Muchas características de la eusocialidad de los insectos se basan en la comunicación dentro de la colonia y la división del trabajo. La manipulación genética de genes reguladores clave en embriones de hormigas a través de microinyección y mutagénesis mediada por CRISPR proporciona información sobre la naturaleza del comportamiento altruista en insectos eusociales.
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Artículo de método
Inyecciones de embriones para la mutagénesis mediada por CRISPR en el saltador de la hormiga Harpegnathos
En este artículo
Resumen
Resumen
Los rasgos únicos de los insectos eusociales, como el comportamiento social y la división reproductiva del trabajo, están controlados por su sistema genético. Para abordar cómo los genes regulan los rasgos sociales, hemos desarrollado hormigas mutantes a través de la entrega del complejo CRISPR en embriones jóvenes durante su etapa sincitial. Aquí, proporcionamos un protocolo de mutagénesis mediada por CRISPR en Harpegnathos saltator, una especie de hormiga ponerina que muestra una sorprendente plasticidad fenotípica. Las hormigas H. saltator se crían fácilmente en un entorno de laboratorio. Los embriones se recogen para microinyección con proteínas Cas9 y se sintetizan in vitro pequeños ARN guía (sgRNAs) utilizando agujas de cuarzo caseras. Los embriones posteriores a la inyección se crían fuera de la colonia. Después de la aparición de la primera larva, todos los embriones y larvas son transportados a una caja nido con unas pocas obreras lactantes para su posterior desarrollo. Este protocolo es adecuado para inducir mutagénesis para el análisis de la fisiología específica de casta y el comportamiento social en hormigas, pero también se puede aplicar a un espectro más amplio de himenópteros y otros insectos.
Introducción
La evolución de la eusocialidad en insectos, a saber, los de los órdenes Hymenoptera y Blattodea (anteriormente Isoptera), ha dado lugar a rasgos de comportamiento únicos y a menudo sofisticados que se manifiestan tanto a nivel individual como de colonia. La división reproductiva del trabajo, un rasgo que caracteriza a los grupos más avanzados de insectos sociales, a menudo involucra sistemas de castas compuestos por varios grupos conductuales y a menudo morfológicamente distintivos. Tal diversidad conductual y morfológica entre castas está controlada no sólo por su sistema genético, sino también a menudo por el medio ambiente<....
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Protocolo
1. Mantenimiento regular de las colonias de saltator de Harpegnathos
- Mantener colonias silvestres de H. saltator en cajas de plástico transparente en una sala de cría de hormigas a 22-25 °C y un fotoperiodo de 12 horas de luz: 12 horas de iluminación oscura (12L:12D).
- Use cajas pequeñas (9.5 x 9.5 cm2) para criar obreras individuales o colonias pequeñas. Use cajas medianas (19 x 13.5 cm 2) o cajas grandes (27 x 19 cm2) para criar colonias más grandes (Figura 1).
- Para crear cajas nido, use yeso para hacer pisos para las cajas. A medida que el yeso húmedo se seca....
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Resultados
Utilizando el protocolo proporcionado aquí, la edición del genoma en embriones saltadores de Harpegnathos se realizó con éxito. Estos resultados se validaron mediante la reacción en cadena de la polimerasa y la clonación pGEM de ADN extraído de embriones inyectados seguida de la secuenciación del ADN. La eficiencia de la mutagénesis somática utilizando este protocolo alcanzó aproximadamente el 40%. Los machos mutantes F1 se aparearon con hembras de tipo salvaje para producir hemb.......
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Discusión
La evolución de la eusocialidad entre insectos, incluyendo hormigas, abejas, avispas y termitas, ha resultado en la aparición de nuevos rasgos de comportamiento y morfológicos, muchos de los cuales se entiende que están influenciados por una combinación de factores ambientales y genéticos 1,2,3,4. Desafortunadamente, el atractivo y la utilidad de los insectos eusociales como modelos de investig.......
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Divulgaciones
Los autores no tienen nada que revelar.
Agradecimientos
Los autores agradecen a los laboratorios de Danny Reinberg y Claude Desplan en la Universidad de Nueva York y al laboratorio de Jürgen Liebig en la Universidad Estatal de Arizona por su apoyo en la genética de hormigas. Hua Yan agradece el apoyo de la National Science Foundation I / UCRC, el Centro de Tecnologías de Manejo de Artrópodos bajo la Subvención No. IIP-1821914 y por socios de la industria. Maya Saar fue apoyada por el Fondo Binacional de Investigación y Desarrollo Agrícola Estados Unidos - Israel, Beca Postdoctoral Vaadia-BARD No. FI-595-19.
....Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Antibiótico-Antimicótico (100X) | ThermoFisher | 15240-062 | |
| Proteína Cas9 con NLS, alta concentración | PNA Bio | CP02 | |
| Rollo de celofán 20 pulgadas X 5 pies | Productos Hipogloss B00254CNJA | El producto tiene muchas variaciones de color. Cómpralo en rojo para usarlo en la fabricación de nidos de hormigas. | |
| Microscopio vertical Eclipse Ci-S | Nikon | Ci-S | |
| Pinza de peso pluma, punta estrecha | BioQuip | 4748 | |
| FemtoJet ll microinyector | Eppendorf | 920010504 | Este producto ya no se vende ni recibe soporte técnico de Eppendorf. En su lugar, se puede utilizar un microinyector comparable. |
| Puntas de pipeta con microcargador | Base | ||
| NCBI Centro | Nacional de Información Biotecnológica | Identificación del gen: 105183395 | |
| P-2000 Extractor de micropipetas | Sutter Instruments | P-2000/G | |
| Cajas de plástico (19 X 13,5 cm2) | Pioneer Plastics | 079C | |
| Cajas de plástico (27 X 19 cm2) | Pioneer Plastics | 195C | |
| Cajas de plástico (9,5 X 9,5 cm2) | Pioneer Plastics | 028C | |
| Cristal de cuarzo sin filamento | Tijeras Sutter Instruments | Q100-50-7.5 | |
| Vannas, 8.5 cm | World Precision Instruments | 500086 | |
| Winsor & Newton Cotman Acuarela Serie 111 Pincel Sintético Mango Corto - Redondo #000 | Winsor y Newton | 5301030 |
Referencias
- Evans, J. D., Wheeler, D. E. Expression profiles during honeybee caste determination. Genome Biology. 2 (1), 1-6 (2000).
- Keller, L. Adaptation and the genetics of social behaviour. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sc....
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Reimpresiones y permisos
