تاثیر کودهای ریز‌مغذی بر فعالیت آنزیم‌‌های گوارشی Hippodamia variegata (Goeze) در تغذیه از Myzus persicae (Sulzer)

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 6، دوره 36، شماره 2 - شماره پیاپی 56، تیر 1401، صفحه 213-225   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2022.74291.1070

نویسندگان

طیبه علی زمانی^{* 1}؛ جهانشیر شاکرمی²؛ مژگان مردانی طلایی³؛ آرش زیبایی⁴

¹گروه گیاهپزشکی ، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه لرستان، لرستان، ایران

²گروه گیاهپزشکی دانشکده کشاورزی دانشگاه لرستان

³گروه گیاهپزشکی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، محقق اردبیلی ، اردبیل، ایران

⁴دانشگاه گیلان

چکیده

شته سبز هلو، Myzus persicae (Sulzer) یکی از آفات مهم فلفل دلمه Capsicum annuum L. می­باشد. کفشدوزک Hippodamia variegata (Goeze) شکارگر عمومی مهم گونه­های مختلف شته، از جمله M. persicae در مراحل لاروی و حشره کامل می­باشد. در مطالعه حاضر، تأثیر بر­هم­کنش غذایی بین گیاه- گیاه­خوار- دشمن طبیعی تحت تأثیر محلول­پاشی ریز مغذی آهن، روی، مس و منگنز در فلفل­دلمه بر فعالیت آنزیم­‌های گوارشی لاروهای بالغ سن سوم و چهارم H. variegata  تغذیه شده از M. persicae مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش‌ در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تکرار در هر تیمار انجام شد. فعالیت آنزیم­های گوارشی از جمله پروتئاز­کل، آلفا­آمیلاز و پروتئاز­های اختصاصی بر اساس پروتکل­های استاندارد اندازه­گیری شد. فعالیت پروتئاز­کل و تریپسین لاروهای سن سوم H. variegata پرورش­یافته در تیمارهای منگنز (583/0 و 296/19 واحد بر میلی­گرم پروتئین) و آهن (574/0 و 426/18 واحد بر میلی­گرم پروتئین) نسبت به سایر تیمارها بیشتر بود. براساس نتایج، بیشترین و کمترین میزان فعالیت آنزیم­های کیمو­تریپسین، آمینو­پپتیداز و کربوکسی­پپتیداز لاروهای سن سوم H. variegata به ترتیب در تیمارهای منگنز (518/15، 950/8 و 536/7 واحد بر میلی­گرم پروتئین) و شاهد (353/7، 139/2 و 665/2 واحد بر میلی­گرم پروتئین) مشاهده شد. بیشترین (952/18) و کمترین (139/9 واحد بر میلی­گرم پروتئین) فعالیت الاستاز لاروهای سن سوم شکارگر به ترتیب در تیمارهای آهن و شاهد ثبت شد. فعالیت بالاتر آلفا­آمیلاز لاروهای سن سوم H. variegata در تیمار آهن (20/25 واحد برمیلی­گرم بر پروتئین) ثبت شد. فعالیت پروتئاز کل و کیمو­تریپسین لاروهای سن چهارم H. variegata در تیمار آهن (183/0 و 396/10 واحد بر میلی­گرم پروتئین) در مقایسه با شاهد (036/0 و 763/6 واحد بر میلی­گرم پروتئین) و ریز­مغذی مس (059/0 و 655/6 واحد بر میلی­گرم پروتئین) به طور معنی­داری افزایش یافت. بیشترین فعالیت تریپسین، الاستاز و آمینو­پپتیداز لاروهای سن چهارم شکارگر در تیمارهای آهن (893/6، 486/2، 317/2)، روی (543/6، 251/2، 827/1) و منگنز (631/5، 957/1، 055/2 واحد بر میلی­گرم پروتئین) در مقایسه با شاهد ثبت شد. فعالیت کربوکسی­پپتیداز لاروهای سن چهارم H. variegata در تمامی تیمارهای ریزمغذی نسبت به شاهد بیشتر بود. همچنین بیشترین و کمترین فعالیت آلفا­آمیلاز لاروهای سن چهارم H. variegata به ترتیب در تغذیه از ریز­مغذی‌های مس (64/17)، آهن (04/15 واحد بر میلی‌گرم پروتئین) و شاهد (160/9 واحد بر میلی‌گرم پروتئین) مشاهده شد. بنابراین استفاده از کودهای ریزمغذی با بهبود کیفیت گیاهان میزبان همراه با بکارگیری عوامل کنترل بیولوژیک مثل کفشدوزک H. variegata می­تواند در برنامه­های مدیریت آفات مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

آنزیم‌های گوارشی؛ کودهای ریزمغذی؛ Hippodamia variegata

مراجع

1. Alizamani, T., Shakarami, J., Mardani- Talaee, M., Zibaee, A., & Serrão,E. (2020). Direct interaction between micronutrients and bell pepper (Capsicum annuum L.), to affect fitness of Myzus persicae (Sulzer). Journal of Plant Protection Research 60: 253-262. https://doi.org/10.24425/jppr.2020.133319.
2. Alizamani, T., Shakarami, J., Mardani- Talaee, M., Zibaee, A., & Serrao, J.E. (2021a). Micronutrient fertilizers affect the digestibility, intermediary metabolism, and oxidative stress in Myzus persicae (Sulzer). Neotropical Entomoloy 50: 940- https://doi.org/10.1007/s13744-021-00893-z.
3. Alizamani, T., Shakarami, J., Mardani- Talaee, M., Zibaee, A., & Serrao, J.E. (2021b). Induce of antibiotic resistance in bell pepper, Capsicum annuum L, against green peach aphid, Myzus persicae (Sulzer), by micronutrient fertilizers. Iranian Journal of Plant Protection Science 52(2): 73-85. https://doi.org/22059/IJPPS.2021.319609.1006969.
4. Bernfeld, P. (1955). Amylases, α and β. Methods in Enzymology 1: 149- https://doi.org/10.1016/0076-6879(55)01021-5.
5. Bigham, M., & Hosseininaveh, V. (2010). Digestive proteolytic activity in the pistachio green stink bug, Brachynema germari Kolenati (Hemiptera: Pentatomidae). Journal of Asia Pacific Entomology 13: 221- https://doi.org/10.1016/j.aspen.2010.03.004.
6. Broadway, R.M., & Duffey, S.S. (1988). The effect of plant protein quality on insect digestive physiology and the toxicity of plant proteinase inhibitors. Journal of Insect Physiology 34: 1111- https://doi.org/10.1016/0022-1910(88)90213-2.
7. De Clercq, P., Merlevede, F., & Tirry L. (1998). Unnatural prey and artificial diets for rearing Podisus maculiventris (Heteroptera: Pentatomidae). Biological Control 12: 137-
8. Elpidina, E.N., Vinokurov, K.S., Gromenko, V.A., Rudenskaya, Y.A., Dunaevsky, Y.E., & Zhuzhikov, D.P. (2001). Compartmentalization of proteinases and amylases in Nauphoeta cinerea Archives of Insect Biochemistry and Physiology 48: 206-216. https://doi.org/10.1002/arch.10000.
9. Felton, G.W. (1996). Nutritive quality of plant protein: sources of variation and insect herbivore responses. Archives of Insect Biochemistry and Physiology 32: 107-130.
10. Fenton, B., Kasprowicz, L., Malloch, G., & Pickup, J. (2010). Reproductive performance of asexual clones of the peach-potato aphid, Myzus persicae, (Homoptera: Aphididae), colonising Scotland in relation to host plant and field ecology. Bulletin of entomological research 100: 451-460.
11. Ferreira, C., & Terra, W.R. (1983). Physical and kinetic properties of a plasma-membrane-bound P-Dglucosidase (cellobiase) from midgut cells of an insect Rhynchosciara americana Biochemical Journal 213: 43-51.
12. Franco, O.L., Rigden, D.J., Melo, F.R., Bloch, C.Jr., Silva, C.P., & Grossi, de Sá M.F. (2000). Activity of wheat α‐amylase inhibitors towards bruchid α‐amylases and structural explanation of observed specificities. European Journal of Biochemistry 267: 2166- https://doi.org/10.1046/j.1432-1327.2000. 01199.x.
13. Gatehouse, A.M.R., Norton, E., Davidson, G.M., Babbe, S.M., & Newell, C.A. (1999). Digestive proteolytic activity in larvae of tomato moth, Lacenobia oleracea; effects of plant protease inhibitors in vitro and in vivo. Journal of Insect Physiology 45: 545-
14. Habibi, J., Backus, E.A., Coudron, T.A., & Brandt, S.L. (2001). Effect of different host substrates on hemipteran salivary protein profiles. Entomologia Experimentalis et Applicata 98: 369-
15. Hansch, R., & Mendel, R.R. (2009). Physiological functions of mineral micronutrients (Cu, Zn, Mn, Fe, Ni, Mo, B, Cl). Current Opinion in Plant Biology 12: 259- https://doi.org/10.1016/j.pbi.2009.05.006.
16. Jansen, B., & Groot, A. (2004). Occurrence, biological activity and synthesis of drimane sesquiterpenoids. Natural Product Reports Article 21: 449-477. https://doi.org/1039/b311170a.
17. Kalushkov, P., & Hodek, I. (2004). The effects of thirteen species of aphids on some life history parameters of the ladybird Coccinella septempunctata. Biological Control 50: 223-
18. Kontodimas, D.C., & Stathas, G.J. (2005). Phenology, fecundity and life table parameters of the predator Hippodamia variegata reared on Dysaphis crataegi. Biocontrol 50: 223-233. https://doi.org/10.1007/s10526-004-0455-7.
19. Lu, Z.X., Yu, X.P., Heong, K.L., & Hu, C. (2007). Effect of nitrogen fertilizer on herbivores and its stimulation to major insect pests in rice. Rice Science 14: 56-66. https://doi.org/10.1016/S1672-6308(07)60009-2.
20. Mardani-Talaee, M., Zibaee, A., Nouri-Ganblani,, & Razmjou, J. (2016). Chemical and organic fertilizers affect physiological performance and antioxidant activities in Myzus persicae (Hemiptera: Aphididae). Invertebrate Survival Journal 13: 122-133.
21. Mendiola-Olaya, E., Valencia-Jimenez, A., Valdés-Rodrı́guez, S., Delano-Frier, J., & Blanco-Labra, A. (2000). Digestive amylase from the larger grain borer, Prostephanus truncatus Comparative Biochemistry and Physiology Part B: Biochemistry and Molecular Biology 126: 425-433.
22. Mirab-balou, M., & Alizamani, T. (2022). The effect of nutritional interaction between micronutrient fertilizers and Capsicum annuum on the population growth of Aphidoletes aphidimyza Rondani as predator of green peach aphid. Journal of Iranian Plant Protection Research 35(4): 481-494. https://doi.org/10.22067/JPP.2021.70745.1028.
23. Mottaghinia, L., Hassanpour, M., Razmjou, J., Chamani, E., & Hosseini, M. (2015). The effect of vermicompost on some biological characteristics of the melon aphid Aphis gossypii Glover and the predatory gall midge Aphidoletes aphidimyza Rondani on two cultivars of greenhouse cucumber. Applied research in plant protection 4(2): 56-70.
24. Musa, P.D., & Ren, S.X. (2005). Development and reproduction of Bemisia tabaci (Homoptera: Aleyrodidae) on three bean species. Insect Science 12: 25-30. https://doi.org/1111/j.1672-9609.2005.00004.x.
25. Nation, J.L. (2008). Insect physiology and biochemistry (2th ed.), London, CRC press, UK.
26. Obrycki, J.J., & Kring, T.J. (1998). Predaceous coccinellidae in biological control. Annual Review of Entomology l43: 295- https://doi.org/10.1146/annure.ento.43.1.295.
27. Omkar James, B.E. (2004). Influence of prey species on immature survival, development, predation and reproduction of Coccinella transversalis Fabricius (Col.: Coccinellidae). Journal of Applied Entomology 128: 150- https://doi.org/10.1111/j.1439-0418.2004.00826.x.
28. Özgökçe, M.S., Chi, H., Atlıhan, R., & Kara, H. (2018). Demography and population projection of Myzus persicae (Sulzer.) (Hemiptera: Aphididae) on five pepper (Capsicum annuum) cultivars. Phytoparasitica 46:153-167. https://doi.org/10.1007/s12600-018-0651-0.
29. Pascual-Ruiz, S., Carrilo, L., Alvarez-Alfageme, F., Ruiz, M., Castanera, P., & Ortego, F. (2009). The effects of different prey regimes on the proteolytic digestion of nymphs of the spined soldier bug, Podisus maculiventris (Hemiptera: Pentatomidae). Bulletin of Entomological Research 99: 487-491. https://doi.org/1017/S0007485308006561.
30. Price, P.W., Bouton, C.E., Gross, P., McPheron, B.A., Thompson, J.N., & Weis, A. (1980). Interactions among three trophic levels: Influence of plants on interactions between insect herbivores and natural enemies. Annual Reviews of Ecology and Systematics 11: 41-65. https://doi.org/1146/annurev.es.11.110180.000353.
31. Rahbe, Y., Deraison, C., Bonade-Bottino, M., Girard, C., Nardon, C., & Jouanin, L. (2003). Effects of the cysteine protease inhibitor oryzacystatin (OC-I) on different aphids and reduced performance of Myzus persicae on OC-I expressing transgenic oilseed rape. Plant Science 164: 441- https://doi.org/10.1016/S0168-9452(02)00405-8.
32. Schädler, M., Brandl, R., & Kempel, A. (2010). Host plant genotype determines bottom-up effects in an aphid-parasitoid-predator system. Entomologia Experimentalis et Applicata 135: 162-169. https://doi.org/1111/j.1570-7458.2010.00976.x.
33. Scholler, M., Prozell, S.A., Al-Kirshi, G., & Reichmuth, C. (1997). Towards biological control as a major component of integrated pest management in stored product protection. Journal of Stored Products Research 33: 81-97.
34. Silva, L.B., Silva, W., Macedo, M.L.R., & Peres, M.T.L.P. (2009). Effects of croton urucurana extracts and crude resin on Anagasta kuehniella (Lepidoptera: Pyralidae). Brazilian Archives of Biology and Technology 52: 653-664.
35. Sorkhabi-Abdolmaleki, S., Zibaee, A., Hosseini, R., & Hoda, H. (2013). Effects of different prey regimes on activities of digestive enzymes in Andrallus spinidens (Hem.: Pentatomidae). Journal of Entomological Society of Iran 33: 57-68. (In Persian with English abstract)
36. Thompson, S.N. (1999). Nutrition and culture of entomophagous insects. Annual Review of Entomology 44: 561-592. https://doi.org/1146/annurev.ento.44.1.561.
37. Walker, A.J., Ford, L., Majerus, M.E.N., Geoghegan, I.E., Birch, N., Gatehouse, J.A., & Gatehouse, A.M.R. (1998). Characterization of the mid-gut digestive proteinase activity of the two-spot ladybird (Adalia bipunctata ) and its sensitivity to proteinase inhibitors. Insect Biochemistry and Molecular Biology 28: 173-180.
38. Yassen, A., Abou El-Nour, E., & Shedeed S. (2010). Response of wheat to foliar Spray with urea and micronutrients. Journal of American Science 6: 14-22.