القا استرس اکسیداتیو و آسیب DNA توسط تنش دمایی در Orius laevigatus Fieber و Tetranychus urticae Koch

کد مقاله : 1678-23IPPC
نویسندگان
کیلومتر 3 جاده بنجار، پردیس دانشگاه زابل، دانشکده کشاورزی، گروه گیاهپزشکی
چکیده
سنک شکارگر Orius laevigatus بعنوان عامل کنترل بیولوژیک بطور گسترده برای مبارزه با Tetranychus urticae استفاده می‌شود. موجودات بسیاری تحت تاثیر تنشهای محیطی مانند دما قرار گرفته که از طریق پاسخهای فیزیولوژیک، فراوانی، پراکنش، رشد و تولیدمثل آنها تحت تاثیر قرار میگیرد. تحت شرایط تنش دمایی، گونه های اکسیژن فعال بیش از حد تولید شده که میتوانند باعث آسیب اکسیداتیو گردد. تعادل بین تولید گونه اکسیژن فعال و فرایندهای آنتی اکسیدانی به اثبات رسیده است. در شرایط تنش محیطی، این تعادل مختل و منجر به ساخته شدن گونه های اکسیژن فعال اضافی می‌شود. سیالیت غشاهای سلولی و تغییرات در DNA سلولی در نتیجه پراکسیداسیون لیپیدی ایجاد شده توسط گونه های اکسیژن فعال بطور بیش از حد تولید شده، میتواند مختل شود. در این مطالعه، اثرات تنش دمایی (°C 15، 25 و 35) روی آسیب DNA و استرس اکسیداتیو در افراد بالغ کنه تارتن و سنک شکارگر ارزیابی شد. آنزیم های آنتی اکسیدانی سوپراکسیددسموتاز (SOD)، کاتالاز (CAT)، گلوتاتیون اس ترنسفراز (GST) و مالون ‌دی‌آلدهید (MDA) اندازه گیری شدند. همچنین از روش الکتروفورز تک سلولی (روش DNA دنباله دار) برای شناسایی تیمارهای تنش دمایی روی هر دو آفت مورد نظر، استفاده شد. سنک های جوان بالغ (عمر > 2 روز) جمع آوری و در پتری دیش‌ها (2 عدد بالغ در پتری دیش 10 میلیمتری) قرار داده در حالیکه یک قطعه پنبه (به قطر 75/0 سانتی متر) برای تامین رطوبت در هر پتری دیش گذاشته شد. 20 سنک بالغ در شرایط آزمایشگاهی و در انکوباتور در هر تیمار دمایی قرار داده شدند. 24 ساعت پس از تیمار، تعداد سنک های مرده و زنده ثبت شدند. آزمایشات مشابه روی کنه تارتن انجام شد. دیسکهای برگی (10 میلیمتر) از لوبیا چشم بلبلی بریده و روی قطعات پنبه در پتری دیشهای (10 میلیمتری) گذاشته و تحت شرایط تنش دمایی مشابه آزمایشات بالا قرار داده شدند. 20 کنه بالغ (5-3 روزه) به هر پتری دیش منتقل و 24 ساعت پس از تیمار، تعداد افراد زنده و مرده ثبت شدند. هر تیمار 5 بار و در قالب طرح کاملا تصادفی تکرار شدند. پس از اعمال تیمارها، پروتکلهای قراردادی برای استخراج عصاره آنزیمی سنک شکارگر و کنه تارتن استفاده شد. نتایج نشان داد که در هر دو موجود مورد مطالعه، تیمارهای تنش دمایی باعث افزایش آسیب DNA گردید. آسیب DNA با افزایش زمان تیمارها در مقایسه با شاهد افزایش معنی‌داری نشان داد (سطح 5 درصد). در تیمارها در مقایسه با شاهد، فعالیت SOD،CAT و GST کاهش درحالیکه افزایش سطح MDA مشاهد شد. اختلافات معنی داری بین سنک شکارگر و کنه تارتن پس از تیمار مشاهده نشد. نتایج تایید کردند که تنش دمایی می‌تواند باعث القا استرس اکسیداتیو و آسیب DNA گردد. بنابراین، تنش دمایی در محیط می‌تواند برای تعیین اثرات فیزیولوژیکی روی موجودات آفت و حشرات مفید استفاده شود.
کلیدواژه ها
موضوعات
 
Title
Thermal stress induces oxidative stress and DNA damage in Orius laevigatus Fieber and Tetranychusurticae Koch
Authors
Najmeh Sahebzadeh
Abstract
The anthocorid predator Orius laevigatus as biological control agent is widely used for controlling Tetranychus urticae which is one of the most destructive mites attacking crops. Many organisms critically are affected by environmental stressors such as temperature which by including physiological responses could affect their abundance, distribution, growth, and reproduction. Reactive oxygen species (ROS) overproduce under thermal stress, which can cause oxidative damage in the treated organisms. The balance between ROS production and antioxidant processes has been demonstrated. This balance can be disrupted under environmental stress, leading to synthesis of additional ROS. In general, the fluidity of cell membranes could be disrupted as a result of lipid peroxidation as well as alterations in cellular DNA followed by ROS overproduction. In this study, the effects of thermal stress (15, 25, and 35 °C) on DNA damage and oxidative stress in adults of the tetranychus mite and the anthocorid predator were assessed. Antioxidant enzyme including superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT), glutathione S-transferase (GST), and malondialdehyde (MDA), were evaluated. In addition, single-cell gel electrophoresis (DNA comet assay) used to detect the thermal stress treatments on both the studied insects. Young anthocorid predator adults (< 2d old) were collected and placed in petri dishes (2 adults in a 10 mm in diameter) which each one was provided with a moisture source into a plastic dish (0.75 cm in diameter). Twenty bug adults treated with three consent temperature under laboratory conditions in incubator. The number of dead and alive predators were recorded, 24 h after treatment. Same experiments were conducted on T. urticae. Leaf discs (20 mm diameter) were prepared by punching leaves of 2-week-old kidney bean and were placed on wet cotton pads in plastic Petri dishes (10 mm diameter) which were treated under thermal conditions as explained above. 20 tetranychus mite adults (3- to 5-day old) were transferred each petri dish and after 24 h, the numbers of dead and alive mites were recorded. Five replicates were set up for each treatment in a randomized complete design. Conventional protocols were used to extract enzyme extracts of the anthocorid predator and tetranychus mite post treatments. The results showed that thermal stress treatments caused increasing DNA damage in the anthocorid predator and tetranychus mite. DNA damage at increasing exposure times was significantly larger than the control group (p>0.05). SOD, CAT, and GST activities decreased and MDA level increased in the treated groups compared to control group. No significant differences were found between the anthocorid predator and tetranychus mite post treatments. Our results confirmed that thermal stress could induce oxidative stress and proved to be DNA damage. Hence, thermal stress in environment may be used to determine potential physiological effects on the pest and beneficial insects.
Keywords
Antioxidant, Biomarker, DNA comet assay, Genotoxicity, Reactive oxygen species