Detekce parazitoidů v hostitelích: případ lumčíka Dinocampus coccinellae ve slunéčku Harmonia axyridis

Bc. Sarah Maršíková

Diplomová práce

Parasitoid detection in insect hosts: the case of Dinocampus coccinellae wasp parasiting Harmonia axyridis ladybirds

Anotace:

Parazitoidi jsou nedílnou součástí ekosystému, ovlivňují tok energií a jsou schopni v relativně krátkém čase efektivně zmenšit populaci svého hostitele. Jejich provázanost s konkrétními druhy hostitelů je činí účinným nástrojem pro biologickou kontrolu škůdců. První část mé diplomové práce byla zpracována formou literární rešerše, která krátce představuje parazitoidy, jejich životní cykly a životní strategie, vzájemnou koevoluci parazitoidů a hostitelů a způsoby využití parazitoidů člověkem. Větší část rešerše je věnována metodám detekce parazitoidů v živých i mrtvých hostitelích. Jsou zde zahrnuty jak konvenční metody (odchov a pitva), tak moderní metody, kam řadíme metody molekulární či rentgenové. Závěr rešerše představuje dva zkoumané druhy, parazitoida Dinocampus coccinellae (Schrank, 1802) (Hymenoptera: Braconidae) a slunéčko východní(Harmonia axyridis)(Pallas, 1773) (Coleoptera: Coccinellidae). Rešeršní část je doplněna o vlastní výzkum, který se snažil pomocí pitvy prokázat, zda se v uhynulých jedincích slunéčka východního nachází larvální stádia parazitoida Dinocampus coccinellae. Tento experiment sestával z terénní i laboratorní části, které probíhaly mezi lety 2022-2024. V prvním roce byly sesbírány desítky slunéček, jejichž potomci byli uměle odchováni a následně uměle infikováni, usmrcováni po10,15 a 20 dnechod infekce a poté pitváni. Jako další část dat byla pitvána slunéčka z volné přírody, která zemřela během 4 týdnů následného laboratorního chovu (za účelem líhnutí parazitoidů). Poslední část jedinců k pitvě byla poskytnuta Týmem ekologie hmyzu z experimentu, kde se pro slunéčka z přírody zkoumaly fyziologické parametry jejich hemolymfy. Kromě potvrzení či vyloučení přítomnosti parazitoida byla sbírána i doprovodná data, jako například uložení parazitoida v těle hostitele, pohlaví hostitelů či které instary parazitoidů se v hostitelích nacházely nejčastěji. Pitvy potvrdily, že se v některých uhynulých hostitelích nacházela larvální stádia lumčíků Dinocampus coccinellae. Parazitoidi byli nalezeni u 4,92 % jedinců. Pitvy cíleně infikovaných a usmrcených jedinců napomohly popsat, jak vypadají jednotlivé instary tohoto parazitoida a pořídit jejich kvalitní fotografie. Analýza uložení parazitoidů v těle hostitele neprokázala, že by se larvy zdržovaly pouze v určité části, neboť byly nalézányve všech částech hostitelského těla s mírnou preferencí břišní části abdomenu. Nejčastějším instarem v uhynulých hostitelích byl 1. instar, nejméně častý byl pak poslední 3. instar. Analýza poměru pohlaví hostitelů neprokázala, že by se uhynulí parazitoidi vyskytovali přednostně u některého pohlaví hostitelů. Poslední analýzou jsem se pokusila zjistit, zda je nějaký vztah mezi infikací hostitele a počtem hemocytů v hemolymfě. Hemocyty slouží mimo jiné i jako buňky imunitního systému a jejich zvýšený počet by mohl být prvotní známkou infikace parazitoidem. Tato domněnka však byla vyvrácena.

Abstract:

Parasitoids are an integral part of the ecosystem and can efficiently reduce the population of their hosts within a relatively short period of time. Their preference of specific host species makes them effective tool in agriculture for the biological pest control. The first part of my thesis consists of literature review briefly introducing parasitoids, their life cycles, and strategies, the coevolution between parasitoids and hosts, and human utilization methods. The majority of the review primarily focuses on parasitoid detection methods in both live and dead hosts, encompassing conventional techniques such as rearing and dissection, as well as modern approaches including molecular and radiographic methods. The last part of the review introduces two studied species: Dinocampus coccinellae (Schrank, 1802) (Hymenoptera: Braconidae) and the asian ladybird (Harmonia axyridis) (Pallas, 1773) (Coleoptera: Coccinellidae). The research section is supplemented by my own study, which attempted to demonstrate through dissection whether larval stages of the parasitoid Dinocampus coccinellae were present in deceased individuals of the ladybird beetle. This experiment consisted of both field and laboratory components conducted between 2022 and 2024. In the first year, dozens of ladybird beetles were collected, and their offspring were artificially reared and subsequently artificially infected, euthanized after 10, 15, and 20 days post-infection, and then dissected. Additionally, ladybird beetles from the wild that died within 4 weeks of subsequent laboratory rearing (for the purpose of parasitoid emergence) were dissected. The final group of individuals for dissection was provided by the Insect Ecology Group from an experiment where physiological parameters of their hemolymph were examined. In addition to confirming or excluding the presence of the parasitoid, accompanying data were collected, such as the location of the parasitoid within the host's body, the gender of the hosts, and which instars of the parasitoid were most commonly found in the hosts. The dissections confirmed that larval stages of Dinocampus coccinellae were present in some deceased hosts. Parasitoids were found in 4.92 % of individuals. Dissections of intentionally infected and euthanized individuals helped describe the appearance of the individual instars of this parasitoid and obtain high-quality photographs of them. Analysis of the location of parasitoids within the host's body did not indicate that the larvae were confined to a specific area, as they were foundin all parts of the host's body with a slight preference for the abdominal region. The most common instar in deceased hosts was the 1st instar, while the least common was the final 3rd instar. Analysis of the gender ratio of hosts did not indicate a preference for deceased parasitized hosts among any particular gender. Lastly, I attempted to determine if there was any relationship between host infection and the number of hemocytes in the hemolymph. Hemocytes serve, among other things, as cells of the immune system, and an increased number could be an initial sign of parasitoid infection. However, this hypothesis was refuted.

Klíčová slova

larvální stádium, parazitoid, identifikace, mortalita hostitele, fyziologické markery

Keywords

larval stage, parasitoid, identification, host mortality, physiological markers

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 3. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: doc. Ing. Michal Knapp, Ph.D.
• Oponent: Pavel Jakubec, Ph.D.

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta životního prostředí

Magisterský studijní program:
Ochrana přírody