Wolbachia 감염이 디코폴 감수성 및 저항성 점박이응애 계통의 적합도에 미치는 영향 Effect of Wolbachia Infection on Fitness of Resistance to Dicofol in Tetranychus urticae (Acarina: Tetranychidae)원문보기
Wolbachia 감염이 디코폴 감수성계통 점박이응애와 저항성계통 점박이응애 적합도에 미치는 영향(발육, 수명, 산란수, 산란기간)을 미니장미를 기주로 조사하였다. ftsZ PCR결과 감수성 계통만이 Wolbachia에 감염된 것으로 조사되었다. 감수성계통은 저항성계통에 비해 높은 산란율과 빠른 발육률이 관찰되었으며, 성충수명과 산란기간은 감수성계통에서 길었다. 이는 적합도가 디코폴저항성 수준에 영향을 받고 있음을 보여주고 있다. 동일한 조사를 상호교배 자손에서 조사한 결과, Wolbachia에 감염된 수컷과 Wolbachia 비감염 암컷을 교배한 조합에서 높은 난사망율과 수컷편중 성비가 관찰되어 전형적인 Wolbachia에 의해 유도되는 세포질 불화합성을 보여주고 있다. 또한 Wolbachia에 감염된 암컷과 Wolbachia 비감염 수컷조합의 내적자연증가율값($0.09\pm$0.01)은 다른 조합($0.20\pm$0.01)에 비해 유의하게 낮았다. 본 실험의 연구결과는 점박이응애 적합도의 발달과 진화가 저항성 수준과 Wolbachia 감염에 밀접하게 연관되어 있음을 보여주고 있다.
Wolbachia 감염이 디코폴 감수성계통 점박이응애와 저항성계통 점박이응애 적합도에 미치는 영향(발육, 수명, 산란수, 산란기간)을 미니장미를 기주로 조사하였다. ftsZ PCR결과 감수성 계통만이 Wolbachia에 감염된 것으로 조사되었다. 감수성계통은 저항성계통에 비해 높은 산란율과 빠른 발육률이 관찰되었으며, 성충수명과 산란기간은 감수성계통에서 길었다. 이는 적합도가 디코폴저항성 수준에 영향을 받고 있음을 보여주고 있다. 동일한 조사를 상호교배 자손에서 조사한 결과, Wolbachia에 감염된 수컷과 Wolbachia 비감염 암컷을 교배한 조합에서 높은 난사망율과 수컷편중 성비가 관찰되어 전형적인 Wolbachia에 의해 유도되는 세포질 불화합성을 보여주고 있다. 또한 Wolbachia에 감염된 암컷과 Wolbachia 비감염 수컷조합의 내적자연증가율값($0.09\pm$0.01)은 다른 조합($0.20\pm$0.01)에 비해 유의하게 낮았다. 본 실험의 연구결과는 점박이응애 적합도의 발달과 진화가 저항성 수준과 Wolbachia 감염에 밀접하게 연관되어 있음을 보여주고 있다.
Contribution of Wolbachia infection to fitness of a species (developmental time, adult life span, fecundity and ovipositional period) was measured in the susceptible and dicofol-resistant strains of two spotted spider mite, Tetranychus urticae Koch, on miniature roses. Based on ftsZPCR assay, Wolbac...
Contribution of Wolbachia infection to fitness of a species (developmental time, adult life span, fecundity and ovipositional period) was measured in the susceptible and dicofol-resistant strains of two spotted spider mite, Tetranychus urticae Koch, on miniature roses. Based on ftsZPCR assay, Wolbachia infection was confirmed only in the susceptible strain. The susceptible strain had significantly higher fecundity (eggs/female) and shorter developmental times than the resistant strain. Longer adult life span and ovipositional period were observed in the susceptible strain. Fitness differences were appeared to influence dicofol resistance development. Similar measurements were performed with progeny from two reciprocal $F_1$crosses. Similar to other examples of cytoplasmic incompatibility induced by Wolbachia, subsequent cross between uninfected female and infected male spider mites were different from the other combination: a high egg mortality and a male-biased sex ratio. When the intrinsic rate of natural increase was calculated, the cross between uninfected female and infected male spider mites had a significantly lower rate($0.09\pm$0.01) than did the other combination ($0.20\pm$0.01). These results suggest that the dynamic and evolution of the fitness are closely associated with dicofol resistance and Wolbachia infection in the two spotted spider mites.
Contribution of Wolbachia infection to fitness of a species (developmental time, adult life span, fecundity and ovipositional period) was measured in the susceptible and dicofol-resistant strains of two spotted spider mite, Tetranychus urticae Koch, on miniature roses. Based on ftsZPCR assay, Wolbachia infection was confirmed only in the susceptible strain. The susceptible strain had significantly higher fecundity (eggs/female) and shorter developmental times than the resistant strain. Longer adult life span and ovipositional period were observed in the susceptible strain. Fitness differences were appeared to influence dicofol resistance development. Similar measurements were performed with progeny from two reciprocal $F_1$crosses. Similar to other examples of cytoplasmic incompatibility induced by Wolbachia, subsequent cross between uninfected female and infected male spider mites were different from the other combination: a high egg mortality and a male-biased sex ratio. When the intrinsic rate of natural increase was calculated, the cross between uninfected female and infected male spider mites had a significantly lower rate($0.09\pm$0.01) than did the other combination ($0.20\pm$0.01). These results suggest that the dynamic and evolution of the fitness are closely associated with dicofol resistance and Wolbachia infection in the two spotted spider mites.
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문제 정의
본 실험은 디코폴에 감수성 인 계통과 처항성인 계통의 교배조합을 만들고 각 조합외 자손들의 적합도를 Wolbachia 감염에 따라 미니장미를 기주로 분석함으로써 점박이응애 개체군에서의 적합도 변화에 따른 저항성 유전자 빈도 변화의 가능성을 추정하고 이 결과를 장미화원에 실용적으로 적용할 수 있는 기초자료를 수집하고자 수행되었다.
(Helle, 1965; Dennehy and Granett, 1984). 살충제에대한 저항성 관리는 해충 개체군내 약제 저항성 유전자의 빈도롤 효과척으로 조절함으로서 저항성 발달올 억제 또는 지 연시키는데 그 목적 이 있다. 따라서 저항성 유전자형 (genotype) 에 따른 적합도의 차이는 저항성 발달에 큰 영향을 미칠 수 있게 된다.
제안 방법
PCR 반응액 4 以롤 0.7% agarose gel 상에서 전기 영 동한 후, ethidium bromide로 염 색 하여 증폭 산물의 존재롤 확인하였다.
e称沥ac/iz'a/ZsZDNA의 증폭은 MJ Research thermal controller (Watertown, MA)를 사용하여 , 94℃ 1 분, 55℃ 1 분, 72℃ 3분의 조건으로 1회 반복하고 94℃ 15초, 55℃ 1분, 72℃ 3분의 조건에서 35회 반복하였다. PCR 반응액 4 以롤 0.
각 교배조합에서 출생한 개체들을 25± 0.5℃, 상대습도 6。±10%, 광주기 16: 8(명 : 암)로조정된 항온기내에서 보관하면서 발육 상황을 12시간 간격으로 조사하였다. 우화한 성충은 성올 감별하여 암컷과 수컷의 발육을 조사하였다.
여부는 0?奴/以특이 적 인 primer 조합을 사용하여 ftsZ 유전자 일부의 층폭 산물(730 bp)의 존재 여부에 의하여 결정하였다(Primerl: 5r-GAT CCG TAT GCC GAT TGC AGA GCT TG-3'과 Primer2: 5'-AAT TCG CCA TGA GTA TTC ACT TGG CT-3'). 점박이응애 10마리(암컷 5마리, 수컷 5마리)를 microtube에 넣고 마쇄 한 후, 50 μ1의 5% Chelex solution과 1 pl의 Proteinase-K(20mg/ml)를 넣은 후 10초 동안 진탕 혼합(vortex)하였다.
암)로 조정 된 항온기에 보관하면서 조사되 었다. 각 교배조합별 산란수, 성충수명, 난사망율, 우화성충 수와 성비(암컷 자손/전체 자손)를 동일한 환경 조건에서 24시간 간격 으로 王사하였다. 매 조사시살아있는 응애쌍은 계속해서 새 장미엽으로 옮겨주면서 암컷이 사망할 때까지 지속적으로 조사하였다.
각 교배조합별 산란수, 성충수명, 난사망율, 우화성충 수와 성비(암컷 자손/전체 자손)를 동일한 환경 조건에서 24시간 간격 으로 王사하였다. 매 조사시살아있는 응애쌍은 계속해서 새 장미엽으로 옮겨주면서 암컷이 사망할 때까지 지속적으로 조사하였다. 각 교배조합별 반복奇는 32쌍에서 84쌍으로 구성되 었다.
vaLLive Wire')를 기주로 하여 조사되었다. 실험시작전 미니장미에 abamectin (상품명: 올스타(경농), 1.8% 유제)을 살포하여 미니장미에 존재하는 모든응애류와 진딧물류를 제 거하였다. 장미 엽 상태가 점박이응애에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 모든실험은 동일한 나이와 크기의 미니장미엽에서 수행되었다.
5℃, 상대습도 6。±10%, 광주기 16: 8(명 : 암)로조정된 항온기내에서 보관하면서 발육 상황을 12시간 간격으로 조사하였다. 우화한 성충은 성올 감별하여 암컷과 수컷의 발육을 조사하였다. 초사 개체수는 교배조합에 따라 차이가 있었으나 최소 40마리 이상이었다.
8% 유제)을 살포하여 미니장미에 존재하는 모든응애류와 진딧물류를 제 거하였다. 장미 엽 상태가 점박이응애에 미치는 영향을 최소화하기 위하여 모든실험은 동일한 나이와 크기의 미니장미엽에서 수행되었다.
점박이응애 10마리(암컷 5마리, 수컷 5마리)를 microtube에 넣고 마쇄 한 후, 50 μ1의 5% Chelex solution과 1 pl의 Proteinase-K(20mg/ml)를 넣은 후 10초 동안 진탕 혼합(vortex)하였다. 이를 37℃에서 30분동안 보관하고 다시 잘 섞은 후, 15,000 g에서 2분동안 원심분리하였다.
대상 데이터
각 교배조합에서 교미한 점박이응애 암컷 1마리롤 장미엽에서 1시간 동안 산란을 유도한 후 각 잎에 알 1개만을 남기고 나머지 알과 성충을 모두 제거하였다.따라서 발육 조사는 동일한 연령으로 구성된 네 가지 교배조합의 차대 자손을 대상으로 수행되었다. 각 교배조합에서 출생한 개체들을 25± 0.
본 실험에 사용된 점박이응애 디코폴 감수성 계통(SS)과 저항성계통(RR)은 농업과학기술원 작물 보호 부 농업해충과에서 1998년 분양 받아 고려대학교 개체군 생태학 실험실에서 강낭콩(尸/MseWizs vulgaris L.)을 기주로 하여 온도 25±1.0℃, 상대습도 60±10%, 광주기 16:8(명 :암)의 조건에서 각각 별개의 사육시설에서 유지되었다.SS계통은 농약 도태 없이 유지하였으며, RR계통은 디코폴 LC% 수준으로 지속적으로 도태시켜 일정 수준의 저항성을 유지하였다.
점박이 응애 적 합도는 미 니 장미 (Rosa hybrida Hort. vaLLive Wire')를 기주로 하여 조사되었다. 실험시작전 미니장미에 abamectin (상품명: 올스타(경농), 1.
R우R, 과 S우S舎은 각각 RR계통과 SS계통을 의미하며, S우R, 와 R우&는 RR계통과 SS계통을 상호교배 (reciprocal crossing)하여 만들어 졌다. 페트리접시(직경 5.5 cm)에 물에 젖은 탈지면을깔고 4개의 미니장미엽을 뒷면이 위로 향하게 한후 서로 겹치지 않도록 배열한 실험장을 준비하였다. 각 교배조합에서 교미한 점박이응애 암컷 1마리롤 장미엽에서 1시간 동안 산란을 유도한 후 각 잎에 알 1개만을 남기고 나머지 알과 성충을 모두 제거하였다.
데이터처리
생존 곡선 분석은 PROC LIFETEST롤 이용하여 분석하였고, 각 표본 평균간의 비교는 분산분석(PROC GLM)과 t-검정 (PROC TTEST)을 이용하여 분석하였다(SAS Institute, 1994).
이론/모형
각 교배조합(R우*, S早S私 S우R® 및 R우S&)별 내적 자연증가율⑺과 이의 표준오차는 각각 최우추정법 (maximum likelihood method) (Pielou, 1969)과 Jackknife 방법으로 추정하였다(Meyer, 1986). 생존 곡선 분석은 PROC LIFETEST롤 이용하여 분석하였고, 각 표본 평균간의 비교는 분산분석(PROC GLM)과 t-검정 (PROC TTEST)을 이용하여 분석하였다(SAS Institute, 1994).
성능/효과
05) (Table 1). R우S&교배조합의 암컷자손 총 발육일수는 1L07일로 다른 교배조합의 암컷보다 유의하게 길었다(P<0.05). 감수성계통(S우S &)자손의 암컷과 수컷의 발육기간 차이는유의하지 않았지만 저항성계통(R우R 8)은 암컷이 수컷보다 길었다(尸<0.
S우S, 와 S우R&교배조합 암컷의 총산란수와 산란 기간은 R아瞞와 R우異조합 암컷에 비하여 유의하게 많고 길었다(산란기 간: F= 12.45; dfe 3, 1.44; FC0.01, 총산란수: F= 15.02; df =3, 147; FC0.01) (Table 2). 특히 所仿ac如a에 감염된 감수성 수컷과 저항성 암컷을 교배한 R우以의 난치사율과 성비(암컷 수/전체 수)는 다른 교배조합의 값들과 비교하여 높은 난치사율(F = 7.
允sZPCR 결과, 감수성 계통에서 730 bp부근에서 밴드가 관찰되었고 에 감염된 것으로 확인되었고 저항성계통은 0初淑泌论에 감염되지 않은 것으로 밝혀졌다(Fig. 1). V%仍ac/na의 점박이응애에 대한 영향은 단방향성으로 알려져 있어 (Breeuwer, 1997) 저항성계통과 감수성계통 및 두 계통의 교배조합 간 Wolbachiae 영향평가가 가능하였다.
각 교비)조합(R우R$, S早S$, S우Ra 및 R우Se)에서출생한 성충의 생존곡선은 암컷과 수컷으로 나누어생존 분석(survival analysis)을 실시한 결과 교배조합간 생존곡선 차이가 통계적으로 유의하였다(암컷: *2 = 17.68; #=3; FC0.05; 수컷: 泌 = 3.88; df= 1; FC0.05) (Fig. 2). 성충의 평균수명은 교배조합에 상관없이 수컷의 수명이 암컷보다 길었다.
05). 결론적으로 점박이응애 성충의 생존율은 교배조합간 및 성에 따라 상이하고, 특히 성충 평균수명은 수컷형질에 의해 영향을 받을 수 있음을 보여주고 있다.
교배조합간 점박이응애 암컷과 수컷의 발육일수를 조사한 결과, 수컷의 발육일수는 계통간 차이가없었으나(F>0.05), 암컷은 교배조합간 발육일수 차이가 유의하였다(PC0.05) (Table 1). R우S&교배조합의 암컷자손 총 발육일수는 1L07일로 다른 교배조합의 암컷보다 유의하게 길었다(P<0.
본 실험결과 점박이응애 계통간 적합도는 저항성관련 요인과 阮仍a爾fa감염에 의한 세포질 불화합성 요인이 서로 상호작용을 하고 있음을 보여 주고있다. 실험에 이용한 응애중 감수성계통은 0初湘c/ua에 감염되어 저항성계통과는 차이가 있는것으로 조사되었다(Fig.
1997). 본 실험에서 R 早 교배조합의 난치사율이 S 우R 仑교배합보다 매우 높고 또한 성비가 수컷으로 편중된 결과(Table 1, 2)는 전형적인 Wb奴ic磁에 의한 세포질 불화합성을 양상을 보여주고 있다. 하지만 본 실험결과와 S우! 瞞교배조합간 발육기 간, 성충수명 및 산란수도 영향을 받는 것으로 조사되어 Breeuwer (1997)가 보고한 결과와 상이하였다.
2). 성충의 평균수명은 교배조합에 상관없이 수컷의 수명이 암컷보다 길었다. 이러한 결과는 수컷 평균수명 조사시 실험장을 이탈하여 익사한 개체를 포함하지 않았기 때문인 것으로 사료된다.
이에 따른 치사는 점박이응애 평균수명과 관련이 없어 결과분석에는 포함시키지 않았다. 수컷간 평균수명올 비교 해보면 감수성이 저항성보다 길었다(PC0.05) (Table 1). 암컷 교배조합중 저항성 수컷과 교배된 조합(R우R&S오RQ의 수명 이 감수성 수컷과 교배된 조합(S早S$, R우$$)보다 유의하게 길었다(戶<0.
05) (Table 1). 암컷 교배조합중 저항성 수컷과 교배된 조합(R우R&S오RQ의 수명 이 감수성 수컷과 교배된 조합(S早S$, R우$$)보다 유의하게 길었다(戶<0.05). 결론적으로 점박이응애 성충의 생존율은 교배조합간 및 성에 따라 상이하고, 특히 성충 평균수명은 수컷형질에 의해 영향을 받을 수 있음을 보여주고 있다.
2). 저항성관련 적합도는 감수성계통이 발육, 수명, 산란수, 산란기간 둥 적합도에 관계되는 요소들이 저항성계통에 비해 유의한차이를 보여 저항성 계통보다 적합도가 높음을 보여 주었다(Table 1, 2). 이러한 결과는 風泌ac枷에의한 세포질 불화성에는 영향을 받지 않게 되는데그 이유는 ㎛仍ac/zia의 영향은 단방향성으로 진행되기 때문이다(Breeuwer, 1997).
후속연구
하지만 본 실험결과와 S우! 瞞교배조합간 발육기 간, 성충수명 및 산란수도 영향을 받는 것으로 조사되어 Breeuwer (1997)가 보고한 결과와 상이하였다. 이는 0初况“"nN에 의한 세포질 불화합성과 저항성관련 요인들이 서로 복합적으로 작용하여 발생된 결과라고 사료되며 이를 설명하기 위하여서는 더욱 진전된 연구가 요구된다.
저항성 유전자형에 따른 阮化ac/zH 감염 이 점박이응애 적합도에 미치는 영향을 정확하게 구명하면 저항성 발현 및 발달을 더욱 사실적으로 예측할 수 있는 기본 토대가 마련될 수 있으며, 또한 이를 기본으로 효율적인 저항성 관리를 수행할 수 있을 것이다. 본 실험은 디코폴에 감수성 인 계통과 처항성인 계통의 교배조합을 만들고 각 조합외 자손들의 적합도를 Wolbachia 감염에 따라 미니장미를 기주로 분석함으로써 점박이응애 개체군에서의 적합도 변화에 따른 저항성 유전자 빈도 변화의 가능성을 추정하고 이 결과를 장미화원에 실용적으로 적용할 수 있는 기초자료를 수집하고자 수행되었다.
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