Molte caratteristiche dell'eusocialità degli insetti si basano sulla comunicazione all'interno della colonia e sulla divisione del lavoro. La manipolazione genetica dei geni regolatori chiave negli embrioni di formiche tramite microiniezione e mutagenesi mediata da CRISPR fornisce informazioni sulla natura del comportamento altruistico negli insetti eusociali.
È richiesta un abbonamento a JoVE per visualizzare questo contenuto. Accedi o inizia la tua prova gratuita.
Articolo metodologico
Iniezioni di embrioni per mutagenesi mediata da CRISPR nel saltatore di Ant Harpegnathos
In questo articolo
Sommario
Abstract
I tratti unici degli insetti eusociali, come il comportamento sociale e la divisione riproduttiva del lavoro, sono controllati dal loro sistema genetico. Per affrontare il modo in cui i geni regolano i tratti sociali, abbiamo sviluppato formiche mutanti attraverso la consegna del complesso CRISPR in giovani embrioni durante la loro fase sinciziale. Qui, forniamo un protocollo di mutagenesi mediata da CRISPR in Harpegnathos saltator, una specie di formica ponerine che mostra una sorprendente plasticità fenotipica. Le formiche H. saltator sono facilmente allevate in un ambiente di laboratorio. Gli embrioni vengono raccolti per microiniezione con proteine Cas9 e piccoli RNA guida sintetizzati in vitro (sgRNA) utilizzando aghi di quarzo fatti in casa. Gli embrioni post-iniezione vengono allevati al di fuori della colonia. Dopo l'emergere della prima larva, tutti gli embrioni e le larve vengono trasportati in una cassetta nido con alcuni operatori infermieristici per un ulteriore sviluppo. Questo protocollo è adatto per indurre la mutagenesi per l'analisi della fisiologia specifica della casta e del comportamento sociale nelle formiche, ma può anche essere applicato a uno spettro più ampio di imenotteri e altri insetti.
Introduzione
L'evoluzione dell'eusocialità negli insetti, in particolare quelli degli ordini Hymenoptera e Blattodea (ex Isoptera), ha portato a tratti comportamentali unici e spesso sofisticati che si manifestano sia a livello individuale che a livello di colonia. La divisione riproduttiva del lavoro, un tratto che caratterizza i gruppi più avanzati di insetti sociali, coinvolge spesso sistemi di caste composti da diversi gruppi comportamentali e spesso morfologicamente distinti. Tale diversità comportamentale e morfologica tra le caste è controllata non solo dal loro sistema genetico, ma anche spesso dall'ambiente 1,2,3,4
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Protocollo
1. Manutenzione regolare delle colonie di salatori di Harpegnathos
- Mantenere colonie selvatiche di H. saltator in scatole di plastica trasparente in una sala di allevamento delle formiche a 22-25 °C e un fotoperiodo di 12 ore di luce: 12 ore di buio (12L:12D) programma di illuminazione.
- Utilizzare piccole scatole (9,5 x 9,5 cm2) per allevare singoli lavoratori o piccole colonie. Utilizzare scatole medie (19 x 13,5 cm 2) o scatole grandi (27 x 19 cm2) per allevare colonie più grandi (Figura 1).
- Per creare cassette nido, utilizzare l'intonaco per realizzare pavim....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Risultati
Utilizzando il protocollo fornito qui, l'editing del genoma negli embrioni di Harpegnathos saltator è stato eseguito con successo. Questi risultati sono stati convalidati tramite reazione a catena della polimerasi e clonazione pGEM del DNA estratto da embrioni iniettati seguiti dal sequenziamento del DNA. L'efficienza della mutagenesi somatica utilizzando questo protocollo ha raggiunto circa il 40%. I maschi mutanti F1 sono stati accoppiati con femmine wild type per produrre femm.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Discussione
L'evoluzione dell'eusocialità tra gli insetti, tra cui formiche, api, vespe e termiti, ha portato alla comparsa di nuovi tratti comportamentali e morfologici, molti dei quali sono intesi come influenzati da una combinazione di fattori ambientali e genetici 1,2,3,4. Sfortunatamente, l'attrattiva e l'utilità degli insetti eusociali come modelli di ricerca nel campo della genetica sono state ostac.......
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Dichiarazioni
Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Ringraziamenti
Gli autori ringraziano i laboratori di Danny Reinberg e Claude Desplan alla New York University e il laboratorio di Jürgen Liebig all'Arizona State University per il loro supporto sulla genetica delle formiche. Hua Yan riconosce il sostegno della National Science Foundation I / UCRC, del Center for Arthropod Management Technologies sotto Grant No. IIP-1821914 e dei partner industriali. Maya Saar è stata sostenuta dal Fondo binazionale per la ricerca e lo sviluppo agricolo degli Stati Uniti - Israele, Vaadia-BARD Postdoctoral Fellowship No. FI-595-19.
....Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Materiali
| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Antibiotico-antimicotico (100X) | ThermoFisher | 15240-062 | |
| Proteina Cas9 con NLS, alta concentrazione | PNA Bio | CP02 | |
| Cellophane Roll 20 pollici X 5 piedi | Ipogloss Prodotti | B00254CNJA | Il prodotto ha molte variazioni di colore. Acquistalo in rosso per utilizzarlo nella creazione di nidi di formiche. |
| Microscopio verticale Eclipse Ci-S | Nikon | Ci-S | |
| Pinze peso piuma, punta stretta | BioQuip | 4748 | |
| FemtoJet ll microiniettore | Eppendorf | 920010504 | Questo prodotto non è più venduto o supportato da Eppendorf. In alternativa è possibile utilizzare un microiniettore comparabile. |
| Puntali per pipette per microloader | Eppendorf | 930001007 | |
| database NCBI | Centro nazionale per le informazioni biotecnologiche | ID gene: 105183395 | |
| P-2000 Estrattore per micropipette | Sutter Instruments | P-2000/G | |
| Scatole di plastica (19 X 13,5 cm2) | Pioneer Plastics | 079C | |
| Scatole in plastica (27 X 19 cm2) | Pioneer Plastics | 195C | |
| Scatole in plastica (9,5 X 9,5 cm2) | Pioneer Plastics | 028C | |
| Vetro di quarzo senza filamento | Forbici Sutter Instruments | Q100-50-7.5 | |
| Vannas, 8.5 cm | World Precision Instruments | 500086 | |
| Winsor & Newton Cotman Water Colour Series 111 Pennello sintetico manico corto - Rotondo #000 | Winsor e Newton | 5301030 |
Riferimenti
- 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....
Accesso limitato. Accedi o avvia una prova gratuita per visualizzare questo contenuto.
Ristampe e permessi
