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方法文章

卵寄生蜂松毛虫赤眼蜂(Trichogramma dendrolimi Matsumura)中的RNA干扰

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DOI:

10.3791/66250

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2023年11月21日

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本文内容

摘要

RNA干扰(RNAi)技术在许多体型微小的寄生性天敌昆虫中的应用面临巨大挑战,例如 赤眼蜂属 黄蜂。本研究阐明了一种高效的RNAi方法 赤眼蜂(Trichogramma dendrolimi). 本方法为研究基因调控提供了一个可靠的模型 赤眼蜂属 黄蜂

摘要

卵寄生蜂Trichogramma spp. 被公认为在农业和林业中防治多种鳞翅目害虫的有效生物防治剂。Trichogramma 后代的幼体阶段在寄主卵内发育,体型极为微小(成虫体长约0.5 mm)。RNA干扰(RNAi)技术已成为阐明多种生物基因功能的关键工具。然而,在某些小型寄生蜂(如Trichogramma)中实施RNAi操作通常面临重大挑战。本研究提出了一种在Trichogramma dendrolimi中高效实施RNAi的方法。该方案包括从寄主卵中获取并分离单个T. dendrolimi个体、设计与合成双链RNA(dsRNA)、体外移植与培养T. dendrolimi蛹、显微注射dsRNA,以及通过RT-qPCR分析评估靶基因的敲低效果。本研究提供了一套完整且图文详尽的T. dendrolimi RNAi实验操作流程,使研究人员能够深入探究该物种的基因调控机制。此外,该方法经少量调整后亦可适用于其他Trichogramma物种的RNAi研究或显微注射实验,因此可为开展其他内寄生性物种的RNAi实验提供重要参考。

引言

Trichogramma 属是一类卵寄生蜂,在全球范围内的农业和森林生态系统中被广泛用作高效生物防治剂,以防控多种鳞翅目害虫1,2,3,4。大规模人工繁殖的Trichogramma 的应用为害虫的可持续治理提供了一种环境友好型策略5,6,7。通过研究基因调控和基因组编辑方法10,深入了解Trichogramma 蜂的分子生物学特性,可为提高这些生物防治剂的大规模繁殖效率和田间表现提供重要依据8,9。

自从发现双链RNA(dsRNA)介导的特异性基因干扰以来 秀丽隐杆线虫 自1998年以来,RNA干扰(RNAi)技术已发展成为一种重要的遗传学工具,通过抑制目的基因的表达来研究生物体的调控机制

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方案

注意:有关本实验方案中使用的所有材料、仪器、软件和试剂的详细信息,请参见材料表。

1. 昆虫培养物的收集与保育

  1. 使用体积比为1:5的阿拉伯胶粉末水溶液,将约5,000粒谷螟卵(Corcyra cephalonica (Stainton))粘附于一张9 cm × 16 cm的卡片上25,26。
    注意:避免在卡片上粘附过多寄主卵,过度密集会妨碍后续的转移和解剖操作。
  2. 为防止寄主卵孵化,将寄主卵卡片置于紫外光(UV)下照射30分钟(图1-i)。随后,将含有灭活卵的纸张裁剪成直径8 cm、厚1 cm的卵卡,每张卵卡包含约300–500粒卵(图1-ii)25,26,27。
  3. 将80–120头T. denrolimi蜂引入一根....

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结果

T. denrolimi 蛹在注射 dsFerhch 后的羽化率显著低于注射 dsGFP 或未注射个体(表1)。在成功羽化的蜂中,51.85% 接受 dsFerhch 处理的 T. denrolimi 出现翅发育畸形、翅变小的现象。而在注射 dsGFP 或未注射的蜂中未观察到畸形个体(表1)。此外,注射 dsFerhch 的 T. denrolimi 蛹腹部出现黑色素沉积,这是铁代谢异常的表型特征23。而在注射 dsGFP 或未注射的 T. denrolimi 蛹中未观察到黑色素沉积现象(图4)。

RT-qPCR 分析显示,在注射 dsFerhch 24 小时后,T. denrolimi 蛹中 <.......

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讨论

Trichogramma 蜂类被公认为有效的生物防治制剂,专门针对农业和林业中多种鳞翅目害虫1。这些微小的蜂类在其寄主卵内完成未成熟阶段的发育,这一特性为开展RNAi实验带来了挑战5,18。本研究提供了在 T. denrolimi 中进行RNAi实验的全面可视化指南。鉴于 Trichogramma 属内各物种具有相似的生物学特性,该方法经适当调整后可轻松适用于其他 Trichogramma 物种以及内寄生性蜂类的RNAi研究或显微注射实验。

该方案引入了多种创新方法,可实现高效的dsRNA显微注射,并简化RT-qPCR流程 T. denrolimi以及优化移植和 体外 孵育 T. denrolimi 蛹。根据本研究,移植蛹的羽化率达到90%,且无需任何注射。当移植蛹接受ds处理时GFP<.......

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披露

作者声明不存在利益冲突。

致谢

本研究由国家自然科学基金项目(32172476,32102275)、农业科技创新计划(CAAS-ZDRW202203,CAAS-ZDRW202108)以及中央引导地方科技发展资金(XZ202301YD0042C)资助。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
2x ES Taq MasterMix(含染料)Cowin Biotech, 中国CW0690H用于扩增dsRNA序列
20x PBS缓冲液,DEPC处理(pH 7.2–7.6)Sangon Biotech, 中国B540627-0500用于稀释dsRNA
琼脂条石狮环球琼脂工业有限公司,中国n/a用于制备培养基
氨苄青霉素钠Sangon Biotech, 中国A610028用于制备培养基
Bioer恒温金属浴 BIOER, 中国MB-102用于合成dsRNA
硼硅酸盐玻璃毛细管 WPI, 美国1B100-4用于拉制毛细玻璃针
超净工作台 Airtech, 中国SW-CJ-1FD用于提取RNA
双蒸水Sangon Biotech, 中国A500197-0500用于稀释cDNA
环境测试培养箱 Panasonic, 日本MLR-352H-PC用于培养T. denrolimi
Eppendorf离心机 Eppendorf, 德国5418R用于储存RNA样品
Eppendorf FemtoJet 4iEppendorf, 德国FemtoJet 4i用于向T. denrolimi注射
Eppendorf制冷离心机 Eppendorf, 德国5810R离心
乙醇溶液(75%,RNase-free)Aladdin, 中国M052131-500ml用于提取RNA
凝胶回收试剂盒Omega, 美国D25000-02用于提取cDNA
阿拉伯胶Solarbio, 中国CG5991-500g用于制作卵卡
异丙醇Aladdin, 中国80109218用于提取RNA
激光毛细管拉制仪 SUTTER, 美国P-2000用于拉制毛细玻璃针
微量加样器 Eppendorf, 德国20 µL用于加载dsRNA
多样品组织研磨仪 LICHEN, 中国LC-TG-24用于研磨T. denrolimi
针头研磨仪 SUTTER, 美国BV-10-E用于研磨毛细玻璃针
无核酸酶水Sangon Biotech, 中国用于稀释RNA
OLYMPUS显微镜OLYMPUS, 日本XZX16用于观察T. denrolimi
PCR仪 Bio-rad, 美国S-1000用于DNA扩增
PowerPac BasicBio-rad, 美国PowerPacTM Basic用于检测dsRNA质量 
dsGFP引物(正向)[TAATACGACTCACTATAGGG]
ACAAACCAAGGCAAGTAATA
dsGFP引物(反向)[TAATACGACTCACTATAGGG]
CAGAGGCATCTTCAACG
FerhchqPCR引物(正向)TGAAGAGATTCTGCGTTCTGCT
FerhchqPCR引物(反向)CTGTAGGAACATCAGCAGGCTT
FerhchRNAi引物(反向)[TAATACGACTCACTATAGGG]AG
TAGCCATCATCTTTCC
FerhchRNAi引物(正向)[TAATACGACTCACTATAGGG]
ACACTGTCAATCGTCCTG
FoxOqPCR引物(正向)CTACGCCGATCTCATAACGC
FoxO qPCR引物(反向)TGCTGTCGCCCTTGTCCT
含gDNA Eraser的PrimeScript RT试剂盒(完美实时)TaKaRa, 日本RR047A
实时定量PCR仪 Bio-rad, 美国CFX 96 Touch用于进行逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR) 
实时PCR(TaqMan)引物与探针设计工具https://www.genscript.com/tools/real-time-pcr-taqman-primer-design-tool/
T7 RiBoMAX Express RNAi系统Promega, 美国P1700用于体外 in vitro 合成dsRNA
TB Green Premix Ex TaqTM figure-materials-1(含RnaseH Plus)TaKaRa, 日本RR820A用于进行RT-qPCR
三氯甲烷科试剂, 中国GB/T682-2002用于提取RNA
TRIzol试剂Ambion, 美国15596018用于从样品中提取总RNA
超低温冰箱 Thermo, 美国Forma 911

参考文献

  1. Zang, L. S., Wang, S., Zhang, F., Desneux, N. Biological control with Trichogramma in China: History, present status and perspectives. Annu Rev Entomol. 66, 463-484 (2020).
  2. Zhou, J. C., et al.

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