Співіснування зоофітофагової та фітозоофагової стратегій, пов’язаних з генотиповою дієтою
Affiliation Département des Sciences Biologiques, Université du Québec à Montréal, CP, Succ. Center Ville, Монреаль, QC, Канада
Affiliation Département des Sciences Biologiques, Université du Québec à Montréal, CP, Succ. Center Ville, Монреаль, QC, Канада
Affiliation Département des Sciences Biologiques, Université du Québec à Montréal, CP, Succ. Center Ville, Монреаль, QC, Канада
- Франсуа Дюмон,
- Ерік Лукас,
- Денис Ріле
Цифри
Анотація
Цитування: Dumont F, Lucas E, Réale D (2017) Співіснування стратегій зоофітофагів та фітозоофагів, пов’язаних із спеціалізацією генотипової дієти на рослинних клопах. PLOS ONE 12 (5): e0176369. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0176369
Редактор: Джо Джо Халл, Служба сільськогосподарських досліджень США, США
Отримано: 6 червня 2016 р .; Прийнято: 9 квітня 2017 р .; Опубліковано: 4 травня 2017 р
Наявність даних: Дані доступні через Open Science Framework: https://osf.io/vhsc8/.
Фінансування: FD підтримано стипендією Ради природничих та технічних досліджень НКРЕ (http://www.nserc-crsng.gc.ca). Витрати за проектом фінансувалися програмою грантів NSERC на виявлення для EL та DR. Фінансисти не мали жодної ролі у розробці досліджень, зборі та аналізі даних, прийнятті рішення про публікацію чи підготовці рукопису.
Конкуруючі інтереси: Автори заявили, що не існує конкуруючих інтересів.
Вступ
Зоофітофагові види можуть харчуватися або здобиччю, або рослинними ресурсами для завершення свого розвитку та розмноження [1, 2]. Ці види можна класифікувати за континуумом, який варіюється між фітозоофагією (тобто рослиноїдом, який доповнює раціон із здобиччю) та зоофітофагами (тобто хижаком, який іноді харчується рослинними ресурсами), виходячи із їх загальних звичок живлення [1]. Термін "зоофітофагічні хижаки" часто використовується в дослідженнях з біологічного контролю для позначення дорослих видів, а також кормів рослинами (і спричинення економічної шкоди) [2]. Однак, оскільки особини в межах виду різняться в уподобаннях до харчових ресурсів [3, 4], особини можуть бути класифіковані на зоофітофаго-фітозоофаговий континуум, коли харчові звички порівнюються із специфічними. Споживання та засвоєння такого різноманіття ресурсів вимагає різних морфологічних, фізіологічних та поведінкових адаптацій [1] і може спричинити компроміс між ефективністю використання або здобичі, або рослинних ресурсів [3–5]. Різноманітність зоофітофагових та фітозоофагових стратегій у популяції може бути наслідком взаємодії генів із середовищем [4].
Генетичні відмінності в морфології (наприклад, розмір, форма тіла), фізіології (наприклад, травні ферменти) або поведінці (наприклад, ненажерливість) серед людей модулюють їх потенціал змінити свій раціон у відповідь на зміни в екологічних факторах, таких як достаток ресурсів, внутрішньо- та міжвидовий характер конкуренція або ризик хижацтва [4, 6–8]. Здатність людини добувати різні ресурси (наприклад, здобич проти рослин) залежить від компромісу між її здатністю здобувати, маніпулювати та перетравлювати кожен з цих ресурсів [4], і спеціалізація щодо дієти повинна виникати внаслідок таких компромісів [3, 9, 10]. Отже, спеціалізація дієти на зоофітофагних хижаків спричинятиме різну різницю серед особин або генотипів у відповідях на наявність різних ресурсів. За наявності різних дієтичних ресурсів для виду, зоофітофагові генотипи, як очікується, живляться переважно здобиччю, тоді як фітозоофагічні генотипи переважно харчуються рослинами. Однак, якщо бракує одного типу ресурсу, обидва генотипи потенційно можуть харчуватися рештою ресурсу. Змішані дієти повинні, таким чином, бути більш доречними, ніж однорідні дієти, для виявлення генетичних відмінностей в уподобаннях до дієти та виявлення спеціалізації дієти у популяції.
Використовуючи ізогрупові лінії, нещодавно ми повідомляли [11] про генотипові зміни зоофагії у зоофітофагової коров’якової помилки Campylomma verbasci (Meyer) (Hemiptera: Miridae). У цьому дослідженні лінії ізогруп помилок значно відрізнялися за кількістю здобичі [тобто двокрапий павутинний кліщ Tetranychus urticae (Koch) (Acarina: Tetranychidae) та зелена персикова попелиця Myzus persicae (Sulzer) (Hemiptera: Aphididae)] вони могли вбити протягом доби. Наприклад, високозоофагічні лінії вбивали в середньому 42,75 кліща в день, тоді як помірно зоофагічні лінії вбивали лише 11,13 кліща в день. Ця різниця мала високу спадковість (h 2 = 0,54). Більше того, зоофагія на кліщів та попелиць позитивно корелювала. Таким чином, деякі лінії ізогруп були явно більш зоофагними, ніж інші. Ці результати дозволяють припустити існування потенційної спеціалізації раціону та різних стратегій видобування їжі для цього виду: деякі лінії можуть постійно харчуватися тваринними ресурсами і, таким чином, вважатись зоофітофагами, тоді як інші можуть споживати, по суті, рослинні ресурси та вважатись фітозоофагами. Однак існування цих стратегій ще не доведено продемонструвати у зоофітофагів-хижаків.
У цьому дослідженні ми перевірили вплив доступності рослинних ресурсів (пилку) на поведінку годування та схильність годуватися тваринними ресурсами (павутинний кліщ), використовуючи 11 ізогрупових ліній клопа зоофітофагового коров’яку. Наша гіпотеза полягала в тому, що генетичні відмінності в спеціалізації дієти як до зоофітофагу, так і до фітозоофагу впливають на здатність переходити від здобичі до рослинних ресурсів у відповідь на наявність пилку. Ми прогнозуємо, що: 1) схильність харчуватися здобиччю та пилком змінюється залежно від лінії. У попередньому дослідженні ми спостерігали значні різниці між лініями зоофагії [11]. Такі розбіжності слід також спостерігати у споживанні пилку. 2) Коли їм пропонується вибір між здобиччю та пилком, люди переважно вибирають той ресурс, який відповідає їхній стратегії видобутку їжі (тобто дієта на основі тварин або рослинна дієта). Тому ми очікуємо негативної кореляції між схильністю харчуватися або здобиччю, або пилком, і тим, що доступність пилку змушує фітозоофагові лінії приймати дієти з низькою часткою здобичі на відміну від зоофітофагових ліній.