Investigadores comparten un nuevo método para detectar depredadores de huevos de insectos

Investigadores comparten un nuevo método para detectar depredadores de huevos de insectos

14 de junio de 2019

Los investigadores que estudian cómo los depredadores de insectos como el escarabajo dama convergente (Hippodamia convergens) se alimentan de los insectos de las plagas pueden querer discernir si se alimentan de huevos, larvas o adultos de sus presas. Aunque observar estas interacciones puede ser difícil, un nuevo método para marcar las presas con una proteína de vertebrado y probarla en el contenido intestinal de los depredadores podría permitir ahora que estos eventos de alimentación de etapa específica se detecten y estudien más fácilmente. (Crédito de la foto: Russ Ottens, Universidad de Georgia, Bugwood.org)

Para los investigadores que se dedican a la búsqueda de insectos benéficos que se alimentan de plagas de insectos, la búsqueda puede ser a veces como buscar la proverbial aguja en un pajar. Una avispa parasitoide, por ejemplo, puede apuntar a los huevos de una sola especie pero dejar sus larvas y adultos en paz. O viceversa. O alguna otra combinación. Si las pruebas experimentales no pueden ser igualmente específicas, entonces estas interacciones ecológicas pueden ser difíciles de desentrañar.

Los ensayos de reacción en cadena de la polimerasa (PCR) pueden ser útiles en este esfuerzo, pero típicamente detectan el ADN de una especie individual. Utilizado en el análisis del contenido intestinal, la PCR puede mostrar a un depredador de insectos depredador de una especie en particular, pero no en qué etapa de la vida. Sin embargo, una alternativa, conocida como ELISA (ensayo inmunoenzimático), puede abrir las puertas a algunos experimentos creativos, y un par de entomólogos de Arizona han realizado con éxito una prueba de concepto que demuestra que el ELISA puede utilizarse en el análisis del contenido intestinal para detectar la etapa de alimentación específica. Sus métodos se detallan en un informe publicado la semana pasada en la revista de libre acceso Journal of Insect Science, en la nueva sección "Protocolos" de la publicación.

"Las principales ventajas de esta técnica sobre el enfoque de ensayo convencional de PCR es que puede modificarse para estudiar todo tipo de actividades de alimentación, sin necesidad de desarrollar un ensayo intestinal específico de plagas, y que es mucho más fácil y menos costoso que la PCR", dice el Dr. James Hagler, entomólogo investigador del Servicio de Investigación Agrícola del Departamento de Agricultura de los Estados Unidos en Maricopa, Arizona, y coautor en el trabajo con Ayman Mostafa de la Universidad de Arizona, el doctorado

>p>ELISA se ha desplegado en la investigación entomológica desde los años noventa, frecuentemente como una forma avanzada de estudios de recaptura y dispersión de marcas de liberación y captura. (Sólo el año pasado, los investigadores lo emplearon en un nuevo método no letal para marcar y rastrear abejas). Hagler ha usado ELISA para estudiar el comportamiento de alimentación de los insectos durante muchos años, y llamó a la práctica la "técnica universal de inmunomarcación de alimentos" en una revisión publicada a principios de este año en Annals of the Entomological Society of America.

Así es como funciona: El alimento (planta o presa) es rociado, alimentado o expuesto de otra manera a un marcador único de proteína de vertebrado (por ejemplo, suero de sangre de conejo o de pollo). Luego, los depredadores de insectos que pueden haber consumido el alimento son recogidos y analizados a través de una prueba química que reacciona con la proteína marcadora si está presente.

Hagler y Mostafa pusieron este método en acción para ver si podían detectar la depredación en los huevos del insecto de la planta manchada occidental (Lygus hesperus) y si podía ser desplegado en un estudio de elección de alimento. Marcaron L. hesperus huevos con proteínas de conejo y pollo -aplicados con un pincel de punta fina- y los ofrecieron en platos de petri a dos especies de escarabajos depredadores, Collops vittatus y Hippodamia convergens (también conocido como escarabajo dama convergente). En la segunda parte del estudio, Hagler y Mostafa colocaron huevos L. hesperus en dos configuraciones diferentes, una expuesta en la superficie de un tallo artificial y otra oculta bajo una fina película para imitar el comportamiento de puesta de huevos del escarabajo de la planta empañada del oeste (bajo la superficie del tejido de la planta). Los huevos en cada exposición fueron marcados con diferentes proteínas. Luego las mismas especies de depredadores fueron colocadas en una jaula con los huevos y se les permitió alimentarse como quisieran.

Para probar si la técnica universal de inmunomarcación alimentaria podía aplicarse en un experimento de elección de alimentación, los investigadores colocaron huevos de chinche de planta empañada del oeste (Lygus hesperus) en dos configuraciones diferentes, una expuesta en la superficie de un tallo artificial y otra oculta bajo una película delgada para imitar el comportamiento de puesta de huevos del chinche (bajo la superficie del tejido de la planta). Los huevos en cada exposición fueron marcados con diferentes proteínas de vertebrados. Luego dos especies de escarabajos depredadores fueron colocados en una jaula con los huevos y se les permitió alimentarse como quisieran. El contenido intestinal de los depredadores fue entonces probado para los marcadores de proteínas. Un diagrama ilustra el montaje experimental de la izquierda; las fotos A y B muestran la exposición de los huevos. (A título ilustrativo, las densidades de los huevos en las fotografías son mayores que las densidades utilizadas en el estudio de elección de alimentación de los depredadores). (Imagen originalmente publicada en Hagler y Mostafa 2019, Journal of Insect Science)

El uso de ELISA en el análisis del contenido intestinal de los depredadores dentro de las tres horas posteriores a la alimentación tuvo éxito en la detección de las marcas de proteína, y el estudio de elección de alimentación mostró que los depredadores se alimentaron mucho más de los huevos expuestos. Este último resultado apoya la opinión de que L. hesperus pone sus huevos debajo del tejido vegetal para evitar los depredadores, y también ilustra la utilidad de las técnicas UFIT y ELISA en tal diseño experimental, dice Hagler.

"La belleza del método es que se pueden diseñar estudios 'manipulativos' utilizando la técnica", dice.

Las pruebas de Hagler y Mostafa se llevaron a cabo en el laboratorio y en jaulas de invernadero, pero Hagler dice que quiere llevarlo a cabo en el campo a continuación, por ejemplo para colocar un centinela marcado L. hesperus huevos en plantas encerradas en grandes jaulas de campo y luego recoger a los depredadores dentro de las jaulas para ver si se comieron los huevos marcados.

"También, planeo llevar a cabo estudios de jaulas de campo donde marco los Lygus huevos con proteína de conejo, ninfas con proteína de pollo, y adultos con proteína de rata," dice. "Entonces examinaremos a los depredadores para la presencia de las tres presas marcadas."

Mientras tanto, Hagler dice que publicó el documento de prueba de concepto en el Journal of Insect Science ahora para compartirlo con sus colegas investigadores, para proporcionarles una nueva herramienta potencial en su caja de herramientas. El método UFIT, dice, "puede ser usado para estudiar todo tipo de actividades de alimentación de artrópodos. "

"Una técnica de análisis intestinal para localizar eventos de depredación específicos de los huevos "

Revista de Ciencia de Insectos

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