Kevin Hoang, Leiling Tao, Mark D. Hunter, Jacobus C. de Roode; Dieta gazdă afectează morfologia paraziților fluturelui monarh. J Parasitol 1 iunie 2017; 103 (3): 228–236. doi: https://doi.org/10.1645/16-142

dieta

Descărcați fișierul de citare:

Abstract

Paraziții sunt una dintre cele mai diverse și comune forme de viață de pe pământ (Price, 1980; Thompson, 1994; Windsor, 1998; Combes, 2001; Poulin și Morand, 2004; Dobson și colab., 2008). Ca atare, înțelegerea efectelor lor asupra vieții sălbatice, agriculturii și oamenilor este deosebit de importantă (Smith și colab., 1995; Aramini și colab., 1998; Liberti și colab., 2003; King și colab., 2007; Wargo și colab., 2007). Paraziții depind de gazde pentru creștere, replicare și transmitere, iar aceste 3 procese sunt profund conectate cu trăsături ale gazdei, cum ar fi sistemul imunitar și nutriția (Bundy și Golden, 1987; Coop și Holmes, 1996). Pentru a-și completa ciclurile de viață, unii paraziți suferă modificări fiziologice pentru a permite transferul între gazde, fie printr-o gazdă intermediară, fie printr-o etapă inactivă (Decaestecker și colab., 2004; Roberts și Janovy, 2008; Cox, 2010). La unii paraziți, etapele de repaus sunt numite spori, care pot supraviețui de obicei atât condițiilor de mediu dure, cât și timpului (Roberts și Janovy, 2008).

În timp ce s-au efectuat cercetări ample pentru a studia paraziții activi, mai puțină concentrare a fost îndreptată spre înțelegerea stadiului inactiv (spori). Morfologia sporei este deosebit de importantă în luarea în considerare a succesului paraziților (Salt, 1940; Wenner și Windsor, 1979; Poulin, 1995; Coop și Kyriazakis, 1999; Leonardos și Trilles, 2003; Tsotetsi și colab., 2004; Kropf și colab., 2005). De exemplu, au fost observate 3 tipuri diferite de spori ai microsporidianului Octosporea bayeri, un parazit al puricilor de apă Daphnia magna, fiecare cu diferite forme și mărimi de spori; în timp ce rolurile exacte ale acestor diferite tipuri de spori sunt necunoscute, ele pot contribui la transmiterea sau la protecția împotriva stresului de mediu (Vizoso și colab., 2005). Mai general, și similar cu organismele cu viață liberă, dimensiunea mai mare a paraziților implică, de obicei, o stare fizică mai bună (Blueweiss și colab., 1978; Moore, 1981; Peters, 1986). De exemplu, izopodul parazit Ichthyoxenus fushanensis este format din perechi heterosexuale care infectează peștele de apă dulce Varicorhinus barbatulus. Datorită constrângerilor gazdei, masculii acestui izopod au în mod normal dimensiuni reduse ale corpului, ceea ce permite femelelor să crească mai mari și să mărească dimensiunea ambreiajului (Tsai și colab., 2001). În afară de masă, forma sporilor este de asemenea importantă în determinarea stării de sănătate a paraziților (Sander și colab., 2013). În general, variația mărimii și formei sporilor este legată atât de transmisia, cât și de specificitatea gazdelor (Monis și colab., 2003; Roper și colab., 2008; Wang și Lin, 2012).

Morfologia sporilor este afectată de mulți factori, inclusiv starea gazdei (Bundy și Golden, 1987; Coop și Holmes, 1996). Mărimea Mothocya epimerica, un parazit izopod al peștilor cu miros de nisip, crește odată cu dimensiunea gazdei sale (Leonardos și Trilles, 2003). În mod similar, dimensiunea Lamproglena clariae, un ectoparazit care infectează branhii de somn cu dinți ascuțiți, se corelează și cu dimensiunea gazdei (Tsotetsi și colab., 2004). În timp ce dieta gazdă sa dovedit a afecta multe aspecte ale interacțiunilor parazit-gazdă, inclusiv imunitatea, virulența parazitului și vigoarea gazdei (Poulin, 1995; Coop și Holmes, 1996; de Roode și colab., 2008a; Tao și colab., 2015 ), efectele sale asupra morfologiei paraziților rămân slab cunoscute.

MATERIALE ȘI METODE

Surse de gazdă și paraziți

Monarhii folosiți în acest experiment au fost descendenți de monarhi capturați în sălbăticie obținuți în St. Marks, Florida în octombrie 2013. Monarhii folosiți provin din 5 descendențe diferite crescute în laborator, iar monarhii au fost distribuiți aleatoriu între 3 specii de alge de lapte.

Pentru acest experiment, a fost utilizată o singură clonă parazitară de O. elektroscirrha pentru a minimiza diferențele morfologice datorate geneticii parazite (Sander și colab., 2013). Clona parazitară a fost obținută de la un fluture monarh infectat capturat în sălbăticie și propagată prin inocularea unei larve de monarh crescute în laborator cu un singur spor de parazit. Sporii au fost preluați de la adulți după inoculări reușite ale monarhilor crescuți în laborator.

Surse vegetale

Milkweeds utilizate în acest experiment au fost Asclepias verticillata, Asclepias syriaca și Asclepias latifolia, care s-au arătat anterior că variază de la concentrații mici la cardenolide ridicate, respectiv (Tao și colab., 2015). Aceste 3 lapte sunt originare din America de Nord și se găsesc după cum urmează: A. verticillata și A. syriaca în estul și mijlocul Statelor Unite și A. latifolia în vestul și mijlocul Statelor Unite (Woodson, 1954). Semințele au fost obținute de la Butterfly Encounters Inc. (San Ramon, California) și au fost semănate pe pământ de răsaduri autoclavizate din Fafard (Agawam, Massachusetts). Când răsadurile aveau o înălțime de aproximativ 3 cm, acestea au fost transferate în ghivece individuale cu diametrul de 10,16 cm. Plantele au fost cultivate într-o seră în care temperatura a variat între 24 și 33 C și umiditatea a fost între 30 și 60%. Pentru acest experiment au fost necesare medii controlate, deoarece s-a demonstrat că stresul de secetă modifică producția de latex de lapte și concentrațiile de cardenolide (Agrawal și colab., 2014). Plantele au fost udate de două ori pe zi și au fost vechi de aproximativ 3 luni când au fost utilizate pentru experimente.

Proiectare experimentală

La atingerea celui de-al doilea stadiu, larvele monarhului au fost inoculate cu 10 spori de paraziți. Pentru a face acest lucru, un disc de frunze (din a treia frunză a plantei atribuite fiecărei omizi) a fost plasat pe o hârtie de filtru umedă într-o cutie Petri cu diametrul de 10 cm și cei 10 spori de paraziți au fost așezați pe discul de frunze folosind o sticlă extrasă tub capilar. Larvele au fost păstrate în vasele Petri până când și-au consumat complet discurile de frunze și, prin urmare, toți cei 10 spori. Larvele au fost apoi mutate la plantele lor atribuite și închise pe ele în strecurătoare cu ochiuri de 18,9 L (Trimaco, Morrisville, Carolina de Nord).

În cazul în care o omidă a terminat de ingerat planta de alge de lapte atribuită înainte de pupație, a fost hrănită cu butași de A. incarnata până la pupație. A fost ales Asclepias incarnata deoarece conține concentrații foarte mici de cardenolide (Agrawal și colab., 2012; Sternberg și colab., 2012; Tao și colab., 2015). Această schimbare în hrana larvelor, dacă a avut loc, a avut loc în ultimele zile ale ultimei etape larvare, în care efectele chimice și nutriționale ale algerii asupra creșterii larvelor s-au dovedit a fi minime (Zalucki și colab., 2001; Tao și Hunter, 2012) . Lucrările anterioare au arătat, de asemenea, că efectele chimice și nutriționale ale algerii asupra paraziților sunt cele mai mari în primele etape ale dezvoltării și infecției monarhului (de Roode și colab., 2011a).

Pupele au fost lăsate să se întărească o zi și apoi au fost transferate în cupe individuale de 473 ml de la Solo Cup Company (Urbana, Illinois) într-o cameră separată de laborator. Când au apărut monarhi adulți, aceștia au fost transferați în plicuri individuale de 8,9 × 8,9 cm glassine și depozitate într-un incubator de 14 C. Sexul și data apariției au fost înregistrate pentru fiecare monarh, iar monarhii au fost lăsați nepăsători. La trei săptămâni după moarte, monarhii uscați au fost cântăriți la cea mai apropiată 0,1 mg folosind o microbalanță Mettler Toledo (Columbus, Ohio).

Analiza morfologiei parazitului

Am folosit un total de 41 de fluturi în analizele noastre (A. verticillata, 17; A. syriaca, 9; A. latifolia, 15). La scurt timp după ce au apărut fluturii, am apăsat sigiliile individuale lipicioase (Avery Inc., Pasadena, California) pe abdomenul fiecărui fluture ferm timp de 2 secunde, ceea ce a îndepărtat solzii fluturilor și sporii paraziților. Sigiliile au fost apoi așezate pe cartele albe (Pendaflex Inc., Melville, New York) și inspectate la microscopul cu lumină (Olympus BX51, Tokyo, Japonia) sub mărire × 400 cu o cameră digitală (Olympus DP71, Tokyo, Japonia). Pentru fiecare sigiliu, am făcut 5 fotografii cu o scară internă de 10 μm din software-ul Olympus DPcontroller (Olympus Inc., Tokyo, Japonia). De obicei, fiecare fotografie a inclus 20∼100 spori de paraziți; am selectat aleator 10 spori pentru analiza morfologică. A rezultat 10 × 5 = 50 de spori analizați pentru fiecare fluture.

Pentru a colecta date morfologice ale sporilor selectați, am folosit Adobe Photoshop CS5 (Adobe Systems, Mountain View, California) pentru a măsura lungimea și lățimea sporilor în micrometri (Fig. 1). Apoi am calculat aria și raportul de aspect (raportul dintre lungimea și lățimea sporului) pentru fiecare spor. Spre deosebire de studiul realizat de Sander și colab. (2013), am folosit calcule pentru arii de spori, deoarece contrastul dintre sporii de paraziți și fundalurile de hârtie utilizate a făcut dificilă conturarea precisă a sporilor pentru măsurarea suprafeței. Cu toate acestea, deoarece sporii O. elektroscirrha sunt de obicei în formă de lămâie (McLaughlin și Myers, 1970), am stabilit că aceste calcule sunt reprezentative pentru adevăratele arii de spori.