Этот протокол демонстрирует, как использовать растение-хозяина для обнаружения белков слюны цикадки и вирусных белков растений, высвобождаемых векторами цикадки.
Методическая статья
Этот протокол демонстрирует, как использовать растение-хозяина для обнаружения белков слюны цикадки и вирусных белков растений, высвобождаемых векторами цикадки.
Насекомые-переносчики горизонтально переносят многие вирусы растений, имеющие сельскохозяйственное значение. Более половины вирусов растений передаются полужесткокрылыми насекомыми, имеющими колюще-сосущий ротовой аппарат. Во время передачи вируса слюна насекомого соединяет вирус-вектор-хозяина, потому что вирусы-переносчики слюны и белки насекомых запускают или подавляют иммунный ответ растений от насекомых к растениям-хозяевам. Идентификация и функциональный анализ белков слюны становятся новым направлением в области исследований взаимодействий арбовируса и хозяина. Этот протокол предоставляет систему для обнаружения белков в слюне цикадок с использованием растения-хозяина. В качестве примера можно привести переносчик цикадок Nephotettix cincticeps, зараженный вирусом рисовой карликовости (RDV). Вителлогенин и основной наружный капсидный белок P8 RDV, векторизуемые слюной N. cincticeps, могут быть обнаружены одновременно в рисовом растении, которым питается N. cincticeps. Этот метод применим для тестирования белков слюны, которые временно сохраняются в растении-хозяине после кормления насекомыми. Считается, что эта система обнаружения будет полезна для изучения взаимодействий между полужесткокрылыми и растениями или полужесткокрылыми и растениями.
Способ передачи арбовирусов от вектора-хозяина, фундаментальная проблема, находится на переднем крае биологической науки. Многие вирусы растений, имеющие сельскохозяйственное значение, передаются по горизонтали насекомыми-переносчиками1. Более половины вирусов растений являются переносчиками полужесткокрылых насекомых, включая тлю, белокрылку, цикадку, кузнечиков и трипсов. Эти насекомые обладают отличительными особенностями, которые позволяют им эффективно передавать вирусы растений1. Они обладают колюще-сосущим ротовым аппаратом и питаются соком из флоэмы и ксилемы, а также выделяют свою слюну 1,2,3,4. С развитием и совершенствованием методов идентификация и функциональный анализ компонентов слюны становятся новым направлением интенсивных исследований. Известные белки слюны в слюне включают многочисленные ферменты, такие как пектинэстераза, целлюлаза, пероксидаза, щелочная фосфатаза, полифенолоксидаза и сахараза, среди прочего 5,6,7,8,9,10,11,12,13 . Белки в слюне также включают элиситоры, которые запускают защитную реакцию хозяина, тем самым изменяя производительность насекомых, и эффекторы, которые подавляют защиту хозяина, что повышает приспособленность насекомых и компоненты, которые вызывают патологические реакции хозяина14,15,16,17. Таким образом, белки слюны являются жизненно важными материалами для общения между насекомыми и хозяевами. При передаче вирусов слюна, выделяемая слюнными железами колюще-сосущих, вируленосных насекомых, также содержит вирусные белки. Вирусные компоненты используют поток слюны, чтобы выпустить их от насекомого к растению-хозяину. Таким образом, слюна насекомого соединяет тритрофическое взаимодействие вирус-вектор-хозяин. Изучение биологической функции белков слюны, выделяемых вирующими насекомыми, помогает понять взаимосвязь вирус-вектор-хозяин.
Что касается вирусов животных, то, как сообщается, слюна комаров опосредует передачу и патогенность вируса Западного Нила (ВЗН) и вируса денге (DENV). Белок слюны AaSG34 способствует репликации и передаче вируса денге-2, в то время как белок слюны AaVA-1 способствует передаче DENV и вируса Зика (ZIKV), активируя аутофагию18,19. Белок слюны D7 комаров может ингибировать инфекцию DENV in vitro и in vivo посредством прямого взаимодействия с вирионами DENV и рекомбинантным белком оболочки DENV20. В вирусах растений вирус бегомовируса желтой курчавости листьев томатов (TYLCV) индуцирует белокрылку белокрылки слюнный белокрылка Bsp9, который подавляет WRKY33-опосредованный иммунитет растения-хозяина, чтобы увеличить предпочтение и производительность белокрылки, в конечном итоге увеличивая передачу вирусов21. Поскольку исследования роли, которую белки слюны насекомых играют в растениях-хозяевах, отстают от таковых у животных-хозяев, срочно требуется стабильная и надежная система для обнаружения белков слюны в растениях-хозяевах.
Вирус растений, известный как вирус рисовой карликовости (RDV), передается цикадкой Nephotettix cincticeps (Hemiptera: Cicadellidae) с высокой эффективностью и настойчивым размножением22,23. Впервые сообщалось, что RDV передается насекомым-переносчиком и вызывает тяжелое заболевание риса в Азии24,25. Вирион икосаэдрический и двухслойный сферический, а внешний слой содержит белок внешнего капсидаP8 22. Период циркуляционной передачи РДВ при N. cincticeps составляет 14 дней 26,27,28,29,30. Когда RDV достигает слюнных желез, вирионы высвобождаются в слюнные полости в слюнных железах с помощью экзоцитозоподобного механизма23. Вителлогенин (Vg) является предшественником белка желтка, необходимого для развития ооцитов у самок насекомых31,32,33. Большинство видов насекомых имеют, по крайней мере, один транскрипт Vg размером 6-7 кб, который кодирует белок-предшественник примерно 220 кДа. Белковые предшественники Vg обычно могут быть расщеплены на крупные (от 140 до 190 кДа) и мелкие (<50 кДа) фрагменты перед попаданием в яичник18,19. Предыдущий протеомный анализ выявил присутствие пептидов, полученных из Vg, в секретируемой слюне цикадки Recilia dorsalis, хотя их функция неизвестна (неопубликованные данные). Недавно сообщалось, что Vg, который перорально секретируется из кузнечиков, функционирует как эффектор, повреждая защитные силы растений34. Неизвестно, может ли Vg N. cincticeps также высвобождаться в растение-хозяина с потоком слюны, а затем может играть роль в растении, мешая защите растений. Чтобы выяснить, использует ли N. cincticeps белки слюны, такие как Vg, для ингибирования или активации защиты растений, первым шагом является идентификация белков, высвобождаемых растению во время кормления. Понимание метода идентификации белков слюны, присутствующих в растении, потенциально необходимо для объяснения функции белков слюны и взаимодействия между полужесткокрылыми и растениями.
В протоколе, представленном здесь, N. cincticeps используется в качестве примера для обеспечения метода изучения присутствия белков слюны в растении-хозяине, введенном через кормление насекомыми. Протокол в первую очередь детализирует сбор и обнаружение белков слюны и полезен для дальнейшего исследования большинства полужесткокрылых.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Невирусоносные взрослые цикадки были размножены в Исследовательском центре трансмиссивных вирусов в Фуцзяньском университете сельского и лесного хозяйства, Китай.
1. Выращивание невирулиферных насекомых
2. Заражение вирусом и сбор вируленосных насекомых
3. Сбор белков слюны с помощью клетки для кормления
4. Приготовление реагентов
5. Вестерн-блоттинг для обнаружения слюны и вирусных белков
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
На рисунке 1 показаны все этапы этого протокола: выращивание насекомых, приобретение вируса, сбор белков слюны посредством кормления рисом и вестерн-блоттинг. Результаты вестерн-блоттинга показали, что специфические и ожидаемые полосы примерно 220 кДа наблюдались в образцах кормового риса и слюнных желез насекомых на мембране, инкубированной с антителами против Vg. Напротив, в образце риса, не подкармливаемом, полосы не наблюдалось. Результат на
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Слюна, непосредственно выделяемая слюнными железами колюще-сосущих, играет ключевую роль, поскольку она предварительно переваривает и детоксифицирует ткани хозяина и межцарственные биологические факторы переносчиков в хозяев 1,3,4. Биологические факторы между царствами, включая элиситоры, эффекторы и малую РНК, имеют решающее значение для коммуникации между насекомым и хозяином14,15,16
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Авторам раскрывать нечего.
Эта работа была поддержана грантами Национального фонда естественных наук Китая (31772124 и 31972239) и Фуцзяньского университета сельского и лесного хозяйства (грант KSYLX014).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| <сильно>Реагенты | |||
| Трис основание | Рош | D609K69032 | За 5&раз; Трис-глициновый буфер и в 10 раз; TBS буферный препарат |
| глицин | Sigma-Aldrich | WXBD0677V | For 5× Трис-глициновый буферный препарат |
| SDS | Sigma-Aldrich | SLCB4394 | For 5× Трис-глициновый буферный препарат |
| NaCl | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10019318 | в 10 раз; Буферный препарат |
| TBS KCl | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10016318 | в 10 раз; TBS буферный препарат |
| szlig;-меркаптоэтанол | Xiya Reagent | B14492 | Для 4&х раз; белковый образец буферного препарата |
| бромофенол синий | Sigma-Aldrich | SHBL3668 | Для 4&х раз; белковый образец буфера |
| глицерин | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10010618 | Для 4&х раз; белковый образец буферного препарата |
| метанол | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10014118 | Для трансферного буферного препарата |
| Tween 20 | Coolaber SCIENCE& TeCHNoLoGY | CT30111220 | Для получения ТБСТ |
| обезжиренного сухого молока | Becton.Dickinso and company | 252038 | Для блокирования мембран, разведения антител |
| козий антикроликов IgG | Sangon Biotech | D110058-0001 | Реконгнизация первичного и |
| ECL Western kit | ThermoFisher Scientific | 32209 | Хемилюминесцентный субстрат |
| нитроцеллюлоза мембрана | Pall Corporation | 25312915 | Для переноса белков |
| Буферы и растворы | |||
| Buffer | Состав | Comments/Description | |
| 5&раз; Трис-глициновый буфер | 15,1 г Трис основание 94 г глицин 5 г паспорта безопасности в 1 л стерильной воды | Стоковое решение | |
| 1&раз; Трис-глицин буфер | 200 мл 5&раз; Трис-глициновый буфер 800 мл стерильной воды | Рабочий раствор, для SDS-PAGE | |
| 10&раз; Трис-буферный физиологический раствор (TBS) 80 | г NaCl 30 г Tris base 2 г KCl в 1 л стерильной воды | Stock solution | |
| TBS with Tween 20 (TBST) раствор | 100 мл 10 раз; TBS раствор 3 мл Tween 20 900 мл стерильной воды | Рабочий раствор | |
| 4× буфер для образцов белка | 8 г SDS 4 мл ß-меркаптоэтанол 0,02 г бромофенола blue 40 мл глицерина в 40 мл 0,1 м Трис-HCl (pH 6,8) | Для экстракции белка | |
| Трансферный буфер | 800 мл трис-глицин буфер 200 мл метанола | Для перенос белка | |
| <стронг>Инструменты | |||
| бромфеноловый синий | Сигма-Олдрич | SHBL3668 | Для 4-кратной подготовки образцов белка |
| Инкубатор с постоянной температурой | Ningbo Saifu Experimental Instrument Co., Ltd. | PRX-1200B | Для выращивания цикадок |
| Электрофорез | Танон Наука и Технологическая компания Лтд. | Tanon EP300 | Для SDS-PAGE |
| Модуль ядра электрофоретического переноса | BIO-RAD | 1703935 | Для глицерина SDS-PAGE |
| Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10010618 | Для 4x белкового буферного препарата | |
| глицин | Sigma-Aldrich | WXBD0677V | Для 5x Трис-глициновый буферный препарат |
| козий антикроличий IgG | Sangon Biotech | D110058-0001 | Рецензентизация инструмента для шлифовки тканей первичного идитела |
| Высокочастотный инструмент для шлифовки тканей | Shanghai Jingxin Industrial Development Co., Ltd. | JXFSIPRP-24 | Для измельчения растительных тканей |
| KCl | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10016318 | Для 10x TBS буферного препарата |
| метанол | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10014118 | Для передаточного буферного препарата |
| Мини влажный теплообменный желоб | BIO-RAD | 1703930 | Для SDS-PAGE |
| NaCl | Sinopharm Chemical Reagent Co., Ltd | 10019318 | Для 10x TBS буферный препарат |
| нитроцеллюлозная мембрана | Pall Corporation | 25312915 | Для белков перенос |
| обезжиренного сухого молока | Becton.Dickinso и компания | 252038 | Для блокирования мембраны, разведения антител |
| Pierce ECL Western kit | ThermoFisher Scientific | 32209 | Хемилюминесцентный субстрат |
| Белок краситель инструмент | GE Здравоохранение бионауки AB | Amersham lmager 600 | Для детектирования белков |
| SDS | Sigma-Aldrich | SLCB4394 | Для 5x Трис-глициновый буферный препарат |
| Трис основание | Roche | D609K69032 | Для 5x Трис-глициновый буфер и 10&раз; Препарат для приготовления буфера TBS |
| Tween 20 | Coolaber SCIENCE& TeCHNoLoGY | CT30111220 | Для приготовления TBST |
| Вертикальный пластинчатый электрофорез | BIO-RAD | 1658001 | Для SDS-PAGE |
| Водяная баня | Shanghai Jinghong Experimental equipment Co., Ltd. | XMTD-8222 | Для кипячения белковых образцов |
| бета;-меркаптоэтанола | Xiya Reagent | B14492 | Для приготовления 4x белковых образцов буфера |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Запросить разрешение на повторное использование текста или иллюстраций этой статьи JoVE
Запросить разрешение