Борошниста роса фітопатогену впливає на поведінку у пошуках їжі та виживання кокцинел
Анотація
Вступ
Кокцинеллиди - це різнорідна група комах, поділена на три основні категорії відповідно до їх харчових уподобань: зоофаги (хижацтво), фітофаги (поїдання рослин) та мікофаги (поїдання грибів) (Giorgi et al. 2009). Хижі сонечка розвинулись із мікофагних корівок, які спочатку були пристосовані для годування на сажистих цвілях, але потім прийняли комах, які виробляють медовуху, таку як попелиця (Leschen 2000). Більшість хижих сонечок харчуються комахами, що виробляють медовуху, із підпорядку півточі Стерноррінча, який їм необхідний для завершення розвитку. На сьогоднішній день не існує видів кокцинеллідів, для яких цілком відома повна дієта (Weber and Lundgren 2009).
Види ентомофагів кокцинеллідів регулярно вживають не здобич, таку як пилок та нектар (Togni et al. 2016), медовуху та частини рослин (Giorgi et al. 2009), а також фрукти та гриби (Triltsch 1997). Ці типи їжі є важливою складовою дієти для багатьох сонечок як додаткове джерело енергії та часто необхідне для розвитку (Lundgren 2009a). Аналіз вмісту кишечника показав, що спори грибів можуть поглинатися, наприклад., Coccinella septempunctata, і навіть частіше бути присутніми, ніж частини тіла жертви, особливо при низькій чисельності попелиці (Triltsch 1999). Путман (1964) запропонував їсти на спорах грибків C. septempunctata трапляється абсолютно випадково, але за даними Сазерленда та Паррелли (2009), спори грибів можуть бути важливою сезонною їжею для сонечок. Важливість присутності цього виду непродуктивної їжі в раціоні сонечок і вплив на їхню поведінку у пошуках кормів недостатньо зрозумілі.
Ентомофагові кокцинеллиди активно використовують нюхові сигнали, пов'язані із запахом здобичі (Francis et al. 2004), уражені рослинами попелиці (Ninkovic et al. 2001; Togni et al. 2016), або їх поєднання (Jamal and Brown 2001). Сонечка-корівки мікофаги виявляли сильну перевагу характерним запахам, які виділяють рослини кабачків, заражені борошнистою росою, показуючи, що такі сигнали можуть відігравати важливу роль у поведінці кормів для сонечок (Tabata et al. 2011). Непродуктивні джерела їжі, такі як гриби, є компонентами ентомофагових дієт кокцинеллідів, але все ж ми майже нічого не знаємо про те, як вони знаходять заражені рослини. Виявлення та розташування несуттєвих продуктів харчування, таких як гриби, можуть бути випадковими або опосередкованими запахами, пов’язаними з зараженими грибами рослинами.
Досліджувати C. septempunctata видобуваючи борошнисту росу, ми перевірили їх реакцію на запахи заражених та неінфікованих рослин ячменю за допомогою дворукого ольфактометра. Ми також дослідили, чи може борошниста роса становити відповідну дієту для сонечок і чи їдять вони її як окрему їжу або в поєднанні з Rhopalosiphum padi.
Матеріали і методи
Борошниста роса
Ізолят борошнистої роси, Blumeria graminis f. sp. hordei (Bgh), було отримано від Lantmännen SW Seed AB, Svalöv, Швеція. Для розмноження борошнистої роси використовували високочутливий сорт ячменю (cv.) Steffi. Рослини вирощували в теплиці та підтримували при 18–22 ° C при світловому режимі L16: D8. Десять рослин на горщик (Ø 12 см, висота 9 см) вирощували в грунті (спеціальний сад Hasselfors, Hasselfors, Швеція). Рослини ячменю, заражені 7 днями раніше B. graminis використовувались для щеплення 10-денних рослин (другий лист починає розвиватися) с B. graminis струшуючи заражені рослини над здоровими рослинами. Заражені рослини покривали циліндрами з оргскла (Ø 10 см, висотою 32,8 см, товщиною 2 мм), закритими зверху квадратом з фетру та гумкою. Рослини інкубували в кліматичній камері при 18–22 ° C при світловому режимі L16: D8 та відносній вологості повітря 70% протягом 5–7 днів, доки на листках не утворилися нові спороносні ураження борошнистої роси.
Комахи
Семиточка сонечко, Coccinella septempunctata, дорослих людей збирали з природних середовищ існування поблизу Упсали, Швеція (59 ° 47′00.0 ″ пн.ш., 17 ° 39′00.0 ″ сх.д.) та вирощували принаймні п’ять поколінь, перш ніж їх використовувати в експериментах. Вирощували сонечка в клітках (40 × 40 × 80 см). Вони харчувалися змішаним харчуванням, що складається з вишнево-вівсяної попелиці (Rhopalosiphum padi), зелена персикова попелиця (Myzus persicae), горохова попелиця (Acyrthosiphon pisum), а також пилок квітучої білої гірчиці (Sinapis alba). Тлю вирощували на певних рослинах-хазяїнах; Р. паді на ячмені (Hordeum vulgare), M. persicae на насінні ріпаку (Brassica napus), і A. pisum на квасолі (Vicia faba). Вирощували сонечка в тих же умовах, що і дослідні рослини. Дорослим в експериментах було 3-4 тижні. Rhopalosiphum padi використані в експериментах були вирощені на вівсяному вівсяному горщику cv. Белінда в тих же умовах вирощування, що і заражені рослини, але в окремій камері.
Рослини, заражені попелиць та заражені борошнистою росою
Ячмінь cv. В експериментах використовували Аннабелл, оскільки спостерігалося високе поширення сонечок при зараженні борошнистою росою в полі. Десять рослин у горщику на двостулковій стадії були заражені Р. паді (20 попелиць на рослину). Через сім днів після зараження, коли кількість попелиці на рослину становило близько 100, рослини використовували для біопроб.
Рослини, заражені борошнистою росою, отримували шляхом зараження рослин ячменю на двостулковій стадії струшуванням заражених рослин над здоровими рослинами. Через сім днів після щеплення, коли були помітні ураження, рослини експлуатували для експериментів.
Рослини, оброблені попелиць і борошнистою росою, отримували шляхом випуску по 20 попелиць на рослину на рослини, заражені борошнистою росою напередодні. Через сім днів рослини використовували в біопробах. Кожен горщик з десятьма рослинами (обробленими або контрольними) поміщали в циліндр з оргскла (Ø 6,8 см, висоту 32,8 см, товщину 2 мм), а верх циліндра закривали квадратом тканини, захищеної від борошнистої роси, і стягували гумова пов'язка.
Біопроба на ольфактометрі
Нюхові реакції дорослих сонечок вимірювали за допомогою двостороннього ольфактометра повітряного потоку, що складається з двох стимулюючих зон (рук), прямо протилежних одна одній, із центральною нейтральною зоною, що розділяє їх (Ninkovic et al. 2001). Повітря забиралося з центру ольфактометра за допомогою вакуумного насоса, встановлюючи дискретні потоки повітря в бічних плечах. Потік повітря в ольфактометрі встановлювали на 180 мл/хв, вимірюючи витратоміром на вході в плечі. Кожна рука ольфактометра була з'єднана з кліткою, в якій знаходились рослини. Було створено три різні схеми (1) ячмінь, заражений Р. паді в одній клітці проти здорових рослин ячменю в іншій клітині (2) ячмінь, заражений борошнистою росою, проти здорових рослин ячменю, та (3) ячмінь, заражений борошнистою росою, проти ячменю, зараженого Р. паді. Одину сонечко, вибрану випадковим чином без визначення статі, ввели в ольфактометр і після періоду адаптації 10 хв її положення реєстрували кожні 2 хв протягом 20-хвилинного періоду. Кількість випробовуваних особин в одній комбінації варіювало від 21 до 23. Божі корівки, які залишалися нерухомими довше 10 хв, викидали. Кожну сонечко тестували лише один раз. Після кожної випробуваної особини ольфактометр очищали, використовуючи 70% етанол.
Тест на виживання сонечка
Вплив дієт на виживання сонечок вивчали в чотирьох різних обробках: (1) рослини, заражені борошнистою росою, (2) рослини, заражені Р. паді, (3) рослини, заражені борошнистою росою та заражені Р. паді, та (4) боротьба з рослинами без попелиці або борошнистої роси. Через 7 днів лікування в кожен циліндр вводили по одній сонечці. Сонечка мали доступ до води через ватну пробку, підключену до води, у невеликому контейнері, розміщеному біля заводу. Кожного третього дня ми реєстрували живих або мертвих сонечок протягом експериментального періоду 15 днів. Мертві сонечка збирали при кожному спостереженні і ставили - 20 ° C. Божі корівки, ще живі на 15 день, також були введені - 20 ° C. Всі сонечка трималися там до аналізу ДНК вмісту кишечника.