Vliv potravy během larválního vývoje a páření během dospělosti na imunitní systém: případová studie na slunéčkách

Daniel Bernt

Bachelor's thesis

Effects of larval feeding and adult mating on insect immune system: a case study in ladybirds

Abstract:

Imunitní systém představuje základ pro přežití všech živočichů na Zemi, může být ovlivňován faktory vnějšího i vnitřního původu. Mezi významné vnitřní faktory patří vývoj jedince (ontogeneze) a reprodukční úsilí jedince. V mojí bakalářské práci jsem zkoumal vliv potravy během larválního vývoje (ve třetím a čtvrtém instaru) invazního slunéčka východního (Harmonia axyridis) na jeho imunitní systém v dospělosti. Zkoumán byl také vliv reprodukčního úsilí na imunitní systém dospělých jedinců a vliv stárnutí na imunitní systém jedinců těchto slunéček.V první fázi experimentu jsem zkoumal vliv příjmu potravy během larválního vývoje na imunitní systém dospělců. Larvy, které se nacházely ve třetím instaru, byly postupně rozděleny na dvě skupiny - první část larev přijímala potravu v podobě vajíček zavíječe moučného (Ephestia kuehniella) každý den (potrava ad libitum) a druhá polovina byla krmena každý druhý až třetí den (nastaven režim hladovění). Následující den, po vylíhnutí dospělých jedinců byly odebrány vzorky hemolymfy a zjištěna koncentrace imunitních buněk (hemocytů) pod světelným mikroskopem pomocí Bürkerovy komůrky. Koncentrace hemocytů se mezi krmenými a hladovějícími jedinci lišila v průměru pouze o 400 hemocytů na 1 µl čisté hemolymfy a nebyl tak prokázán vliv hladovění během larválního vývoje na buněčnou imunitu čerstvě vylíhlých dospělců.Ve druhé fázi experimentu byl zkoumán vliv ontogeneze a stárnutí na buněčný imunitní systém dospělých slunéček. Jedincům Harmonia axyridis byl postupně odebírán vzorek hemolymfy ve stáří 24 hodin, 30 dní a 90 dní. V těchto časových intervalech byla zjištěna koncentrace hemocytů dle stejné metodiky jako v první části. Byl prokázán vliv ontogeneze a stárnutí na imunitní systém. Průměrná koncentrace hemocytů byla u 24 hodin starých jedinců cca 9200 hemocytů v 1 µl čisté hemolymfy, u 30 dní starých 42000 na 1 µl čisté hemolymfy a u 90 dní starých dospělců byla koncentrace 25000 v 1 µl čisté hemolymfy. Zajímavé je, že oproti očekáváním, páření během dospělosti výrazně neovlivnilo koncentraci hemocytů v hemolymfě.Vypadá to, že imunitní systém je velmi úzce spjat s vývojem jedince a tato data doplňují a zároveň také potvrzují již dříve zkoumaný trend vývoje imunitního systému slunéček. Vliv larválního hladovění na imunitní systém dospělců nebyl prokázán, což lze přikládat pravděpodobně působením fyziologických změn prodělaných během metamorfózy či obecně nízké investici do imunitního systému během larválního vývoje slunéček.

Abstract:

The immune system, which is the basic tool for survival of all the animals living on the earth, can be to some extent affected by factors of external and internal origin. Important internal factors include the development of the individual (ontogenesis) and the reproductive efforts of the individual. In my bachelor thesis, I examined the effect of food intake during the larval development (in the third and fourth instar) of the invasive harlequin (Harmonia axyridis) on its immune system in adulthood. The influence of reproductive efforts on the immune system of adult individuals of this kind of harlequin has been examined just as well as the effects of ageing on individuals' immune systems.In the first phase of the experiment, I examined the effects of food intake during the larval instar on the immune system of freshly hatched adults. The larvae, which were in the third and fourth instar, were gradually taken and divided into two halves – one half of the larvae received food in the form of flour swirl eggs (Ephestia kuehniella) every day (food ad libitum) and the other half was fed every second or third day (set a certain starvation mode). The following day, after hatching adult individuals, hemolymph samples were taken and concentration of immune cells (hemocytes) was detected under a light microscope using the Bürker chamber. The concentration of hemocytes differed between fed and starving individuals (on average by 400 hemocytes per 1 μl of pure hemolymph), thus not proving the effects of starvation during larval development on the cellular immunity of freshly hatched adults.In the second phase of the experiment, the effect of ontogenesis and ageing on the cellular immune system of adult harlequin was examined. Individuals (Harmonia axyridis) were gradually taken a sample of hemolymph at the age of 24 hours, 30 days and 90 days. At these time intervals, the concentration of hemocytes was observed, using the same methodology as in the first phase. The effects of ontogenesis and ageing on the immune system have been demonstrated. The mean hemocyte concentration in 24-hour-old individuals was approximately 9200 hemocytes in 1 μl of pure hemolymph; for 30-day-old it was 42 000 hemocytes per 1 μl of pure hemolymph and in 90-day-old adults, the concentration was 25 000 hemocytes in 1 μl of pure hemolymph. Note, that nevertheless the expectations, mating during adulthood did not significantly affect the cellular immune system.The immune system appears to be very closely related to the development of the individual and complements this data, while also confirming the previously studied trend of immune system development in instar on the immune system of adults has not been demonstrated, which can probably be attributed to the action physiological changes during metamorphosis.

Keywords

ontogeneze, Imunitní systém, slunéčko východní, hemocyty, hemolymfa, potrava

Keywords

imunne system, ontogenesis, Harmonia axyridis, hemocytes, hemolymph

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 3. 7. 2020

Thesis defence

• Supervisor: Ing. Michal Knapp, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Environmental Sciences

Bachelor programme / field:
Environmental Sciences / Applied Ecology