nerii 蚜生物培养和基因表达的维持--植物-昆虫相互作用的非模型系统

Summary

蚜虫蚜虫nerii殖民在罗布麻家族 (Apocyanaceae) 高度防卫的植物上, 为研究植物-昆虫相互作用提供了许多机会。在这里, 我们提出了一系列维护植物和蚜虫文化的协议, 以及对nerii的分子和涨价可能数据的生成和分析。

Abstract

蚜虫是一个优秀的实验模型的各种生物学问题, 从进化的共生和发展 polyphenisms 的问题周围昆虫与他们的寄主植物的相互作用。基因组资源可用于几种蚜虫物种, 随着下一代测序的进展, transcriptomic 研究正在扩展到缺乏基因组的非模型生物。此外, 蚜虫的培养可以从田间收集, 并在实验室饲养, 用于生物体和分子实验, 以弥合生态和遗传学研究之间的差距。最后, 许多蚜虫可以保持在实验室对他们的首选寄主植物在永久, 孤雌生殖生命周期允许比较无性繁殖基因型。蚜虫nerii, 马利筋-夹竹桃蚜, 提供一个这样的模型, 研究昆虫与有毒植物的相互作用, 利用生物体和分子实验。温室植物和蚜虫培养方法及实验室、DNA 和 RNA 提取、微卫星分析、转录组装和注释、转录差异表达本文对差异表达基因的分析和 qPCR 验证进行了概述和讨论。

Introduction

蚜虫是小型的, hemimetabolous 昆虫, 在世界各地的不同的植物家庭殖民。它们是独特的几个特点, 最明显的是他们复杂的生命周期涉及周期性的孤雌和离散 polyphenisms, 和他们的义务营养共生与细菌或酵母 endosymbionts 提供营养缺乏从他们的饮食植物汁液¹。虽然大多数蚜虫都是寄主植物专家, 但一些通才物种是重要的农作物害虫, 直接或通过其载体²的病原体和病毒对农作物造成相当大的经济损失。2010年的第一个蚜虫基因组的出版, 豌豆蚜虫Acyrthosiphon 豌豆³, 标志着蚜虫生物学研究的一个重要里程碑, 因为它提供了基因组资源, 以解决有关昆虫的问题对草食生活方式的适应, 包括那些可能导致更好的控制策略⁴。自那时以来, 额外的基因组资源已经积累了为大豆蚜虫蚜线虫⁵的注明基因组, 和公开提供的全基因组资源为另三-蚜虫种类 (桃cerasi (黑樱桃蚜虫),桃蚜(桃马铃薯蚜虫),蚜配弟(鸟樱桃燕麦蚜虫)⁶。有价值的 transcriptomic 资源, 以及其他一些蚜虫种 (例如,棉蚜 (棉花蚜....

Protocol

1. 植物文化

1. 从任何商业供应商购买种子或从该领域的成熟植物中收集。
   注: 本协议适用于大多数商业上可用的马利筋物种 (如马利 incarnata、 syriaca、 curassavica、 Gomphocarpus physocarpus)。有些种子可能需要冷分层, 并检查种子供应商的指示。
2. 植物种子在一个美好的发芽土壤 (60–70% 细泥煤青苔, 珍珠岩, 蛭石, 石灰石)。
   1. 用发芽混合土填充标准苗盘;确保土壤到达水井的顶端。在每个井, 做一个压痕, 以创建一个洞在土壤约3厘米深。
   2. 把一粒种子放在每个洞里, 水很好地与浇水的罐头, 这样土壤覆盖种子和饱和。
   3. 在温室中种植种子 (见下面的条件, 1.5)。定期水, 每天到每一天;足够保持土壤湿度到中等水平。
3. 当幼苗已经种植了他们的第一套完整的叶子, 重新盆栽幼苗的一般盆栽混合 (50–60% 泥炭苔藓, 树皮和石灰石) (图 1a)。
   1. 使用4英寸圆盆, 适合与紧密封与杯笼。填充与一般灌封土壤约5厘米以下的边缘。
   2. 在土壤深处创建一个洞, 足够深到罐子的底部。
   3. 用....

Results

植物文化:种子将需要大约四周, 取决于季节, 增长足够大, 以重新盆栽 (图 1)。再盆栽苗将需要另外四周的时间才能长成蚜虫培养的最佳大小 (图 1B)。

蚜虫文化:成人A. nerii的区别是一些黑暗的马尾, 可能是无翅 (apterous,图 3A, B) 或翅 (迟到,图 3C, D)。当若虫到达第三龄 (图 3

Discussion

长期以来, 人们已经认识到, aposematic A. nerii可以提供对抵抗植物防御的模式和机制的洞察力, 特别是化学封存^18,37。一些基因组资源最近出现在. nerii¹⁰, 为生态和功能基因组研究提供了新的机会, 利用nerii作为模型。我们概述了蚜虫和植物培养的基本协议, 以及分子/基因组技术, 假设未来这一物种的工作可能涉及利用基因组和功能生态学方法的研究。cardenolide 解毒和螯合在nerii中的机制和意义仍然存在许多开放性问题。在这方面, 诸如对表达击倒或基因编辑方法的 rna 干扰等技术将证明是有价值的。

培育蚜虫的挑战之一是它们在繁殖和散布方面的巨大能力。这些特征直接关系到为什么它们是严重的农作物害虫, 这意味着蚜虫的文化需要几乎每天的关注, 以及极端的照顾, 如果等基因系线是必要的实验。上述技术, 包括为基因表达分.......

Materials

List of materials used in this article

Name	Company	Catalog Number	Comments
Sun Gro Fafard 发芽混合物	悍马国际	10-0952-2
Sun Gro Fafard 3B/ 地铁混合	悍马国际	10-0951-2
2" x 4" 圆形标准罐	安德森罐	1503
DreamTaq DNA 聚合酶	ThermoFisher Scientific	EP0701
Trizol	ThermoFisher Scientific
SuperScript®III 第一链合成试剂盒	ThermoFisher Scientific	18080051
Power SYBR Green PCR 预混液	ThermoFisher Scientific	4367659