente diferite (1) orz infestat de R. padi într-o cușcă versus plante sănătoase de orz într-o altă cușcă, (2) orz infectat cu mucegai versus plante sănătoase de orz și (3) orz infectat cu mucegai pudrat versus orz infestat de R. padi. O singură gărgăriță, aleasă la întâmplare fără determinarea sexului, a fost introdusă în olfactometru și după o perioadă de adaptare de 10 min, poziția sa a fost înregistrată la fiecare 2 minute pe o perioadă de 20 de minute. Numărul de persoane testate pe combinație a variat de la 21 la 23. Coccinelele rămase imobile mai mult de 10 minute au fost aruncate. Fiecare buburuză a fost testată o singură dată. După fiecare individ testat, olfactometrul a fost curățat folosind 70% etanol.
Test de supraviețuire a gărgăriței
Efectul dietelor asupra supraviețuirii gărgăriței a fost investigat în patru tratamente diferite: (1) plante infectate cu făinare, (2) plante infestate cu R. padi, (3) plante atât infectate cu făinare, cât și infestate cu R. padi, și (4) controlul plantelor fără afide sau făinare. După 7 zile de tratament, a fost introdusă câte o gărgăriță în fiecare cilindru. Gărgărițele au avut acces la apă printr-un dop de vată conectat la apă într-un recipient mic plasat lângă plantă. În fiecare a treia zi, am înregistrat gărgărițe vii sau moarte într-o perioadă experimentală de 15 zile. Gărgărițele moarte au fost colectate la fiecare observație și introduse - 20 ° C. Coccinele încă în viață în ziua 15 au fost, de asemenea, introduse - 20 ° C. Toate cocoșele au fost ținute acolo până la analiza ADN a conținutului intestinal.