Protokoll för att undersöka värdvävnads Distribution, Transmission-mode, och påverkan på värd Fitness av ett Densovirus i Cotton bollworm
Summary
Här presenterar vi ett protokoll för att undersöka fördelningen värd-vävnad, transmissionsmod, och effekt på värden lämplighet av en densovirus inom ordningen fjärilar arter, bomulls bollworm. Detta protokoll kan också användas för att studera interaktionen mellan andra oralt överförbara virus och deras insektsvärdar.
Abstract
Många nya virus har upptäckts i djurvärdar som använder nästa generations sekvenseringsteknologier. Tidigare rapporterade vi en mutualistisk virus, Helicoverpa armigera densovirus (HaDV2), i en fjärilsarter art, bomull bollworm, Helicoverpa armigera (Hubner). Här beskriver vi de protokoll som för närvarande används för att studera effekten av HaDV2 på sin värd. Först vi etablera en HaDV2 fritt bomull bollworm koloni från en enda avelspar. Då, vi oralt ympa några nyfödda larver avkomma med HaDV2-innehållande filtrerad vätska att producera två kolonier med samma genetiska bakgrund: en HaDV2-smittade, andra icke infekterade. Ett protokoll för att jämföra livstabellparametrarna (t ex larver, pupal, och vuxna perioder och fruktbarhet) mellan de HaDV2-infekterade och -uninfected individer är också presenteras, liksom protokollen för att bestämma fördelningen värd-vävnader och överföringseffektiviteten hos HaDV2. Dessa protokoll WOULD också vara lämpliga för att undersöka effekterna av andra oralt överförda virus på sina insektsvärdar, fjärils värdar i synnerhet.
Introduction
Under de senaste årtiondena, har utvecklingen av sekvenseringsteknologi, såsom nästa generations sekvensering (NGS) underlättas upptäckten av många nya DNA och RNA-virus, i synnerhet icke-patogena virus, men också nya isolat av tidigare kända virus 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. I modellorganism Drosophila melanogaster, har mer än 20 nya partiella virusgenom detekterats med användning metagenomic tekniker 13. Många virala sekvenser, inbegripet nya virus, har också identifierats i andra insekter, såsom honungsbin, mosquitoes, asiatiska citrusbladloppor, sländor, och flera av ordningen fjärilar arter 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21.
I framtiden kan det förväntas att fler nya virus kommer att upptäckas hos insekter med hjälp av dessa avancerad teknik; Därför kan vår förståelse av virusvärd interaktion ändras därefter 6, 9. Till exempel är virusvärdinteraktioner anses vara mer komplicerat än man tidigare trott, eftersom många nya virus definieras som mutualistisk partner snarare än strikt patogener 22. Till exempel mutualistisk densovirus DplDNV i Dysaphis plantaginea inducerar bevingade morph och ökar rörligheten, vilket underlättar spridning av värd liksom viruset 23. Dessutom har mutualistisk virus har beskrivits med avseende på däggdjurs hälsa, torka och kyla tolerans av växter, och effekterna av bakterieinfektioner 24. Seneca dal virus-001 visas för att mediera selektiv cytotoxicitet mot tumörceller med neuroendokrin cancer har 25. Hepatit A-virusinfektioner trycka hepatit C-virus-replikation och kan leda till återhämtning från hepatit C-26. Herpesvirus latens ger symbiotiskt skydd mot bakteriell infektion 27. Höljesglykoproteinet av mänsklig endogen retrovirus HERV-W inducerar cellulär resistens mot mjältnekrosvirus 28. Curvularia termisk tolerans virus (CThTV) från en svamp entofyt är involverad i mutualistisk interaktionen mellan denna svamp och en tropisk panik gräsref "> 29. Därför kunskap om samspelet mellan de nyfunna virus och deras värdar ska generera nya perspektiv på deras biologi och förvaltning. De nya virus, särskilt de hemliga virus visar inga tydliga tecken som är typiska för akut infektion, har sällan undersökts, och vi behöver en pipeline och protokoll för att undersöka effekterna av de nyfunna virus på sina värdar.
Tidigare har vi rapporterat förekomsten en ny monosense densovirus Helicoverpa armigera densovirus (HaDV2) i bomulls bollworm, Helicoverpa armigera och presenterade bevis för ett mutualistisk relation mellan HaDV2 och bomulls bollworm 30, 31. I denna uppsats kommer vi att beskriva laboratoriet protokollet för att i detalj studera interaktionen mellan HaDV2 och dess bomulls bollworm värd. Protokollet presenteras här kan också vara mycket relevant för forskare som undersöker role av andra oralt överförbara virus, särskilt i skadedjur av ordningen fjärilar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Under de senaste årtiondena har de flesta studier på insektsvirusinteraktioner fokuserat på honungsbiet hälsa 34, 35, 36, vektorer för mänskliga sjukdomar 37, virus växt 38, och vissa insekter patogena virus som har stor potential som biologiska bekämpningsmedel 39. Lite uppmärksamhet har ägnats åt hemliga virus hos insekter, särskilt i skadedju…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöddes av National Key Basic Research Program of China (nr 2013CB127602) och Science fonden för Creative forskargrupper National Science Foundation of China (nr 31.321.004).
Materials
| 24-well plate | Corning | 07-200-740 | Multiple suppliers available. |
| DNA extraction kit | TIANGEN | DP304-03 | Multiple suppliers available. |
| thermal cycler | Veriti; Applied Biosystems | 4375786 | |
| PBS | Corning | 21-040-CV | |
| 0.22 µm membrane filter | Millipore | SLGS025NB | |
| pEASY-T Cloning Vector | TransGen, Beijing, China | CT301-02 | |
| Tweezers | IDEAL-TEK | 2.SA | |
| Premix Ex Taq (Probe qPCR) | Takara | RR390A | |
| Probes | Invitrogen | Custom order | |
| Primers | Invitrogen | Custom order | |
| microspectrophotometry NanoDrop 2000c | Thermo scientific | not available | |
| 7500 Real-Time PCR system | Applied Biosystems | not available | |
| stereomicroscope SZX-16 | Olympus | not available | |
| sucrose | Multiple suppliers available. | ||
| vitamin complex | Multiple suppliers available. |
References
- Tang, P., Chiu, C. Metagenomics for the discovery of novel human viruses. Future Microbiol. 5, 177-189 (2010).
- Rosario, K., Breitbart, M. Exploring the viral world through metagenomics. Curr. Opin. Virol. 1, 289-297 (2011).
- Hugenholtz, P., Tyson, G. W. Microbiology – metagenomics. Nature. 455, 481-483 (2008).
- Kristensen, D. M., Mushegian, A. R., Dolja, V. V., Koonin, E. V. New dimensions of the virus world discovered through metagenomics. Trends Microbiol. 18, 11-19 (2010).
- Kleiner, M., Hooper, L. V., Duerkop, B. A. Evaluation of methods to purify virus-like particles for metagenomic sequencing of intestinal viromes. BMC Genomics. 16, 7 (2015).
- Ho, T., Tzanetakis, I. E. Development of a virus detection and discovery pipeline using next generation sequencing. Virology. 471, 54-60 (2014).
- Marx, C. J. Can you sequence ecology? Metagenomics of adaptive diversification. PLoS Biol. 11, e1001487 (2013).
- Radford, A. D., et al. Application of next-generation sequencing technologies in virology. J. Gen. Virol. 93, 1853-1868 (2012).
- Liu, S. J., Chen, Y. T., Bonning, B. C. RNA virus discovery in insects. Curr. Opin. Insect Sci. 8, 54-61 (2015).
- Mokili, J. L., Rohwer, F., Dutilh, B. E. Metagenomics and future perspectives in virus discovery. Curr. Opin. Virol. 2, 63-77 (2012).
- Liu, S. J., Vijayendran, D., Bonning, B. C. Next generation sequencing technologies for insect virus discovery. Viruses-Basel. 3, 1849-1869 (2011).
- Cook, S., et al. Novel virus discovery and genome reconstruction from field RNA samples reveals highly divergent viruses in Dipteran hosts. PLoS ONE. 8, e80720 (2013).
- Webster, C. L., et al. The discovery, distribution, and evolution of viruses associated with Drosophila melanogaster. PLoS Biol. 13, e1002210 (2015).
- Granberg, F., et al. Metagenomic detection of viral pathogens in spanish honeybees: co-infection by aphid lethal paralysis, israel acute paralysis and lake sinai viruses. PLoS ONE. 8, e57459 (2013).
- Runckel, C., et al. Temporal analysis of the honey bee microbiome reveals four novel viruses and seasonal prevalence of known viruses, Nosema, and Crithidia. PLoS ONE. 6, 20656 (2011).
- Cox-Foster, D. L., et al. A metagenomic survey of microbes in honey bee colony collapse disorder. Science. 318, 283-287 (2007).
- Chandler, J. A., Liu, R. M., Bennett, S. N. RNA shotgun metagenomic sequencing of northern California (USA) mosquitoes uncovers viruses, bacteria, and fungi. Front. Microbiol. 6, 185 (2015).
- Shi, C. Y., et al. A metagenomic survey of viral abundance and diversity in mosquitoes from Hubei province. PLoS ONE. 10, e0129845 (2015).
- Nouri, S., Salem, N., Nigg, J. C., Falk, B. W. Diverse array of new viral sequences identified in worldwide populations of the Asian citrus psyllid (Diaphorina citri) using viral metagenomics. J. Virol. 90, 2434-2445 (2016).
- Dayaram, A., et al. Identification of diverse circular single-stranded DNA viruses in adult dragonflies and damselflies (Insecta Odonata) of Arizona and Oklahoma, USA. Infect. Genet. Evol. 30, 278-287 (2015).
- Jakubowska, A. K., et al. Simultaneous occurrence of covert infections with small RNA viruses in the lepidopteran Spodoptera exigua. J.Invert. Pathol. 121, 56-63 (2014).
- Roossinck, M. J. Move over, Bacteria! Viruses make their mark as mutualistic microbial symbionts. J. Virol. 89, 6532-6535 (2015).
- Ryabov, E. V., Keane, G., Naish, N., Evered, C., Winstanley, D. Densovirus induces winged morphs in asexual clones of the rosy apple aphid, Dysaphis plantaginea. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106, 8465-8470 (2009).
- Roossinck, M. J. The good viruses: viral mutualistic symbioses. Nat. Rev. Microbiol. 9, 99-108 (2011).
- Venkataraman, S., et al. Structure of seneca valley virus-001: an oncolytic picornavirus representing a new genus. Structure. 16, 1555-1561 (2008).
- Deterding, K., et al. Hepatitis a virus infection suppresses hepatitis c virus replication and may lead to clearance of hcv. J. Hepatol. 45, 770-778 (2007).
- Barton, E. S., et al. Herpesvirus latency confers symbiotic protection from bacterial infection. Nature. 447, 326-329 (2007).
- Ponferrada, V. G., Mauck, B. S., Wooley, D. P. The envelope glycoprotein of human endogenous retrovirus herv-w induces cellular resistance to spleen necrosis virus. Arch. Virol. 148, 659-675 (2003).
- Márquez, L. M., Redman, R. S., Rodriguez, R. J., Roossinck, M. J. A virus in a fungus in a plant: three-way symbiosis required for thermal tolerance. Science. 315, 513-515 (2007).
- Xu, P. J., et al. Complete genome sequence of a monosense densovirus infecting the cotton bollworm, Helicoverpa armigera. J. Virol. 86, 10909-10909 (2012).
- Xu, P. J., Liu, Y. Q., Graham, R. I., Wilson, K., Wu, K. M. Densovirus is a mutualistic symbiont of a global crop pest (Helicoverpa armigera) and protects against a baculovirus and Bt biopesticide. PLoS Pathog. 10, e1004490 (2014).
- Liang, G. M., Tan, W. J., Guo, Y. Y. An improvement in the technique of artificial rearing cotton bollworm. Plant Protec. 25, 15-17 (1999).
- Zhou, W. G., Rousset, F., O’Neill, S. Phylogeny and PCR-based classification of Wolbachia strains using wsp gene sequences. P. Roy. Soc. B-Biol. Sci. 265, 509-515 (1998).
- Mondet, F., de Miranda, J. R., Kretzschmar, A., Le Conte, Y., Mercer, A. R. On the front line: quantitative virus dynamics in honeybee (Apis mellifera L.) colonies along a new expansion front of the parasite Varroa destructor. PLoS Pathog. 10, e1004323 (2014).
- Chen, Y. P., et al. Israeli acute paralysis virus: epidemiology, pathogenesis and implications for honey bee health. PLoS Pathog. 10, e1004261 (2014).
- Hunter, W., et al. Large-scale field application of RNAi technology reducing israeli acute paralysis virus disease in honey bees (Apis mellifera, Hymenoptera: Apidae). PLoS Pathog. 6, e1001160 (2010).
- Halstead, S. B. Dengue virus – mosquito interactions. Annu. Rev. Entomol. 53, 273-291 (2008).
- Whitfield, A. E., Falk, B. W., Rotenberg, D. Insect vector-mediated transmission of plant viruses. Virology. 479-480, 278-289 (2015).
- Moscardi, F. Assessment of the application of baculoviruses for control of Lepidoptera. Annu. Rev. Entomol. 44, 257-289 (1999).
- Szelei, J., et al. Susceptibility of North-American and European crickets to Acheta domesticus densovirus (AdDNV) and associated epizootics. J. Invert. Pathol. 106, 394-399 (2011).
