המניפולציה של הפרעות RNA (RNAi) מהווה אתגר עצום במינים רבים של טפילים בעלי גודל זעיר, כגון צרעות טריכוגרמה . מחקר זה התווה שיטת RNAi יעילה ב - Trichogramma denrolimi. המתודולוגיה הנוכחית מספקת מודל חזק לחקר בקרת גנים בצרעות טריכוגרמה .
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
המניפולציה של הפרעות RNA (RNAi) מהווה אתגר עצום במינים רבים של טפילים בעלי גודל זעיר, כגון צרעות טריכוגרמה . מחקר זה התווה שיטת RNAi יעילה ב - Trichogramma denrolimi. המתודולוגיה הנוכחית מספקת מודל חזק לחקר בקרת גנים בצרעות טריכוגרמה .
טפילי הביצה, Trichogramma spp, מוכרים כמדבירים ביולוגיים יעילים נגד מזיקים לפידופטרנים שונים בחקלאות וביערות. השלבים הלא בוגרים של צאצאי טריכוגרמה מתפתחים בתוך הביצה המארחת, ומפגינים זעירות יוצאת דופן (כ-0.5 מ"מ אורך בוגר). מתודולוגיית RNA-interference (RNAi) התפתחה ככלי חיוני להבהרת תפקודי גנים באורגניזמים רבים. עם זאת, מניפולציה של RNAi במינים מסוימים של טפילים קטנים, כגון טריכוגרמה, הציבה בדרך כלל אתגרים משמעותיים. במחקר זה אנו מציגים שיטת RNAi יעילה ב-Trichogramma denrolimi. ההליך המתואר כולל רכישה ובידוד של דגימות בודדות של T. dendrolimi מביצים מארחות, תכנון וסינתזה של RNA דו-גדילי (dsRNA), השתלת מבחנה וטיפוח של גלמי T. dendrolimi , מיקרו-הזרקה של dsRNA, והערכה לאחר מכן של הפלת גן המטרה באמצעות ניתוח RT-qPCR. מחקר זה מספק הליך מקיף ומפורט ויזואלית לביצוע ניסויי RNAi ב- T. dendrolimi, ובכך מאפשר לחוקרים לחקור את בקרת הגנים במין זה. יתר על כן, מתודולוגיה זו ניתנת להתאמה למחקרי RNAi או מיקרו-זריקות במינים אחרים של טריכוגרמה עם התאמות קלות, מה שהופך אותה להתייחסות רבת ערך לביצוע ניסויי RNAi במינים אנדופרזיטיים אחרים.
Trichogramma spp. הם קבוצה של טפילי ביצים שנעשה בהם שימוש נרחב כחומרי הדברה ביולוגיים יעילים ביותר נגד ספקטרום רחב של מזיקים לפידופטרנים במערכות אקולוגיות חקלאיות ויערות ברחבי העולם 1,2,3,4. היישום של טריכוגרמה בגידול המוני מספק גישה ידידותית לסביבה לניהול בר קיימא של מזיקים 5,6,7. הבנת הביולוגיה המולקולרית של צרעות טריכוגרמה מספקת תובנות חשובות לשיפור יעילות גידול המסה וביצועי השטח של חומרי הדברה ביולוגיים אלה 8,9 על ידי חקירת המתודולוגיה של בקרת גנים ועריכת גנום10.
מאז גילוי ההתערבות הגנטית הספציפית בתיווך RNA דו-גדילי (dsRNA) ב-Caenorhabditis elegans בשנת 1998, שיטת RNA-interference (RNAi) התפתחה לארגז כלים גנטי חיוני לחקר מנגנוני הבקרה של אורגניזמים על ידי דיכוי ביטוי של גני מטרה11. ניסויי RNAi הפכו למתודולוגיה סטנדרטית המיושמת באופן נרחב לחקר תפקוד גנים במינים רבים של חרקים 12,13. אף על פי כן, המניפולציה של RNAi מהווה אתגר עצום במינים טפיליים רבים, במיוחד בקרב אלה השייכים למשפחת הכלסידואידים האנדופרזיטיים 14,15,16. שיטת RNAi תועדה בלפחות 13 מיני טפילים 14,15,16,17,18,19. בין אלה, גישת RNAi בוצעה באופן מקיף בצרעות נסוניה והיא ישימה לאורך כל שלבי ההתפתחות, כולל עוברים, זחלים, גלמים ובוגרים 14,15,16. ראוי לציין כי צרעות נסוניה הן אקטופרזיטואידים, כאשר צאצאיהן מתפתחים בחלל הביניים בין הגלמים המארחים לבין הגולם, מה שמאפשר את גידולם במבחנה וגורם להם לסבול טיפולים מסוימים, כגון מיקרו-הזרקה. בניגוד לצרעות הנסוניה, פרטי טריכוגרמה עוברים את כל התפתחותם העוברית, הזחלית והגולמית בתוך הביצה המארחת. השכבה בשלבי העובר והזחל (העלולה לעכב חדירות dsRNA), פגיעות לנזקים, והקושי לשרוד במבחנה מהווים מכשולים אימתניים 20,21,22. בנוסף, גודלם הזעיר של פרטי טריכוגרמה, בערך ~0.5 מ"מ באורך בוגר או גולם, הופך אותם למורכבים ביותר למניפולציה של 20,21,22.
במחקר הנוכחי, אנו מתארים הליך מקיף לביצוע ניסויים בהפרעות RNA (RNAi) ב- Trichogramma denrolimi Matsumura. הליך זה כולל את ההליכים הבאים: (1) תכנון וסינתזה של RNA דו-גדילי (dsRNA), (2) מיקרו-הזרקה של גלמי T. denrolimi, (3) השתלה ודגירה חוץ גופית של גלמים אלה, ו-(4) זיהוי של הפלת גן מטרה באמצעות ניתוח RT-qPCR. גן המטרה שנבחר לניסוי ה-RNAi הוא הומולוגיה של שרשרת כבדה פריטין (Ferhch). FerHCH, חלבון קושר ברזל, מכיל מרכז פרוקסידאז שניחן ביכולות נוגדות חמצון, המקלות על חמצון Fe2+ עד Fe3+. הוא ממלא תפקיד חיוני בצמיחה והתפתחות של אורגניזמים שונים על ידי שמירה על שיווי משקל חיזור והומאוסטזיס ברזל. דלדול FerHCH יכול לגרום להצטברות יתר של ברזל, מה שמוביל לנזק בלתי הפיך לרקמות, ולעתים קרובות מגיע לשיאו בשינויים פנוטיפיים משמעותיים, כולל פגמים בגדילה, עיוותים ותמותה23,24. מחקר זה מציע מדריך שלב אחר שלב לביצוע RNAi ב- T. denrolimi, אשר יהיה רב ערך לחקר תפקודי הגן בהקשר הרחב יותר של צרעות טריכוגרמה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הערה: עיין בטבלת החומרים לקבלת פרטים הקשורים לכל החומרים, המכשירים, התוכנה והריאגנטים המשמשים בפרוטוקול זה.
1. איסוף ותחזוקת תרבות חרקים
2. סינתזה של dsRNA
3. השתלת גלמים T. denrolimi
4. הזרקה זעירה של dsRNA לתוך T. denrolimi pupa
5. דגירה של T. denrolimi pupae
6. איתור ביטוי גנים ממוקד
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
שיעור ההופעה של גלמי T. denrolimi שהוזרקו עם dsFerhch היה נמוך משמעותית מזה של אלה שהוזרקו עם dsGFP או אלה ללא הזרקה (טבלה 1). מבין הצרעות שהופיעו, 51.85% מצרעות T. denrolimi שהיו נתונות ל-dsFerhch פיתחו כנפיים קטנות מעוותות. הצרעות המעוותות לא נצפו בצרעות שהוזרקו להן dsGFP או ללא כל הזרקה (טבלה 1). יתר על כן, הבטן של גלמי T. denrolimi שהוזרקו עם dsFerhch הפגינו מלניזם שהוא הפנוטיפ של מטבוליזם ברזל חריג
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
צרעות טריכוגרמה מוכרות כמדבירות ביולוגיות יעילות, במיוחד נגד מגוון מזיקים לפידופטרנים בחקלאות וייעור1. צרעות זעירות אלה עוברות את השלבים הלא בשלים שלהן בתוך הביצה המארחת, מאפיין המציב אתגרים בביצוע ניסויי RNAi 5,18. מחקר זה מציע מדריך חזותי מקיף לביצוע ניסויי RNAi ב- T. denrolimi. בהתחשב בתכונות הביולוגיות המשותפות בין מיני טריכוגרמה, ניתן להתאים את ההליך בקלות למחקרי RNAi או מיקרו-זריקות במינים אחרים של טריכ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים כי אין להם ניגודי עניינים.
מחקר זה מומן על ידי הפרויקטים של הקרן הלאומית למדעי הטבע של סין (32172476, 32102275), התוכנית לחדשנות במדע חקלאי וטכנולוגיה (CAAS-ZDRW202203, CAAS-ZDRW202108), וקרנות מרכזיות המנחות את פיתוח המדע והטכנולוגיה המקומי (XZ202301YD0042C).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 2x ES Taq MasterMix (צבע) | Cowin Biotech, סין | CW0690H | כדי להגביר את רצפי ה-dsRNA |
| 20x PBS Buffer, DEPC מטופל (7.2-7.6) | Sangon Biotech, סין | B540627-0500 | לדלל dsRNA |
| Agar Strip | Shishi Globe Agar Industries Co., Ltd, סין | n/a | כדי להפוך את התרבות לבינונית |
| Ampicillin נתרן | סנגון ביוטכנולוגיה, סין | A610028 | לעשות מדיום |
| תרבית Bioer אמבט מתכת בטמפרטורה קבועה | BIOER, סין | MB-102 | לסינתזה |
| נימי זכוכית dsRNA בורוסיליקט | WPI, ארה"ב | 1B100-4 | כדי למשוך מחט זכוכית נימית |
| ספסל נקי | Airtech, סין | SW-CJ-1FD | להפקת |
| RNA מים מזוקקים כפולים | סנגון ביוטק, סין | A500197-0500 | לדילול |
| תא בדיקות סביבתיות cDNA | פנסוניק, יפן | MLR-352H-PC | לתרבות T. denrolimi |
| Eppendorf Centrifuge | Eppendrof, גרמניה | 5418R | לאחסון תכולת RNA |
| Eppendorf FemtoJet 4i | Eppendrof, גרמניה | FemtoJet 4i | להזרקת T. denrolimi |
| Eppendorf צנטריפוגה מקוררת | אפנדרוף, גרמניה | 5810R | |
| תמיסת אתנול צנטריפוגה (75%, ללא RNase) | אלאדין, סין | M052131-500 מ"ל | לחילוץ |
| ערכת מיצוי ג'ל | אומגה, ארה"ב | D25000-02 | כדי לחלץ cDNA |
| GUM ערבית | Solarbio, סין | CG5991-500g | להכנת כרטיס ביצה |
| איזופרופיל אלכוהול אלאדין | , סין | 80109218 | לחלץ RNA |
| חולץ מיקרופיפטה מבוסס לייזר | סאטר, ארה"ב | P-2000 | למשיכת מחט זכוכית נימית |
| Microloader | אפנדרוף, גרמניה | 20 ומיקרו; L | לטעינת dsRNA |
| מטחנת רקמות מרובת דגימות | LICHEN, סין | LC-TG-24 | לטחינת T. denrolimi |
| מטחנת מחטים | סאטר, ארה"ב | BV-10-E | לטחינת מחט זכוכית נימית |
| מים ללא נוקלאז | סנגון ביוטכנולוגיה, סין | לדילול RNA | |
| OLYMPUS מיקרוסקופ | אולימפוס, יפן | XZX16 | כדי לצפות במכונת T. denrolimi |
| PCR | Bio-rad, ארה"ב | S-1000 | להגברת DNA |
| PowerPac Basic | Bio-rad, ארה"ב | PowerPacTM Basic | לזיהוי איכות dsRNA |
| פריימר של dsGFP (קדימה) | [TAATACGACTCACTATAGGG] פריימר ACAAACCAAGGCAAGTAATA | ||
| של dsGFP (הפוך) | [TAATACGACTCACTATAGGG] פריימר CAGAGGCATCTTCAACG | ||
| של Ferhch for qPCR (Forward) | TGAAGAGATTCTGCGTTCTCTGCTCTCT | ||
| פריימר של Ferhch for qPCR ( הפוך) | CTGTAGGAACATCAGCAGGCTT | ||
| פריימר של Ferhch עבור RNAi (הפוך) | [TAATACGACTCACTATAGGG]AG פריימר TAGCCATCTTTCC | ||
| של Ferhch עבור RNAi(קדימה) | [TAATACGACTCACTATAGGG] ACACTGTCAATCGTCCTG | ||
| פריימר של FoxO עבור qPCR (קדימה) | CTACGCCGATCTCATAACGC | ||
| פריימר של FoxO עבור qPCR (הפוך) | TGCTGTCGCCCTTCCT | ||
| PrimeScript RT עם מחק gDNA (מושלם בזמן אמת) | TaKaRa, יפן | RR047A | |
| PCR כמותי בזמן אמת | Bio-rad, ארה"ב | CFX 96 Touch | לביצוע תגובת שרשרת פולימראז טרנסקריפטאז הפוך (RT-PCR) |
| עיצוב פריימר ובדיקות PCR בזמן אמת (TaqMan) | https://www.genscript.com/tools/real-time-pcr-taqman-primer-design-tool/ | ||
| T7 RiBoMAX Express RNAi System | Promega, ארה"ב | P1700 | לסינתזה dsRNA in vitro |
TB Green Premix Ex TaqTM (Til RnaseH Plus) | TaKaRa, יפן | RR820A | לביצוע RT-qPCR |
| Trichloromethane | KESHI, סין | GB/T682-2002 | כדי לחלץ RNA |
| TRIzol Reagent | Ambion, ארה"ב | 15596018 | כדי לחלץ את תכולת ה-RNA הכוללת מדגימות |
| מקפיא בטמפרטורה נמוכה במיוחד | Thermo, ארצות הברית | Forma 911 |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.