Алюминиевая фольга была микрохирургически вставлена между яичками Spodoptera litura , чтобы препятствовать слиянию яичек. Процедура включает в себя замораживание, фиксацию, дезинфекцию, разрез, установку барьера, наложение швов, послеоперационное кормление, осмотр. Такой подход предусматривает метод вмешательства в образование тканей.
Вместо использования генетических методов, таких как РНК-интерференция (РНКи) и кластеризованные регулярно интерраспространенные короткие палиндромные повторы (CRISPR)/CRISPR-ассоциированная эндонуклеаза Cas9, между яичками Spodoptera litura был микрохирургически вставлен физический барьер для изучения влияния этой микрохирургии на ее рост и размножение. После введения алюминиевой фольги между яичками линька насекомых во время метаморфоз протекала нормально. Рост и развитие насекомых не претерпели значительных изменений; однако количество пучков сперматозоидов изменялось, если слияние яичек было остановлено микрохирургией. Эти результаты подразумевают, что блокирование слияния яичек может влиять на способность мужчин к размножению. Метод может быть дополнительно применен для прерывания связи между органами для изучения функции конкретных сигнальных путей. По сравнению с обычной хирургией, микрохирургия требует только замораживания анестезии, которая предпочтительнее обезболивания углекислым газом. Микрохирургия также минимизирует область места операции и способствует заживлению ран. Однако подбор материалов с конкретными функциями требует дальнейшего изучения. Предотвращение повреждения тканей имеет решающее значение при создании разрезов во время операции.
Слияние является распространенным явлением в развитии тканей или органов. Примеры включают закрытие спины и закрытие грудной клетки у Drosophila1 и морфогенез неба, морфогенез нервной трубки и морфогенез сердца у мышей и кур2. CRISPR и RNAi были применены для исследования роли генов в процессе слияния2,3,4.
Spodoptera litura (S. litura, Lepidoptera: Noctuidae) — вредный полифаговой вредитель, широко распространённый в тропических и субтропических районах Азии, включая Китай4,5,6. Широкое распространение S. litura отчасти объясняется его мощной репродуктивной способностью, которая имеет отношение к развитию половых желез. Мужское бесплодие является одним из подходов к борьбе с этим вредителем. Как показано на схематичном рисунке строения яичек, яички заключены оболочкой яичка, включая наружную оболочку (перитонеальную оболочку) и внутреннюю базальную пластинку. Базальная пластинка простирается внутрь, образуя фолликулярный эпителий и разделяет внутреннюю область яичка на четыре камеры, называемые фолликулами (рисунок 1).
В фолликулах сперматогония развивается в сперматозоиды после митоза и мейоза, а затем сперматозоиды в сперматозоидных мешочках выравниваются в том же направлении, образуя пучки сперматозоидов7. Во время сперматогенеза первичные сперматоциты дифференцируются в эвпиреновые сперматозоиды или апиреновые сперматозоиды. Сперматоциты в личиночной фазе развиваются в эвпиреновые сперматозоиды с длинным хвостом, соединенным с головкой вытянутого ядра; они могут оплодотворить яйцеклетки. И наоборот, сперматоциты в середине куколочной фазы развиваются в апиреновые сперматозоиды с выброшенным ядром; эти сперматозоиды способствуют выживанию, движению и оплодотворению сперматозоидов эвпирена9,10. 6-й день куколки – это период, в течение которого яички имеют обильные пучки сперматозоидов эвпирена и апирена.
Рисунок 1: Принципиальная схема яичковой структуры чешуекрылых насекомых11. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
Слияние яичек происходит у большинства насекомых отряда чешуекрылых11,12, особенно у тех видов, которые являются сельскохозяйственными вредителями. Слияние яичек относится к паре яичек, растущих двусторонне в личиночной фазе, приближающихся и прилипающих друг к другу, в конечном итоге интегрирующихся в единую гонаду11. У Spodoptera litura это происходит во время метаморфозы из личиночной в куколочную стадию. С 1-го дня 5-й звезды (L5D1) по 4-й день 6-й звезды (L6D4) пара яичек постепенно увеличивается в размерах, и цвет становится светло-желтым из слоновой кости-белого. Он становится слабым красным, когда достигает препупальной фазы (от L6D5 до L6D6). Два двусторонних симметричных яичка приближаются друг к другу во время стадии препупальности, сливаются в одну и скручиваются против часовой стрелки (доральный вид), чтобы получить одно яичко в фазе куколки и взрослой особи11. Это явление не встречается у шелкопрядов, которые имеют немалое экономическое значение и были одомашнены в течение 5000 лет13. Таким образом, предполагается, что сращение яичек улучшает репродуктивную способность.
Чтобы определить значимость слияния яичек Spodoptera litura , важно исследовать эффекты блокирования процесса. В этом протоколе алюминиевая фольга была микрохирургически вставлена между яичками, чтобы держать их разделенными, и были изучены последующие изменения в развитии насекомых и их яичек.
После микрохирургического препятствования слиянию яичек в Spodoptera litura количество пучков сперматозоидов уменьшилось, что подтвердило гипотезу о том, что это слияние полезно для репродуктивной способности. Хирургические манипуляции используются для изучения физиологического разв…
The authors have nothing to disclose.
Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (Nos.:31772519, 31720103916; ) и открытым грантом от Государственной ключевой лаборатории биологии генома шелкопряда Юго-Западного университета (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 |