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Biology

Obstrucción microquirúrgica de la fusión de testículos en Spodoptera litura

Published: July 16, 2021 doi: 10.3791/62524
* These authors contributed equally

Summary

El papel de aluminio se insertó microquirúrgicamente entre los testículos de Spodoptera litura para obstruir la fusión de los testículos. El procedimiento incluye congelación, fijación, desinfección, incisión, colocación de la barrera, sutura, alimentación postoperatoria e inspección. Este enfoque proporciona un método para interferir con la formación de tejidos.

Abstract

En lugar de utilizar métodos genéticos como la interferencia de ARN (RNAi) y las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas (CRISPR) / endonucleasa asociadas a CRISPR Cas9, se insertó microquirúrgicamente una barrera física entre los testículos de Spodoptera litura para estudiar el impacto de esta microcirugía en su crecimiento y reproducción. Después de insertar papel de aluminio entre los testículos, la muda de insectos durante la metamorfosis procedió normalmente. El crecimiento y desarrollo de los insectos no se alteraron notablemente; sin embargo, el número de haces de espermatozoides cambió si la microcirugía detuvo la fusión de los testículos. Estos hallazgos implican que el bloqueo de la fusión testicular puede influir en la capacidad de reproducción masculina. El método se puede aplicar además para interrumpir la comunicación entre órganos para estudiar la función de vías de señalización específicas. En comparación con la cirugía convencional, la microcirugía solo requiere anestesia por congelación, que es preferible a la anestesia con dióxido de carbono. La microcirugía también minimiza el área del sitio de la cirugía y facilita la cicatrización de heridas. Sin embargo, la selección de materiales con funciones específicas necesita más investigación. Evitar lesiones tisulares es crucial al hacer incisiones durante la operación.

Introduction

La fusión es un fenómeno común en el desarrollo de tejidos u órganos. Los ejemplos incluyen el cierre dorsal y el cierre del tórax en Drosophila1 y la morfogénesis del paladar, la morfogénesis del tubo neural y la morfogénesis del corazón en ratones y pollo2. CrispR y RNAi se han aplicado para investigar el papel de los genes en el proceso de fusión2,3,4.

Spodoptera litura (S. litura, Lepidoptera: Noctuidae) es una plaga polífaga perjudicial que se distribuye ampliamente en áreas tropicales y subtropicales de Asia, incluyendo China4,5,6. La amplia distribución de S. litura se atribuye en parte a su poderosa capacidad reproductiva, que es relevante para el desarrollo de las gónadas. La infertilidad masculina es un enfoque para controlar esta plaga. Como se muestra en la figura esquemática de la estructura testicular, los testículos están encerrados por la vaina testicular, incluida la vaina externa (vaina peritoneal) y la lámina basal interna. La lámina basal se extiende internamente para formar el epitelio folicular y separa el área interna del testículo en cuatro cámaras llamadas folículos (Figura 1).

En los folículos, los espermatozoides se convierten en espermatozoides después de la mitosis y la meiosis, y luego los espermatozoides en los sacos de esperma se alinean en la misma dirección para formar haces de espermatozoides7. Durante la espermatogénesis, los espermatocitos primarios se diferencian en espermatozoides de eupireno o espermatozoides de apireno. Los espermatocitos en la fase larvaria se convierten en espermatozoides de eupireno con una cola larga conectada a una cabeza de un núcleo alargado; estos pueden fertilizar los huevos. Por el contrario, los espermatocitos en la fase media de pupa se convierten en espermatozoides de apireno con un núcleo descartado; estos espermatozoides ayudan a la supervivencia, el movimiento y la fertilización de los espermatozoides de eupireno9,10. El día 6 de la pupa es el período durante el cual los testículos tienen abundantes haces de espermatozoides de eupireno y apireno.

Figure 1
Figura 1: Diagrama esquemático de la estructura testicular de los insectos lepidópteros11. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La fusión testicular ocurre en la mayoría de los insectos del orden de los lepidópteros11,12, especialmente en aquellas especies que son plagas agrícolas. La fusión testicular se refiere a un par de testículos que crecen bilateralmente en la fase larvaria, acercándose y adhiriéndose entre sí, integrándose finalmente en una sola gónada11. En Spodoptera litura, ocurre durante la metamorfosis de la etapa larval a la pupal. Desde el día 1 de la instar (L5D1) hasta el día 4 de la instar (L6D4), el par de testículos crece gradualmente en tamaño, y el color se vuelve amarillo claro de blanco marfil. Se vuelve de color rojo tenue a medida que alcanza la fase prepupal (L6D5 a L6D6). Dos testículos simétricos bilaterales se acercan entre sí durante la etapa prepupal, se fusionan en uno y giran en sentido contrario a las agujas del reloj (vista doral) para producir un solo testículo en las fases pupal y adulta11. Este fenómeno no ocurre en los gusanos de seda, que tienen una importancia económica considerable y han sido domesticados durante 5000 años13. Por lo tanto, se supone que la fusión de los testículos mejora la capacidad reproductiva.

Para determinar la importancia de la fusión testicular de Spodoptera litura , es importante investigar los efectos del bloqueo del proceso. En este protocolo, se insertó microquirúrgicamente papel de aluminio entre los testículos para mantenerlos separados, y se estudiaron los consiguientes cambios en el desarrollo de los insectos y sus testículos.

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Protocol

1. Cría y mantenimiento de insectos

  1. Cultiva las larvas de Spodoptera litura en cámaras de simulación ambiental con una dieta artificial hasta llegar al día 4 del instar (L6D4). Seleccionar larvas macho cuando los gusanos entren el primer día del instar (L6D0) en base a la estructura en forma de triángulo inverso en el octavo abdomen14.
    NOTA: Las técnicas de cría y mantenimiento de larvas se publicaron anteriormente4,14.

2. Preparación prequirúrgica

  1. Recorte el papel de aluminio en piezas rectangulares con esquinas redondeadas (1 mm x 2 mm, Figura 2).
  2. Esterilizar la plataforma de cirugía y los artículos relacionados (superficie de la mesa, microscopio, nevera, caja de insectos, bandeja de cera, alfileres e hilo) rociando alcohol al 75% en su superficie y limpiándolos.
  3. Esterilice las herramientas quirúrgicas (incluido el papel de aluminio) con un esterilizador de vapor de alta presión durante 30 minutos y colóquelas en un horno de calentamiento y secado a 120 °C.
  4. Asegúrese de que los operadores usen ropa de laboratorio limpia, máscaras quirúrgicas y guantes estériles.

3. Colocación microquirúrgica de una barrera entre los testículos

NOTA: El flujo de trabajo general es el siguiente: Congelación → fijación → desinfección → incisión → colocación de barrera → sutura→ alimentación e inspección postoperatoria

  1. Coloque las larvas macho (L6D4) en hielo durante 10-30 minutos para mantenerlas anestesiadas durante la operación.
  2. Coloque una larva en la bandeja de cera con el lado dorsal hacia arriba, y luego fije la cabeza y la cola de la larva con alfileres e hilos, mostrando el área quirúrgica que es la superficie dorsal en el segmento corporal (Figura 3A).
  3. Desinfecte el área quirúrgica aplicando tintura de yodo al 3% con un hisopo de algodón en la epidermis (segmento del cuerpo), seguido de alcohol al 70% para eliminar el yodo (Figura 3B).
    NOTA: Enfoque en la larva a través del ajuste grueso y fino del microscopio quirúrgico (Figura 3C). Coloque la bandeja de cera en un plato de cultivo más grande lleno de hielo para mantener la anestesia.
  4. Haga una incisión de 2 mm de largo en la epidermis dorsal del segmento del cuerpo. A continuación, use un hisopo de algodón estéril para eliminar cualquier fuga de hemolinfa y cuerpos grasos y obtener una visión clara del área quirúrgica.
    NOTA: Es importante evitar el corazón durante el procedimiento. Esto se puede hacer haciendo la incisión ligeramente al lado de la línea media en el segmento 9 del cuerpo o en la articulación entre los segmentos del cuerpo 9 y 10 para evitar que los testículos salgan debido a la presión interna larvaria. Mientras usa el bisturí, haga una hendidura vertical con la cuchilla primero (Figura 4A), y luego gírela 45 ° hacia la epidermis antes de cortar uniforme y continuamente a través de la epidermis (Figura 4B).
  5. Use pinzas quirúrgicas para insertar un trozo de papel de aluminio entre los testículos (Figura 5).
  6. Al final de la cirugía, cierre la incisión para evitar la infección y permita que las larvas se recuperen de la cirugía.
    1. Cierre la epidermis con una sutura en funcionamiento (Figura 6).
    2. Use un soporte de aguja y pinzas quirúrgicas para atar un nudo cuadrado quirúrgico, que requiere dos nudos simples de imagen especular opuestos (Figura 6D, E).
    3. Use tijeras para cortar el exceso de sutura de las colas de bucle, dejando un hilo de 2 mm detrás.
  7. Después de suturar, coloque suavemente la larva en la caja de cría y manténgala en una cámara de simulación ambiental limpia. Continúe observando las larvas.
    NOTA: La herida deja de gotear hemolinfa y las larvas se recuperan gradualmente después de la cirugía. Los gusanos continúan completando su metamorfosis.

Figure 2
Figura 2: Barrera física preparada con papel de aluminio (1 mm x 2 mm). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 3
Figura 3: Antes de la incisión. (A) Fijación de la larva. (B) Desinfección de la epidermis del área quirúrgica. (C) Realizar cirugía bajo el microscopio. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 4
Figura 4: Incisión. (A) Cortar las larvas verticalmente con la cuchilla. (B) Gire la cuchilla 45° hacia la epidermis antes de cortarla. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 5
Figura 5: Inserción de la barrera física (papel de aluminio) entre los testículos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figure 6
Figura 6: Sutura. (A) Inserte la aguja. (B) Retire la aguja. (C) Retire y sujete la aguja. (D) Atar el primer nudo simple. (E) Ata el nudo simple opuesto con imagen especular. (F) Cortar el exceso de hilo de sutura. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Representative Results

Los efectos de la microcirugía en el crecimiento y desarrollo de Spodoptera litura
La microcirugía dejó una herida de 2 mm de largo en la epidermis larvaria dorsal que finalmente dejó de gotear hemolinfa y sanó. Las larvas pasaron por etapas prepupales y pupales y eclosionaron, lo que indica que la microcirugía no tuvo un impacto importante en el crecimiento y el desarrollo. Cuando las larvas mudaban en pupas, los hilos de sutura se descartaban junto con la epidermis. No hubo diferencias obvias en la apariencia de las pupas que se sometieron y no se sometieron a cirugía. Después de la eclosión, las hembras adultas se aparearon con éxito con los machos adultos previamente operados, lo que resultó en huevos fertilizados y larvas para incubar (Figura 7).

Figure 7
Figura 7: Desarrollo de Spodoptera litura después de la microcirugía. (A) Larva macho en L6D4. (B) Larva L6D4 inmediatamente después de la cirugía. (C) Pre-pupa (L6D6). (D) P0, la flecha roja indica la ubicación de la cirugía; la flecha amarilla muestra la epidermis descartada con hilo de sutura. (E) Adultos de apareamiento. (F) Huevos y larvas eclosionadas de una hembra adulta que se aparea con un macho que se sometió a cirugía. Barras de escala = 1 cm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Las larvas pasaron por la etapa pupal y se eclosionaron después de la colocación microquirúrgica de papel de aluminio entre los testículos. Los resultados detallados tras esta operación se han publicado anteriormente11. Aunque la barrera impidió que los testículos se fusionaran en algunas larvas, la mayoría de las larvas se sometieron a fusión testicular durante la metamorfosis larval a pupal.

En esta investigación, los individuos se agruparon por tres tratamientos: Experimental (Exp), Sham-operation (Ctl-sham) y ninguna operación (Ctl). Los individuos del grupo Exp se sometieron a microcirugía para insertar una barrera física, y sus testículos permanecieron separados durante las etapas pupal y adulta. Los individuos del grupo Ctl-sham se sometieron a la misma microcirugía; sin embargo, sus testículos no estaban bloqueados y fusionados por razones desconocidas. El grupo Ctl contenía las larvas que crecían naturalmente sin cirugía; sus dos testículos se fusionaron normalmente durante la etapa preparatoria.

El grupo de microcirugía contenía dos subgrupos: larvas que se sometieron a microcirugía para colocar una barrera entre los dos testículos (Grupo A) y las que se sometieron a microcirugía para extirpar un testículo (Grupo B: testículo izquierdo extirpado en el Grupo B-1; testículo derecho extirpado en el Grupo B-2). La Tabla 1 muestra el número de larvas de operación, las tasas de mortalidad larvaria, el número de pupas, el porcentaje de pupación, el número de adultos, los porcentajes de emergencia adulta, los porcentajes de apareamiento exitoso y los porcentajes de operaciones exitosas en diferentes grupos. El grupo A incluye larvas que se sometieron a microcirugía para insertar una barrera entre los testículos. El éxito de este procedimiento solo se pudo determinar después de la disección, que es cuando se dividieron en los grupos Exp y Ctl-sham.

Como se muestra en la Figura 8, la tasa de mortalidad larvaria fue ligeramente mayor en el grupo quirúrgico, mientras que los porcentajes de pupación, emergencia adulta y apareamiento exitoso fueron ligeramente más bajos en el grupo quirúrgico que en el grupo control. Sin embargo, ninguna de las diferencias fue significativamente diferente, lo que indica que la microcirugía no influyó notablemente en el crecimiento y desarrollo de las larvas de Spodoptera litura .

Grupo Número de larvas Tasa de mortalidad larvaria/% Número de pupas Porcentaje de pupación/% Número de adultos Porcentaje de emergencia adulta/% Porcentaje de apareamiento exitoso/% Porcentaje de operación exitosa/%
Grupo de microcirugía A-1* 79 35.4 39 76.5 N N N 10.3
Grupo de microcirugía A-2* 117 12.8 102 100 N N N 11.8
Grupo de microcirugía A-3* 73 13.7 57 90.5 N N N 10.5
Grupo de microcirugía A-4 101 4 97 96 29 29.9 N 26.9
Grupo de microcirugía A-5 176 20.1 140 79.5 28 20 44.4 25
Grupo de microcirugía A-6 434 12.4 376 98.9 209 55.6 26.8 14.3
Grupo de microcirugía A-7 260 10.8 135 58.2 66 48.9 47 48.4
Grupo de microcirugía A-8 49 24.5 37 100 21 56.8 81 58.8
Grupo de microcirugía B-1 117 29.1 71 85.5 30 42.3 23.3 N
Grupo de microcirugía B-2 188 6.9 172 98.3 115 66.9 35.7 N
Promedio del Grupo de Microcirugía (media± DE) 159 17±10.1 123 88.3±13.7 71 45,8±16,3 43±20,8 25,8±18,5
Grupo de control 1* 40 17 37 100 N N N N
Grupo de control 2 300 0 281 93.7 184 65.5 N N
Grupo de control 3 354 11 305 96.8 127 41.6 N N
Grupo de control 4 679 2.7 638 96.5 534 83.7 41.2 N
Grupo de control 5 448 4.2 399 93 232 58.1 60 N
Grupo de control 6 490 7.1 448 98.5 355 79.2 48 N
Promedio del grupo de control (media± DE) 385 5.4±6.2 351 96.4±2.7 286 65,6±15,1 50±9,5 N

Tabla 1: Los efectos de la microcirugía en el desarrollo de Spodoptera litura. Los grupos de microcirugía B-1 y B-2 se sometieron a microcirugía para extirpar testículos unilaterales (izquierda en el grupo de microcirugía B-1 y derecha en microcirugía grupo B-2). Nota: Los grupos de microcirugía A-1 a A-8 se sometieron a microcirugía para insertar una barrera entre los testículos; Los grupos de microcirugía B-1 y B-2 se sometieron a microcirugía para extirpar testículos unilaterales (izquierda en el grupo de microcirugía B-1 y derecha en microcirugía grupo B-2); las tasas y los porcentajes se dan como Media ± SD. Los asteriscos indican que los individuos del grupo fueron diseccionados en la etapa pupal, y no hubo estadísticas sobre el número de adultos, el porcentaje de emergencia adulta o el porcentaje de apareamiento exitoso; N indica que no hay datos.

Figure 8
Figura 8: La influencia de la microcirugía en el crecimiento y desarrollo de Spodoptera litura de (n ≥ 6). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

La influencia de la microcirugía en el número de haces de espermatozoides de Spodoptera litura
Se realizó microcirugía para insertar una barrera física para detener la fusión de los testículos o extirpar testículos unilaterales en Spodoptera litura. Los haces de espermatozoides de eupireno y apireno se contaron para calcular el porcentaje de haces de espermatozoides de eupireno en el sexto día de la etapa pupal. Los individuos fueron agrupados por tratamiento, como se describió anteriormente. El número de haces de espermatozoides (haces de espermatozoides de eupireno, haces de espermatozoides de apireno y total) fue significativamente menor en el grupo Exp que en los grupos Ctl-sham y Ctl. El número medio de haces de espermatozoides de eupireno de dos testículos separados en el grupo Exp fue de 2082 ± 599. En los grupos Ctl-sham y Ctl con testículos fusionados, el número de haces de espermatozoides de eupireno varió de 4652 a 6200.

El número de haces de espermatozoides de apireno en el grupo Exp fue de 1602 ± 703, mientras que varió de 3299 a 4632 en los grupos Ctl-Sham y Ctl. El total de haces de espermatozoides en el grupo Exp fue de 3684 ± 985; osciló entre 9284 y 10832 en los grupos Ctl-Sham y Ctl. Por lo tanto, los porcentajes de haces de espermatozoides de eupireno oscilaron entre el 50% y el 60%, sin diferencias significativas entre los tres grupos. La Figura 9 muestra que cuando se previene la fusión, la cantidad de haces de espermatozoides de eupireno y apireno disminuyó, mientras que el porcentaje de haces de espermatozoides de eupireno no cambió.

Figure 9
Figura 9: El número de haces de espermatozoides y los porcentajes de haces de espermatozoides de eupireno en diferentes grupos. (A) El número de haces de espermatozoides en el grupo Exp fue significativamente menor que en los grupos Ctl-sham y Ctl. (B) Los porcentajes de haces de espermatozoides de eupireno no fueron significativamente diferentes entre los tres grupos. El asterisco indica una diferencia significativa en comparación con Ctl. P < 0,05, Media ± DE (n ≥5). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Después de extirpar un testículo unilateral de las larvas, se contaron los números de haces de espermatozoides de eupireno y apireno para calcular el porcentaje de haces de espermatozoides de eupireno en el sexto día de la etapa pupal. El número de haces de espermatozoides de eupireno y apireno varió de 1286 a 1638 y de 720 a 850, respectivamente, lo que significa que el número total varió de 2006 a 2488, lo que corresponde a un porcentaje de haz de espermatozoides de eupireno del 63% al 65%. La Figura 10 muestra que el número de haces de espermatozoides disminuyó significativamente después de la extirpación unilateral de los testículos (reducido en un 60% a 70%), sin mucha influencia en el porcentaje de haces de espermatozoides de eupireno.

Figure 10
Figura 10: El número de haces de espermatozoides y los porcentajes de haces de espermatozoides de eupireno después de extirpar los testículos unilaterales. (A) El número de haces de espermatozoides en las pupas que se sometieron a la extirpación unilateral de los testículos fue significativamente diferente entre los tres grupos (testículos izquierdo y derecho extirpados en el grupo de microcirugía B-1 y el grupo de microcirugía B-2, respectivamente) (B ) El porcentaje de haces de espermatozoides de eupireno en pupas que se sometieron a la extirpación unilateral de los testículos no fue significativamente diferente en comparación con Ctl. El asterisco indica una diferencia significativa en comparación con Ctl. P < 0,05, Media ± DE (n ≥8). Grupo control = sin cirugía, los testículos se fusionaron naturalmente durante la etapa preparatoria; Grupo Ctl-Sham = operación fallida y testículos fusionados después de la microcirugía; Exp. Grupo = microcirugía realizada para insertar una barrera física entre los dos testículos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

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Discussion

Después de obstruir microquirúrgicamente la fusión de los testículos en Spodoptera litura, el número de haces de espermatozoides disminuyó, lo que apoyó la hipótesis de que esta fusión es beneficiosa para la capacidad reproductiva. La manipulación quirúrgica se ha utilizado para estudiar el desarrollo fisiológico de los insectos desde principios del siglo 20. Para determinar si el nervio craneal está regulado por la metamorfosis de los insectos, algunos investigadores realizaron procedimientos como la ligadura y la decapitación en diferentes insectos (incluyendo Rhodnius prolixus de Hemiptera, Lymantria dispar de Lepidoptera)15,16. El proceso de decapitación consiste en retirar la cabeza con un bisturí, desinfectar con antibióticos y sellar la herida con cera de parafina después de la operación17. Después de la extracción y trasplante de las glándulas protorácicas de Bombyx mori, la herida fue sellada con cera de parafina18. Sin embargo, las consecuencias inevitables de estos tratamientos convencionales son la infección y una alta tasa de mortalidad, lo que dificulta el análisis del estado fisiológico durante las últimas etapas de desarrollo del insecto.

Por lo tanto, este protocolo fue diseñado para garantizar una cirugía mínimamente invasiva realizada bajo el microscopio para minimizar la herida. Además, en comparación con la anestesia con dióxido de carbono, la anestesia por congelación es más factible y conveniente. El papel de aluminio, utilizado como obstruccionista, se cortó en un tamaño de 1 mm x 2 mm, un área equivalente al espacio entre los testículos. Después de la microcirugía, los hilos de sutura se caen con la epidermis temprana durante la muda, lo que permite que la metamorfosis y el desarrollo procedan normalmente. Los resultados de reproducción sugieren que la microcirugía exitosa no influyó significativamente en el desarrollo de insectos. Cuando los testículos no se fusionaron, el número de haces de espermatozoides totales, eupireno y apireno fue significativamente menor que los del grupo Ctl. Estos resultados indican que la capacidad reproductiva masculina se ve afectada por la fusión de los testículos. La evaluación de la calidad y vitalidad de los espermatozoides tiene diferentes índices y métodos en diversos animales, incluyendo el estado acrosomal de los espermatozoides en mamíferos19, la motilidad de los espermatozoides20, la actividad mitocondrial21, la integridad de la membrana plasmática22 y otros marcadores23,24. Debido al desarrollo único de los espermatozoides de los insectos, los estudios futuros deben examinar los cambios en la capacidad de reproducción (apareamiento, incubación25).

Los pasos críticos en este protocolo requieren una atención especial para garantizar resultados confiables. Evitar lesiones a otros tejidos es importante al hacer las incisiones. En segundo lugar, la selección del material de barrera debe basarse en sus propiedades no tóxicas y estériles y en la falta de límites nítidos. Finalmente, la incisión se cerró con una sutura en ejecución y un nudo cuadrado quirúrgico, seguido de un sellado en el área quirúrgica para prevenir eficazmente la infección postoperatoria. Las operaciones en la estructura interna del insecto, como el trasplante, la extracción y la aplicación de medicamentos, aún se pueden realizar, seguidas de sellado en el área quirúrgica.

Las altas tasas de éxito requieren habilidades competentes, y esta técnica tiene algunas desventajas. En primer lugar, no es eficiente, ya que las operaciones se realizan una por una, debido a lo cual la variación individual es inevitable. Los estudios preliminares mostraron que cuando se utilizaron tubos de transfusión venosa médica, diafragmas de goma, perlas absorbentes y materiales dentales para separar los testículos, los resultados no fueron tan exitosos como se esperaba. Además, la técnica no tiene éxito cuando el obstruidor está a la deriva. Las posibles razones para una disminución de la tasa de éxito quirúrgico incluyen el deslizamiento de la barrera cuando los insectos se mueven, se encogen, mudan y reorganizan los órganos durante la fase de preparación. Alternativamente, el papel de aluminio se puede insertar demasiado cerca del intestino lubrico, haciendo que la barrera flote. Por lo tanto, un material adecuado debe optimizarse aún más.

A pesar de las limitaciones de la microcirugía, proporciona un método para obtener resultados preliminares sobre fenómenos biológicos antes de establecer un sistema modelo transgénico. Sweeney y Waterson analizaron el desarrollo de rid en embriones de pollitos mediante la inserción de bloques de lámina de tantalio26, mientras que Wilde y Logan utilizaron papel de aluminio como barrera impermeable para estudiar el papel de la señalización del ácido retinoico en la inducción y posterior iniciación de las extremidades anteriores y posteriores27. En invertebrados Spodoptera litura, esta microcirugía permite con éxito el crecimiento y desarrollo normal de gusanos, proporcionando una forma de estudiar los fenómenos fisiológicos.

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Disclosures

Los autores no tienen nada que revelar.

Acknowledgments

Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Nos.: 31772519, 31720103916; ) y una subvención abierta del Laboratorio Estatal Clave de Biología del Genoma del Gusano de Seda, Universidad del Sudoeste (No.: sklsgb2013003).

Materials

Name Company Catalog Number Comments
75% Rubbing alcohol Qingdao Hainuo Nuowei Disinfection Technology Co., Ltd Q/370285HNW 001-2019
Colored Push Pins Deli Group Co.,LTD 0042
Corneal Scissors Suzhou Xiehe Medical Device Co., Ltd MR-S221A Curved and blunt tip
Glad Aluminum Foil Clorox China(Guangzhou) Limited 831457 10 cm*2.5 cm*0.6
Medical Cotton Swabs (Sterile) Winner Medical Co., Ltd. 601-022921-01
Medical Iodine Cotton Swab Winner Medical Co., Ltd. 608-000247
Needle holder Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp. J32030 14 cm fine needle
Sterile surgical blade Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co., LTD #11
Suigical Blade Holder Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co., LTD K6-10 Straight 3#
Suture thread with needle Ningbo Medical Stitch Needle Co., Ltd needle: 3/8 Circle, 2.5*8 ; Thread: Nylon, 6/0, 25 cm
Tying Forceps Suzhou Xiehe Medical Device Co., Ltd MR-F201T-3 Straight-pointed; long handle; 0.12 mm-wide-head

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Zeitlinger, J., Bohmann, D. Thorax closure in Drosophila: involvement of Fos and the JNK pathway. Development. 126 (17), 3947-3956 (1999).
  2. Ray, H. J., Niswander, L. Mechanisms of tissue fusion during development. Development. 139 (10), 1701-1711 (2012).
  3. Ducuing, A., Keeley, C., Mollereau, B., Vincent, S. A. DPP-mediated feed-forward loop canalizes morphogenesis during Drosophila dorsal closure. The Journal of Cell Biology. 208 (2), 239-248 (2015).
  4. Du, Q., et al. Identification and functional characterization of doublesex gene in the testis of Spodoptera litura. Insect Science. 26 (6), 1000-1010 (2019).
  5. Qin, H. G., Ding, J., Ye, Z. X., Huang, S. J., Luo, R. H. Dynamic analysis of experimental population of Spodoptera litura. Journal of Biosafety. 13 (2), 45-48 (2004).
  6. Guan, B. B., et al. The research in biology and ecology of Spodoptera litura. Journal of Biosafety. 8 (1), 57-61 (1999).
  7. Wen, L., et al. The testis development and spermatogenesis in Spodopture litura (lepidoptera: noctuidae). Journal of South China Normal University (Natural Science Edition. 51 (4), 47-56 (2019).
  8. Friedländer, M., Seth, R. K., Reynolds, S. E. Eupyrene and apyrene sperm: dichotomous spermatogenesis in Lepidoptera. Advances in Insect Physiology. 32, 206 (2010).
  9. Cook, P. A., Wedell, N. Non-fertile sperm delay female remating. Nature. 397 (6719), 486 (1999).
  10. Iriki, S. On the function of apyrene spermatozoa in the silk worm. Zoological Magazine. 53, 123-124 (1941).
  11. Liu, L., Feng, Q. L. The study of fusion of testis in Lepidoptera insects. Journal of South China Normal University (Natural Science Edition). 46 (5), 1-7 (2014).
  12. Klowden, M. J. Physiological systems in insects. , Elsevier/Academic Press. Amsterdam, NL; Boston, MA. (2007).
  13. Xu, J., et al. Transgenic characterization of two testis-specific promoters in the silkworm, Bombyx mori. Insect Molecular Biology. 24 (2), 183-190 (2015).
  14. Guo, X. R., Zheng, S. C., Liu, L., Feng, Q. L. The sterol carrier protein 2/3-oxoacyl-CoA thiolase (SCPx) is involved in cholesterol uptake in the midgut of Spodoptera litura: gene cloning, expression, localization and functional analyses. BioMed Central Molecular Biology. 10, 102 (2009).
  15. Kopeć, S. Studies on the necessity of the brain for the inception of insect metamorphosis. Biological Bulletin. 42 (6), 323-342 (1922).
  16. Wigglesworth, V. B. Factors controlling moulting and 'metamorphosis' in an insect. Nature. 133 (5), 725-726 (1934).
  17. Williams, C. N. Physiology of insect diapause; the role of the brain in the production and termination of pupal dormancy in the giant silkworm, Platysamia cecropia. Biological Bulletin. 90 (3), 234-243 (1946).
  18. Fukuda, S. Hormonal control of molting and pupation in the silkworm. Proceedings of the Imperial Academy Tokyo. 16 (8), 417-420 (1940).
  19. Tian, H. J., Liu, Z. P., Bai, Y. Y. Common methods to detect Sperm quality of mammalian. Journal of Economic Zoology. 8 (4), 198-201 (2004).
  20. Ji, X. S., Chen, S. L., Zhao, Y., Tian, Y. S. Progress in the quality evaluation of fish sperm. Chinese Fishery Science. 14 (6), 1048-1054 (2007).
  21. Baulny, B. O. D., Vern, Y. L., Kerboeuf, D., Maisse, G. Flow cytometric evaluation of mitochondrial activity and membrane integrity in fresh and cryopreserved rainbow trout (Oncorhynchus mykiss) spermatozoa. Cryobiology. 34 (2), 141-149 (1997).
  22. Krasznai, Z., Márián, T., Balkay, I., Emri, M., Trón, L. Permeabilization and structural changes in the membrane of common carp (Cyprinus carpio L.) sperm induced by hypo-osmotic shock. Aquaculture. 129 (1), 134 (1995).
  23. Kime, D. E., et al. Computer-assisted sperm analysis (CASA) as a tool for monitoring sperm quality in fish. Comparative Biochemistry & Physiology Toxicology & Pharmacology Cbp. 130 (4), 425-433 (2001).
  24. Rurangwa, E., Volckaert, F. A., Huyskens, G., Kime, D. E., Ollevier, F. Quality control of refrigerated and cryopreserved semen using computer-assisted sperm analysis (CASA), viable staining and standardized fertilization in African catfish (Clarias gariepinus). Theriogenology. 55 (3), 751-769 (2001).
  25. Seth, R. K., Kaur, J. J., Rao, D. K., Reynolds, S. E. Effects of larval exposure to sublethal concentrations of the ecdysteroid agonists RH-5849 and tebufenozide (RH-5992) on male reproductive physiology in Spodoptera litura. Journal of Insect Physiology. 50 (6), 505-517 (2004).
  26. Sweeney, R. M., Watterson, R. L. Rib development in chick embryos analyzed by means of tantalum foil blocks. American Journal of Anatomy. 126 (2), 127-149 (1969).
  27. Wilde, S., Logan, M. P. Application of impermeable barriers combined with candidate factor soaked beads to study inductive signals in the chick. Journal of Visualized Experiments. (117), e54618 (2016).

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Biología Número 173 Fusión de testículos microcirugía bloqueo Spodoptera litura
Obstrucción microquirúrgica de la fusión de testículos en <em>Spodoptera litura</em>
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He, X., Ma, Q., Jian, B., Liu, Y.,More

He, X., Ma, Q., Jian, B., Liu, Y., Wu, Q., Chen, M., Feng, Q., Zhao, P., Liu, L. Microsurgical Obstruction of Testes Fusion in Spodoptera litura. J. Vis. Exp. (173), e62524, doi:10.3791/62524 (2021).

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