هنا ، نقدم طريقة نقع مفصلة لتداخل الحمض النووي الريبي في Bursaphelenchus xylophilus لتسهيل دراسة وظائف الجينات.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
هنا ، نقدم طريقة نقع مفصلة لتداخل الحمض النووي الريبي في Bursaphelenchus xylophilus لتسهيل دراسة وظائف الجينات.
الديدان الخيطية من خشب الصنوبر ، Bursaphelenchus xylophilus ، هي واحدة من أكثر الأنواع الغازية تدميرا في جميع أنحاء العالم ، مما تسبب في ذبول أشجار الصنوبر وموتها في نهاية المطاف. على الرغم من الاعتراف بأهميتها الاقتصادية والبيئية ، فقد كان من المستحيل حتى الآن دراسة الوظائف الجينية التفصيلية للديدان الخيطية الطفيلية النباتية (PPNs) باستخدام علم الوراثة التقليدي الأمامي والطرق المعدلة وراثيا. ومع ذلك ، كتقنية علم الوراثة العكسية ، يسهل تداخل الحمض النووي الريبي (RNAi) دراسة الجينات الوظيفية للديدان الخيطية ، بما في ذلك B. xylophilus.
تحدد هذه الورقة بروتوكولا جديدا للحمض النووي الريبي للجين ppm-1 في B. xylophilus ، والذي تم الإبلاغ عنه للعب أدوار حاسمة في تطوير وتكاثر الديدان الخيطية المسببة للأمراض الأخرى. بالنسبة ل RNAi ، تم ربط مروج T7 بطرف 5 ′ للجزء المستهدف بواسطة تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) ، وتم تصنيع الحمض النووي الريبي المزدوج (dsRNA) عن طريق النسخ في المختبر . في وقت لاحق ، تم إنجاز تسليم dsRNA عن طريق نقع الديدان الخيطية في محلول dsRNA مختلطة مع المنشطات العصبية الاصطناعية. تم غسل الأحداث المتزامنة من B. xylophilus (حوالي 20000 فرد) ونقعها في dsRNA (0.8 ميكروغرام / مل) في المخزن المؤقت للنقع لمدة 24 ساعة في الظلام عند 25 درجة مئوية.
تم وضع نفس الكمية من الديدان الخيطية في مخزن مؤقت للنقع بدون dsRNA كعنصر تحكم. وفي الوقت نفسه ، تم وضع كمية أخرى مماثلة من الديدان الخيطية في مخزن مؤقت للنقع مع جين بروتين الفلورسنت الأخضر (gfp) dsRNA كعنصر تحكم. بعد النقع ، تم تحديد مستوى التعبير عن النصوص المستهدفة باستخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل الكمي في الوقت الفعلي. ثم تم تأكيد آثار الحمض النووي الريبي باستخدام الملاحظة المجهرية للأنماط الظاهرية ومقارنة حجم جسم البالغين بين المجموعات. يمكن أن يساعد البروتوكول الحالي في تطوير الأبحاث لفهم وظائف جينات B. xylophilus وغيرها من الديدان الخيطية الطفيلية بشكل أفضل نحو تطوير استراتيجيات التحكم من خلال الهندسة الوراثية.
تشكل الديدان الخيطية الطفيلية النباتية (PPNs) تهديدا مستمرا للأمن الغذائي والنظم الإيكولوجية للغابات. فهي تسبب خسائر اقتصادية تقدر بنحو 100 مليار دولار أمريكي كل عام1 ، وأكثرها إشكالية هي في المقام الأول الديدان الخيطية ذات العقدة الجذرية ، والديدان الخيطية الكيسية ، والديدان الخيطية من خشب الصنوبر. الديدان الخيطية من خشب الصنوبر ، Bursaphelenchus xylophilus ، هي نيماتودا مهاجرة ، طفيليات داخلية ، وهي الممرض السببي لمرض ذبول الصنوبر2. وقد تسبب في ضرر كبير لغابات الصنوبر في جميع أنحاء العالم3. باستخدام مصطلحات Van Megen et al.4 ، B. xylophilus هو عضو في Parasitaphelenchidae وينتمي إلى clade 10 ، في حين أن معظم الطفيليات النباتية الرئيسية الأخرى تنتمي إلى clade 12.
كطفيلي نباتي مستقل ومتطور مؤخرا ، يعد B. xylophilus نموذجا جذابا للدراسات المقارنة. وحتى الآن، أجريت بحوث كبيرة على الديدان الخيطية ذات عقدة الجذر والديدان الخيطية الكيسية التي تنتمي إلى الفصيلة 12، وهي طفيليات داخلية ملزمة ومستقرة وهي من أكثر الديدان الخيطية التي تمت دراستها بشكل مكثف. ومع ذلك ، فإن إجراء المزيد من الأبحاث في هذا المجال المهم يأتي مع تحد كبير: وظيفة جينات التطفل هي عنق الزجاجة البحثي. تشمل الدراسات الوظيفية عموما التعبير خارج الرحم وتجارب الضربة القاضية / الخروج ولكنها تعتمد على بروتوكولات التحول الجيني الفعالة للديدان الخيطية. ونتيجة لذلك ، يعتمد علم الوراثة العكسي في PPNs بشكل حصري تقريبا على إسكات الجينات بواسطة RNAi.
RNAi ، وهي آلية موجودة على نطاق واسع في الخلايا حقيقية النواة ، تسكت التعبير الجيني عن طريق إدخال الحمض النووي الريبي المزدوج (dsRNA)5. حتى الآن ، تم العثور على آلية إسكات الجينات بعد النسخ التي يسببها dsRNA في جميع حقيقيات النوى المدروسة ، وتطورت تقنية RNAi ، كأداة لأبحاث الجينوم الوظيفي والتطبيقات الأخرى ، بسرعة في العديد من الكائنات الحية. منذ اكتشاف آلية RNAi في Caenorhabditis elegans في عام 19986 ، أصبحت تقنيات RNAi طرقا فعالة لتحديد الوظيفة الجينية للديدان الخيطية ويتم اقتراحها كطريقة جديدة للسيطرة الفعالة على الديدان الخيطية المسببة للأمراض7.
RNAi هو من الناحية الفنية سهلة نقع الأحداث في dsRNA يمكن أن يكفي. ومع ذلك ، فإن فعالية هذا النهج وقابليته للتكرار تختلف اختلافا كبيرا مع أنواع الديدان الخيطية والجين المستهدف8. تم التحقيق في إسكات 20 جينا مشاركا في مسارات الحمض النووي الريبي للديدان الخيطية ذات عقدة الجذر ، Meloidogyne incognita ، باستخدام dsRNAs الطويلة كمحفزات ، مما أدى إلى استجابات متنوعة ، بما في ذلك زيادة وعدم حدوث تغيير في التعبير عن بعض الجينات9. تظهر هذه النتائج أن الجينات المستهدفة قد تستجيب لضربة RNAi القاضية بشكل مختلف ، مما يتطلب تقييما شاملا لمدى ملاءمتها كأهداف للتحكم في الديدان الخيطية عبر RNAi. ومع ذلك ، هناك حاليا ندرة في البحوث حول البيولوجيا التنموية والإنجابية ل B. xylophilus.
استمرارا للعمل السابق10،11،12،13 ، نصف هنا بروتوكولا لتطبيق RNAi لدراسة وظيفة جين ppm-1 من B. xylophilus ، بما في ذلك تخليق dsRNA ، ونقع المنشطات العصبية الاصطناعية ، والكشف الكمي عن تفاعل البوليميراز المتسلسل (qPCR). من المرجح أن تساهم المعرفة المكتسبة من هذا النهج التجريبي بشكل ملحوظ في فهم النظم البيولوجية الأساسية ومنع مرض ذبول الصنوبر.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تمت الموافقة على الدراسة من قبل مجلس التجارب على الحيوانات بجامعة تشجيانغ الزراعية والحرجية. تم استخراج B. xylophilus المعزول NXY61 في الأصل من صنوبر ماسونيانا مريض في منطقة نينغبو بمقاطعة تشجيانغ ، الصين11.
1. استنساخ الجينات
ملاحظة: راجع جدول المواد للحصول على تفاصيل حول الاشعال المستخدمة في هذا البروتوكول.
2. توليف dsRNA
3. الحمض النووي الريبي عن طريق النقع
4. الكشف عن qPCR
5. تقييم طول الجسم من البالغين الديدان الخيطية بعد الحمض النووي الريبي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تحليل تعبير ppm-1 عن B. xylophilus بعد RNAi
كان مستوى التعبير النسبي لجين ppm-1 من B. xylophilus المنقوع مع GFP dsRNA والمنقوع بالجين المستهدف dsRNA 0.92 و 0.52 ، على التوالي (تم تعيين مستوى التعبير الجيني ppm-1 لمجموعة التحكم المعالجة ب ddH2O إلى 1) (الشكل 1). وبالتالي ، فإن dsRNA الخارجي ليس له أي تأثير على تعبير ppm-1 ل B. xylophilus...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
على الرغم من أن تاريخ الحياة والبيئة الطفيلية ل B. xylophilus تختلف عن تلك الموجودة في الديدان الخيطية الأخرى ، إلا أنه كان هناك بحث محدود حول التسبب الجزيئي لهذا العامل الممرض النباتي. على الرغم من التقدم الكبير المحرز في تطبيق تقنية تحرير الجينوم CRISPR / Cas9 في C. elegans والديدان الخيطية الأخرى ، إلا أن تقنية RNAi المطبقة على B. xylophilus هي الوحيدة التي تم نشرها حتى الآن17. RNAi هي واحدة من أقوى الأدوات المتاحة لدراسة الوظيفة الجينية للديدان الخيطية وقد استخدمت عل...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ولم يعلن عن أي تضارب في المصالح.
تم تمويل هذا البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (31870637 ، 31200487) وبتمويل مشترك من خطة تشجيانغ الرئيسية للبحوث (2019C02024 ، LGN22C160004).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| قمع بيرمان | لا يوجد | لا يوجد | لعزل الديدان الخيطية |
| بيكون ديزاينر 7.9 | شركة شنغهاي كانغيوشينغ لتقنية المعلومات | لا يوجد | لتصميم بادئات qPCR |
| Botrytis cinerea | لا يوجد | لا يوجد | كطعام للديدان الخيطية |
| Bursaphelenchus xylophilus | لا يوجد | لا يوجد | كان رقمها NXY61 وقد تم استخراجه أصلا من صنوبر ماسونيانا المريض في نينغبو، مقاطعة تشجيانغ، الصين. |
| حاضنة درجة حرارة ثابتة | شركة أدوات مختبر جينغ هونغ في شنغهاي | H1703544 | إلى دودة الديدان الخيطية الثقافية |
| جهاز الرحلان الكهربائي | مختبرات بيو-راد | 1704466 | لتحقيق التحليل الكهربائي |
| الإيثانول، 75٪ | شركة سينوفارم للمواد الكيميائية للكاشف | 80176961 | لاستخراج الحمض النووي الريبي |
| إكس تاك بوليميراز بريمكس | شركة تاكارا بيو إنك. | RR030A | ل PCR |
| إكس تاك بوليميراز بريمكس | شركة تاكارا بيو إنك. | RR390A | ل PCR |
| كاميرا الجل | شركة لونغجين للأدوات العلمية | LG2020 | لجعل أحزمة الأحماض النووية مرئية |
| جراف باد بريزم 8 | منشور جراف باد | لا يوجد | تحليل البيانات وصنع الأشكال |
| الطرد المركزي عالي السرعة | شركة هانغتشو ألشينغ للآلات | AS0813000 | جهاز الطرد المركزي |
| مطحنة الأنسجة عالية التدفق | بيرتين | لاستخراج الحمض النووي الريبي | |
| برنامج ImageJ | المعاهد الوطنية للصحة | لا يوجد | لقياس أطوال الجسم |
| كحول الأيزوبروبيل | شركة شنغهاي علاء الدين للتكنولوجيا الكيميائية الحيوية | L1909022 | لاستخراج الحمض النووي الريبي |
| مجهر لايكا DM4B | شركة لايكا مايكروسيستمز | لمراقبة الديدان الخيطية | |
| الخرزات المغناطيسية | شركة أوران للعلوم والتكنولوجيا | 150010C | لاستخراج الحمض النووي الريبي |
| مجموعة النسخ عالية العائد MEGAscript T7 | شركة ثيرمو فيشر العلمية | AM1333 | لتخليق dsRNA في المختبر |
| مطياف نانوسدروب ND-2000 | شركة ثيرمو فيشر العلمية | نانو دروب 2000/2000C | لتحليل جودة dsRNA |
| مضخم PCR | شركة منتجات بيو-راد لايف الطبية | 1851148 | لتضخيم تسلسل الأحماض النووية |
| أطباق بترى | لا يوجد | لا يوجد | إلى دودة الديدان الخيطية الثقافية |
| pGEM-T متجه سهل | شركة بروميغا | A1360 | للاستنساخ |
| أجار دكستروز البطاطس (متوسط) | لا يوجد | لا يوجد | إلى ثقافة Botrytis cinerea |
| مجموعة كاشف RT من برايم سكريبت مع ممحاة gDNA | شركة تاكارا بيو إنك. | RR047B | إلى cDNA الصناعي |
| برايمر بريميير 5.0 | بريميير بايوسوت | لا يوجد | لتصميم بادئات PCR |
| البادئات: ppm-1-F/R | شركة تسينغكه للتكنولوجيا الحيوية | لا يوجد | مهاجم: 5'-GATGCGAAGTTGCCAATCATTCTCT -3'; R: 5'- CCAGATCCAGTCCACCATACACC -3 |
| q-ppm-1-F/R | شركة تسينغكه للتكنولوجيا الحيوية | لا يوجد | مهاجم: 5'-CATCCGAATGGCAATACAG-3'; R: 5'-ACTATCCTCAGCGTTAGC-3' |
| مدار دورة حرارية في الوقت الحقيقي كيوبرج 2.2 | شركة أناليتيك جينا إنسترومنتس (بكين) | ل qPCR | |
| طاولة تهز | شركة شنغهاي تشيتشنغ لتصنيع الأدوات التحليلية. | لنقع الديدان الخيطية | |
| المجهر المجسم | شركة تشونغتشينغ أوبتك للآلات | 1814120 | لمراقبة الديدان الخيطية |
| T7-GFP-F/R | شركة تسينغكه للتكنولوجيا الحيوية | لا يوجد | مهاجم: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGAAAA GGAGAAGAACTTTTCAC-3'; R: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGCTG TTACAAACTCAAGAAGG-3' |
| مروج T7 | شركة تسينغكه للتكنولوجيا الحيوية | لا يوجد | TAATACGACTCACTATAGGG |
| مجموعة استخراج الحمض النووي من تاكارا ميني بيست جل أغاروز | شركة تاكارا بيو إنك. | 9762 | لاستعادة الحمض النووي |
| تاكارا TB جرين بريمكس إكس تاك (Tli RNaseH Plus) | شركة تاكارا بيو إنك. | RR820A | ل qPCR |
| ثلاثي كلورو إيثان | شركة شنغهاي لينغ فنغ للمواد الكيميائية للكاشف | لاستخراج الحمض النووي الريبي | |
| واشع تريزول | شركة ثيرمو فيشر العلمية | 15596026 | كاشف استخلاص الحمض النووي الريبي الكلي، لاستخلاص الحمض النووي الريبي |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
This corrects the article 10.3791/63645-v