x'Dissezioni delle zanzare
Seguendo il protocollo, abbiamo raccolto e isolato le ovaie, l'intestino medio, le ghiandole salivari e la carcassa di due esemplari di Culex pipiens molestus (tra cui una femmina gravida) da una colonia di laboratorio. Abbiamo confermato dissezioni pulite a seguito dell'osservazione di organi interi (cioè integri) e ben isolati senza detriti residui sotto il binocolo. L'intero corpo, la testa e il torace, le ghiandole salivari sezionate, le ovaie e l'intestino medio di un esemplare di Culex pipiens molestus sono mostrati nella Figura 2. Come previsto, l'intestino medio e le ghiandole salivari erano di un ordine di grandezza più piccole delle ovaie delle zanzare. Le uova di un esemplare gravido di Culex , insieme al suo intestino medio e ai tubuli malpighiani, sono presentate nella Figura 3. Da notare che le dissezioni sono più inclini a fallire quando il materiale non è fresco ed è probabile che il tessuto si rompa (Figura 4B, C). Si consiglia quindi di dissezionare il materiale subito dopo la raccolta (entro meno di 12 ore) quando possibile, poiché i tessuti sono ancora elastici (Figura 4A). Allo stesso modo, è possibile eseguire la dissezione di materiale congelato, ma esiste un rischio molto più elevato di fallimento e contaminazione incrociata tra gli organi a causa di tessuti fragili (Figura 4).
Dati del microbioma
Inoltre, abbiamo raccolto e separato l'intestino medio e le ovaie da tre singoli esemplari di Culex quinquefasciatus di Noumea, Nuova Caledonia, seguendo la stessa procedura. Abbiamo estratto il DNA da ciascun organo, preparato campioni per il sequenziamento dell'intero genoma ed eseguito analisi dei dati del microbioma come descritto nel File supplementare 1. Un'analisi della diversità tassonomica batterica su letture brevi non assemblate e filtrate di qualità utilizzando PhyloFlash12 ha mostrato taxa dominanti distinti nell'intestino medio rispetto alle ovaie (Figura 5A). In particolare, le comunità batteriche ovariche erano dominate da Wolbachia, con l'ulteriore presenza di un filotipo di Spirochaetaceae nelle ovaie degli individui 3, mentre le comunità dell'intestino medio mostravano una più ampia diversità, tra cui Gammaproteobacteria, Spirochaetaceae e Firmicutes. Dagli stessi dati di sequenziamento, abbiamo ricostruito quattro genomi assemblati in metagenoma (MAG) con completamento > 80% e ridondanza < 5%, appartenenti alle classi Spirochezia, Alfa- e Gammaproteobatteri (Tabella 1).
Come previsto, i MAG qui ricostruiti non coprivano l'intera diversità tassonomica prevista dai risultati di PhyloFlash a causa delle carenze specifiche della ricostruzione del genoma utilizzando letture brevi metagenomiche. Il MAG assegnato a Wolbachia (Rif. MAG 3 nella Tabella 1) è stato rilevato in tutte le ovaie e in due dell'intestino medio e ha avuto una copertura più elevata nelle ovaie (Figura 5B). Abbiamo anche ricostruito due MAG appartenenti alla famiglia delle Enterobacteriaceae , tra cui il genere Pantoea (Rif. MAG 1 e 2 nella Tabella 1), nell'intestino medio ottenuto dagli individui Culex 2 e 3, che non sono stati rilevati nelle ovaie corrispondenti (Figura 5B). Infine, abbiamo anche ricostruito un genoma batterico delle Spirochaetaceae , Ref. MAG 4 (Tabella 1), assegnato al genere BR149 che è stato isolato con successo da Culex pipiens midguts da Graña-Miraglia e colleghi13. È interessante notare che questo MAG è stato rilevato nell'intestino medio degli individui 1 e 3, così come nelle ovaie dell'individuo 3 (Figura 5B).

Figura 1: Schema del metodo che riassume i diversi passaggi. Preparazione del materiale, raccolta delle zanzare, pulizia delle zanzare, dissezione delle zanzare e stoccaggio. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 2: Culex pipiens molestus femmina. (A) Tutto il corpo. (B) Testa e torace. (C) Ghiandole salivari sezionate. (D) Ovaie sezionate. (E) Budello sezionato con tubuli di Malpighi. Barre di scala = 500 μm. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 3: Addome sezionato di una femmina gravida di Culex pipiens molestus . Sono mostrati l'intestino anteriore, l'intestino medio, l'intestino posteriore, i tubuli malpighiani e le uova dell'esemplare. I trattini rossi indicano dove tagliare per separare l'intestino medio dall'intestino anteriore e dall'intestino posteriore. Barra della scala = 500 μm. Abbreviazioni: F = intestino anteriore; M = intestino medio; H = intestino posteriore; E = uova; MT = tubuli malpighiani. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 4: Dissezione di esemplari di zanzara Culex freschi e congelati. Rettangoli bianchi illustrano (A) tessuti di zanzara con organi intatti da un esemplare appena sezionato e (B,C) materiale biologico rotto da campioni che sono stati congelati prima della dissezione. Barre di scala = 720 μm. Fare clic qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.

Figura 5: Esempio di analisi del microbioma su tre individui di Culex quinquefasciatus . (A) Visualizzazione della diversità batterica stimata attraverso l'estrazione di reads di rRNA SSU con PhyloFlash12 nell'intestino medio e nelle ovaie dei tre campioni. (B) Copertura media dei MAG ricostruiti sui campioni. Abbreviazioni: MAG = Metagenome-Assembled Genome; Ind = Individuale. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
| MAG | Rif. MAG 4 | Rif. MAG 2 | Rif. MAG 1 | Rif. MAG 3 |
| Lunghezza (bp) | 1,287,790 | 4,910,866 | 4,751,276 | 1,298,266 |
| Numero di contig | 9 | 162 | 149 | 123 |
| % GC | 34.05 | 55.45 | 54.05 | 34.15 |
| Completamento (%) | 84.5 | 97.18 | 98.59 | 91.55 |
| Ridondanza (%) | 0 | 2.82 | 4.22 | 0 |
| Dominio | Batteri | Batteri | Batteri | Batteri |
| Phylum | Spirochaetota | Proteobatteri | Proteobatteri | Proteobatteri |
| Classe | Spirochezia | Gammaproteobatteri | Gammaproteobatteri | Alfaproteobatteri |
| Ordine | WRBN01 | Enterobacterales | Enterobacterales | Rickettsiales |
| Famiglia | WRBN01 | Enterobacteriaceae | Enterobacteriaceae | Anaplasmataceae |
| Genere | BR149 | Pantoea | - | Wolbachia |
Tabella 1: MAG ricostruiti dai tre individui di Culex quinquefasciatus . Dimensione del genoma, numero di contig, proporzione di GC, stime di completamento e ridondanza basate sulla collezione di geni core a copia singola disponibile in Anvi'o17 e sulla tassonomia ottenuta utilizzando GTDB18.
File supplementare 1: Esempio dettagliato di procedura per l'analisi dei dati del microbioma a partire dalla raccolta del campione, dall'estrazione del DNA e dal sequenziamento dell'intero genoma, seguita dal flusso di lavoro bioinformatico per la ricostruzione del genoma e la stima della proporzione di lettura procariotica ed eucariotica Fare clic qui per scaricare questo file.