Aluminiumsfolie ble mikrokirurgisk satt inn mellom testiklene til Spodoptera litura for å hindre sammensmelting av testis. Prosedyren inkluderer frysing, festing, desinfeksjon, snitt, plassering av barrieren, suturering, postoperativ fôring og inspeksjon. Denne tilnærmingen gir en metode for å forstyrre vevsdannelse.
I stedet for å bruke genetiske metoder som RNA-interferens (RNAi) og gruppert regelmessig interspaced korte palindromiske repetisjoner (CRISPR)/CRISPR-assosiert endonuklease Cas9, ble en fysisk barriere mikrokirurgisk satt inn mellom testiklene til Spodoptera litura for å studere virkningen av denne mikrokirurgien på veksten og reproduksjonen. Etter å ha satt inn aluminiumsfolie mellom testiklene, fortsatte insektsmelting under metamorfose normalt. Insektvekst og utvikling ble ikke bemerkelsesverdig endret; Imidlertid endret antall sædbunter hvis testikler fusjon ble stoppet av mikrokirurgi. Disse funnene antyder at blokkering av testikkelfusjon kan påvirke mannlig reproduksjonsevne. Metoden kan videre brukes til å avbryte kommunikasjon mellom organer for å studere funksjonen til spesifikke signalveier. Sammenlignet med konvensjonell kirurgi krever mikrokirurgi bare frysebedøvelse, noe som er å foretrekke fremfor karbondioksidbedøvelse. Mikrokirurgi minimerer også operasjonsområdet og letter sårheling. Valg av materialer med spesifikke funksjoner trenger imidlertid videre undersøkelser. Unngå vevsskade er avgjørende når du gjør snitt under operasjonen.
Fusjon er et vanlig fenomen i vev eller organutvikling. Eksempler er dorsal lukking og thoraxlukking i Drosophila1 og ganemorfogenese, nevral tube morfogenese og hjertemorfogenese hos mus og kylling2. CRISPR og RNAi har blitt brukt til å undersøke genenes roller i prosessen med fusjon2,3,4.
Spodoptera litura (S. litura, Lepidoptera: Noctuidae) er et skadelig polyfagisk som er utbredt i tropiske og subtropiske områder i Asia, inkludert Kina4,5,6. Den brede fordelingen av S. litura er delvis tilskrevet sin kraftige reproduktive evne, som er relevant for gonadutvikling. Mannlig infertilitet er en tilnærming for å kontrollere dette. Som vist i den skjematiske figuren av testikkelstruktur, er testiklene omsluttet av testikkelhylsen, inkludert den eksterne hylsen (peritonealhylse) og indre basal lamina. Basal lamina strekker seg internt for å danne follikulær epitel og skiller det indre området av testis i fire kamre kalt follikler (figur 1).
I folliklene utvikler spermatogonia seg til spermatozoa etter mitose og meiosis, og deretter er spermatozoa i sperm sacs justert i samme retning for å danne sædbunter7. Under spermatogenese skiller de primære spermatocyttene seg i eupyrene sædceller eller apyren sædceller. Spermatocytter i larvalfasen utvikler seg til eupyren sæd med en lang hale koblet til et hode av en langstrakt kjerne; disse kan gjødsle egg. Omvendt utvikler spermatocytter i midt-pupalfasen til apyren sæd med en kassert kjerne; disse sædcellene hjelper overlevelse, bevegelse og befruktning av eupyren sperm9,10. Den sjette dagen av puppen er perioden der testiklene har rikelig eupyren og apyrene sædbunter.
Figur 1: Skjematisk diagram over testikkelstrukturen til Lepidoptera insekter11. Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.
Testikkelfusjon forekommer i de fleste insekter av Lepidoptera-ordren11,12, spesielt i de artene som er landbruksskade skadedyr. Testikkelfusjon refererer til et par testikler som vokser bilateralt i larvefasen, nærmer seg og holder seg til hverandre, og til slutt integreres i en enkelt gonad11. I Spodoptera litura skjer det under metamorfose fra larvalen til puppetrinnet. Fra dag 1 av den femte instar (L5D1) til dag 4 av den sjette instar (L6D4), vokser testiklene gradvis i størrelse, og fargen blir lysegul fra elfenbenshvit. Den blir svak rød når den når prepupalfasen (L6D5 til L6D6). To bilaterale symmetriske testikler nærmer seg hverandre i forberedelsesfasen, smelter sammen til en og vri mot urviseren (doralvisning) for å produsere en enkelt testis i pupal- og voksenfasene11. Dette fenomenet forekommer ikke i silkeorm, som har betydelig økonomisk betydning og har blitt tammet i 5000 år13. Dermed antas det at testiklenes fusjon forbedrer reproduktiv evne.
For å bestemme betydningen av Spodoptera litura testikkelfusjon, er det viktig å undersøke effekten av å blokkere prosessen. I denne protokollen ble aluminiumsfolie mikrokirurgisk satt inn mellom testiklene for å holde dem skilt, og de påfølgende endringene i utviklingen av insekter og deres testikler ble studert.
Etter mikrokirurgisk hindring av testikler fusjon i Spodoptera litura, reduserte antall sædbunter, noe som støttet hypotesen om at denne fusjonen er gunstig for reproduktiv evne. Kirurgisk manipulasjon har blitt brukt til å studere den fysiologiske utviklingen av insekter siden tidlig på 1900-tallet. For å avgjøre om kranialnerven er regulert av insektmetamorfose, utførte noen forskere prosedyrer som ligasjon og halshugging på forskjellige insekter (inkludert Rhodnius prolixus av Hemi…
The authors have nothing to disclose.
Dette arbeidet ble støttet av National Natural Science Foundation of China (Nos.:31772519, 31720103916; ) og et åpent tilskudd fra State Key Laboratory of Silkworm Genome Biology, South West University (No.: sklsgb2013003).
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 |