هدف هذا البروتوكول هو تسهيل التحليل الوظيفي لتفاعلات الطفيليات والمضيف في أسوبارا جابونيكا وذبابة الفاكهة الميلانوغاستر. من خلال طرق تربية محسنة، واختبار عدوى بوضع بيضة واحدة، وإسقاط جيني بوساطة RNAi.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
هدف هذا البروتوكول هو تسهيل التحليل الوظيفي لتفاعلات الطفيليات والمضيف في أسوبارا جابونيكا وذبابة الفاكهة الميلانوغاستر. من خلال طرق تربية محسنة، واختبار عدوى بوضع بيضة واحدة، وإسقاط جيني بوساطة RNAi.
الطفيليات هي تفاعل بيولوجي يستغل فيه كائن حي ما جسم أو موارد كائن آخر (المضيف)، مما يؤدي إلى أضرار كبيرة أو موت للمضيف. بين الحيوانات الطفيلية، تعتبر دبابير الطفيليات من أكثر السلالات غناء بالنوع، حيث تمثل ما يقرب من 20٪ من جميع أنواع الحشرات. على وجه الخصوص، تضع الدبابير الطفيلية الداخلية البيض مباشرة في أجسام المضيف وتنشر مجموعة متنوعة من عوامل السم للتلاعب بتطور المضيف والمناعة والفسيولوجيا. استجابة لهجوم الدبابير، يحاول المضيفون القضاء على بيض الطفيليات من خلال آليات مناعة فطرية. ومع ذلك، لا تزال الآليات الجزيئية والخلوية التي من خلالها مكونات السم الفردية التي تعدل بيولوجيا المضيف وتعزز الطفيليات الناجحة غير مفهومة بشكل جيد. هنا، نصف بروتوكولا مخبريا موحدا لتربية دبور الطفيليات الداخلية Asobara japonica ومضيفه ذبابة الفاكهة الميلانوغاستر. تتوفر كل من السلالات العذرية الجينية والجنسية من A. japonica، وتظهر السلالة العذرية نسبة نجاح عالية في الطفيليات، مما يسمح بالحفاظ على مستقرة لمخزونات المختبر لتحليل الجينوم واختبارات الطفيليات. تم تحسين اختبار العدوى بوضع البيض الواحد وطريقة إزالة الجينات المعتمدة على RNA مزدوج السلسلة للتحليل الوظيفي لجينات السم. معا، توفر هذه البروتوكولات إطارا تجريبيا عمليا لتحليل الآليات الجزيئية الكامنة وراء تفاعلات الطفيليات والمضيف، وستسهل الأبحاث المستقبلية في علم الأحياء التطوري، والمناعة، وعلم وظائف الأعضاء.
الطفيليات هي نمط حياة يستغل فيه كائن حي الموارد الغذائية لآخر ومنتشر بين الأنواع المختلفة. يقدر أن ما يصل إلى نصف الكائنات المعروفة تظهر طفيليات في دورةحياتها 1. من بين الطفيليات، تعتبر الدبابير الطفيلية مجموعة متنوعة بشكل خاص، حيث تمثل حوالي 20٪ من جميع الحشرات2. يستغلون مجموعة واسعة من مضيفي المفصليات، مثل الحشرات والعناكب والعث، ويظهرون تنوعا ملحوظا في تاريخ حياتهم واستراتيجياتهم الطفيلية3. تجعل هذه الخصائص الدبابير الطفيلية واحدة من أنجح مجموعات الحشرات تطوريا وبيئيا.
تمت دراسة التفاعلات بين الطفيليات ومضيفيها بشكل موسع كنماذج لأنظمة "سباقات التسلح" التطورية. على وجه الخصوص، تستخدم الدبابير الطفيلية مجموعة متنوعة من العوامل، بما في ذلك السموم، والفيروسات التعايشية، والخلايا التيراتوسيتية 4,5. تؤثر هذه العوامل على فسيولوجيا وتطور المضيف، مما يضمن نجاح التطور داخل المضيف. على الرغم من هذه التقدمات، لا تزال الآليات الجزيئية التي تقوم عليها الطفيليات غير مفهومة جيدا في معظم أنواع الطفيليات. أحد القيود الرئيسية هو صغر حجم أجسامها، مما أعاق التعرف الكيميائي الحيوي على مكونات السم. بالإضافة إلى ذلك، من الناحية التقنية صعوبة في الحفاظ على الطفيليات ومضيفيها في مراحل تطورية متزامنة تحت ظروف المختبر.
التطورات الحديثة في التسلسل من الجيل القادم وتقنيات الأوميكس الأخرى تتيح الآن إجراء تحليلات شاملة للجينوم حتى في الأنواع الطفيلية الصغيرة جدا. فتحت هذه الأساليب آفاقا جديدة للتحقيق في آليات جزيئية لم تكن متاحة سابقا، مما سمح بدراسة تفاعلات الطفيليات والمضيف بدقة غير مسبوقة. في هذا السياق، يركز مختبرنا على نوع Asobara japonica Belokobylskij (غشائيات الأجنحة: Braconidae)، وهو نوع تم تحديده أصلا في اليابان 6,7,8. تشمل أ. جابونيكا سلالة ثيليتوكوس العذرية الوراثية، حيث تنجب الإناث ذرية دون تزاوج. تسمح لنا هذه الخاصية بجمع كميات كبيرة من الحمض النووي الجيني الموحد وراثيا لتسلسل الجينوم الكامل9. بالإضافة إلى ذلك، يتطفل هذا النوع على مجموعة واسعة من أنواع ذبابة الفاكهة، بما في ذلك الكائن النموذجي D. melanogaster، الذي يقدم مزايا تجريبية كبيرة بسبب ظروف التربية الراسخة ومراحل النمو المحددة بدقة، مما يتيح إجراء اختبارات عدوى قابلة للتكرار والتحكم الدقيق في تطور الطفيليات10.
أثناء تطفل A. japonica، تقوم أنثى الدبور بحقن السم مع بيضة واحدة في يرقة ذبابة، حيث تنمو يرقة الدبور بجانب مضيفها. ومن الجدير بالذكر أن A. japonica يظهر معدل نجاح مرتفع في الطفيليات لدى D. melanogaster المضيف، مما يجعل هذا الزوج من الطفيليات والمضيف نموذجا تجريبيا قويا. هنا، نصف بروتوكولات التربية المستقرة، واختبار العدوى بوضع البيض الواحد، وطريقة إزالة الحمض النووي الريبي مزدوج السلسلة (dsRNA) في A. japonica. توفر هذه البروتوكولات إطارا موثوقا لتحليل الآليات الجزيئية الكامنة وراء تفاعلات الطفيليات والمضيف.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتم عرض نظرة تخطيطية لطريقة التربية المتزامنة ل D. melanogaster و A. japonica في الشكل 1.
1. تربية ذبابة الفاكهة المضيفة ذبابة الفاكهة الميلانوغاستر في المختبر
2. تربية دبور الطفيليات الداخلية Asobara japonica في المختبر
3. اختبار عدوى بوضع البيض الواحد
4. توليد دبابير تداخل الحمض النووي الريبي (RNAi) عن طريق حقن dsRNA
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
السلالات اللاجنسية والجنسية في أسوبارا اليابانية
تنتشر أ. يابونيكا على نطاق واسع في جميع أنحاء اليابان. السلالات البارثينوجينية الثيليتوكوس سائدة في الجزر الرئيسية، بينما توجد سلالات جنسية مجهزة في الجزر شبه الاستوائية، بما في ذلك جزر أماني-أوشيما وإيريوموتي-جيما8،12. في السلالات الجنسية، يخرج الذكور قبل الإناث ببضعة أيام، لذا يكون توقيت نقل البالغين مختلفا بين هذه السلالات. يتم تحفيز التوال...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذه الدراسة، أنشأنا منصة تجريبية متعددة الاستخدامات للتحقيق في تفاعلات الطفيليات والمضيف على المستوى الجزيئي. من خلال تحسين ظروف التربية، واختبار العدوى بوضع البيض الواحد، وبروتوكول RNAi، نوفر نظاما قويا للدراسات الوظيفية للعوامل المشتقة من الطفيليات. ستسهل هذه المنصة دراسات مستقبلية تهدف إلى كشف الآليات التي تتلاعب بها الدبابير الطفيلية بتطور العائل، وقد تساهم أيضا في تطوير استراتيجيات مكافحة آفات بيولوجية.
توفر سلالة Tk المصابة ب Wolbachia من
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدينا أي تضارب مصالح يمكن الكشف عنه.
يرغب المؤلفون في شكر كاناتا تاتشيبانا، شيون كودو، توشيا ماكينو، شونتا يوريموتو، شوجي شيغينوبو، أكيكو كاوامورا، آري فوجينوكي، وماساكو إيدا على الدعم التقني. ونشكر أيضا جميع الأعضاء الآخرين في مختبرنا.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 50 mL tube | Greiner Bio-One | 210261 | اختبار العدوى |
| 1 mL syringe | TERUMO | SS-01T | حقن dsRNA |
| Agar | Daisin, Ltd. | P-700 | التربية |
| Asnol Petri Dish φ40×13.5mm | As One Corporation | 1-8549-01 | اختبار العدوى |
| Asnol Petri Dish φ55×17mm | As One Corporation | 1-8549-02 | حقن dsRNA |
| Blue dye (Erioglaucine disodium salt) | Sigma-Aldrich Co. Llc. | 861146-25G | حقن dsRNA |
| Butyl p-Hydroxybenzoate | Nacalai Tesque, Inc. | 06327-15 | التربية |
| CO2 pressure regulator | YAMATOSANGYO | YR-507F-2 | اختبار العدوى |
| Confocal laser scanning microscope | Zeiss | LSM700 | تحليل الصور |
| Corn meal | Sunny Maize Co., Ltd. | No.4M | التربية |
| DAPI | Thermo Fisher Scientific Inc. | PI62247 | تلطيخ النواة، 1:10000 |
| Deionized water | Millipore Inc. | ZLXEV030WW | اختبار العدوى |
| Dual-Stage Glass Micropipette Puller | Narishige | PC-10 | حقن dsRNA |
| Fiji | NA | https://fiji.sc | تحليل الصور |
| Filter paper | Advantec | ITEM 526 | التربية |
| Fly food vial | Chiyoda Science Co., Ltd. | KFB-3M | التربية |
| Fly food vial plug | Chiyoda Science Co., Ltd. | AS-275 | التربية |
| Forceps | Dumont Biologie | 11252-20 | التشريح |
| Freezer, -20 °C | Nihon Freezer | GS-3120HC | تخزين العينات |
| Freezer, -80 °C | Nihon Freezer | CLN-52UD2 | تخزين العينات |
| Glass slides | Matsunami Glass Ind., Ltd | S7213 | اختبار العدوى |
| Glucose | Showa Sangyo Co., Ltd. | Not availavle | التربية |
| KOD Plus Neo | Toyobo | KOD-401 | تخليق dsRNA |
| Incubator | Panasonic | MIR-254-PJ | التربية |
| Ligation high Ver.2 | Toyobo | LGK-201 | تخليق dsRNA |
| Micropipette Grinder | Narishige | EG-401 | حقن dsRNA |
| Mineral oil | Nacalai Tesque, Inc. | 23306-84 | حقن dsRNA |
| Nanoject III | Drummond Scientific Company | 3-000-207 | حقن dsRNA |
| Nanoject Glass Capillaries | Drummond Scientific Company | 3-000-203-G/X | حقن dsRNA |
| pBluescript KS (+) plasmid | Not availavle | Not availavle | تخليق dsRNA |
| pBluescript SK (-) plasmid | Not availavle | Not availavle | تخليق dsRNA |
| PrimeScript reverse Transcriptase | Takara | 2680A | تخليق dsRNA |
| Propionic acid | Nacalai Tesque, Inc. | 29018-55 | التربية |
| PROWIPE | Daio Paper Corporation | 2-2624-02 | اختبار العدوى، حقن dsRNA. |
| ReverTra Ace qPCR RT Master Mix with gDNA Remover | Toyobo | FSQ-301 | qRT-PCR |
| RNAiso Plus reagent | Takara | 9108 | qRT-PCR |
| Small vial (Test tube 12 mL) | Sarstedt | REF 58.487 | اختبار العدوى |
| Small vial plug | Chiyoda Science Co., ltd. | QD-S4 | اختبار العدوى |
| Spatula | As One Corporation | 6-522-02 | التربية |
| Square petri dish | Eiken Chemical Co., Ltd. | 64-2192-55, AW2000 | حقن dsRNA |
| Stereomicroscope | Leica Microsystems | lvesta3 (C-Mount) | اختبار العدوى |
| Stereomicroscope | Nikon Solutions Co., Ltd. | SMZ1000 | حقن dsRNA |
| T7 RiboMAX Express RNAi System | Promega | P1700 | تخليق dsRNA |
| Thermal Cycler Dice Real Time System | Takara | TP815 | qRT-PCR |
| Thermal Cycler GeneAtlas | Astel | G02 | تخليق dsRNA، qRT-PCR |
| THUNDERBIRD SYBR qPCR Mix | Toyobo | QPS-201 | qRT-PCR |
| TissueLyser II | Qiagen | Not availavle | qRT-PCR |
| Vitamin C, L-Ascorbic Acid | Nacalai Tesque, Inc. | 03420-65 | التربية |
| Welch's grape 100 juice | Asahi Soft drinks Co., Ltd. | 32390 | اختبار العدوى |
| Yeast | Asahi Group Foods, Ltd. | HB-P02 | التربية |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.