Tutaj przedstawiamy szczegółową metodę moczenia interferencji RNA u Bursaphelenchus xylophilus , aby ułatwić badanie funkcji genów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj przedstawiamy szczegółową metodę moczenia interferencji RNA u Bursaphelenchus xylophilus , aby ułatwić badanie funkcji genów.
Nicienie sosnowe, Bursaphelenchus xylophilus, jest jednym z najbardziej niszczycielskich gatunków inwazyjnych na świecie, powodującym więdnięcie i ostateczną śmierć sosen. Pomimo uznania ich ekonomicznego i środowiskowego znaczenia, jak dotąd niemożliwe było szczegółowe badanie funkcji genów nicieni pasożytniczych roślinnych (PPN) przy użyciu konwencjonalnej genetyki wyprzedzonej i metod transgenicznych. Jednak jako technologia genetyki odwrotnej, interferencja RNA (RNAi) ułatwia badanie funkcjonalnych genów nicieni, w tym B. xylophilus.
Niniejszy artykuł przedstawia nowy protokół dotyczący RNAi genu ppm-1 u B. xylophilus, który według doniesień odgrywa kluczową rolę w rozwoju i rozmnażaniu innych nicieni patogennych. W przypadku RNAi promotor T7 był powiązany z 5′-końcem docelowego fragmentu za pomocą reakcji łańcuchowej polimerazy (PCR), a podwójne RNA (dsRNA) było syntetyzowane poprzez transkrypcję in vitro . Następnie dostarczenie dsRNA przeprowadzono poprzez moczenie nicieni w roztworze dsRNA zmieszanym z syntetycznymi neurostymulantami. Zsynchronizowane młode osobniki B. xylophilus (około 20 000 osobników) były myte i moczone w dsRNA (0,8 μg/μL) w buforze moczeniowym przez 24 godziny w ciemności w temperaturze 25 °C.
Ta sama ilość nicieni została umieszczona w buforze moczenia bez dsRNA jako kontroli. Tymczasem kolejna identyczna ilość nicieni została umieszczona w buforze moczeniowym z genem dsRNA dsRNA z zielonego białka fluorescencyjnego (gfp) jako kontrolą. Po moczeniu poziom ekspresji docelowych transkrypcji został określony za pomocą ilościowego PCR w czasie rzeczywistym. Efekty RNAi zostały następnie potwierdzone za pomocą mikroskopowej obserwacji fenotypów oraz porównania rozmiaru ciała dorosłych osobników w grupach. Obecny protokół może pomóc w dalszym rozwoju badań nad funkcjami genów B. xylophilus i innych pasożytniczych nicieni, w kierunku rozwoju strategii kontroli poprzez inżynierię genetyczną.
Nicienie pasożytnicze roślinne (PPN) stanowią stałe zagrożenie dla bezpieczeństwa żywnościowego i ekosystemów leśnych. Powodują szacunkowo 100 miliardów USD strat ekonomicznychrocznie, z których najbardziej problematyczne są głównie nicienie węzłowe korzeniowe, nicienie torbielowe i nicienie sosnowe. Nicień sosnowy, Bursaphelenchus xylophilus, to migrujący, endopasożytniczy nicieni, będący patogenem przyczynowym choroby więdnięcia sosnytypu 2. Wyrządziło to ogromne szkody lasom sosnowym na całym świecie3. Używając terminologii Van Megena i in.4, B. xylophilus należy do Parasitaphelenchidae i należy do kladu 10, podczas gdy większość innych głównych pasożytów roślinnych należy do kladu 12.
Jako niezależny i niedawno wyewoluowany pasożyt roślinny, B. xylophilus jest atrakcyjnym modelem do badań porównawczych. Do tej pory przeprowadzono obszerne badania nad nicieniem węzłowym korzeniowym i torbielowymi należącymi do kladu 12, które są obligatoryjnymi, osiadłymi endopasożytami i należą do najbardziej intensywnie badanych nicieni. Jednak prowadzenie dalszych badań w tym ważnym obszarze wiąże się z poważnym wyzwaniem: funkcja genów pasożytniczych stanowi wąskie gardło badawcze. Badania funkcjonalne zazwyczaj obejmują eksperymenty ekspresji pozamacicznej oraz knockdown/out, ale opierają się na skutecznych protokołach transformacji genetycznych nicienia. W rezultacie genetyka odwrotna w PPN niemal wyłącznie opiera się na wyciszaniu genów przez RNAi.
RNAi, mechanizm szeroko obecny w komórkach eukariotycznych, tłumi ekspresję genów poprzez wprowadzenie podwójnego DNA (dsRNA)5. Do tej pory mechanizm wyciszania genów po transkrypcji indukowany przez dsRNA został odkryty u wszystkich badanych eukariontów, a technologia RNAi, jako narzędzie badań genomiki funkcjonalnej i innych zastosowań, szybko rozwijała się w wielu organizmach. Od czasu odkrycia mechanizmu RNAi u Caenorhabditis elegans w 1998roku, techniki RNAi stały się skutecznymi metodami identyfikacji funkcji genu nicieni i są proponowane jako nowy sposób skutecznej kontroli patogennych nicieni7.
RNAi technicznie ułatwia nasączenie młodych w dsRNA; jednak skuteczność i powtarzalność tego podejścia znacznie różnią się w zależności od gatunku nicieni i docelowego genu8. Badanie wyciszania 20 genów zaangażowanych w szlaki RNAi nicienia węzła korzeniowego, Meloidogyne incognita, z użyciem długich dsRNA jako czynników wyzwalających, co skutkowało różnorodnymi odpowiedziami, w tym wzrostem i brakiem zmian ekspresji niektórych genów9. Wyniki te pokazują, że geny docelowe mogą inaczej reagować na knockdown RNAi, co wymaga dokładnej oceny ich przydatności jako celów do zwalczania nicieni za pomocą RNAi. Jednak obecnie brakuje badań nad biologią rozwoju i rozrodczości B. xylophilus.
W kontynuacji wcześniejszych badań 10,11,12,13, opisujemy tutaj protokół zastosowania RNAi do badania funkcji genu ppm-1 B. xylophilus, w tym syntezę dsRNA, syntetyczne moczenie w neurostymulantach oraz ilościowe wykrywanie reakcji łańcuchowej polimerazy (qPCR). Wiedza zdobyta dzięki temu eksperymentalnemu podejściu prawdopodobnie znacząco przyczyni się do zrozumienia podstawowych systemów biologicznych i zapobiegania chorobie więdnięcia sosny.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Badanie zostało zatwierdzone przez radę ds. eksperymentów na zwierzętach Uniwersytetu Rolniczego i Leśnego Zhejiang. Izolat B. xylophilus NXY61 został pierwotnie wyodrębniony z chorego Pinus massoniana w rejonie Ningbo w prowincji Zhejiang, Chiny11.
1. Klonowanie genów
UWAGA: Szczegóły dotyczące podkładów używanych w tym protokole można znaleźć w Tabeli Materiałów .
2. Synteza dsRNA
3. RNAi przez moczenie
4. wykrywanie qPCR
5. Ocena długości ciała dorosłych nicieni według RNAi
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Analiza ekspresji ppm-1 u B. xylophilus po RNAi
Względny poziom ekspresji genu ppm-1 B. xylophilus nasączonego gfp dsRNA oraz tego nasączonego docelowym genem dsRNA wynosił odpowiednio 0,92 i 0,52 (poziom ekspresji genu ppm-1 w grupie kontrolnej leczonejddH2O został ustawiony na 1) (Rysunek 1). W związku z tym egzogenne dsRNA nie wpływa na ekspresj...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Chociaż cykl życia i środowisko pasożytnicze B. xylophilus różnią się od innych nicieni, badania nad molekularną patogenezą tego patogenu roślinnego są ograniczone. Pomimo znacznych postępów w zastosowaniu technologii edycji genomu CRISPR/Cas9 u C. elegans i innych nicieni,do tej pory opublikowano jedynie technologię RNAi zastosowaną na B. xylophilus. RNAi jest jednym z najpotężniejszych narzędzi dostępnych do badania funkcji genów nicieni i jest szeroko wykorzystywane w...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Nie zgłoszono żadnych konfliktów interesów.
Badania te zostały sfinansowane przez Narodową Fundację Nauk Przyrodniczych Chin (31870637 31200487) i wspólnie sfinansowane przez Zhejiang Key Research Plan (2019C02024, LGN22C160004).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Lejek Baermanna | Nie ma | Nie ma | do izolacji nicieni |
| Beacon Designer 7.9 | Shanghai Kangyusheng Information Technology Co. | Nie ma | do projektowania zapalników qPCR |
| Botrytis cinerea | Nie ma | Nie ma | jako pożywienie dla nicieni |
| Bursaphelenchus xylophilus | Nie ma | Nie ma | jego numer to NXY61 i pierwotnie został wyekstrahowany z chorego Pinus massoniana w Ningbo, prowincja Zhejiang, Chiny. |
| Inkubator o stałej temperaturze | Shanghai Jing Hong Laboratory Instrument Co. | H1703544 | do hodowli nicieni |
| Aparat elektroforezy | Laboratoria Bio-Rad | 1704466 | Aby uzyskać analizę elektroforetyczną |
| Etanol, 75% | Sinopharm Chemical Reagent Co. | 80176961 | do wyodrębniania RNA |
| Ex Taq Polymerase Premix | Takara Bio Inc. | RR030A | dla PCR |
| Ex Taq Polymerase Premix | Takara Bio Inc. | RR390A | dla PCR |
| Obrazownik żelowy | LongGene Scientific Instruments Co. | LG2020 | aby uczynić pasmami kwasów nukleinowych widocznymi |
| GraphPad Prism 8 | GraphPad Prism | Nie ma | analizować dane i tworzyć liczby |
| Wirówka o dużych prędkościach | Hangzhou Allsheng Instruments Co. | AS0813000 | Wirówka |
| Młynek do tkanek o wysokim strumieniu | Bertin | do wyodrębniania RNA | |
| Oprogramowanie ImageJ | Narodowe Instytuty Zdrowia | Nie ma | do pomiaru długości korpusu |
| Alkohol izopropylowy | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co. | L1909022 | do wyodrębniania RNA |
| Mikroskop Leica DM4B | Leica Microsystems Inc. | obserwować nicienie | |
| Magnetyczne koraliki | Aoran Science & Technology Co. | 150010C | do wyodrębniania RNA |
| Zestaw transkrypcji MEGAscript T7 High Yield | Thermo Fisher Scientific Inc. | AM1333 | syntezować dsRNA in vitro |
| Spektrofotometr NanoDrop ND-2000 | Thermo Fisher Scientific Inc. | NanoDrop 2000/2000C | analizować jakość dsRNA |
| Wzmacniacz PCR | Bio-Rad Life Medical Products Co. | 1851148 | do amplifikacji sekwencji kwasów nukleinowych |
| Szalki Petriego | Nie ma | Nie ma | do hodowli nicieni |
| wektor pGEM-T Easy | Promega Corporation | A1360 | Do klonowania |
| Agar z dekstrozą ziemniaczaną (średni) | Nie ma | Nie ma | aby cultur Botrytis cinerea |
| Zestaw reagentów Prime Script RT z gDNA Eraser | Takara Bio Inc. | RR047B | do syntetycznego cDNA |
| Primer Premier 5.0 | PREMIER Biosoft | Nie ma | do projektowania zapalników PCR |
| Primery: ppm-1-F/R | Tsingke Biotechnology Co. | Nie ma | N: 5'-GATGCGAAGTTGCCAATCATTCT -3'; R: 5'- CCAGATCCAGTCCACCATACACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACCACC |
| q-ppm-1-F/R | Tsingke Biotechnology Co. | Nie ma | N: 5'-CATCCGAATGGCAATACAG-3'; R: 5'-ACTATCCTCAGCGTTAGC-3' |
| Cykler termiczny w czasie rzeczywistym & nbsp; qTOWER 2.2 | Analytique Jena Instruments (Pekin) Co. | dla qPCR | |
| Stoł trzęsący | Shanghai Zhicheng Analytical Instrument Manufacturing Co. | Do moczenia nicieni | |
| Mikroskop stereoskopowy | Chongqing Optec Instrument Co. | 1814120 | obserwować nicienie |
| T7-GFP-F/R | Tsingke Biotechnology Co. | Nie ma | N: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGAAA GGAGAAGAACTTTTCAC-3'; R: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGCTG TTACAAACTCAAGAAGG-3' |
| Promotor T7 | Tsingke Biotechnology Co. | Nie ma | TAATACGACTCACTATAGGG |
| Zestaw do ekstrakcji DNA żelu agarozowego Takara MiniBEST | Takara Bio Inc. | 9762 | aby odzyskać DNA |
| TaKaRa TB Green Premix Ex Taq (Tli RNaseH Plus) | Takara Bio Inc. | RR820A | dla qPCR |
| Trichloroetan | Shanghai LingFeng Chemical Reagent Co. | do wyodrębniania RNA | |
| Odczynnik TRIzol | Thermo Fisher Scientific Inc. | 15596026 | Całkowity odczynnik do ekstrakcji RNA, aby wyodrębnić RNA |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
This corrects the article 10.3791/63645-v