Aqui, introduzimos um método de imersão detalhado da interferência de RNA em Bursaphelenchus xylophilus para facilitar o estudo das funções genéticas.
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Artigo de método
Aqui, introduzimos um método de imersão detalhado da interferência de RNA em Bursaphelenchus xylophilus para facilitar o estudo das funções genéticas.
O nematode de pinheiro, Bursaphelenchus xylophilus, é uma das espécies invasoras mais destrutivas do mundo, causando a murcha e eventual morte de pinheiros. Apesar do reconhecimento de sua significância econômica e ambiental, até agora tem sido impossível estudar as funções genéticas detalhadas dos nematoides parasiticos vegetais (PPNs) utilizando genética convencional para a frente e métodos transgênicos. No entanto, como uma tecnologia genética reversa, a interferência de RNA (RNAi) facilita o estudo dos genes funcionais de nematoides, incluindo B. xylophilus.
Este artigo descreve um novo protocolo para RNAi do gene ppm-1 em B. xylophilus, que tem sido relatado para desempenhar papéis cruciais no desenvolvimento e reprodução de outros nematoides patogênicos. Para o RNAi, o promotor T7 foi ligado ao 5′-terminal do fragmento alvo por reação em cadeia de polimerase (PCR), e o RNA de dupla cadeia (dsRNA) foi sintetizado por transcrição in vitro . Posteriormente, a entrega de dsRNA foi realizada absorvendo os nematoides em uma solução dsRNA misturada com neuroestimulantes sintéticos. Os jovens sincronizados de B. xylophilus (aproximadamente 20.000 indivíduos) foram lavados e encharcados em dsRNA (0,8 μg/mL) no tampão de imersão por 24 h no escuro a 25 °C.
A mesma quantidade de nematoides foi colocada em um tampão de imersão sem dsRNA como controle. Enquanto isso, outra quantidade idêntica de nematoides foi colocada em um tampão de imersão com proteína fluorescente verde (gfp) gene dsRNA como controle. Após a imersão, o nível de expressão das transcrições de destino foi determinado por meio de PCR quantitativo em tempo real. Os efeitos da RNAi foram então confirmados utilizando-se observação microscópica dos fenótipos e comparação do tamanho do corpo dos adultos entre os grupos. O protocolo atual pode ajudar a avançar a pesquisa para entender melhor as funções dos genes de B. xilophilus e outros nematoides parasitas para o desenvolvimento de estratégias de controle através da engenharia genética.
Os nematoides parasiticos vegetais (PPNs) são uma ameaça contínua à segurança alimentar e aos ecossistemas florestais. Eles causam cerca de 100 bilhões de USD em perdas econômicas a cadaano 1, dos quais os mais problemáticos são principalmente nematoides de nó raiz, nematoides de cisto e nematoides de pinheiros. O nematoide de pinheiro, Bursaphelenchus xylophilus, é um nematoide migratório e endoparasitário, que é o patógeno causal da doençade murchar pinheiro 2. Causou grandes danos às florestas de pinheiros em todo o mundo3. Usando a terminologia de Van Megen et al.4, B. xylophilus é um membro do Parasitaphelenchidae e pertence ao clade 10, enquanto a maioria dos outros grandes parasitas vegetais pertencem ao clade 12.
Como um parasita vegetal independente e recentemente evoluído, B. xylophilus é um modelo atraente para estudos comparativos. Até o momento, tem havido pesquisas substanciais sobre nematoides de nó radicular e nematoides de cisto pertencentes ao clade 12, que são endoparasitas obrigatórias e sedentárias e são alguns dos nematoides mais intensamente estudados. No entanto, a realização de novas pesquisas nessa importante área vem com um grande desafio: a função dos genes do parasitismo é um gargalo de pesquisa. Estudos funcionais geralmente incluem expressões ectópicas e experimentos de knockdown/out, mas dependem de protocolos eficazes de transformação genética para o nematoide. Como resultado, a genética reversa em PPNs depende quase exclusivamente do silenciamento genético pela RNAi.
RNAi, um mecanismo amplamente presente em células eucarióticas, silencia a expressão genética introduzindo RNA de dupla cadeia (dsRNA)5. Até o momento, o mecanismo de silenciamento de genes pós-transcrição induzido pelo dsRNA foi encontrado em todos os eucariotes estudados, e a tecnologia RNAi, como uma ferramenta de pesquisa de genômica funcional e outras aplicações, desenvolveu-se rapidamente em muitos organismos. Desde a descoberta do maquinário RNAi em Caenorhabditis elegans em 19986, as técnicas RNAi tornaram-se métodos eficazes para identificar a função genética dos nematoides e são propostas como uma nova maneira de controlar efetivamente os nematoides patogênicos7.
RNAi é tecnicamente fácil de absorver os jovens no dsRNA pode ser suficiente; no entanto, a eficácia e a reprodutibilidade dessa abordagem variam amplamente com a espécie nematoide e o gene alvo8. O silenciamento de 20 genes envolvidos nas vias RNAi do nematode do nó radicular, Meloidogyne incognita, foi investigado usando dsRNAs longas como gatilhos, resultando em respostas diversas, incluindo um aumento e nenhuma mudança na expressão de alguns genes9. Esses resultados mostram que os genes-alvo podem responder ao knockdown da RNAi de forma diferente, exigindo uma avaliação exaustiva de sua adequação como alvos para o controle de nematoide via RNAi. No entanto, há atualmente uma escassez de pesquisas sobre a biologia do desenvolvimento e reprodutiva de B. xilophilus.
Como continuação do trabalho anterior 10,11,12,13, descrevemos aqui um protocolo para a aplicação da RNAi para estudar a função do gene ppm-1 de B. xylophilus, incluindo a síntese de dsRNA, imersão neuroestimulante sintética e detecção quantitativa de reação em cadeia polimerase (qPCR). O conhecimento adquirido com essa abordagem experimental provavelmente contribuirá significativamente para a compreensão dos sistemas biológicos básicos e a prevenção da doença do verrinho.
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O estudo foi aprovado pelo conselho para experimentação animal da Zhejiang Agricultural & Forestry University. O b . xylophilus isolante NXY61 foi originalmente extraído de uma massoniana pinus doente na área de Ningbo da província de Zhejiang, China11.
1. Clonagem de genes
NOTA: Consulte a Tabela de Materiais para obter detalhes sobre os primers utilizados neste protocolo.
2. Síntese de dsRNA
3. RNAi por imersão
4. detecção qPCR
5. Avalie o comprimento do corpo dos adultos nematoides seguindo rnai
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Análise da expressão ppm-1 de B. xylophilus após RNAi
O nível de expressão relativa do gene ppm-1 de B. xylophilus encharcado com DSRNA GFP e que encharcado com gene alvo dsRNA foi de 0,92 e 0,52, respectivamente (o nível de expressão genética ppm-1 do grupo de controle tratado ddH2O foi definido para 1) (Figura 1). Assim, o dsRNA exógeno não tem ef...
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Embora a história de vida e o ambiente parasitítico de B. xilophilus sejam diferentes dos de outros nematoides, tem havido pesquisas limitadas sobre a patogênese molecular deste patógeno vegetal. Apesar dos grandes avanços na aplicação da tecnologia de edição de genomas CRISPR/Cas9 em C. elegans e outros nematoides, apenas a tecnologia RNAi aplicada à B. xylophilus foi publicada atéo momento 17. A RNAi é uma das ferramentas mais poderosas disponíveis para estudar a funçã...
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Nenhum conflito de interesses foi declarado.
Esta pesquisa foi financiada pela Fundação Nacional de Ciência Natural da China (31870637, 31200487) e financiada conjuntamente pelo Plano de Pesquisa Chave de Zhejiang (2019C02024, LGN22C160004).
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| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| Chaminé Baermann | N/A | N/A | Isolar nematoides |
| Beacon Designer 7.9 | Shanghai Kangyusheng Information Technology Co. | N/A | para projetar primers qPCR |
| Botrytis cinerea | N/A | N/A | como alimento para nematoides |
| Bursaphelenchus xylophilus | N/A | N/A | seu número era NXY61 e foi originalmente extraído de Pinus massoniana doente em Ningbo, província de Zhejiang, China. |
| Incubadora de temperatura constante | Companhia de Instrumentos do Laboratório Jing Hong de Xangai. | H1703544 | A culturar nematoides |
| Aparelho de eletroforese | Laboratórios Bio-Rad | 1704466 | para realizar a análise eletroforética |
| Etanol, 75% | Sinopharm Chemical Reagent Co. | 80176961 | extrair RNA |
| Pré-mistura de polimerase ex Taq | Takara Bio Inc. | RR030A | para PCR |
| Pré-mistura de polimerase ex Taq | Takara Bio Inc. | RR390A | para PCR |
| Imager em gel | LongGene Scientific Instruments Co. | LG2020 | para tornar as bandas de ácidos nucleicos visíveis |
| GraphPad Prism 8 | GraphPad Prisma | N/A | analisar os dados e fazer números |
| Centrífuga de Alta Velocidade | Hangzhou Allsheng Instruments Co. | AS0813000 | Centrífuga |
| Moedor de tecidos de alto fluxo | Bertin | extrair RNA | |
| Software ImageJ | Institutos Nacionais de Saúde | N/A | para medir os comprimentos dos corpos |
| Álcool isopropílico | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co. | L1909022 | extrair RNA |
| Microscópio Leica DM4B | Leica Microsystems Inc. | para observar nematoides | |
| Contas magnéticas | Aoran Science Technology Co. | 150010C | extrair RNA |
| Kit de Transcrição de Alto Rendimento MEGAscript T7 | Thermo Fisher Scientific Inc. | AM1333 | para sintetizar dsRNA in vitro |
| Espectrofotômetro NanoDrop ND-2000 | Thermo Fisher Scientific Inc. | NanoDrop 2000/2000C | analisar a qualidade do dsRNA |
| Amplificador de PCR | Bio-Rad Life Medical Products Co. | 1851148 | para amplificar a sequência de ácidos nucleicos |
| Placas de Petri | N/A | N/A | A culturar nematoides |
| Vetor fácil pGEM-T | Promega Corporation | A1360 | para clonagem |
| Ágar de Dextrose de Batata (Médio) | N/A | N/A | to cultur Botrytis cinerea |
| Kit de reagentes Prime Script RT com Borracha de DNA | Takara Bio Inc. | RR047B | para cDNA sintético |
| Primer Premier 5.0 | PREMIER Biosoft | N/A | para projetar primers de PCR |
| primers: ppm-1-F/R | Tsingke Biotechnology Co. | N/A | F: 5'-GATGCGAAGTTGCCAATCATTCT -3'; R: 5'- CCAGATCCAGTCCACCATACACC -3 |
| q-ppm-1-F/R | Tsingke Biotechnology Co. | N/A | F: 5'-CATCCGAATGGCAATACAG-3'; R: 5'-UATENÇÃOCCTCAGCGTTAGC-3' |
| Ciclador térmico em tempo real qTOWER 2.2 | Analytique Jena Instruments (Beijing) Co. | para qPCR | |
| Mesa de Agitação | Shanghai Zhicheng Analytical Instrument Instrument Manufacturing Co. | para isolar nematoides | |
| Microscópio estereoscópico | Chongqing Optec Instrument Co. | 1814120 | para observar nematoides |
| T7-GFP-F/R | Tsingke Biotechnology Co. | N/A | F: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGAAA GGAAGAACTTTTCAC-3'; R: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGCTG TTACAAACTCAAGAAGG-3' |
| Promotor T7 | Tsingke Biotechnology Co. | N/A | TAATACGACTCACTATAGGG |
| Kit de Extração de DNA em Gel de Agarose Takara MiniBEST | Takara Bio Inc. | 9762 | para recuperar DNA |
| TaKaRa TB Green Premix Ex Taq (Tli RNaseH Plus) | Takara Bio Inc. | RR820A | para qPCR |
| tricloroetano | Shanghai LingFeng Chemical Reagent Co. | extrair RNA | |
| Reagente Trizol | Thermo Fisher Scientific Inc. | 15596026 | reagente de extração total de RNA, para extrair RNA |
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This corrects the article 10.3791/63645-v