Conceptualizare roluri, curatarea datelor, investigație, metodologie, vizualizare, scriere - schiță originală, scriere - recenzie și editare

tomografia

Divizia de afiliere a științelor plantelor și solului, West Virginia University, Morgantown, West Virginia, Statele Unite ale Americii

Roluri Conceptualizare, Investigație, Scriere - schiță originală, Scriere - recenzie și editare

Divizia de afiliere a științelor plantelor și solului, West Virginia University, Morgantown, West Virginia, Statele Unite ale Americii

Roluri Conceptualizare, Achiziție de finanțare, Investigație, Resurse, Scriere - schiță originală, Scriere - revizuire și editare

Divizia de afiliere a științelor plantelor și solului, West Virginia University, Morgantown, West Virginia, Statele Unite ale Americii

  • Ellie Spahr,
  • Matt T. Kasson,
  • Teiya Kijimoto

Cifre

Abstract

Citare: Spahr E, Kasson MT, Kijimoto T (2020) Tomografia micro-computerizată permite vizualizarea îmbunătățită a micangiei pe parcursul dezvoltării și între sexe în gândacii Euwallacea ambrosia. PLoS ONE 15 (9): e0236653. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0236653

Editor: Laura Beatriz Porro, University College London, REGATUL UNIT

Primit: 30 ianuarie 2020; Admis: 10 iulie 2020; Publicat: 21 septembrie 2020

Finanțarea: Această lucrare este susținută de Hatch [WVA00712] de la Institutul Național de Alimentație și Agricultură al USDA (https://nifa.usda.gov). Finanțatorii nu au avut niciun rol în proiectarea studiului, colectarea și analiza datelor, decizia de publicare sau pregătirea manuscrisului.

Interese concurente: Autorii au declarat că nu există interese concurente.

Introducere

Cultivarea ciupercilor, probabil cel mai cunoscut exemplu de simbioză mediată de ciuperci, a evoluat în mai multe linii de insecte, fie ca sursă unică de nutriție, fie pentru a completa nevoile dietetice [4]. Ecologia și evoluția creșterii ciupercilor au fost studiate pe larg în cadrul himenopterilor (furnicilor), Blattodea (termitelor) și Coleopterelor (gândacilor) [4, 5]. La furnici și termite, micofagia a evoluat o singură dată și a iradiat spectaculos ducând la diversele clade existente care există astăzi [6, 7]. Spre deosebire de furnici și termite, gândacii au dezvoltat simbioze nutriționale cu ciuperci de mai multe ori în ordinea coleopterelor [6, 8].

Gândacii de ambrozie reprezintă două sub-familii de gărgărițe (Curclionidae: Scolytinae, Platypodinae) care mențin mutualisme nutriționale obligatorii. În simbioza ambroziei, simbiozele nutriționale obligatorii au evoluat în paralel cu aproximativ 11 origini independente ale creșterii ciupercilor. Fiecare relație a coincis cu o origine independentă a structurilor specializate (micangia) pentru a transporta propagule simbiotice în interiorul sau pe corpul insectelor [5, 8, 9]. Aceste structuri se dezvoltă intern sau extern de-a lungul capului, toracelui și abdomenului și pot varia de la gropi de mică adâncime în exoschelet până la saci complexi sau structuri tubulare [9]. Unele micangii au arătat dovezi ale celulelor glandulare, dar categorizarea în profunzime a potențialei funcții secretoare nu a fost investigată în profunzime la nivelul micangiei [10, 11]. În plus, studiile anatomice aprofundate ale speciilor de gândaci singuri de-a lungul etapelor vieții sau ale sexului nu au fost niciodată investigate formal.

Gândacii Euwallacea ambrosia au primit o atenție semnificativă în ultimul deceniu din cauza pagubelor pe care le cauzează unei varietăți de copaci din habitate invadate din întreaga lume, inclusiv Israel, Australia, Mexic, Statele Unite și, mai recent, Africa de Sud [12-15] . Originar din Asia, acești gândaci au cauzat daune grave producției de avocado la nivel mondial și au afectat numeroase gazde de plante lemnoase atât în ​​mediul cultivat, cât și în cel forestier [16]. O specie de interes deosebit, Euwallacea validus, introdusă din Asia în estul Statelor Unite la sfârșitul anilor 1900 [17], posedă micangie orală pereche și vector două specii fungice; simbolul nutrițional primar Fusarium oligoseptatum și Raffaela subfusca, o ciupercă secundară recuperată în mod constant din capetele de sex feminin din populațiile introduse din estul SUA, dar al căror rol rămâne neclar [13, 18].

Gândacii xyleborini - inclusiv Euwallacea spp. - se reproduc prin împerechere haplodiploidă sib [19]. La fel ca în sistemele tipice de reproducere haplodiploidă, femelele diploide fertilizează selectiv ouăle pentru a genera descendenți femele, în timp ce ouăle haploide nefertilizate dau naștere la descendenți masculi care se vor împerechea cu frații lor în tunelul galeriei [20]. Gândacii feminini joacă roluri majore în medierea simbiozei cu F. oligoseptatum prin dispersarea acestora între copacii gazdă, în timp ce masculii au dimensiuni reduse și sunt fără zbor; funcția din cadrul galeriei este relegată la reproducere și, eventual, la întreținerea fungilor [20].

Până în prezent, micangia orală asociată a fost descrisă la femela adultă Xyleborini utilizând atât tehnici de secțiune distructive, cât și nedistructive. Investigații cu secțiune transversală microtomică (o metodă distructivă), cum ar fi raportul Xyleborus glabratus de Fraedrich și colab. (2008), Xyleborus affinis de Hulcr și Cognato (2010) și Ambrosiodmus lecontei de Li și colab. (2015) au dezvăluit organizarea structurală de bază și au confirmat prezența propagulilor fungici [21-23]. Investigații structurale mai detaliate ale micangiei la Xyleborini și taxoni strâns înrudiți (Premnobiina) s-au bazat pe metodologia microtomului folosind tehnici de imagistică nedistructive emergente. Micangia Ambrosiodmus lecontei, A. minor, Ambrosophilus atratus, Premnobius cavipennis și Euwallacea interjectus au fost observate în mai multe metode (microtom, scanare LAT și μCT) [24, 25].