Mikrochirurgische Obstruktion der Hodenfusion bei Spodoptera litura
Summary
Aluminiumfolie wurde mikrochirurgisch zwischen die Hoden von Spodoptera litura eingeführt, um die Verschmelzung der Hoden zu behindern. Das Verfahren umfasst Einfrieren, Befestigen, Desinfizieren, Einschneiden, Platzieren der Barriere, Nähen, postoperative Fütterung und Inspektion. Dieser Ansatz bietet eine Methode, um die Gewebebildung zu stören.
Abstract
Anstatt genetische Methoden wie RNA-Interferenz (RNAi) und regelmäßig interspaced kurze palindromische Wiederholungen (CRISPR) / CRISPR-assoziierte Endonuklease Cas9 zu verwenden, wurde eine physikalische Barriere mikrochirurgisch zwischen den Hoden von Spodoptera litura eingeführt, um die Auswirkungen dieser Mikrochirurgie auf ihr Wachstum und ihre Fortpflanzung zu untersuchen. Nach dem Einlegen von Aluminiumfolie zwischen den Hoden verlief die Häutung von Insekten während der Metamorphose normal. Das Wachstum und die Entwicklung von Insekten wurden nicht nennenswert verändert; Die Anzahl der Spermienbündel änderte sich jedoch, wenn die Hodenfusion durch die Mikrochirurgie gestoppt wurde. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Blockierung der Hodenfusion die männliche Fortpflanzungsfähigkeit beeinflussen kann. Die Methode kann weiter angewendet werden, um die Kommunikation zwischen Organen zu unterbrechen, um die Funktion spezifischer Signalwege zu untersuchen. Im Vergleich zur konventionellen Chirurgie erfordert die Mikrochirurgie nur eine Gefrieranästhesie, die der Kohlendioxidanästhesie vorzuziehen ist. Die Mikrochirurgie minimiert auch den Bereich der Operationsstelle und erleichtert die Wundheilung. Die Auswahl von Materialien mit spezifischen Funktionen bedarf jedoch weiterer Untersuchungen. Die Vermeidung von Gewebeverletzungen ist bei Einschnitten während der Operation von entscheidender Bedeutung.
Introduction
Fusion ist ein häufiges Phänomen in der Gewebe- oder Organentwicklung. Beispiele hierfür sind der dorsale Verschluss und der Thoraxverschluss bei Drosophila1 und der Gaumenmorphogenese, die Neuralrohrmorphogenese und die Herzmorphogenese bei Mäusen und Hühnern2. CRISPR und RNAi wurden angewendet, um die Rolle von Genen im Fusionsprozess zu untersuchen2,3,4.
Spodoptera litura (S. litura, Lepidoptera: Noctuidae) ist ein schädlicher polyphager Schädling, der in tropischen und subtropischen Gebieten Asiens, einschließlich China, weit verbreitet ist4,5,6. Die weite Verbreitung von S. litura wird zum Teil auf seine starke Fortpflanzungsfähigkeit zurückgeführt, die für die Entwicklung von Gonaden relevant ist. Männliche Unfruchtbarkeit ist ein Ansatz, um diesen Schädling zu kontrollieren. Wie in der schematischen Abbildung der Hodenstruktur gezeigt, sind die Hoden von der Hodenscheide umgeben, einschließlich der äußeren Scheide (Peritonealscheide) und der inneren Basallamina. Die Basallamina erstreckt sich intern zur Bildung des Follikelepits und trennt den inneren Bereich des Hodens in vier Kammern, die Follikel genannt werden (Abbildung 1).
In den Follikeln entwickeln sich Spermatogonien nach Mitose und Meiose zu Spermatozoen, und dann richten sich die Spermatozoen in den Spermiensäcken in der gleichen Richtung aus, um Spermienbündel zu bilden7. Während der Spermatogenese differenzieren sich die primären Spermatozyten in Eupyrenspermien oder Apyrenspermien. Spermatozyten in der Larvenphase entwickeln sich zu Eupyrenspermien mit einem langen Schwanz, der mit einem Kopf eines länglichen Kerns verbunden ist; Diese können Eier befruchten. Umgekehrt entwickeln sich Spermatozyten in der mittleren Puppenphase zu Apyrenspermien mit einem verworfenen Kern; Diese Spermien unterstützen das Überleben, die Bewegung und die Befruchtung von Eupyrenspermien9,10. Der 6. Tag der Puppe ist der Zeitraum, in dem die Hoden reichlich Eupyren- und Apyren-Spermienbündel haben.
Abbildung 1: Schematische Darstellung der Hodenstruktur von Lepidoptera-Insekten11. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.
Hodenfusion tritt bei den meisten Insekten der Lepidoptera-Ordnung auf11,12, insbesondere bei Arten, die landwirtschaftliche Schädlinge sind. Hodenfusion bezieht sich auf ein Hodenpaar, das in der Larvenphase bilateral wächst, sich einander nähert und anhaftet und sich schließlich in eine einzelne Gonade integriert11. Bei Spodoptera litura geschieht dies während der Metamorphose vom Larven- zum Puppenstadium. Von Tag 1 des 5. Instar (L5D1) bis Tag 4 des 6. Instar (L6D4) wächst das Hodenpaar allmählich an Größe, und die Farbe färbt sich hellgelb von elfenbeinweiß. Es wird schwach rot, wenn es die präpupale Phase erreicht (L6D5 bis L6D6). Zwei bilaterale symmetrische Hoden nähern sich während des präpupalen Stadiums aneinander, verschmelzen zu einem und drehen sich gegen den Uhrzeigersinn (dorale Ansicht), um in der Puppen- und Erwachsenenphase einen einzigen Hoden zu erzeugen11. Dieses Phänomen tritt bei Seidenraupen nicht auf, die eine beträchtliche wirtschaftliche Bedeutung haben und seit 5000 Jahren domestiziert sind13. Daher wird angenommen, dass die Fusion der Hoden die Fortpflanzungsfähigkeit verbessert.
Um die Bedeutung der Hodenfusion von Spodoptera litura zu bestimmen, ist es wichtig, die Auswirkungen der Blockierung des Prozesses zu untersuchen. In diesem Protokoll wurde Aluminiumfolie mikrochirurgisch zwischen die Hoden gelegt, um sie getrennt zu halten, und die daraus resultierenden Veränderungen in der Entwicklung der Insekten und ihrer Hoden wurden untersucht.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nach der mikrochirurgischen Behinderung der Hodenfusion in Spodoptera litura nahm die Anzahl der Spermienbündel ab, was die Hypothese stützte, dass diese Fusion für die Fortpflanzungsfähigkeit von Vorteil ist. Die chirurgische Manipulation wird seit dem frühen 20. Jahrhundert verwendet, um die physiologische Entwicklung von Insekten zu untersuchen. Um festzustellen, ob der Hirnnerv durch Insektenmetamorphose reguliert wird, führten einige Forscher Verfahren wie Ligatur und Enthauptung an verschi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (Nr.: 31772519, 31720103916; ) und einem offenen Stipendium des State Key Laboratory of Silkworm Genome Biology, South West University (Nr.: sklsgb2013003) unterstützt.
Materials
| 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 |
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