Böceklerde ösosyalliğin, yani Hymenoptera ve Blattodea (eski adıyla Isoptera) düzenlerinin evrimi, hem birey hem de koloni seviyelerinde ortaya çıkan benzersiz ve genellikle sofistike davranışsal özelliklerle sonuçlanmıştır. En gelişmiş sosyal böcek gruplarını karakterize eden bir özellik olan üreme işbölümü, genellikle davranışsal ve genellikle morfolojik olarak ayırt edici gruplardan oluşan kast sistemlerini içerir. Kastlar arasındaki bu tür davranışsal ve morfolojik çeşitlilik sadece genetik sistemleri tarafından değil, aynı zamanda çevre 1,2,3,4 tarafından da kontrol edilir ve bu da ösosyal böcekleri genetik ve epigenetik araştırmalar için çekici konular haline getirir.
Ösosyal böceklerin genetik sistemini manipüle etme yeteneğinin, birçok türün laboratuvar ortamlarında çiftleşmediği ve üremediği için zor olduğu kanıtlanmıştır. Çoğu ösosyal böcek ayrıca bir kolonide çok az sayıda üreme bireyine sahiptir, bu da üretilebilecek yavru sayısını sınırlar ve sonuç olarak genetik manipülasyon için örneklem boyutunu sınırlar5. Ek olarak, birçok ösosyal böcek, genetik çalışmalar için yaygın olarak kullanılan böceklere ( Drosophila gibi) kıyasla uzun nesil sürelerine sahiptir ve genetik çizgilerin oluşturulmasının zorluğuna katkıdabulunur 5. Bununla birlikte, bazı ösosyal türler, bir kolonide üreme açısından aktif bireylerin büyük bir bölümünü üretebilir, bu da zorlukları hafifletir ve mutant veya transgenik çizgiler oluşturma fırsatları sunar.
Poperin karınca türü Harpegnathos tuzlayıcısı söz konusu olduğunda, tüm kadın işçiler bir kraliçenin ölümü veya sosyal izolasyon üzerine üreme açısından aktif hale gelebilir. Bu işçilere "gamergates" denir ve yeni koloniler oluşturmak için kullanılabilir6. Ayrıca, bir kolonide birden fazla oyuncu kapısı bulunabilir, böylece yavru üretimi 5,7,8 artar. Şimdiye kadar, Avrupa bal arısı, Apis mellifera ve karınca türlerinde, H. saltator, Ooceraea biroi ve Solenopsis invicta9,10,11,12,13,14,15 mutant ve / veya transgenik çizgiler geliştirilmiştir. . Sosyal arılarda ve karıncalarda yapılan genetik analizler, ösosyalliğin daha iyi anlaşılmasına giden yolu açmış, genleri ve bunların ösosyal böcek davranışı ve kasta özgü fizyoloji üzerindeki etkilerini incelemek için bir dizi fırsat sağlamıştır.
Burada, H. saltator'daki CRISPR / Cas9 sistemi aracılığıyla genetik modifikasyon için bir protokol sağlıyoruz. Spesifik olarak, bu teknik, tüm koku verici reseptörlerin (OR'lar) zorunlu ko-reseptörünü kodlayan gen olan orco'da bir germline mutasyonu oluşturmak için kullanıldı10. OR genleri, hymenopteran eusocial böceklerinde16 önemli ölçüde genleşmiştir ve orko, böcek koku almada önemli bir rol oynamaktadır; yokluğunda, ameliyathaneler normal şekilde toplanmaz veya çalışmaz. Orko geninin mutasyonları bu nedenle koku alma hissini, sinirsel gelişimi ve ilişkili sosyal davranışları bozar 9,10.
Bu protokolde, Cas9 proteinleri ve küçük kılavuz RNA'lar (sgRNA'lar), bir hedef genin mutagenezini indüklemek amacıyla mikroenjeksiyon kullanılarak karınca embriyolarına verilir. Burada, mikroenjeksiyon prosedürünü, kolonilerin ve enjekte edilen embriyoların bakımı ile ilgili talimatlarla birlikte ayrıntılı olarak açıklayacağız. Bu yöntemler, H. tuzlayıcı karıncalarında çeşitli farklı genlerde mutagenezi indüklemek için uygundur ve daha geniş bir hymenopteran böcek spektrumuna uygulanabilir.