Molecular-genetic methods of the investigation of trophic relations hips in the agrocoenosis

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription or Fee Access

Abstract


The problem of determine quantitative predation rate is actuality for development methods of biocontrol. Many species of insect could not be investigated by traditional methods through features of its behavior and life-form, and we have must analyzed gut content of predators. Efficacy and cost of two methods analyzes (PCR and antibodies) are compared. Project of experiment with PCR -analyze is described and additional possibility of PCR -analyze is shown.

About the authors

Konstantin A Kitaev

Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa Research Scientific Center RAS, Ufa, Republic of Bashkortostan, RF

Email: cordek@ya.ru

Maksim B Udalov

Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa Research Scientific Center RAS, Ufa, Republic of Bashkortostanб RF

Email: udalov-m@yandex.ru 450054 Ufa, avenue of October, 71, Russia

Galina V Benkovskaya

Institute of Biochemistry and Genetics, Ufa Research Scientific Center RAS, Ufa, Republic of Bashkortostanб RF

Email: bengal2@yandex.ru

References

  1. Баринов М. К., Удалов М. Б., Тулаева И. А., Поскряков А. В., 2005. Использование метода RAPDPCR для выявления резистентных к демитану и талстару генотипов обыкновенного паутинного клеща Tetranychus urticae Koch (Acarina, Tetranychidae) // Агрохимия. № 5. С. 42-47.
  2. Беньковская Г. В., Леонтьева Т. Л., Удалов М. Б., 2008а. Резистентность колорадского жука на Южном Урале // Агрохимия. № 8. С. 55-59.
  3. Беньковская Г. В., Удалов М. Б., Хуснутдинова Э. К., 2008б. Генетическая основа и фенотипичес- кие проявления резистентности колорадского жука к фосфорорганическим инсектицидам // Генетика. Т. 44. № 5. С. 638-644.
  4. Данилевич В. Н., Гришин Е. В., 2002. Новый подход для выделения геномной ДНК из дрожжей и грибов: получение ДНК-содержащих клеточных оболочек и их прямое использование в ПЦР // Биоорганическая химия. Т. 28. № 2. С. 156-167.
  5. Коваль А. Г., 2005. Жужелицы (Coleoptera, Carabidae) полей овощных пасленовых культур (видовой состав, экология, биология, энтомофаги колорадского жука): Автореф. дис. … канд. биол. наук. Санкт-Петербург, 33 с.
  6. Коваль А. Г., 2009. Жужелицы (Coleoptera, Carabidae) агроценоза картофеля европейской части России и сопредельных территорий // Чтения памяти Холодковского. Санкт-Петербург. Вып. 61 (2), 98 с.
  7. Маниатис Т., Фрич Э., Сэмбрук Дж., 1984. Методы генетической инженерии. Молекулярное клонирование: Пер. с англ. Москва. Мир, 480 с.
  8. Мохрин А. А., 2009. Видовой состав и эколого- биоценотические связи кокцинеллид (Coleoptera, Coccinellidae) в агробиоценозах Ставропольской возвышенности: Автореф. дис. … канд. биол. наук. Санкт- Петербург, Пушкин, 22 с.
  9. Патрушев Л. И., 2004. Искусственные генетические системы. Том 1. Генная и белковая инженерия. Москва: Наука, 526 с.
  10. Ребриков Д. В., Саматов Г. А., Трофимов Д. Ю. и др., 2009. ПЦР в реальном времени. Москва: БИНОМ. Лаборатория знаний, 223 с.
  11. Сиволап Ю. М., Календарь Р. Н., Вербицкая Т. Г. и др., 1998. Использование ПЦР-анализа в генетико-селекционных исследованиях / под ред. Ю. М. Сиволапа. Киев: Аграрна наука, 156 с.
  12. Соболева-Докучаева И. И., Подоплелов И. И., 1972. Изучение специфеских антисывороток к растворимым белкам некоторых кормовых объектов жужелиц (Carabidae) // Зоол. журнал. Т. 51. Вып. 2. С. 280-286.
  13. Удалов М. Б., Беньковская, Г. В., Поскряков А. В., Николенко А. Г., 2009. Полиморфизм ДНК в изучении популяций членистоногих // Успехи современной биологии. Т. 129. №. 1. С. 51-57.
  14. Удалов М. Б., Козьминов С. Г., Беньковская Г. В., 2010. Проблемы интродукции и внутривидовой гибридизации Apis mellifera // Известия самарского научного центра РАН. Т. 12. № 1(3). С. 835-837.
  15. Удалов М. Б., Поскряков А. В., Беньковская Г. В.,Николенко А. Г., 2003. Молекулярно-биологические методы мониторинга резистентности к инсектоакарицидам в популяциях членистоногих // Агрохимия. № 6. С. 81-88.
  16. Чернышев В. Б., 2001. Экологическая защита растений. Членистоногие в агроэкосистеме. Москва, 136 с.
  17. Aljanabi S. M., Martinez I., 1997. Universal and rapid salt-extraction of high quality genomic DNA for PCRbased techniques // Nucleic acid research. Vol. 25. № 22, P. 4692-4693.
  18. Babendreier D., Jenner W., Hunt E., Grossrieder M., 2010. Framework for the sustainable use of pesticides across the EU Member States: challenges and opportunities for implementing IPM // IX European congress of Entomology programme and book of abstracts. Budapest, P. 195.
  19. Benkovskaya G. V., Udalov M. B., Khusnutdinova E. K., 2008. The Genetic Base and Phenotypic Manifestations of Colorado Potato Beetle Resistance to Organophosphorus Insecticides // Russian Journal of Genetics. Vol. 44. N. 5. P. 553-558.
  20. Berg K., Traugott M., Symondson W. O. C., Scheu S., 2008a. Impact of abiotic factors on predator-prey interactions: DNA-based gut content analysis in a microcosm experiment // Bulletin of Entomological Research. Vol. 98. N. 3. P. 257-261.
  21. Berg K., Traugott M., Symondson W. O. C., Scheu S., 2008b. The effects of temperature on detection of prey DNA in two species of carabid beetle // Bulletin of Entomological Research. Vol. 98. P. 263-269.
  22. Chen Y.,Giles K. L., Payton M. E., Greenstone M. H., 2000. Identifying key cereal aphid predators by molecular gut analysis // Molecular Ecology. Vol. 9. P. 1887- 1898.
  23. Chomczynski P., Sacchi N., 1987. Single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate-phenol- chloroform extraction // Analytical Biochemistry. Vol. 162(1). P. 156-159.
  24. Fournier V., Hagler J., Daane K. et al., 2008. Identifying the predator complex of Homalodisca vitripennis (Hemiptera: Cicadellidae): a comparative study of Генетика поведени я ` экологическая генетика том IX № 4 2011 ISSN 1811-0932 23 the efficacy of an ELISA and PCR gut content assay // Oecologia. Vol. 157. P. 629-640.
  25. Greenstone M. H., Shufran K. A., 2003. Spider predation: species-specific identification of gut contents by polymerase chain reaction // The journal of arachnology. Vol. 31. P. 131-134.
  26. Greenstone M. H., Rowley D. L., Heimbach U., 2005. Barcoding generalist predators by polymerase chain reaction: carabids and spiders // Molecular Ecology. Vol. 14. P. 3247-3266.
  27. Greenstone M. H., Rowley D. L., Weber D. C. et al., 2007. Feeding mode and prey detectability half-lives inmolecular gut-content analysis: an example with two predators of the Colorado potato beetle // Bulletin of Entomological Research. Vol. 97. P. 201-209.
  28. Greenstone M. H., Szendrei Z., Payton M. E. et al., 2010. Choosing natural enemies for conservation biological control: use of the prey detectability half-life to rank key predators of Colorado potato beetle // Entomologia Experimentalis et Applicata. Vol. 136. P. 97-107.
  29. Hagler J. R., Jackson C. G., Isaacs R., Machtley S. A., 2004. Foraging behavior and prey interactions by a guild of predators on various lifestages of Bemisia tabaci // J. of Insect Science. Vol. 4. N. 1. 13 pP. available online: insectscience. org/4. 1
  30. Harper G. L., King R. A., Dodd C. S. et al., 2005. Rapid screening of invertebrate predators for multiple prey DNA targets // Molecular Ecology. Vol. 14. P. 819-827.
  31. Harper G. L., Sheppard S. K., Harwood J. D. et al., 2006. Evaluation of temperature gradient gel electrophoresis for the analysis of prey DNA within the guts of invertebrate predators // Bull Entomol. Res. Vol. 96(3). P. 295-304.
  32. Harwood J. D., Obrycki J. J., 2005. Quantifying aphid predation rates of generalist predators in the field // Eur.J. Entomol. Vol. 102. P. 335-350.
  33. Harwood J. D., Phillips S. W., Sunderland K. D.,Symondson W. O. C., 2001. Secondary predation: quantification of food chain errors in an aphid-spidercarabid system using monoclonal antibodies // Molecular Ecology. Vol. 10, P. 2049-2057.
  34. Harwood J. D., Yoo H. J. S., Greenstone M. H. et al., 2009. Differential impact of adults and nymphs of a generalist predator on an exotic invasive pest demonstrated by molecular gut-content analysis // Biol. Invasions. Vol. 11. P. 895-903.
  35. Hosseini R., Schmidt O., Keller M. A., 2008. Factors affecting detectability of prey DNA in the gut contents of invertebrate predators: a polymerase chain reactionbased method // Entomologia Experimentalis et Applicata. Vol. 126. P. 194-202.
  36. Jansen J. P., Hautier L., 2008. Ladybird population dynamics in potato: comparison of native species with an invasive species, Harmonia axyridis // BioControl. Vol. 53. P. 223-233.
  37. Juen A., Traugott M., 2005. Detecting predation and scavenging by DNA gut-content analysis: a case study using a soil insect predator-prey system // Oecologia. Vol. 142. P. 344-352.
  38. King R. A., Read D. S., Traugott M., 2008. Molecular analysis of predation: a review of best practice for DNA-based approaches // Molecular Ecology. Vol. 17. P. 947-963.
  39. King R. A., Vaughan I. P., Bell J. R. et al., 2010. Prey choice by carabid beetles feeding on an earthworm community analysed using species- and lineage-specific PCR primers // Molecular Ecology. Vol. 19. P. 1721- 1732.
  40. Kuusk A. K., 2009. Molecular Tracking of Arthropod Predator-Prey Interactions. Doctoral Thesis. Uppsala. 68 P.
  41. Lukhtanov V. A., Sourakov A., Zakharov E. V., Hebert P. N., 2009. DNA barcoding Central Asian butterflies: increasing geographical dimension does not signiflcantly reduce the success of species identiflcation // Molecular Ecology Resources. Vol. 9. P. 1302-1310.
  42. Mansfield S., Hagler J. R., Whitehouse M. E. A., 2008. A comparative study on the efficacy of a pest-specific and prey-marking enzyme-linked immunosorbent assay for detection of predation // Entomologia Experimentalis et Applicata. Vol. 127. P. 199-206.
  43. Roy H., Wajnberg E., 2008. From biological control to invasion: the ladybird Harmonia axyridis as a model species // BioControl. Vol. 53. P. 1-4.
  44. Rozen S., Skaletsky H. J., 2000. Primer3 on the WWW for general users and for biologist programmers // Krawetz S., Misener S. (eds.) Bioinformatics Methods and Protocols: Methods in Molecular Biology. P. 365- 386.
  45. Schmidt J. E. U., Almeida J. R. M., Rosati C., Arpaia S., 2009. Identification of trophic interactions between Macrolophus caliginosus (Heteroptera: Miridae) and Myzus persicae (Homoptera: Aphididae) using real time PCR // BioControl. Vol. 54. P. 383-391.
  46. Simon S., Frati F., Beckenbach A. et al., 1994. Evolution, Weighting, and Phylogenetic utility of mitochondrial gene sequences and a compilation of conserved polymerase chain reaction primers // Annals of the Entomological Society of America. Vol. 87. N. 6. P. 651-701.
  47. Sint D., Raso L., Kaufmann R., Traugott M., 2011. Optimizing methods for PCR-based analysis of predation // Molecular Ecology Resources, 11: no. doi: 10. 1111/j.1755-0998.2011.03018.x
  48. Sugonyaev E. S., 2009a. Principles and Methods of Rice Lepidopteroid Pest and its Enemy Management (PEM) Programin North Vietnam // Integrated Pest Management: Dissemination and Impact / Eds. R. Peshin, A.K. Dhawan. Springer Science, Business Media B. V. P. 383-384.
  49. Sugonyaev E. S., 2009b. IPM Programs in Commonwealth of Independent States and Russia // Integrated Pest Management: Dissemination and Impact / Eds. R. Peshin, A. K. Dhawan. Springer Science, Business Media B. V. P. 455-479.
  50. Sheppard S. K., Bell J. R., Sunderland K. D. et al., 2005. Detection of secondary predation by PCR analyses of the gut contents of invertebrate generalist predators // Molecular Ecology. Vol. 14. P. 4461-4468.
  51. Symondson W. O., Cesarini S., Dodd P. W. et al., 2006. Biodiversity vs. biocontrol: positive and negative effects of alternative prey on control of slugs by carabid beetles // Bull. Entomol. Res. Vol. 96. N. 6. P. 637-645.
  52. Szendrei Z., Greenstone M. H., Payton M. E., Weber D. C., 2010. Molecular gut-content analysis of a predator assemblage reveals the effect of habitat manipulation on biological control in the field // Basic and Applied Ecology. Vol. 11. P. 153-161.
  53. Traugott M., Symondson W. O. C., 2008. Molecular analysis of predation on parasitized hosts // Bull Entomol Res. Vol. 98. N. 3. P. 223-231.
  54. Tshernyshev W. B., Afonina V. M., Semenov A. N., Terehov Y. A., 2010. Possibility of contacts between arthropods active on the soil surface and on vegetation // IX European congress of Entomology programme and book of abstracts. Budapest. P. 239.
  55. Weber D. C., Lundgren J. G., 2009. Detection of predation using qPCR: Effect of prey quantity, elapsed time, chaser diet, and sample preservation on detectable quantity of prey DNA // J. of Insect Science. Vol. 9. N. 41. 12 pp, available online: insectscience.org/9. 41
  56. Zaidi R. H., Jaal Z., Hawkes N. J. et al., 1999. Can multiplecopy sequences of prey DNA be detected amongst the gut contents of invertebrate predators? // Molecular Ecology. Vol. 8. P. 2081-2087.
  57. Zhang G. F., Lu Z. C., Wan F. H., 2007. Detection of Bemisia tabaci remains in predator guts using a sequencecharacterized amplified region marker // Entomologia Experimentalis et Applicata. Vol. 123. P. 81-90.

Statistics

Views

Abstract - 396

PDF (Russian) - 216

Cited-By


Article Metrics

Metrics Loading ...

PlumX

Dimensions


Copyright (c) 2011 Kitaev K.A., Udalov M.B., Benkovskaya G.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies