Популяционно-генетические аспекты коадаптации колорадского жука (Leptinotarsa decemlineata Say) и его энтомофагов

• Автор: Китаев, Константин Альбертович
• Шифр специальности: 03.02.07, 03.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 174 с. : ил.

Оглавление
Введение
Глава 1. Анализ взаимоотношений хищника и жертвы в популяционногенетическом аспекте

1.1 Коэволюция и коэволюционные модели

1.2 Система хищник-жертва и быстрые эволюционные изменения

1.3 Картофельный колорадский жук {Leptinotarsa decemlineata Say) и особенности его распространения

1.4 Энтомофаги колорадского жука

1.5 Проблема определения количественных отношений хищников и жертв среди насекомых

Глава 2 Материалы и методы исследований

2.1 Характеристика районов исследований

2.2 Методы сбора и учёта насекомых

2.3 Анализ биоразнообразия и сходства сообществ жужелиц
2.4 Популяционно-демографический анализ доминантных видов
2.5 Методы и приемы содержания насекомых в лабораторных условиях для поведенческого, трофического и токсикологического анализов
2.6 Анализ биохимических маркеров стресса
2.7 Препарирование насекомых и выделение ДНК
2.8 Проведение ПЦР с видоспецифичными праймерами
2.9 Анализ молекулярно-генетических маркеров - случайно амплифицируемые последовательности ДНК
2.10 Морфометрический анализ - измерение частей тела насекомых
2.11 Статистический анализ данных
Глава 3. Экологическая характеристика сообществ хищных насекомых агроценозов картофеля
3.1 Состав и структура населения жужелиц (Coleoptera, Carabidae) как один из возможных критериев, определяющих численность колорадского жука
3.2 Состав и структура населения божьих коровок (Coleoptera, Coccinellidae) и
возможная степень их влияния на численность колорадского жука
Глава 4. Эколого-генетические особенности адаптаций представителей семейства Carabidae и Coccinellidae к питанию колорадским жуком
4.1 Определение трофической активности энтомофагов методом анализа содержимого кишечника с помощью ПЦР с видоспецифическими праймерами
4.2 Трофическая активность энтомофагов при их искусственном содержании
4.3 Оценка приспособленности C. septempunctata и H. rufipes к питанию колорадским жуком с помощью биохимических маркеров стресса
Глава 5. Сравнительный анализ популяционно-генетических процессов в популяциях энтомофагов колорадского жука
5.1 Морфометрический анализ разнообразия и сходства внутрипопуляционных групп C. septempunctata
5.2 Анализ генетических процессов по не специфическим молекулярногенетическим маркерам в популяциях C. septempunctata
5.3 Морфометрический анализ разнообразия и сходства внутрипопуляционных групп H. rufipes
5.4 Анализ флуктуирующей асимметрии в популяциях энтомофагов
Заключение
Выводы
Список литературы
ПРИЛОЖЕНИЕ

Введение
Трофические отношения, наряду с конкуренцией и мутуализмом, являются наиболее общими и значимыми в экосистемах. Одной из важнейших фундаментальных проблем синэкологии является выявление закономерностей формирования и поддержания трофических взаимодействий в энтомокомплексах биоценозов. Особенности класса насекомых, обеспечивающие быстрое расселение, размножение и адаптацию к новым условиям среды, определяют возможность возникновения множества трофических взаимодействий как внутри энтомокомплекса, так и с другими группами организмов.
Агроэкосистемы не обладают стабильностью естественных экосистем, экологические группы и связи между ними постоянно обновляются, при этом с очевидной необходимостью возникают новые трофические взаимодействия. Особенно активно в них включаются массовые фитофаги - вредители растений и энтомофаги-генералисты (Чернышев, 2001). И те и другие наращивают свою численность за счёт увеличения кормовой базы. Колорадский жук (Leptinotarsa decemlineata Say) является инвазивным видом, появившимся в агроэкосистемах вслед за картофелем, и наиболее массовым фитофагом этого культурного растения (Ушатинская, 1981). В настоящее время в агроценозах картофеля обнаруживается много хищных насекомых, которые в той или иной мере способны к питанию колорадским жуком (Гусев, 1991; Вилкова и др., 2005; Коваль, 1999, 2005, 2009; 2012). В первую очередь это распространённые представители семейств жужелиц (Insecta, Carabidae) и божьих коровок (Insecta, Coccinellidae). Комплексы этих энтомофагов в агроценозах могут быть устойчивыми и в то же время эволюционно лабильными, что позволяет предположить о протекании процессов адаптации энтомофагов к питанию новым видом жертв (колорадский жук), а также возможной сопряжённой эволюции (коэволюции) между популяциями колорадского жука и его энтомофагов. Эти процессы представляют интерес не только в рамках изучения методов биологической защиты картофеля, но и позволяют исследовать эколого-генетическую систему, состоящую из хищника и жертвы - «фитофаг-энтомофаг». Исследование закономерности взаимодействий в

коровок к питанию колорадским жуком нами был проведен анализ биохимических маркеров стресса. Получены данные по 160 особям насекомых. Для биохимического анализа использовали гемолимфу из спинного сосуда насекомого. В работе использовался модифицированный метод оценки фенолоксидазной активности Е. Ю. Животенко и др. (1987). Гемолимфу растворяли в экстрагирующем буфере (трис-НС1 0.05 М, pH 7.5, 1 мМ дитиотрейтола (DTT, Merck, Германия) и 0.05 мл/л тритона Х-100 (Triton Х-100, Merck, Германия) в соотношении 1:20. В растворе гемолимфы определяли содержание белка по методу Бредфорда (Скоупс, 1985) и ДОФА-оксидазную активность. Расчёты концентрации белка в растворах производили с использованием калибровочной концентрационной кривой, построенной для растворов бычьего сывороточного альбумина. Реакционная смесь для измерения ДОФА-оксидазной активности состояла из 3 мл 0.05 М Na-ацетатного буфера, pH 5.0, содержащего L-P-3,4-дигидроксифенилаланин (L-DOPA, ICN Biomedical Inc., США) в количестве 1 мг/мл. Реакцию начинали добавлением к смеси 10 мкл раствора гемолимфы, инкубация длилась 5 мин при 37°С. Количество образовавшегося в результате реакции дофахрома измеряли на спектрофотометре Shimadzu при 475 нм. ДОФА-оксидазную активность выражали приростом оптической плотности в минуту в перерасчете на концентрацию белка (ед. акт./мин*мг белка). Для определения активности тирозиназы использовался аналогичный спектрофотометрический метод. В реакционную смесь в качестве субстрата вносили L-тирозин (1 мг/мл) (L-tyrosine, Merck, Германия), инкубация длилась 30 мин. Определение уровня содержания производных тирозина проводили в растворе гемолимфы при соотношении количества биоматериала и экстрагирующего буфера (трис-НС1 0.05 М, pH 7.2) 1:20 по модифицированной нами методике Н.А. Вилковой и др. (1993). При этом гомогенат после центрифугирования в количестве 20 мкл вносили в 300 мкл дистиллированной воды, добавляли 300 мкл 0.1 М раствора NaOH, после встряхивания вносили 50 мкл раствора Фолина (Folin-Ciocalteu’s phenol reagent, Merck, Германия), предварительно разбавленного в 10 раз. Измерения проводили на спектрофотометре Shimadzu при длине волны 750 нм, в качестве контроля