تأثیر مکمل غذایی بر چند ویژگی فیزیولوژیک و زیست‌شناختی سن نواری چتریان، Graphosoma lineatum L.

پژوهش های حفاظت گیاهان ایران

مقاله 3، دوره 37، شماره 3 - شماره پیاپی 61، آذر 1402، صفحه 259-273   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jpp.2023.81220.1132

نویسندگان

رضا فرشباف پورآباد^{* 1}؛ هانیه اسپرانی اسدی²؛ داود محمدی³

¹گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

²گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

³گروه گیاه پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان

چکیده

سن نواری چتریان Graphosoma lineatum L. یکی از آفات مهم گیاهان تیره چتریان است. حشرات کامل و پوره­های این سن از بذر گیاهان میزبان خود تغذیه می­کنند. از تخم­های این حشره برای تولید انبوه زنبورهای پارازیتوئید نیز استفاده می­شود. در پرورش انبوه حشرات مکمل­های غذایی نقش بسزایی در افزایش کارایی تولید دارند. در این بررسی تأثیر برخی ویتامین­ها و اسیدهای آمینه بر ریخت­شناسی غده بزاقی، میزان پروتئین کل بدن، طول دوره رشدی و زادآوری این حشره در شرایط آزمایشگاهی بررسی شد. سن­ها بر روی بذرهای گیاه جعفری که به دیواره داخلی ظروف پرورش چسبانده شده بودند پرورش یافتند. مکمل­های مورد مطالعه شامل ویتامین­های B₁₂، B₆، B₁ و اسید آمینه­های سرین و فنیل آلانین بودند. این مکمل­ها به­صورت محلول در آب مورد استفاده برای پرورش سن، در چهار غلظت مختلف مورد استفاده قرار گرفتند. برای بررسی تاثیر مکمل­ها بر غدد بزاقی، پس از تشریح و خارج کردن این غدد ابعاد آن­ها شامل طول و عرض لوب­های جلویی و عقبی با استفاده از استریومیکروسکوپ و میکرومتر اندازه­گیری شد. پروتئین کل بدن با روش کلدال پس از خشک کردن حشرات در تیمارهای مختلف اندازه­گیری شد. در بررسی دیگری، طول دوره رشدی پنج سن پورگی سن نواری چتریان تحت تاثیر مکمل­های غذایی مختلف اندازه­گیری شد. نتایج نشان داد که مورفولوژی غدد بزاقی تحت تاثیر مکمل­های غذایی تغییرات معنی­داری پیدا کرد. ویتامین­ها و اسیدهای آمینه مورد استفاده  بیشتر لوب عقبی غدد بزاقی را تحت تأثیر قرار دادند و کاهش معنی­داری در ابعاد لوب‌های غدد بزاقی در مقایسه با شاهد ثبت گردید. همچنین، غلظت­های مختلف ویتامین­های B₆، B1 و اسید آمینه فنیل آلانین بیشترین تأثیر را روی میزان پروتئین کل بدن حشرات نر و ماده داشتند. ویتامین B₁₂ روی تغییر درصد پروتئین کل بدن در دو جنس نر و ماده تأثیر معنی­داری نداشت ولی درصد پروتئین کل بدن در غلظت­های بالا از غلظت­های پایین بیشتر بود. نتایج بررسی­های زیستی نیز نشان داد که افزودن مکمل­های غذایی روی میانگین تعداد تخم­های گذاشته شده و تفریخ شده و طول دوره­های سنین پورگی تأثیر معنی­داری داشت. مقایسه میانگین غلظت­های مختلف مکمل­های غذایی نشان داد که تغذیه از ویتامین­های B₁₂، B₆ و B₁ به‌ترتیب با غلظت­های 005/0، 25/0 و 5/0 گرم در لیتر و اسیدهای آمینه سرین و فنیل آلانین با غلظت 5/0 گرم در لیتر بالاترین زادآوری و درصد تفریخ تخم را داشتند. میزان تفریخ تخم­ها در مقایسه با تیمار شاهد در تمام تیمارها کاهش نشان داد. با مقایسه میانگین اثر غلظت­های مختلف تیمارهای به­کار رفته، غلظت بالای ویتامین­های B₆ وB₁ (1 و 5/1 گرم در لیتر) باعث افزایش طول دوره‌های پورگی گردید. در مطالعه حاضر مشخص گردید که تغذیه از برخی مکمل­های غذایی بر درصد تفریخ تخم­ها و طول دوره رشدی سن نواری چتریان تاثیر منفی داشت.

کلیدواژه‌ها

سرین؛ فراسنجه‌های زیستی؛ فنیل آلانین؛ غدد بزاقی؛ ویتامین B

مراجع

1. Azevedo, D., Zanuncio, J., Zanuncio, J., Martins, G., Marques-Silva, S., Sossai, & M., Serrão, J. (2007). Biochemical and morphological aspects of salivary glands of the predator Brontocoris tabidus (Heteroptera: Pentatomidae). Brazilian Archives of Biology and Technology, 3, 469-477. https://doi.org/10.1590/S1516-89132007000300013
2. Baptist, B.A. (1941). The morphology and physiology of the salivary glands of Hemiptera-Heteroptera. Journal of Cell Sciences, 2(329), 91–139.
3. Bouchebti, S., Bodner, L., Bergman, M., Cohen, T.M., & Levin, E. (2022). The effects of dietary proline, β-alanine, and γ-aminobutyric acid (GABA) on the nest construction behavior in the Oriental hornet (Vespa orientalis). Scientific Reports, 12, 7449, 1-8. https://doi.org/10.1038/s41598-022-11579-w
4. Castellanos, N., Martínez, L.C., Silva, E.H., Teodoro, A.V., Serrão, J.E., & Oliveira, E.E. (2017). Ultrastructural analysis of salivary glands in a phytophagous stink bug revealed the presence of unexpected muscles. PLOS ONE, 12(6), 1-15.
5. Celorio-Mancera, P.M., & Labavitch, J. (2016). Salivary gland secretions of phytophagous arthropods. In: Cohen E., Moussian B. (eds) Extracellular Composite Matrices in Arthropods. Springer, Cham. 601-623.
6. Cohen, A.C. (2015). Insect diets: Science and technology. CRC Press.
7. Cossolin, J., Martínez, L., Pereira, M., Vivan, L., Bozdoğan, H., Fiaz, M., & Serrão, J. (2019). Anatomy, histology, and ultrastructure of salivary glands of the burrower bug, Scaptocoris castanea (Hemiptera: Cydnidae). Microscopy and Microanalysis, 25(6), 1482-1490. https://doi.org/10.1017/S1431927619015010
8. Dadd, R.H. (1985). Nutrition: organism, In: Kerkut G., Gilbert L. (eds.). Comprehensive insect physiology, biochemistry and pharmacology. 4, 313-390. Pergamon, Oxford.
9. Emiliano, C.P., & Bonning, B.C. (2020). Extraoral digestion: outsourcing the role of the hemipteran midgut. Current Opinion in Insect Science, 41, 86-91. https://doi.org/10.1016/j.cois.2020.07.006
10. Faruki, S.I. (2005). Effect of pyridoxine on the reproduction of the mulberry silkworm, Bombyx mori (Lep., Bombycidae), International Studies Journal, 2, 28-31.
11. Genç, H. (2006). General principals of insects nutritional ecology. Trakya Univercity Journal of Science, 7(1), 53-57.
12. Hori, K. (1967). Preliminary observations on the salivary glands of cabbage stink bug, Eurydema rugosa Motschulsky (Hem., Pentatomidae). Applied Entomology and Zoology, 2, 187-194.
13. Hori, Y., Watanabe, , & Ito, T. (1966). Nutrition of silkworm Bombyx mori. XIV. Further studies on the requirements for B vitamin. Bulletin of Sericult Experimental Station, 20, 393-409.
14. Kamizake, N.K.K., Gonçalves, M.M., Zaia, C.TB.V., & Zaia, D.A.M. (2003) Determination of total proteins in cow milk powder samples: a comparative study between the Kjeldahl method and spectrophotometric methods. Journal of Food Composition and Analysis, 16, 507–16. https://doi.org/10.1016/S0889-1575(03)00004-8
15. Khlistovskii, E.D., & Alfimov, V.A. (1979). The role of ascorbic acid in the feeding of the noxious pentatomid Eurygaster integriceps and the striped bug Graphosoma lineatum (L.) reared on artificial media. Entomologicheskoe Obozyenie, 58, 233-239.
16. Kleinjan, J.E., & Dadd, R.H. (1977). Vitamin requirements of the larval mosquito, Culex pipiens. Annals of Entomological Society of America, 70, 541-543.
17. Koçakoğlu, O., & Candan, S. (2022). Ultrastructural characterization of salivary glands, alimentary canal and malpighian tubules of the red shield bug Carpocoris mediterraneus Tamanini, 1958 (Heteroptera, Pentatomidae). Microscopy and Microanalysis, 28(3), 824-836. https:/doi.org/10.1017/S1431927622000307
18. Kraus, S., Tamara, G-M., Mathieu, L., & Coline, M. (2019). Insect Diet. Vonk J., Shackelford T. Encyclopedia of Animal Cognition and Behavior, Springer, 1–9.
19. Landenberger, , Kabil, H., Harshman, L.G., & Zempleni, J. (2004). Biotin deficiency decreases life span and fertility but increases stress resistance in Drosophila melanogaster. Journal of Nutritional Biochemistry, 15, 591–600.
20. Le Gall, D., & Behmer S.T. (2014). Effects of protein and carbohydrate on an insect herbivore: The vista from a fitness landscape, Integrative and Comparative Biology, 54(5), 942–954. https://doi.org/10.1093/icb/icu102
21. Li, Y., Wang, S., Liu, Y., Lu, Y., & Wang, S. (2020). The effect of different dietary sugars on the development and fecundity of Harmonia axyridis. Frontires in Physiology, 11, 1-12. https://doi.org/10.3389/fphys.2020.574851
22. Liu, C., Du, B., Hao, F., Lei, H., Wan, Q., & He, G. (2017). Dynamic metabolic responses of brown planthoppers towards susceptible and resistant rice plants. Plant Biotechnology Journal, 15, 1346–1357. https://doi.org/10.1111/pbi.12721
23. Martínez, L.C., Fialho, M.C.Q., Zanuncio, J.C., & Serrão, J.E. (2014). Ultrastructure and cytochemistry of salivary glands of the predator Podisus nigrispinus (Hemiptera: Pentatomidae). Protoplasma, 251, 535–543. https://doi.org/10.1007/s00709-013-0549-0
24. Matthews, M.K., Wilcox, H., Hughes, R., Veloz, M., Hammer, A., Banks, B., Walters, A., Schneider, K.J., Sexton, C.E., & Chaston, J.M. (2020). Genetic influences of the microbiota on the lifespan of Drosophila melanogaster. Applied and Environmental Microbiology, 86(10), 1-17. https://doi.org/10.1128/AEM.00305-20
25. Merzendorfer, H., & Zimoch, L. (2003). Chitin metabolism in insects: structure, function and regulation of chitin synthases and chitinases. Journal of Experimental Biology, 206, 4393-412.
26. Miankeba, P., Taofic, A., Kiatoko, N., Mutiaka, K., Francis, F., Megido, C., & Protein, R. (2022). Content and amino acid profiles of selected edible insect species from the Democratic Republic of Congo Relevant for Transboundary Trade across Africa. Insects, 13, 994. https://doi.org/10.3390/insects13110994
27. Mirth, C.K., Hall, M.D., & Piper, M.D.W. (2020). Amino acid quality modifies the quantitative availability of protein for reproduction in Drosophila melanogaster. Journal of Insect Physiology, https://doi.org/10.1016/j.jinsphys.2020.104050
28. Moriyama, M., Nikoh, N., Hosokawa, T., & Fukatsu, T. (2015). Riboflavin provisioning underlies Wolbachia’s fitness contribution to its insect host. mBio, 10(6), 1-8. https://doi.org/10.1128/mBio.01732-15
29. Neophytou, , & Pitsouli, C. (2022). Biotin controls intestinal stem cell mitosis and host-microbiome interactions. Cell Reports, 38, 1-36. https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110505
30. Offor, E. (2010). The nutritional requirements of phytophagous insects: Why do insects feed on plants? SSRN Electronic Journal, 1-17.
31. Ramm, C., Wayadande, A., Baird, L., Nandakumar, R., Madayiputhiya, N., Amundsen, K., Donze-Reiner, T., Baxendale, F., Sarath, G., & Heng-Moss, T. (2015). Morphology and proteome characterization of the salivary glands of the western chinch bug (Hemiptera: Blissidae), Journal of Economic Entomology, 108(4), 2055–2064.
32. Reis, M.M., Meirelles, R.M.S., & Soares, M.J. (2003). Fine structure of the salivary glands of Triatoma infestans (Hemiptera: Reduviidae). Tissue & Cell, 35, 393-400.
33. Ribeiro, J.M.C. (1995). Insect saliva: function, biochemistry, and physiology. In: Chapman R.F., de Boer G. (eds) Regulatory mechanisms in insect feeding. Springer, Boston, MA. https://doi.org/10.1007/978-1-4615-1775-7_3
34. Robel, R.J., Press, B.M., Hennig, B.L., & Johnson, K.W. (1995). Nutrient and energetic characteristics of sweepnet- collected Journal of Field Ornithology, 66, 44-53.
35. Roversi, P.F., Maltese, M., Simoni, S., Cascone, P., Binazzi, F., Strangi, A., Sabbatini, G., & Guerrieri, E. (2018). Graphosoma lineatum (Hemiptera: Pentatomidae): a suitable host for mass rearing Ooencyrtus telenomicida (Hymenoptera: Encyrtidae). International Journal of Pest Management, 64, 294-302. https://org/10.1080/09670874.2017.1403059
36. Salem, H., Bauer, E., Strauss, A.S., Vogel, H., Marz, M., & Kaltenpoth, M. (2014). Vitamin supplementation by gut symbionts ensures metabolic homeostasis in an insect host. Proceeding of Royal Society, B 281, https://doi.org/10.1098/rspb.2014.1838
37. Serrato-Salas, J., & Gendrin, M. (2022). Involvement of microbiota in insect physiology: Focus on B Vitamins. ASM Journals. https://doi.org/10.1128/mbio.02225-22
38. Seyedalmoosavi, M.M., Mielenz, M., & Veldkamp, T. (2022). Growth efficiency, intestinal biology, and nutrient utilization and requirements of black soldier fly (Hermetia illucens) larvae compared to monogastric livestock species: a review. Journal of Animal Science and Biotechnology, 13, 31. https://doi.org/10.1186/s40104-022-00682-7
39. Smith, E., Hoi, J., Eissenberg, J., Shoemaker, J., Neckameyer, W., Ilvarsonn, A., Harshman, L., Schlegel, V., & Zempleni, J. (2007). Feeding Drosophila a biotin-deficient diet for multiple generations increases stress resistance and lifespan and alters gene expression and histone biotinylation patterns. The Journal of nutrition, 137, 2006-12. https://doi.org/10.1093/jn/137.9.2006
40. Sulanc, M., & Emre, I. (2000). Effects of B group vitamins and choline chloride on the development and protein synthesis in the male larve of Pimpla turionella (Hym., Ichneumonidae). Journal of Applied Entomology, 124, 151.
41. Wang, Y., Ren, F.R., Yao, Y.L., Sun, X., Walling, L.L., Li, N.N., Bai, B., Bao, X.Y., Xu, X.R., & Luan, J.B. (2020). Intracellular symbionts drive sex ratio in the whitefly by facilitating fertilization and provisioning of B vitamins. ISME Journal, 14, 2923–2935. https://doi.org/10.1038/s41396-020-0717-0
42. Yazdanian, M., Farshbaf Pour Abad, R., Rashidi, M.R., Valizadeh, M., & Rashtchi Zadeh, N. (2006). Morphology of the gut and salivary gland of the stripped bug, Graphosoma lineatum (Het.; Scutelleridae). Agricultural Science, 16(2), 77-90. (In Persian)
43. Yazdanian, , Farshbaf Pourabad, R., Rashidi, M.R., Valizadeh, M., & Rashtchizade, N. (2011). Effects of some biological properties of the stripped bug, Graphosoma lineatum (L.) (Hem., Scutelleridae) on its salivary alpha-amylase activity. Plant Protection, 33, 49-62. (In Persian with English abstract)
44. Yoshii, K., Hosomi, K., Sawane, K., & Kunisawa, J. (2019). Metabolism of dietary and microbial vitamin B family in the regulation of host immunity. Frontires in Nutrition, 6, 48. https://doi.org/10.3389/fnut.2019.00048
45. Zanotto, F.P., Simpson, S.J., & Raubenheimer, D. (2010). The regulation of growth by locusts through post-ingestive compensation for variation in the levels of dietary protein and carbohydrate. Physiological Entomology, 18, 425–434.