اندازه گیری تحمل به سرما با شیوه سنجش پویا در دو جمعیت دروزوفیلای بال خالدار (Drosophila suzukii)
کد مقاله : 1580-24IPPC (R2)
نویسندگان
جواد کریم زاده اصفهانی 1 ، Ruth Hufbauer2 ، Cameron Ghalambor3 ، Marcel Jardeleza4 ، Emily Luna5 ، Yaling Qian6
1بخش تحقیقات گیاه پزشکی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان، اصفهان، ایران
2Prof. of Applied Evolutionary Ecology
3Prof. of Evolutionary Ecology
4MSc student of Ecology
5PhD student of Plant Pathology
6Prof. of Turfgrass Physiology, Water Relations of Plants and Soils
چکیده
گونه Drosophila suzukii Matsumura (Diptera, Drosophilidae) آفتی میوهخوار و پلیفاژ بوده و گسترش وسیعی در جهان دارد ولی در خاورمیانه فقط از ایران در زیتونکاریهای استان قزوین دیده شده است. گسترش این آفت با نیازها و محدودیتهای اقلیمی آن ارتباط مستقیم دارد. برای ارزیابی تحمل حشرات به گرما یا سرما دو شیوه سنجش ایستا و پویا وجود دارد. برعکس شیوه ایستا که حشرات را بهطور حاد در معرض استرس دمایی قرار میدهد شیوه پویا یک افزایش یا کاهش طبیعی دما را آزمون میکند و با اکولوژی مطابقت بیشتری دارد. در مطالعه حاضر، تحمل به سرما در دو جمعیت (کلرادو و هاوایی) D. suzukii با شیوه سنجش پویا و با اندازهگیری نقطه انجماد (SCP) و دمای پایین برای 50 % تلفات (Lower LTe50) بررسی شد. برای اندازهگیری SCP، حشرات کامل سه روزه بهطور انفرادی (در 25 تکرار) به یک ترموکوپل مس-کنستانتن نوع K متصل شد و ترموکوپلها توسط یک دادهبردار بهنام TC-08 temperature and voltage data logger و برنامه نرمافزاری PicoLog Beta 6.1.12-beta.2 به کامپیوتر وصل شد. حشرات متصل به ترموکوپل سپس در چاهکهای یک بلوک آلومینیومی جای گرفت و بلوک بلافاصله در یک فریزر قابلبرنامهریزی مجهز به یک کنترلکننده از نوع 1/4 DIN Microprocessor-Based Ramping Control قرار گرفت. دمای بدن حشرات مورد آزمون از 20 تا 30- درجه سلسیوس با نرخ یک درجه بر دقیقه کاهش داده شد و SCP بهصورت پایینترین درجه حرارت قبل از واکنش حرارتزا مشخص گردید. برای اندازهگیری Lower LTe50 نیز بههمین شیوه عمل شد با این تفاوت که حشرات کامل در گروه-های 10 تایی (در 8 تکرار برای هریک از 8 دمای بین صفر و 20- درجه سلسیوس) در لولههای اپندورف 1 میلیلیتری که ترموکوپل به داخل آن متصل بود قرار گرفت و دما از 20 درجه سلسیوس تا دمای هدف با نرخ یکدهم درجه بر دقیقه کاهش داده شد. سپس حشرات در معرض دمای اتاق قرار داده شد و تلفات پس از 24 ساعت ثبت گردید. نتایج نشان داد که تفاوت معنیداری از نظر میانگین SCP بین دو جمعیت کلرادو (4/20- درجه سلسیوس) و هاوایی (2/22- درجه سلسیوس) وجود دارد. همچنین، تفاوت معنیداری از نظر میانگین Lower LTe50 بین دو جمعیت کلرادو (8/8- درجه سلسیوس) و هاوایی (3/7- درجه سلسیوس) مشاهده شد. یافتههای تحقیق حاضر نشان داد که Lower LTe50 تطابق اکولوژیک جمعیتهای D. suzukii را بهتر نشان میدهد ولی SCP میتواند نشاندهنده سازگاریهای فیزیولوژیک متفاوت باشد.
کلیدواژه ها
Title
Cold tolerance assessment of two populations of spotted wing drosophila (Drosophila suzukii) using dynamic assay
Authors
Abstract
Drosophila suzukii Matsumura (Diptera, Drosophilidae) is a polyphagous pest with a worldwide distribution. However, the only record from the Middle East is an accidentally capture of D. suzukii at olive orchards of Qazvin, Iran. The range expansion of D. suzukii is directly related to its climate requirements and limitations. There are two different approaches to assess thermal tolerance in insects: 1) static tolerance assays, in which insects are exposed to acute stressful temperatures, and 2) dynamic (ramping) tolerance assays, which tests insects for a natural increase/decrease in temperature. Ramping thermal assay is more ecologically relevant than static assay as it would better portray the thermal tolerance of insects in field. The present study examined the cold tolerance of two populations (Colorado and Hawaii) of D. suzukii using ramping assay, in which supercooling point (SCP) and lower lethal temperature for 50% mortality (Lower LTe50) were measured. To measure SCP, 3-day-old adults were individually (replicated 25 times) attached to a type-K copper-constantan thermocouple, which was interfaced to a computer through a TC-08 temperature and voltage data logger and PicoLog Beta 6.1.12-beta.2 software. The adults were then placed in holes of an aluminum block, which were immediately placed within a programmable freezer equipped with a 1/4 DIN microprocessor-based ramping temperature control. The insect temperature was ramped down at 1 °C min-1 from 20 to -30 °C, and SCP was determined as the lowest temperature just before exothermic reaction. To measure Lower LTe50, the same procedure was used but adults were tested in groups of 10 (replicated 8 times for each of 8 target temperatures between 0 and -20 °C) in 1-ml Eppendorf tubes inside which the thermocouples were attached. The insect temperature was ramped down at 0.1 °C min-1 from 20 °C to the target temperature. The insect were then exposed to room temperature, and mortality was recorded after 24 h. There was a significant difference between mean SCP of Colorado (-20.4 °C) and Hawaii (-22.2 °C) populations. Also, a significant difference between mean Lower LTe50 of Colorado (-8.8 °C) and Hawaii (-7.3 °C) populations was observed. These findings show that Lower LTe50 is more ecologically relevant for D. suzukii populations, but SCP may be related to a different set of physiological adaptations.
Keywords
range expansion, climatic requirements, ecological relevance, Supercooling point, lethal temperature