Ten protokół pokazuje, jak używać gospodarza roślinnego do wykrywania białek ślinowych skoczka i wirusów roślinnych uwalnianych przez wektory skoczków.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół pokazuje, jak używać gospodarza roślinnego do wykrywania białek ślinowych skoczka i wirusów roślinnych uwalnianych przez wektory skoczków.
Wektory owadów przenoszą poziomo wiele wirusów roślinnych o znaczeniu rolniczym. Ponad połowa wirusów roślinnych jest przenoszona przez owady pluskwiakowate, które mają aparat gębowy wysysający kolczyki. Podczas przenoszenia wirusa ślina owadów łączy wirusa-wektora-gospodarza, ponieważ ślina przenosi wirusy, a białka owadów wyzwalają lub tłumią odpowiedź immunologiczną roślin z owadów na gospodarzy roślin. Identyfikacja i analiza funkcjonalna białek śliny stają się nowym obszarem zainteresowania w dziedzinie badań nad interakcjami arbowirus-gospodarz. Protokół ten zapewnia system do wykrywania białek w ślinie skoczków za pomocą żywiciela roślinnego. Przykładem jest wektor skoczka Nephotettix cincticeps zakażony wirusem karłowatości ryżowej (RDV). Witellogenina i główne zewnętrzne białko kapsydowe P8 RDV przenoszone przez ślinę N. cincticeps mogą być wykryte jednocześnie w roślinie ryżu, którą żywi się N. cincticeps. Metoda ta ma zastosowanie do badania białek śliny, które są przejściowo zatrzymywane w żywicielu roślinnym po karmieniu owadów. Uważa się, że ten system wykrywania przyniesie korzyści w badaniu interakcji pluskwiak-wirus-roślina lub hemipteran-roślina.
Sposób transmisji wektor-gospodarz arbowirusów, fundamentalny problem, jest na granicy nauk biologicznych. Wiele wirusów roślinnych o znaczeniu rolniczym jest przenoszonych horyzontalnie przez wektory owadów1. Ponad połowa wirusów roślinnych jest przenoszona przez owady pluskwiaka, w tym mszyce, mączliki, skoczki, skoczki i wciornastki. Owady te mają wyraźne cechy, które umożliwiają im skuteczne przenoszenie wirusów roślinnych1. Posiadają przeszywająco-wysysające aparaty gębowe i żywią się sokiem z łyka i ksylemu oraz wydzielają ślinę1,2,3,4. Wraz z rozwojem i ulepszaniem technik, identyfikacja i analiza funkcjonalna składników śliny stają się nowym celem intensywnych badań. Znane białka śliny w ślinie obejmują liczne enzymy, takie jak pektinesterazy, celulaza, peroksydaza, fosfataza alkaliczna, oksydaza polifenolowa i sacharaza, między innymi5,6,7,8,9,10,11,12, 13. Białka w ślinie zawierają również elicytory, które wyzwalają odpowiedź obronną gospodarza, zmieniając w ten sposób działanie owadów, oraz efektory, które tłumią obronę gospodarza, co zwiększa przydatność owadów i składniki wywołujące patologiczne reakcje gospodarza14,15,16,17. Dlatego białka śliny są niezbędnymi materiałami do komunikacji między owadami a gospodarzami. Podczas przenoszenia wirusów ślina wydzielana przez gruczoły ślinowe owadów wirusowatych przekłuwająco-ssących również zawiera białka wirusowe. Składniki wirusowe wykorzystują przepływ śliny do uwalniania ich z owada do gospodarza rośliny. Dlatego ślina owada łączy tritroficzną interakcję wirus-wektor-gospodarz. Badanie biologicznej funkcji białek śliny wydzielanych przez owady wiruliożerne pomaga zrozumieć relację wirus-wektor-gospodarz.
Dla wirusów zwierzęcych podaje się, że ślina komarów pośredniczy w przenoszeniu i chorobotwórczości wirusa Zachodniego Nilu (WNV) i wirusa dengi (DENV). Białko śliny AaSG34 wspomaga replikację i transmisję wirusa dengi-2, podczas gdy białko śliny AaVA-1 wspomaga transmisję wirusa DENV i Zika (ZIKV) poprzez aktywację autofagii18,19. Białko śliny D7 komarów może hamować zakażenie DENV in vitro i in vivo poprzez bezpośrednią interakcję z wirionami DENV i rekombinowanym białkiem otoczki DENV20. W wirusach roślinnych wirus żółtej kędzierzawości liści pomidora (TYLCV) indukuje białko śliny mączlika Bsp9, które hamuje odporność gospodarza roślinnego za pośrednictwem WRKY33, aby zwiększyć preferencję i wydajność mączlików, ostatecznie zwiększając przenoszenie wirusów21. Ponieważ badania nad rolą, jaką białka śliny owadów odgrywają w żywicielach roślinnych, pozostają w tyle za badaniami gospodarzy zwierzęcych, pilnie potrzebny jest stabilny i niezawodny system wykrywania białek śliny w żywicielach roślinnych.
Wirus roślinny znany jako wirus karłowatości ryżowej (RDV) jest przenoszony przez skoczka Nephotettix cincticeps (Hemiptera: Cicadellidae) z wysoką wydajnością i w sposób uporczywie się rozmnażający22,23. Po raz pierwszy doniesiono, że RDV jest przenoszony przez owada wektora i powoduje ciężką chorobę ryżu w Azji24,25. Wirion jest dwudziestościenny i dwuwarstwowy kulisty, a zewnętrzna warstwa zawiera białko P8 zewnętrznego kapsydu22. Okres transmisji RDV w obiegu w N. cincticeps wynosi 14 dni26,27,28,29,30. Kiedy RDV dociera do gruczołów ślinowych, wiriony są uwalniane do jam gruczołów ślinowych przechowywanych w ślinie za pomocą mechanizmu podobnego do egzocytozy23. Witellogenina (Vg) jest prekursorem białka żółtka niezbędnym do rozwoju oocytów u samic owadów31,32,33. Większość gatunków owadów ma co najmniej jeden transkrypt Vg o wielkości 6-7 kb, który koduje białko prekursorowe o wielkości około 220 kDa. Prekursory białkowe Vg mogą być zwykle rozszczepione na duże (140 do 190 kDa) i małe (<50 kDa) fragmenty przed wejściem do jajnika18,19. Wcześniejsza analiza proteomiczna wykazała obecność peptydów pochodzących z Vg w wydzielanej ślinie skoczka Recilia dorsalis, chociaż ich funkcja jest nieznana (dane niepublikowane). Niedawno doniesiono, że Vg, który jest wydzielany doustnie przez skoczki, działa jako efektor uszkadzający obronę roślin34. Nie wiadomo, czy Vg N. cincticeps może być również uwalniany do żywiciela rośliny wraz z przepływem śliny, a następnie może odgrywać rolę w roślinie, zakłócając mechanizmy obronne rośliny. Aby ustalić, czy N. cincticeps wykorzystuje białka śliny, takie jak Vg, do hamowania lub aktywowania mechanizmów obronnych roślin, pierwszym krokiem jest zidentyfikowanie białek uwalnianych do rośliny podczas karmienia. Zrozumienie metody identyfikacji białek śliny obecnych w roślinie jest potencjalnie niezbędne do wyjaśnienia funkcji białek śliny i interakcji między Hemiptera a roślinami.
W przedstawionym tutaj protokole, N. cincticeps jest używany jako przykład, aby dostarczyć metody badania obecności białek śliny w żywicielu roślinnym wprowadzonym przez karmienie owadów. Protokół przede wszystkim szczegółowo opisuje zbieranie i wykrywanie białek śliny i jest pomocny w dalszych badaniach na większości pluskwiaków.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Dorosłe skoczki nie będące wirusami wirusowymi były rozmnażane w Centrum Badań nad Wirusami Przenoszonymi przez Wektory na Uniwersytecie Rolnictwa i Leśnictwa Fujian w Chinach.
1. Hodowla owadów niewirusowatych
2. Pozyskiwanie wirusów i zbieranie wirusowych owadów
3. Pobieranie białek śliny za pomocą klatki do karmienia
4. Przygotowanie odczynnika
5. Western blot do wykrywania śliny i białek wirusowych
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Rysunek 1 przedstawia wszystkie etapy niniejszego protokołu: hodowlę owadów, pozyskiwanie wirusa, pobieranie białek ślinianek poprzez żerowanie na ryżu oraz analizę western blot. Wyniki western blot wykazały, że w próbkach ryżu, na którym żerowały owady, oraz w gruczołach ślinowych owadów, na membranie inkubowanej z przeciwciałami przeciwko Vg, zaobserwowano specyficzne i oczekiwane prążki o masie około 220 kDa. W przeciwieństwie do tego, w próbce ryżu, na którym nie żerowały owady,...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ślina bezpośrednio wydzielana przez gruczoły ślinowe owadów ssących kłucie odgrywa kluczową rolę, ponieważ wstępnie trawi i detoksykuje tkanki gospodarza i czynniki biologiczne wektorów między królestwami do gospodarzy 1,3,4. Czynniki biologiczne między królestwami, w tym elicytory, efektory i małe RNA, mają kluczowe znaczenie dla komunikacji między owadamia gospodarzami 14,15,16.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Ta praca była wspierana przez granty z Narodowej Fundacji Nauk Przyrodniczych Chin (31772124 i 31972239) oraz Uniwersytetu Rolnictwa i Leśnictwa Fujian (Grant KSYLX014).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| odczynniki | |||
| Tris base | Roche | D609K69032 | Dla 5 i razy; Bufor tris-glicynowy i 10&razy; TBS preparat buforowy |
| glicyna | Sigma-Aldrich | WXBD0677V | Na 5& razy; Preparat buforowy tris-glicyny |
| SDS | Sigma-Aldrich | SLCB4394 | Na 5 razy; Preparat buforowy tris-glicyny |
| NaCl | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10019318 | Dla 10 i razy; Przygotowanie buforu TBS |
| KCl | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10016318 | Dla 10 i razy; Przygotowanie buforu TBS |
| ß-merkaptoetanol | Odczynnik Xiya | B14492 | Do 4 i krotnego przygotowania buforu próbki białka |
| błękit bromofenol | SHBL3668 | Do 4 i krotnego przygotowania buforu próbki białka | |
| glicerol | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10010618 | Do 4 i razy; przygotowanie buforu próbki białka |
| metanol | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10014118 | Do przygotowania buforu transferowego |
| Tween 20 | Coolaber NAUKA& TeCHNoLoGY | CT30111220 | Do przygotowania TBST |
| odtłuszczone mleko w proszku | Becton.Dickinso i spółka | 252038 | Do blokowania błony, rozcieńczanie przeciwciał |
| koza anty-królik IgG | Sangon Biotech | D110058-0001 | Rozpoznanie pierwotnego itibody |
| ECL Western kit | ThermoFisher Scientific | 32209 | Podłoże chemiluminescencyjne |
| nitroceluloza membrana | Pall Corporation | 25312915 | Do przenoszenia białek |
| i roztwory | |||
| Buffer | Skład | Komentarze/Opis | |
| 5 i razy; Bufor tris-glicynowy | 15,1 g Tris baza 94 g glicyna 5 g SDS w 1 l sterylnej wody | Roztwór podstawowy | |
| 1 i razy; Bufor tris-glicynowy | 200 ml 5&razy; Bufor tris-glicynowy 800 ml sterylnej wody | Roztwór roboczy, dla SDS-PAGE | |
| 10 i razy; Bufor soli fizjologicznej buforowany trisem (TBS) | 80 g NaCl 30 g Tris zasada 2 g KCl w 1 l sterylnej wody | Roztwór podstawowy | |
| TBS z roztworem Tween 20 (TBST) | 100 ml 10 razy; TBS roztwór 3 ml Tween 20 900 ml sterylnej wody | Roztwór roboczy | |
| 4 i razy bufor próbki białka | 8 g SDS 4 ml ß-merkaptoetanolu 0,02 g błękitu bromofenolowego 40 ml glicerolu w 40 ml 0,1 M Tris-HCl (pH 6,8) | Do ekstrakcji białek | |
| Bufor transferowy | 800 ml Bufor tris-glicynowy 200 ml metanolu | Do transfer białek | |
| < strong>Instruments | |||
| Bromophenol blue | Sigma-Aldrich | SHBL3668 | Do przygotowania buforu 4x próbki białka |
| Inkubator o stałej temperaturze | Ningbo Saifu Experimental Instrument Co., Ltd. | PRX-1200B | Do hodowli skoczków |
| Elektroforeza | Tanon Science & Technologia Co., Sp. z o.o. | Tanon EP300 | Dla SDS-PAGE |
| Moduł rdzenia do transferu elektroforetycznego | BIO-RAD | 1703935 | Dla SDS-PAGE |
| glicerol | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10010618 | Do przygotowania buforu 4x próbki białka |
| glicyna | Sigma-Aldrich | WXBD0677V | Do przygotowania buforu Tris-glicyny |
| koza anty-królik IgG | Sangon Biotech | D110058-0001 | Rozpoznanie pierwotnego i tibody |
| Wysokoprzepustowego przyrządu do mielenia tkanek | Shanghai Jingxin Industrial Development Co., Ltd. | JXFSIPRP-24 | Do mielenia tkanek roślinnych |
| KCl | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10016318 | Do 10x TBS przygotowania buforu |
| metanolu | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10014118 | Do przygotowania buforu transferowego |
| Mini mokra rynna wymiany ciepła | BIO-RAD | 1703930 | Dla SDS-PAGE |
| NaCl | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10019318 | Do przygotowania buforu 10x TBS |
| membrana nitrocelulozowa | Pall Corporation | 25312915 | Do przenoszenia białek |
| beztłuszczowe mleko w proszku | Becton.Dickinso i spółka | 252038 | Do blokowania błony, rozcieńczania przeciwciał |
| Pierce ECL Western kit | ThermoFisher Scientific | 32209 | Podłoże chemiluminescencyjne |
| Przyrząd do barwienia białek | GE Opieka zdrowotna nauki biologiczne AB | Amersham lmager 600 | Do wykrywania białek |
| SDS | Sigma-Aldrich | SLCB4394 | Do 5x preparatu buforu Tris-glicyny |
| Baza Tris | Roche | D609K69032 | Do 5x Bufor Tris-glicyny i 10&razy; Przygotowanie bufora TBS |
| Tween 20 | Coolaber NAUKA& TeCHNoLoGY | CT30111220 | Do przygotowania TBST |
| Pionowy zbiornik do elektroforezy płytowej | BIO-RAD | 1658001 | Do SDS-PAGE |
| Łaźnia wodna | Shanghai Jinghong Sprzęt eksperymentalny Co., Ltd. | XMTD-8222 | Do gotowania próbek białek |
| i beta;-merkaptoetanolu | Odczynnik Xiya | B14492 | Do przygotowania buforu 4x próbki białka |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.