Riskbedömning av "candidatus liberibacter solanacearum" -överföring av psylliderna baktericera trigonica och b. tremblayi från apiaceae-grödor till potatis | vetenskapliga rapporter

Riskbedömning av "candidatus liberibacter solanacearum" -överföring av psylliderna baktericera trigonica och b. tremblayi från apiaceae-grödor till potatis | vetenskapliga rapporter

Anonim

ämnen

  • Entomologi
  • Växtvetenskaper

Abstrakt

Candidatus Liberibacter solanacearum (Lso) är en bakterie som överförs av psyllider till Solanaceae och Apiaceae-växter. Hittills finns Lso i Europa som påverkar Apiaceae. I Medelhavsområdet är Bactericera trigonica den enda kända vektorn av Lso, men purjolök-psylliden Bactericera tremblayi är en annan utbredd psyllid och potentiell vektor av Lso. Vanligtvis odlas morot, purjolök och potatis i samma zoner och det är osäkert om dessa psyllidarter kan överföra Lso till potatisväxter. Här bedömde vi överföringen av Lso av B. trigonica och B. tremblayi till potatisväxter. B. trigonica visade preferens att intas från floem, sedimentering och oviposit på morot och selleri men inte på potatis. Detta korrelerades med höga Lso-överföringshastigheter till både morot (80%) och selleri (70%) men mycket låg till potatis (≤3%). B. tremblayi föredrog purjolök framför morot och potatis, den senare var den mindre föredragna värden. B. tremblayi intogs lätt från floppen av infekterade morötter men kunde inte överföra Lso från morot till morot. Vår studie visar att risken för överföring av Lso från Apiaceae till potatis av B. trigonica är mycket låg, och att B. tremblayi inte är en sannolik vektor av Lso.

Introduktion

De flesta växtpatogena virus och bakterier är beroende av insektvektorer för att spridas till nya områden eller nya värdar 1 . Följaktligen korreleras vektorns preferenser starkt med epidemiologin hos vektoröverförda växtpatogener 2 . Psylliderna (Hemiptera, Psylloidea) är insektsskadegörare som äter sap från xylem- och floemvävnaderna 3, 4, 5 . Ändå är de vanligtvis kända som floem-matare eftersom näringsämnen erhållna från denna vävnad är obligatoriska för att slutföra deras livscykel på vissa värdväxter 6 . Egentligen är psyllid värdintervall begränsat till endast ett fåtal arter eller släkter av växter 7, 8 . På grund av deras matvanor kan psyllider fungera som vektorer av floem-begränsade patogener som orsakar ekonomiska förluster i jordbruket 8 .

Under de senaste åren har psyllider beskrivits som överför den floem-begränsade bakterien Candidatus Liberibacter solanacearum (Lso), som är en växande patogen som orsakar allvarliga förluster främst i potatis och morot 9, 10, 11 . Det är anmärkningsvärt att olika psyllidarter överför olika haplotyper av Lso i olika geografiska områden och till olika värdplantor 12 . I Amerika och Nya Zeeland överförs Lso-haplotyper A och B till växter i Solanaceae av potatispsylliden Bactericera cockerelli 12 . I Europa och Nordafrika överförs Lso-haplotyper C, D och E till växter i Apiaceae av morotpsylliderna Bactericera trigonica och Trioza apicalis 13, 14 . Trioza apicalis finns i norra och centrala europeiska länder associerade med Lso-haplotyp C, medan B. trigonica finns i Medelhavsområdet associerad med Lso-haplotyper D och E 10, 14 . Trots det faktum att det har visats att Lso kan överföras genom frön, styrs huvudsaklig spridning av denna bakterie i fältet av psyllider som överför sjukdomen på ett ihållande propaganda 9, 15, 16 . Följaktligen måste Lso replikeras i psyllidkroppen och sedan inokuleras i växten med saliven, när psylliden matas från floemsiktelementen i en mottaglig växt 5, 17, 18 . Därför beror framgång och effektivitet med Lso-överföring av psyllider starkt av vektormatningsbeteende och vektorvärdintervall.

Det mest kraftfulla verktyget för att studera matningsbeteende hos hemipterans är den elektriska penetrationsgrafiken (EPG) -tekniken 19, 20, 21 . Denna teknik har använts för att korrelera psyllid-utfodringsaktiviteter med överföring av olika arter av Candidatus Liberibacter 3, 5, 18, 22, 23 . Nyligen har Munyaneza et al . 22 använde EPG för att bedöma risken för korsöverföring av Lso från potatis till morot av potatisen psyllid B. cockerelli 22 . I den studien hade B. cockerelli svårt att nå floemvävnaderna från morotplantor, vilket var korrelerat med mycket låga procentandelar av Lso-transmission i morötter. Dessutom har Munyaneza et al . 22 visade också att Lso haplotype B från potatis ger symtom hos morötter. Trots det faktum att Lso-haplotyper associerade med potatis kan infektera morötter, är rörelsen av Lso från potatis till morotplanter medierade av B. cockerelli osannolik eftersom morot inte är en värd av denna psyllidart.

Även om risken för överföring från potatis till morot medierad av B. cockerelli har bedömts, är risken för överföring av Lso från morot till potatis eller till andra grödor av morotpsyllider i Europa okänd. I Medelhavsområdet är till exempel morotpsyllid B. trigonica den enda kända vektorn i Lso 14, 24 . Ändå är det okänt om B. trigonica kan mata potatis och därefter kan överföra Lso till denna gröda. Förutom B. trigonica är andra psyllidarter ( Bactericera tremblayi och Bactericera nigricornis ) vanliga i Medelhavsområdet och har föreslagits som potentiella vektorer av Lso i Spanien 24 . Hittills har B. nigricornis och B. tremblayi hittats i mycket låga populationer i morot- och potatisfält 24 . Emellertid har B. tremblayi rapporterats som en allvarlig skadedjur i lök- och purjolök 25, vilket antyder att denna psyllid kan utgöra en potentiell behandling av morot eller potatis eftersom purjolök och lökfält vanligtvis odlas i närheten av morot- och potatisgrödor.

Trots sin ekonomiska betydelse har den potentiella risken för överföring av Lso från Apiaceae till potatis av B. trigonica inte utvärderats. Dessutom förblir B. tremblayis roll som en Lso-vektor osäker och måste bestämmas. Således var huvudmålet med denna studie att utvärdera risken för överföring av Lso-kors från Apiaceae till potatis och andra grödor medierade av B. trigonica och B. tremblayi, två av de vanligaste psyllidarterna i Spanien. Våra specifika mål var: i) att utvärdera potentialen för överföring av Lso till potatis, morot, selleri och purjolök genom att bedöma undersökningsbeteendet för B. trigonica och B. tremblayi med hjälp av EPG-tekniken, ii) att bedöma om B. tremblayi är en vektor av Lso, och iii) för att bedöma sedimenteringspreferensen och Lso-överföring av B. trigonica (i morotselleri och potatis) och B. tremblayi (i potatis, morot och purjolök) genom att utföra icke-val- och dubbelval-analyser.

Resultat

Prövande beteende hos Bactericera trigonica och Bactericera tremblayi på olika värdar

Styletpenetrationsprocess för B. trigonica och B. tremblayi i olika värdväxter övervakades med användning av den elektriska penetrationsgraftekniken (EPG). Provningsvaraktigheten per insekt (PDI) visade inga skillnader mellan morot och selleri men var kortare när B. trigonica sondade på potatis än på morot eller selleri, (F = 7, 17, df = 2, 47, P = 0, 002) (tabell 1) . Till skillnad från PDI var tiden från den första sonden till den första floemen salivation (E1) längre för insekter som undersöker potatis än för dem på morot eller selleri (F = 8, 10, df = 2, 47 P = 0, 001) (tabell 1). Baktericera trigonica tillbringade mer tid i icke-sonderande aktiviteter (NP) på potatis jämfört med selleri eller morot (F = 5, 71, df = 2, 47, P = 0, 006). Varaktigheten för stiletvägen (C) och tiden till den första sonden från början av EPG var inte signifikant olika när B. trigonica sondade på morot, potatis eller selleri (varaktighet av C: F = 0, 97, df = 2, 47, P = 0, 385; Tid till den första sonden från början av EPG: H = 2, 88, df = 2, P = 0, 236) (tabell 1). Å andra sidan sondade B. trigonica i liknande proportioner från xylemvävnaderna (G-vågform) av selleri och potatis men sonderade mer från xylem av morot jämfört med potatis. (Antal G: H = 12, 09, df = 2, P = 0, 002). Dessutom misslyckades B. trigonica att nå potatisväxternas vävnadsvävnader eftersom ingen floiv salivation (E1) eller intag (E2) vågformer detekterades. Däremot upptäcktes El- och E2-vågformer vanligtvis när B. trigonica testade morot eller selleri (tabell 1).

Full storlek bord

För B. tremblayi var tiden till den första sonden från början av EPG olika mellan purjolök och potatis men inte mellan purjolök och morot eller vid jämförelse av morot och potatis (H = 10.38, df = 2, P = 0.006) (tabell 1). Varaktigheten för stiletväg (C) var likartad i alla testade växter (F = 2, 00, df = 2, 47, P = 0, 140). Varaktigheten för icke-sondering (NP) och tiden från den första sonden till den första floemen salivationen (E1) var betydligt kortare i purjolök än de i morot eller potatis och inga skillnader observerades mellan morot och potatis (Duration of NP: H = 23, 85, df = 2, P = 0, 000; Tid från första sonden till första El: H = 17, 87, df = 2, P = 0, 000) (tabell 1). Provningsvaraktighet per insekt (PDI) var högre i purjolök än den hos morot eller potatis och inga skillnader detekterades mellan morot och potatis (F = 9, 71, df = 2, 47, P = 0, 000) (tabell 1). Data visade att EPG-variabler relaterade till xylemaktiviteter var liknande bland alla testade växterarter (Antal G: H = 1, 81, df = 2, P = 0, 403; Varaktighet av G: F = 0, 30, df = 2, 47 P = 0, 739 ) (Bord 1). Dessutom nådde B. tremblayi floemvävnaderna från alla testade växter men visade en tydlig preferens för att undersöka längre och spendera mer tid i floemassocierade vågformer på purjolök än på morot eller potatis (Antal E1: H = 21.27, df = 2, P = 0, 000; Varaktighet av El: H = 28, 94, df = 2, P = 0, 000; Varaktighet av E2: H = 30, 50, df = 2, P = 0, 000) (tabell 1). Även om det inte är statistiskt signifikant, nådde B. tremblayi floppen salivationsfas (E1) oftare på morot än på potatis (tabell 1). Vidare intog B. tremblayi flödessaft (E2) från morötter men misslyckades med att äta floemsaft från potatis (tabell 1).

Överföring av Lso av Bactericera tremblayi från morot till morot

Lso-överföringseffektiviteten av B. tremblayi från morot till morot bedömdes i växthusprover. Endast 11% av individerna av B. tremblayi förvärvade Lso (44 Lso-positiva insekter / 400 insekter analyserade) efter 72 timmars exponering för Lso-infekterade morötter. Speciellt, efter en 15 d efter förvärvsperiod, inokulerades ingen av psylliderna som förvärvade Lso friska morotplantor med bakterierna (0 infekterade växter / 30 receptorväxter med minst en infekterad psyllid per växt). Även om resultaten visade tydligt att B. tremblayi förvärvade bakterien, överfördes patogenen inte till morötter av denna art av psyllid.

Avvikande preferens, oviposition och Lso transmission på olika värdar

Baktericera trigonica

Settlingspreferenser och oviposition på morot, selleri och potatis samt Lso-överföring av B. trigonica utvärderades i icke-val- och dubbelval-analyser. Vuxen B. trigonica visade inte en preferens mellan Apiaceae- växterna testade i icke-valet och dubbelval-analyserna. I båda analyserna var sedimenterings- och ovipositionens preferens för B. trigonica liknande för morot och selleri (fig. La, b, e, f). Emellertid reducerades sedimentering och oviposition signifikant på potatis jämfört med morot eller selleri i både icke-val och dubbelval-analyser (Fig. La, b, c, d, g, h). Procentandelen infekterade växter var också högre för morot eller selleri än för potatis, men vid jämförelse av morot och selleri i såväl icke-val som dubbelval-analyser observerades inga skillnader i procent av infekterade växter (tilläggstabell S1).

Image

Bosättnings- och ovipositionspreferenser för B. trigonica på potatis, morot och selleri i icke valbara analyser: ( a ) Procentandel av insekter som är bosatta och ( b ) Antal ägg per växt. Olika bokstäver representerar betydande skillnader mellan behandlingar enligt envägs ANOVA. Sättnings- och ovipositionspreferenser för B. trigonica i dubbelvalstest: ( c ) Procentandel av insekter som är bosatta på selleri och morot; ( d ) Antal ägg per växter på selleri och morot. ( e ) Procentandel av insekter som är bosatta på selleri och potatis; och ( f ) Antal ägg per växt på selleri och potatis. Olika bokstäver representerar betydande skillnader beroende på Studentens t- test eller Mann-Whitney U-test. Felfält representerar standardfel.

Bild i full storlek

Överföringen av Lso till de olika anläggningarna som testades i både icke-val- och dubbelvalsanalyser var olika för B. trigonica (fig. 2). I tester som inte valde överförde B. trigonica inte Lso till potatis (Fig. 2a). Däremot överförde B. trigonica effektivt Lso till morot och selleri, vilket visade liknande procentsatser för överföring (Fig. 2a). Vid potatis-morot- och potatis-selleri-behandlingar i dubbelvalsanalysen var Lso-överföring alltid signifikant högre för morot eller selleri än för potatis (fig. 2c, d). Vid behandling av morotselleri var emellertid Lso-transmissionen inte signifikant olika mellan de två växtvärdarna (fig. 2b).

Image

( a ) Procentandel infekterade växter när B. trigonica överförde Lso i valfri analys. Olika bokstäver representerar betydande skillnader enligt envägs ANOVA. Procentandel av infekterade växter när B. trigonica överförde Lso i dubbelval-analyser: ( b ) Morotselleri, ( c ) Potatis-morot och ( d ) Potatis-selleri. Olika bokstäver representerar betydande skillnader beroende på Studentens t- test.

Bild i full storlek

Baktericera tremblayi

Settling och oviposition av B. tremblayi på purjolök, morot och potatis utvärderades också i icke-val- och dubbelvalsanalyser. Avvecklingspreferensen av B. tremblayi var signifikant annorlunda bland alla värdplanter testade i icke-valet och dubbelvalsanalyserna (Fig. 3). Våra data indikerade att B. tremblayi föredrog att sedimentera och ägglossa på purjolök jämfört med morot eller potatis i båda typerna av analys (fig. 3a, b, c, d, g, h). Dessutom föredrog B. tremblayi att sedimentera och ägglossa på morot jämfört med potatis (fig. 3a, b, e, f). Jämfört med potatis infekterades en högre procentandel purjolök eller morot, även om inga skillnader detekterades mellan morot och purjolök (kompletterande tabell S2).

Image

( a ) Procentandel insekter bosatta och ( b ) Antal ägg per växt. Olika bokstäver representerar betydande skillnader mellan behandlingar enligt envägs ANOVA. Bosättnings- och ovipositionspreferenser för B. trigonica i dubbelvalstest: ( c ) Procentandel av insekter som är bosatta på potatis och purjolök; ( d ) Antal ägg per växt på potatis och purjolök; ( e ) Andel insekter som är bosatta på potatis och morot. ( f ) Antal ägg per växt på potatis och morot. ( g ) Procentandel av insekter som är bosatta på purjolök och morot; och ( h ) Antal ägg per växt på purjolök och morot. Olika bokstäver representerar betydande skillnader beroende på Studentens t- tester. Felfält representerar standardfel.

Bild i full storlek

Diskussion

Lso är en persistent överförd patogen som har en nära relation med psyllidvektorerna 15, 17 . För framgångsrik överföring måste stiletten av Lso-infekterade psyllider nå och inokulera infekterat saliv i floemvävnaderna i en mottaglig värdväxt 5, 18, 22 . På grund av detta är studien av psyllid värdpreferenser och stylet penetrationsprocess grundläggande för en fullständig förståelse av epidemiologin av Lso i olika grödor. I detta arbete visade vi att sedimenterings-, oviposition- och utfodringsbeteendemönster var relaterade till vektorn B. trigonica och B. tremblayi för att överföra Lso till Apiaceae respektive potatisväxter.

I denna studie föredrog B. trigonica tydligt att sedimentera och ägglossa på Apiaceae jämfört med potatisväxter. Sättningen och ovipositionen av B. trigonica på potatisen var mycket låg, även när andra växtarter inte fanns tillgängliga (analys utan val). EPG-data överensstämde med detta markerade preferensmönster för Apiaceae av B. trigonica och visade att B. trigonica engagerade sig i långvarig utfodring från floppen av morot och selleri men misslyckades med att nå och foder från potatisplantorna. Eftersom psyllider använder floemsaft som den primära källan för socker och aminosyror 6, är matning från floemvävnader grundläggande för reproduktionen och förmågan hos en psyllidart för att kolonisera en given värd. Därför tyder denna information på att B. trigonica inte kan kolonisera potatis eftersom den inte kontinuerligt skulle kunna matas från potatisväxternas vävnader.

Å andra sidan är flodfodring en absolut förutsättning för överföring, och därför kan endast koloniserande vektorer som är i stånd att upprätthålla flodfodring effektivt sprida floem-begränsade patogener 26, 27 . Egentligen är inokuleringsframgången direkt korrelerad med varaktigheten av salivationsfasen som utförs av vektorn strax före flödet intag 5, 28 . Våra resultat stöder dessa antaganden eftersom höga Lso-överföringshastigheter upptäcktes i växter som B. trigonica bosatte sig under långa perioder och saliverade och intogs från floemen. Emellertid erhölls noll eller mycket låg Lso-transmission för potatis på vilken B. trigonica visade dålig sedimentering, låg oviposition och varken saliv eller intag av floem. Intressant nog, trots att inga floemrelaterade aktiviteter observerades av EPG: er under en 8-timmarsperiod, testade en mycket låg andel potatisväxter positivt för Lso i dubbelvalsanalyserna. Detta resultat antyder att så småningom några få individer av B. trigonica kan ha nått potatisfloden under den utdragna 72 timmarsperioden som användes i våra dubbelvalstest.

Enligt resultaten av denna studie skulle risken för överföring av Lso medieras av B. trigonica från Apiaceae till potatis vara mycket låg. Även om mycket infekterade morot- och sellerigrödor överlappar vanligt i växande zoner med potatis, tyder våra data på att B. trigonica kan landa på men inte skulle bosätta sig eller matas från potatisens floem. Detta resultat överensstämmer med få B. trigonica fångade i potatisgrödor som växer nära morotgrödor 24 . Med dessa tillstånd är den primära överföringen av Lso förmedlad av B. trigonica mycket osannolik. Dessutom, om primär överföring sker, är sekundär spridning från den infekterade potatisen till andra potatis troligtvis mycket låg eftersom B. trigonica inte kan matas på ett långvarigt sätt från floemvävnaderna och därför inte kan kolonisera potatisen.

Generellt sett var resultaten av detta arbete överensstämmande med och kompletterar det arbete som utförts av Munyaneza et al . 22 . De visade att risken för överföring av Lso från potatis till morot är försumbar eftersom potatispsyllid B. cockerelli inte är i stånd att effektivt lokalisera och mata från floemvävnaderna i morotplantor. I vår studie var risken för rörelse av Lso förmedlad av B. trigonica från morötter till potatis mycket av samma skäl. Att bedöma risken för överföring från morot till potatis i Europa är emellertid komplex eftersom mer än en vektor kan vara involverad i överföringen av denna patogen. Till exempel förblir T. apicalis roll i korsöverföring från morot till andra ekonomiskt viktiga grödor i norra Europa okänd och kräver ytterligare undersökning.

Dessutom bör andra psyllidarter som är katalogiserade som potentiella vektorer av Lso få särskild uppmärksamhet, t.ex. B. tremblayi eller B. nigricornis 24 . Våra data visade att B. tremblayi föredrog att bosätta sig, ägglossa och mata på purjolök men också bosatte sig och matades från floem på morötter. Detta resultat var oväntat eftersom försöken att uppföra B. tremblayi på morötter var misslyckade, och enligt vår vetskap kan livscykeln för denna psyllid inte fullbordas på morot 7 . För psyllider kan vuxna och nymfer emellertid uppvisa olika värdväxtspecificitet, och vuxna av vissa psyllidarter kan tillfälligt föda från växtarter som är olämpliga för nymphal utveckling 8 . Baserat på detta scenario tyder våra resultat på att i en frånvaro av en växt som är lämplig för reproduktion kan vuxna av B. tremblayi använda morot som en tillfällig livsmedelsväxt. EPG-resultaten stödjer sådan användning eftersom B. tremblayi också intogt floemsaft från morötter. Även om foder från floem var korrelerade med kapaciteten för denna art att förvärva Lso, visade vi också att denna psyllidart inte överförde bakterien till morot. Brist på överföring kan förklaras av olika faktorer. Till exempel har det rapporterats att när Lso förvärvas, måste bakterierna passera genom insektens midgutepitel för att infektera hemolymfet och sedan komma in i salivkörtlarna 15, 29 . Det är osäkert om Lso kan fullborda cirkulationen i kroppen av B. tremblayi eftersom denna process inte har studerats på denna psyllidart. Slutligen, i denna Lso-psyllid-interaktion, är det möjligt att längre latensperioder än normalt krävs för replikering av Lso i psyllid-kroppen, vilket ger en annan förklaring till frånvaron av överföring. Vi testade emellertid inte för latensperioder i B. tremblayi , och den enda rapporterade latensperioden för Lso är i B. cockerelli 29 ; därför rekommenderas ytterligare forskning för att fullt ut förstå Lso-infektionsprocessen hos denna psyllidart.

Sammanfattningsvis antyder våra resultat att värdväxtens preferenser för B. trigonica påverkar värdområdet Lso i Medelhavsområdet starkt. Som en konsekvens är risken för överföring av Lso från morot till potatis medierad av B. trigonica försumbar, men tester av överföringsförmågan hos andra psyllidarter som matar potatis kan identifiera andra risker. Dessutom drog vi slutsatsen att hypotesen inte stöds att B. tremblayi är en kompetent vektor av Lso.

metoder

Växter och insekter

Följande växtarter användes i analyserna: morot ( Daucus carota, sorten "Bangor"), selleri ( Apium graveolens, sorten "Pascal"), potatis ( Solanum tuberosum , sorten "Monalisa") och purjolök ( Allium porrum , sort ") Costeau). Fröer av morot (Bejo Zanden bv Nederländerna), purjolök (Royal Sluis SVS, Holland B. V) och selleri (Battle SA, Barcelona, ​​Spanien) och potatisknölar grodde individuellt i krukor med 8 cm diameter med jordunderlag (Kekkilä Iberica, Almería, Spanien). Växter odlades i en insektsäker kammare vid 24:18 ° C (L: D), 60–80% relativ luftfuktighet (RH) och med en 16: 8 h (L: D) fotoperiod. Växter vattnas tre gånger i veckan med 20–20–20 (N: P: K) Nutrichem-gödselmedel (Miller Chemical & Fertilizer Corp., PA, USA) i en dos av 0, 25 g L −1 . Växter hölls i tillväxtkammaren tills de nådde utvecklingsstadiet för tre riktiga blad för morot, selleri och purjolök och fyra blad för potatis.

Kolonier av B. trigonica och B. tremblayi bibehölls i växthusanläggningarna vid ICA-CSIC, Madrid, Spanien. B. trigonica- kolonin samlades in från morotfält i Gomezserracín, Segovia, Spanien, 2014. Individer för B. tremblayi- kolonierna samlades också i Gomezserracín från kommersiella purjolök fält 2014. Kolonier av B. trigonica föddes på morotplantor i 47, 5 × 47, 5 × 47, 5 cm bur (längd × bredd × höjd; nylonnät, 150 μm) och kolonier av B. tremblayi föddes på purjolök i liknande insektsburar. Försök att föda B. trigonica på andra växter än Apiaceae eller B. tremblayi på andra växter än Allium var misslyckade. Kolonier av B. trigonica och B. tremblayi hölls i olika växthus under liknande växthusförhållanden, dvs. 26:18 ° C (L: D) och en fotoperiod på 16: 8 h (L: D). Kolonier testades för Lso genom realtids-PCR; andelen infektioner i B. trigonica- kolonin var 97%, medan B. tremblayi var Lso-fri. Dr. Jaime Cubero från National Institute for Agronomic Research (INIA), Madrid, Spanien, identifierade vänligen Lso-haplotypen i våra B. trigonica- kolonier som haplotype E, enligt förfarandet beskrivet av Nelson et al . 12 . För analyserna samlades 5–7-d-gamla vuxna psyllider från psyllidkolonierna med en handgjord vakuumaspirator en timme efter experimentens början. Grupper av insekter som användes i preferens- och överföringsanalyserna innehöll liknande proportioner av män och kvinnor.

EPG-analys av psyllid-sondbeteende

Söktillståndet för B. trigonica och B. tremblayi övervakades på olika växter (morot, selleri och potatis för B. trigonica och morot, purjolök och potatis för B. tremblayi ) med användning av den elektriska penetrationsgrafiken (EPG) -tekniken. En guldtrådelektrod (2 cm längd, 20 mikrometer i diameter) fästes på insektprototum enligt proceduren som beskrivs av Antolínez et al . 23 . En andra elektrod (koppar, 10 cm längd, 2 mm i diameter) infördes i marken i växtbehållaren. Psylliderna svält i 1 timme under acklimatisering mellan ledningstidpunkten och början av EPG-inspelningen. Sedan placerades psylliderna på den abaxiella ytan på ett helt expanderat blad och tilläts sondas och matas på testanläggningen under 8 timmar. EPG-inspelningarna erhölls med användning av ett åtta-kanals DCG-system (typ Giga-8; Wageningen University, Nederländerna). Signalen digitaliserades med hjälp av ett DI-710-kort (Dataq ® Instruments, Akron, OH, USA) och de digitaliserade data laddades på en PC och analyserades med Stylet + -programvara (EPG Systems, Wageningen, Nederländerna). Ett minimumantal av 15 replikat erhölls för varje växt- och psyllidkombination. EPG-vågformer som tidigare beskrivits för psyllider identifierades enligt Pearson et al . 4 som följer: icke-sonderande (NP), intercellulär styletväg (C), salivation i floemsiktelement (E1), phloemsapupptag från siktelementen (E2) och aktivt intag av xylemsap från xylemkärl (G). Följande EPG-parametrar beräknades för att beskriva vägaktivitet och floem- eller xylemaktivitet enligt Backus et al . 30 : Söktid per insekt, PDI, är den tid som ett genomsnittligt insekt har stiletten införd; antal vågformshändelser per insekt, NWEI, är summan av antalet händelser för en viss vågform dividerat med det totala antalet insekter i varje behandling; total vågformens varaktighet (min) per insekt, WDI, är summan av varaktigheterna för varje händelse av en viss vågform dividerat med det totala antalet insekter i varje behandling; och vågformens varaktighet per händelse av insekt, WDEi, är den genomsnittliga varaktigheten för händelser för en given vågform av en insekt i en kohort. Den variabla tiden från den första sonden till den första El beräknades enligt Sarria et al . 31 .

Lso-upptäckt med realtid PCR

För att detektera Lso i växter renades växt-DNA enligt CTAB-protokollet (cetyltrimetylammoniumbromid) 32 . För att detektera Lso i psyllider erhölls psyllid-DNA efter squashprotokollet 33 . Sedan detekterades Lso genom realtids-PCR i växt- och psyllider med användning av primrarna, TaqMan-sonden och förfarandet beskrivet av Bertolini et al . 16 .

Överföring av Lso av Bactericera tremblayi

Vuxna psyllider av B. tremblayi testades för både förvärv av Lso från morötter och inokulering av morötter med Lso. Grupper av psyllider exponerades för Lso-infekterade morotplanter under en tillträdesperiod (AAP) på 72 timmar. Därefter avlägsnades psylliderna från morötter och överfördes till purjolökväxter under 15 d (latensperiod av Lso). Efter 15 d. Uppsamlades 400 psyllider från purjolökorna och överfördes till 100 friska morotplanter, var och en innehållande i en transparent, cylindrisk plastbur (4 psyllider / växt). Psylliderna hade tillgång till hela anläggningen under en inokuleringsåtkomstperiod (IAP) på 24 timmar. Senare avlägsnades psyllidema och testades individuellt med PCR i realtid. Växter exponerade för grupper av insekter som testade negativt för Lso genom realtids-PCR (70 växter) kasserades från analysen. Växter exponerade för grupper av insekter som testade positivt för Lso (30 växter) sprayades med 1 g L −1 av Confidor ® (Bayer, Kansas City, MO, USA) på dagarna noll och 10 och hölls under växthusförhållanden under åtta veckor att testa för Lso genom visuell inspektion av symtom och genom realtids PCR.

Avvikande preferens, oviposition och Lso transmission på olika värdar

Analyser som inte valde

Analyserna använde en uppsättning av tre burar med varje bur innehållande en behandling. Följande tre behandlingar utvärderades: (T1) 36 morotplantor, (T2) 36 selleri växter och (T3) 36 potatisväxter. Varje behandling replikerades tre gånger, och replikaten omarrangerades för att minimera platseffekter. Varje bur innehöll krukväxter arrangerade på en kvadrat (sex rader och sex kolumner, med 12, 5 cm mellan växter). Burarna var 1 × 1 × 1 m och täckte med ett bladlössäkert nätnät. På en flygplattform liknande den som beskrivs av Fereres et al . 34 frigjordes två hundra Lso-infekterade individer av B. trigonica . Flygplattformen var placerad 0, 5 m ovanför testanläggningarna inuti varje bur. Insekter släpptes vid solnedgången under växthusförhållanden liknande de som beskrivs för insektuppfödning. Alla burar roterades 180 ° dagligen för att undvika orienteringsförspänning. Procentandelen psyllider som avsattes per testväxt bestämdes, och äggen per växt räknades 72 timmar efter frisättning av psyllid. Settlingpreferensen beräknades som procentandelen insekter som bosatte sig på växter per bur. Andelen växter som infekterats av minst ett insekt beräknades också. Därefter sprutades testplanter med 1 g L-1 Confidor ® (Bayer, Kansas City, MO, USA) och sprayades igen 10 d senare för att undvika ytterligare Lso-transmission. Växter hölls i ett separat växthus under växthusförhållanden. Åtta veckor efter att experimentet var avslutat utvärderades procentandelen växter infekterade med Lso genom visuell inspektion av symtom och genom realtids-PCR som beskrivits ovan.

I en separat analys utvärderades också procentandelen infekterade växter, sedimentering och oviposition av B. tremblayi med användning av en liknande procedur som den som beskrivs för B. trigonica . I dessa analyser utvärderades följande behandlingar: (T1) 36 purjolökväxter, (T2) 36 morotväxter och (T3) 36 selleriplantor. På grund av bristen på överföring som visats av B. tremblayi i de tidigare överföringsexperimenten (se resultatavsnitt) var individerna av B. tremblayi som användes i denna analys och i dubbelval-analysen Lso-fria. Således utvärderades inte Lso-transmission för B. tremblayi . Denna analys upprepades också tre gånger, och de utvärderade parametrarna var identiska med de som beskrivits för B. trigonica .

Analys med dubbla val

För dessa analyser använde vi en liknande procedur som den som beskrivs för analyserna utan val. Emellertid innehöll varje försöksarena en kombination av två olika växtarter (18 växter av varje art var alternerande arrangerade i en kvadratisk 6 × 6 layout, med 12, 5 cm mellan växter) (Kompletterande figur S1). För att bedöma preferensen för B. trigonica inkluderade analysen tre behandlingar av följande växtkombinationer, var och en i en separat bur: (T1) morotselleri, (T2) selleri-potatis och (T3) potatis-morot. Dessutom utfördes en separat analys för att bedöma värdväxtens preferens för B. tremblayi . This assay included the following treatments: (T1) carrot-leek, (T2) carrot-potato, and (T3) leek-potato. The parameters that were evaluated and the methodology used in this assay were identical to those described for the non-choice assays.

Statistiska analyser

All behavioural variables were tested for normality using the Shapiro-Wilk W-test and were transformed when required by either sqrt(x + 1) or ln(x + 1). Comparisons among EPG treatments were performed using one-way ANOVA for Gaussian variables or with Kruskal-Wallis tests when normality was not achieved. For the preference assays, the percentage of insects settled per cage, the percentage of plants infected with Lso and the percentage of infested plants were transformed by arcsin

Image

when required to reduce heteroscedasticity and achieve normality. Following transformation, values were rechecked for normality using Shapiro-Wilk W-tests, and then the means for each treatment were compared using one-way ANOVA for the non-choice tests. For the dual-choice tests, pairwise comparisons between combinations of plants in each treatment were performed with a Student's t-test or with a Mann-Whitney U-test when normality was not achieved. Data were analysed using the SPSS 21 statistical software package (IBM Corp).

ytterligare information

How to cite this article: Antolinez, CA et al . Risk assessment of ' Candidatus Liberibacter solanacearum' transmission by the psyllids Bactericera trigonica and B. tremblayi from Apiaceae crops to potato. Sci. Rep. 7, 45534; doi: 10.1038/srep45534 (2017).

Förlagets anmärkning: Springer Nature förblir neutral när det gäller jurisdiktionskrav i publicerade kartor och institutionella anslutningar.

Kompletterande information

PDF-filer

  1. 1.

    Kompletterande information

kommentarer

Genom att skicka en kommentar samtycker du till att följa våra villkor och gemenskapsriktlinjer. Om du finner något missbruk eller som inte överensstämmer med våra villkor eller riktlinjer ska du markera det som olämpligt.