Розплутуючи чергування Cacopsylla pruni з рослини-господаря - дорослі, але не німфи, можуть вижити

Jannicke Gallinger

1 Лабораторія прикладної хімічної екології, Федеральний науково-дослідний центр культурних рослин, Інститут захисту рослин у плодових культурах та виноградарстві, Юліус Кюн-Інститут, Доссенхайм, Німеччина

2 Кафедра хімічної екології рослин, Технічний університет Дармштадта, Дармштадт, Німеччина

Юрген Гросс

2 Кафедра хімічної екології рослин, Технічний університет Дармштадта, Дармштадт, Німеччина

Анотація

Вступ

Псиліди або воші, що стрибають, - це комахи, що живлять рослинний сок, охоплюючи понад 3000 видів. Більшість з них є олігофагами і використовують багаторічні дводольні покритонасінні рослини як рослини-хазяїни для розмноження (Hodkinson, 2009; Mayer et al., 2009, 2011). У роду Cacopsylla можна спостерігати дві різні стратегії: Існують види поліволтину, які розмножуються і харчуються виключно однією рослиною-хазяїном і одновольтові види з обов’язковим чергуванням двох рослин-господарів (Ossiannilsson, 1992; Hodkinson, 2009). Останні мігрують між своїми рослинами-хазяїнами, що розмножуються (відповідні плодові культури), та їх зимуючими рослинами-хазяїнами (хвойні породи) (Mayer and Gross, 2007; Mayer et al., 2011). Для ідентифікації їх конкретних рослин-господарів для годівлі та розмноження у багатьох видів під час міграції використовуються летючі сигнали (Soroker et al., 2004; Gross and Mekonen, 2005; Mayer et al., 2008a, b, 2009; Weintraub and Gross, 2013 ).

Тут ми вивчали харчову поведінку дорослих та німф на кількох видах хвойних порід, а також на Prunus domestica, та проводили біопроби, щоб виявити здатність C. pruni виживати та розвиватися на соках рослин зимуючих господарів. Крім того, ми витягли сік флоеми/ксилеми обох Prunus spp. і хвойні дерева та аналізовані цукри та органічні кислоти, включаючи амінокислоти.

Матеріали і методи

Комахи

Ремігрантів Cacopsylla pruni (перезимували дорослі особини) було спіймано методом биття з дерев Prunus domestica, розташованих на дослідному полі Інституту Юлія Кюна в Доссенхаймі, Німеччина, та в експериментальному саду Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinpfalz, Neustadt an der Weinstrasse, Німеччина весна 2017. Псиліди утримувались на деревах Prunus (cv. GF655/2 та Prunus spinosa) у клітках, розміщених у кліматичній камері при 20 ° C під час фотофази та 16 ° C під час скотофази (L16: D8). Після спаровування та відкладення яєць польові дорослі особини були переведені в клітини зі свіжими рослинами. Для експериментів з виживання близько 200 німф п'ятого віку акуратно переносили на нове дерево P. domestica (cv. Wavit) і щодня збирали нових дорослих (емігрантів).

Рослини

Для експериментів були використані чотири види хвойних порід, Abies alba (срібляста ялина), Larix decidua (європейська модрина), Picea abies (ялина норвезька), Pinus sylvestris (сосна звичайна) та сорт P. domestica Wavit. Рослини вирощували в природних умовах у безпечному для комах середовищі. Hexythiazox (Ordoval, BASF, Ludwigshafen am Rhein, Germany) та Fenpyroximate (Kiron, Cheminova Deutschland GmbH & Co. KG, Stade, Germany) застосовувались одноразово до рослин P. domestica у квітні 2017 року, щоб запобігти зараженню павутинними кліщами.

EPG-записи

Біопроби

Виживання

(A – D) Приклади записів EPG від німф C. pruni (5-й етап) на смереці (A) з детальним збільшенням форми хвилі фази флоеми (B) і на ялиці (C) з докладним збільшенням форми сигналу живлення ксилеми (D). (E, F) Приклади записів від самки C. pruni емігрантки на модрині (E) і чоловік-емігрант на ялиці (F) з помітними фазами проникнення та подачі.

Біопроби

Виживання

Нещодавно вибулі C. pruni емігранти вижили на P. abies та A. alba до тих пір, поки на P. domestica cv. Вавіт (Рисунок Рисунок2 2 ). Регресійна модель Кокса показала, що небезпека смерті суттєво різнилася між рослинами-господарями та контрольними групами без забезпечення їжею (коефіцієнт вірогідності = 81,76, df = 3, R 2 = 0,431, p 2 = 0,431, p = 0,803) та A. alba (коефіцієнт вірогідності = 81,76, df = 3, R 2 = 0,431, p = 0,846). Емігранти на всіх трьох потенційних видах рослин-господарів мали значно нижчий ризик смерті, ніж псиліди без їжі (контроль). Співвідношення небезпеки було зменшено на 97, 97 та 96%, якщо C. pruni дозволялося харчуватися P. abies, A. alba або P. domestica cv. Wavit, відповідно.

Кількість виселених C. pruni емігрантів з німф (2-й етап) на P. abies, A. alba та P. domestica cv. Wavit.

Хімічний склад вмісту флоеми та ксилеми

Види рослин суттєво відрізнялись за хімічним складом цукрів та інших сполук, виявлених методом ГХ-МС-аналізу після дериватизації ТМС рослинного соку (ПЕРМАНОВА, df = 4, R 2 = 60,83, N = 10000, Р 0,05), підтверджуючи, що поділ видів було обумовлено їх місцезнаходженням. Діаграма NMDS ілюструє відмінності хімічних профілів (Рисунок Рисунок4 4 ).

Візуалізація відмінностей Брея – Кертіса на ділянках неметричного багатовимірного масштабування (NMDS) (стрес = 0,14) зразків соку рослин із ялини (n = 10), сосни (n = 6), модрини (n = 6), ялиці (n = 10), і P. domestica cv. Вавіт (n = 11) після метоксимації з подальшим триметилсилилированием.