Здесь мы представляем подробный метод замачивания интерференции РНК у Bursaphelenchus xylophilus для облегчения изучения функций генов.
Для просмотра этого контента требуется подписка на JoVE. Войдите или начните свой бесплатный пробный период.
Методическая статья
Здесь мы представляем подробный метод замачивания интерференции РНК у Bursaphelenchus xylophilus для облегчения изучения функций генов.
Сосновая нематода, Bursaphelenchus xylophilus, является одним из самых разрушительных инвазивных видов во всем мире, вызывая увядание и возможную гибель сосен. Несмотря на признание их экономического и экологического значения, до сих пор было невозможно изучить подробные функции генов растительно-паразитических нематод (PPNs) с использованием традиционной прямой генетики и трансгенных методов. Однако, как обратная генетическая технология, РНК-интерференция (РНКи) облегчает изучение функциональных генов нематод, включая B. xylophilus.
В этой статье описывается новый протокол для РНКи гена ppm-1 у B. xylophilus, который, как сообщается, играет решающую роль в развитии и размножении других патогенных нематод. Для РНКи промотор Т7 связывали с 5'-терминалом целевого фрагмента полимеразной цепной реакцией (ПЦР), а двухцепочечную РНК (дцРНК) синтезировали путем транскрипции in vitro . Впоследствии доставка дцРНК осуществлялась путем замачивания нематод в растворе дцРНК, смешанном с синтетическими нейростимуляторами. Синхронизированную молодь B. xylophilus (приблизительно 20 000 особей) промывали и вымачивали в дцРНК (0,8 мкг/мл) в буфере замачивания в течение 24 ч в темноте при 25 °C.
Такое же количество нематод поместили в замачивающий буфер без дцРНК в качестве контроля. Между тем, другое идентичное количество нематод было помещено в замачивающий буфер с зеленым флуоресцентным белком (gfp) гена dsRNA в качестве контроля. После замачивания уровень экспрессии целевых транскриптов определяли с помощью количественной ПЦР в режиме реального времени. Эффекты РНКi были затем подтверждены с помощью микроскопического наблюдения фенотипов и сравнения размеров тела взрослых среди групп. Текущий протокол может помочь продвинуть исследования, чтобы лучше понять функции генов B. xylophilus и других паразитических нематод для разработки стратегий контроля с помощью генной инженерии.
Растительно-паразитические нематоды (ППН) представляют собой постоянную угрозу продовольственной безопасности и лесным экосистемам. Они наносят около 100 миллиардов долларов США экономических потерь каждый год1, наиболее проблематичными из которых являются в первую очередь корневые нематоды, цисты нематоды и нематоды соснового дерева. Сосновая нематода, Bursaphelenchus xylophilus, является мигрирующей, эндопаразитарной нематодой, которая является возбудителем болезни соснового увядания2. Он нанес большой вред сосновым лесам во всем мире3. Используя терминологию Van Megen et al.4, B. xylophilus является членом Parasitaphelenchidae и принадлежит к кладе 10, тогда как большинство других крупных паразитов растений принадлежат к кладе 12.
Как независимый и недавно эволюционировавший паразит растений, B. xylophilus является привлекательной моделью для сравнительных исследований. На сегодняшний день были проведены значительные исследования корневых нематод и цистых нематод, принадлежащих к кладе 12, которые являются облигатными, сидячими эндопаразитами и являются одними из наиболее интенсивно изученных нематод. Однако проведение дальнейших исследований в этой важной области сопряжено с серьезной проблемой: функция генов паразитизма является узким местом исследований. Функциональные исследования обычно включают эктопическую экспрессию и эксперименты с нокдауном, но полагаются на эффективные протоколы генетической трансформации для нематоды. В результате обратная генетика в PPN почти исключительно полагается на глушение генов RNAi.
РНКи, механизм, широко присутствующий в эукариотических клетках, подавляет экспрессию генов, вводя двухцепочечную РНК (дцРНК)5. На сегодняшний день посттранскрипционный механизм глушения генов, индуцированный дцРНК, обнаружен у всех изученных эукариот, а технология РНКи, как инструмент исследований функциональной геномики и других приложений, быстро развивалась у многих организмов. С момента открытия механизма RNAi у Caenorhabditis elegans в 1998году 6 методы RNAi стали эффективными методами идентификации функции генов нематод и предложены в качестве нового способа эффективного контроля патогенных нематод7.
РНКи технически пропитывает молодь в дцРНК; однако эффективность и воспроизводимость этого подхода широко варьируются в зависимости от вида нематод игена-мишени 8. Глушение 20 генов, участвующих в РНК-путях корневого узла нематоды, Meloidogyne incognita, было исследовано с использованием длинных дцРНК в качестве триггеров, что привело к разнообразным ответам, включая увеличение и отсутствие изменений в экспрессии некоторых генов9. Эти результаты показывают, что гены-мишени могут по-разному реагировать на нокдаун РНКи, что требует исчерпывающей оценки их пригодности в качестве мишеней для борьбы с нематодами с помощью РНКи. Тем не менее, в настоящее время существует мало исследований по биологии развития и репродуктивной биологии B. xylophilus.
В качестве продолжения предыдущей работы 10,11,12,13 мы описываем здесь протокол применения РНКи для изучения функции гена ppm-1 B. xylophilus, включая синтез дцРНК, синтетическое нейростимуляторное замачивание и количественное обнаружение полимеразной цепной реакции (qPCR). Знания, полученные в результате этого экспериментального подхода, вероятно, будут заметно способствовать пониманию основных биологических систем и предотвращению болезни соснового увядания.
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Исследование было одобрено советом по экспериментам на животных Чжэцзянского сельскохозяйственного и лесного университета. Изолят B. xylophilus NXY61 был первоначально извлечен из больного Pinus massoniana в районе Нинбо провинции Чжэцзян, Китай11.
1. Клонирование генов
ПРИМЕЧАНИЕ: Смотрите Таблицу материалов для получения подробной информации о грунтовках, используемых в этом протоколе.
2. Синтез дцРНК
3. РНК путем замачивания
4. Обнаружение qPCR
5. Оцените длину тела взрослых нематод после РНК
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Анализ экспрессии ppm-1 B. xylophilus после РНКи
Относительный уровень экспрессии гена ppm-1 B. xylophilus , пропитанного gFP dsRNA и пропитанного целевым геном dsRNA, составлял 0,92 и 0,52 соответственно (уровень экспрессии гена ppm-1 контрольной группы, получавшей DdH2O, был установлен на 1) (Рисунок 1). Таким образом, экзогенная дцРНК не оказывае...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Хотя история жизни и паразитарная среда B. xylophilus отличаются от других нематод, были проведены ограниченные исследования молекулярного патогенеза этого растительного патогенеза. Несмотря на большой прогресс, достигнутый в применении технологии редактирования генома CRISPR / Cas9 у C. elegans и других нематод, на сегодняшний день только технология RNAi, примененная к B. xylophilus, была опубликована на сегодняшний день17. RNAi является одним из самых мощных инструмент...
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
Никаких конфликтов интересов объявлено не было.
Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (31870637, 31200487) и совместно финансировалось Чжэцзянским ключевым исследовательским планом (2019C02024, LGN22C160004).
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
| Имя | Компания | Каталожный номер | Комментарии |
|---|---|---|---|
| Воронка Баермана | н/д | н/д | для выделения нематод |
| Дизайнер маяков 7.9 | Шанхайская компания Kangyusheng Information Technology Co. | н/д | для проектирования праймеров qPCR |
| Botrytis cinerea | н/д | н/д | В качестве пищи для нематод |
| Bursaphelenchus xylophilus | н/д | н/д | его номер был NXY61, изначально он был извлечён из больного Pinus massoniana в Нинбо, провинция Чжэцзян, Китай. |
| Инкубатор постоянной температуры | Шанхайская лаборатория приборов Цзин Хун. | H1703544 | К культурным нематодам |
| Аппарат электрофореза | Био-Рад Лаборатории | 1704466 | Для достижения электрофоретического анализа |
| Этанол — 75% | Sinopharm Chemical Reagent Co. | 80176961 | для извлечения РНК |
| Ex Taq Polymerase Premix | Takara Bio Inc. | RR030A | для ПЦР |
| Ex Taq Polymerase Premix | Takara Bio Inc. | RR390A | для ПЦР |
| Гель-имиджер | LongGene Scientific Instruments Co. | LG2020 | чтобы сделать нуклеиновые кислотные зоны видимыми |
| GraphPad Prism 8 | GraphPad Prism | н/д | Анализировать данные и создавать фигуры |
| Высокоскоростная центрифуга | Ханчжоу Allsheng Instruments Co. | AS0813000 | центрифуга |
| Кофемолка для салфеток с высоким потоком | Бертен | для извлечения РНК | |
| Программное обеспечение ImageJ | Национальные институты здравоохранения | н/д | для измерения длины тела |
| Изопропиловый спирт | Шанхайская биохимическая технологическая компания Аладдин. | L1909022 | для извлечения РНК |
| Микроскоп Leica DM4B | Leica Microsystems Inc. | для наблюдения нематод | |
| Магнитные шарики | Aoran Science Technology Co. | 150010C | для извлечения РНК |
| Набор для транскрипции MEGAscript T7 с высокой мощностью | Thermo Fisher Scientific Inc. | AM1333 | синтезировать dsRNA in vitro |
| Спектрофотометр NanoDrop ND-2000 | Thermo Fisher Scientific Inc. | NanoDrop 2000/2000C | для анализа качества дсРНК |
| ПЦР-усилитель | Био-Рад Лайф Медикал Продактс Ко. | 1851148 | для амплификации последовательности нуклеиновых кислот |
| Чашки Петри | н/д | н/д | К культурным нематодам |
| pGEM-T Easy вектор | Корпорация Promega | A1360 | для клонирования |
| Картофельный декстроза агар (средний размер) | н/д | н/д | культивировать Botrytis cinerea |
| Набор реагентов Prime Script RT с ластиком gDNA | Takara Bio Inc. | RR047B | в синтетическую кДНК |
| Primer Premier 5.0 | PREMIER Biosoft | н/д | для проектирования ПЦР-праймеров |
| Праймеры: ppm-1-F/R | Биотехнологическая компания Цинкэ. | н/д | F: 5'-GATGCGAAGTTGCCAATCATTCT -3'; Ответ: 5'- CCAGATCCAGTCCACCATACACACC -3 |
| q-ppm-1-F/R | Биотехнологическая компания Цинкэ. | н/д | Ф: 5'-CATCCGAATGGCAATACAG-3'; R: 5'-ACTATCCAGCGTTAGC-3' |
| Термальный цикл в реальном времени; qTOWER 2.2 | Analytique Jena Instruments (Пекин) Co. | для qPCR | |
| Встряхивающий стол | Шанхайская компания по производству аналитических приборов Zhicheng. | Чтобы замочить нематод | |
| стереоскопический микроскоп | Chongqing Optec Instrument Co. | 1814120 | для наблюдения нематод |
| T7-GFP-F/R | Биотехнологическая компания Цинкэ. | н/д | F: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGAAA GGAGAAGAACTTTTCAC-3'; R: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGCTG TTACAAACTCAAGAAGG-3' |
| Промоутер T7 | Биотехнологическая компания Цинкэ. | н/д | TAATACGACTCACTATAGGG |
| Набор для экстракции ДНК Takara MiniBEST Agarose Gel | Takara Bio Inc. | 9762 | для извлечения ДНК |
| TaKaRa TB Green Premix Ex Taq (Tli RNaseH Plus) | Takara Bio Inc. | RR820A | для qPCR |
| трихлорэтан | Шанхайская химическая реагентная компания Линфэн. | для извлечения РНК | |
| Реагент TRIzol | Thermo Fisher Scientific Inc. | 15596026 | Реагент для экстракции полной РНК для извлечения РНК |
Доступ ограничен. Войдите в систему или начните пробный период, чтобы просмотреть этот контент.
This corrects the article 10.3791/63645-v