秋ミミミズ、スポドプテラ・フルギペルダにおける超活性ピギーバツトランスポザーゼ媒介性生殖細胞変容
Summary
秋のミズ、 スポドプテラ・フルギペルダでの生殖細胞系列変換に成功し、多動 性ピギーババトランス ポザーゼのmRNAを用いて達成した。
Abstract
トランスポーザブル要素を用いた昆虫ゲノムへの遺伝貨物の安定的な挿入は、機能的ゲノム研究と遺伝的害虫管理戦略の開発のための強力なツールです。昆虫変換で最も使用されるトランスポーザ要素はピギーバクであり、ピギーバク系生殖細胞系列変換はモデル昆虫で正常に行われている。しかし、この技術を農業害虫を含む非モデル昆虫に採用することは依然として困難です。本論文は、多動性ピギーバツトランスポザーゼ(hyPBase)を用いた世界的な農業害虫、秋のミズ(FAW)、スポドプテラ・フルギペルダの生殖細胞系列転換について報告する。
この研究では、hyPBase mRNAを生成し、胚マイクロインジェクションでヘルパープラスミドの代わりに使用した。この変化は、トランスジェニックFAWの生成に成功しました。さらに、トランスジェニック動物のスクリーニング方法、トランスジーン挿入のPCRベースの迅速な検出、および熱非対称インターレースPCR(TAIL-PCR)ベースの統合部位の決定、および、インテグレーション部位の決定についても説明する。したがって、この論文は、FAWおよび他の鱗翅目昆虫における ピギーバックベースのトランスジェネシスを促進するトランスジェニックFAWを産生するプロトコルを提示する。
Introduction
秋のミミズ(FAW)、スポドプテラフルギペルダは、アメリカの熱帯および亜熱帯地域に自生しています。現在、これは世界100カ国以上で壊滅的な昆虫草食動物です。FAW幼虫は、いくつかの重要な主食作物2を含む350以上の宿主植物を供給する。FAW成人の強い移住能力は、アメリカ大陸から他の場所への最近の急速な広がりに貢献しています1,2 .その結果、この昆虫は現在、国際的に食料安全保障を脅かしています。新しい技術を適用すると、FAWの高度な研究を容易にし、この害虫を管理するための新しい戦略を提供することができます。
昆虫生殖細胞系列の形質転換は遺伝子機能を研究し、遺伝子制御3,4で使用するトランスジェニック昆虫を生成するために用いられている。昆虫の遺伝的変換を達成するために使用される様々な方法の中で、ピギーバクト元素ベースの方法は、最も使用される方法5です。しかし、転位率が低いため、非モデル昆虫のトランスジェネシスを行うことは依然として困難です。最近、ピギーバクトランスポザーゼ(hyPBase)の多動バージョンが6,7を開発した。生殖細胞系の形質転換は、最近8号機で達成されたが、これは鱗翅目昆虫にhyPBaseを使用した最初の報告である。本報告では、トランスジェニックFAWの生成におけるhyPBase mRNAの採用に関する詳細な情報が記載されている。ここで説明する方法は、他の鱗翅目昆虫の形質転換を達成するために適用することができる。
Protocol
Representative Results
Discussion
転位率が低く、トランスジェニック成分を新鮮な胚に送達するのが難しいため、多くの非モデル昆虫、特に順番による生殖細胞質変態の成功が制限されます。生殖細胞系列の変換速度を高めるために、最も広く使用されているピギーババトランスポザーゼ(hyPBase)の多動バージョンが7,10を開発した。現在までに、鱗翅目昆虫における生殖細胞?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
報告された研究は、国立科学財団I/UCRC、節足動物管理技術センター、グラントNo IIP-1821936の下で、業界パートナー、農業・食品研究イニシアチブ競争助成金第2019-67013-29351と米国農務省(2019-67013-29 2353057000 33)と国立食品農業研究所(2019-67013-29333)によってサポートされています。
Materials
| 1.5" Dental Cotton Rolls | PlastCare USA | 8542025591 | REARING |
| 1 oz Souffle Cup Lids | DART | PL1N | |
| 1 oz Souffle Cups | DART | P100N | REARING |
| 48 oz Plastic Deli Containers | Genpack | AD48 | REARING |
| Add-on Filter Set (Green) | NightSea LLC | SFA-BLFS-GR | SCREENING |
| Borosilicate Glass | Sutter Instruments | BF100-50-10 | INJECTION |
| Borosilicate Glass | SUTTER INSTRUMENT | BF-100-50-10 | |
| Dissecting Scope | Nikon | SMZ745T | SCREENING |
| Featherweight Forceps | BioQuip | 4750 | REARING |
| Gutter Guard | ThermWell Products | VX620 | REARING |
| Inverted Microscope | Olympus | IX71 | INJECTION |
| Microinjector | Narishige | IM-300 | INJECTION |
| Micropipette Puller | Sutter Instruments | P-1000 | INJECTION |
| Microscope Slides | VWR | 16004-22 | INJECTION |
| NightSea Full System | NightSea LLC | SFA-RB-DIM | SCREENING |
| Nitrogen Gas | AWG/Scott-Gross | NI 225 | INJECTION |
| Paper Towels | Bounty | 43217-45074 | REARING |
| Spodoptera frugiperda Artificial Diet | Southland Products, Inc | N/A [Request Species/Quantity] | REARING |
| Spodoptera frugiperda Eggs | Benzon Research, Inc | N/A [Request Species/Quantity] | REARING |
| Taq MasterMix | polymerase mixture |
References
- Gui, F., et al. Genomic and transcriptomic analysis unveils population evolution and development of pesticide resistance in fall armyworm Spodoptera frugiperda. Protein Cell. , (2020).
- Montezano, D. G., et al. Host plants of Spodoptera frugiperda (Lepidoptera: Noctuidae) in the Americas. African Entomology. 26 (2), 286-300 (2018).
- Li, Z., et al. Ectopic expression of ecdysone oxidase impairs tissue degeneration in Bombyx mori. Proceedings, Biological Sciences. 282 (1809), 20150513 (2015).
- Ogaugwu, C. E., Schetelig, M. F., Wimmer, E. A. Transgenic sexing system for Ceratitis capitata (Diptera: Tephritidae) based on female-specific embryonic lethality. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 43 (1), 1-8 (2013).
- Gregory, M., Alphey, L., Morrison, N. I., Shimeld, S. M. Insect transformation with piggyBac: getting the number of injections just right. Insect Molecular Biology. 25 (3), 259-271 (2016).
- Otte, M., et al. Improving genetic transformation rates in honeybees. Scientific Reports. 8 (1), 16534 (2018).
- Eckermann, K. N., et al. Hyperactive piggyBac transposase improves transformation efficiency in diverse insect species. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 98, 16-24 (2018).
- Chen, X., Koo, J., Gurusamy, D., Mogilicherla, K., Palli, S. R. Caenorhabditis elegans systemic RNA interference defective protein 1 enhances RNAi efficiency in a lepidopteran insect, the fall armyworm, in a tissue-specific manner. RNA Biology. , 1-9 (2020).
- Liu, Y. G., Chen, Y. High-efficiency thermal asymmetric interlaced PCR for amplification of unknown flanking sequences. Biotechniques. 43 (5), 649-650 (2007).
- Yusa, K., Zhou, L., Li, M. A., Bradley, A., Craig, N. L. A hyperactive piggyBac transposase for mammalian applications. Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unites States of America. 108 (4), 1531-1536 (2011).
- Xu, H., O’Brochta, D. A. Advanced technologies for genetically manipulating the silkworm Bombyx mori, a model Lepidopteran insect. Proceedings, Biological Sciences. 282 (1810), 20150487 (2015).
- Wu, S. C. -. Y., et al. piggyBac is a flexible and highly active transposon as compared to sleeping beauty, Tol2, and Mos1 in mammalian cells. Proceedings of the National Academy of Sciences of the Unites States of America. 103 (41), 15008-15013 (2006).
- Tamura, T., et al. Germline transformation of the silkworm Bombyx mori L. using a piggyBac transposon-derived vector. Nature Biotechnology. 18 (1), 81-84 (2000).
- Handler, A. M., Harrell, R. A. Germline transformation of Drosophila melanogaster with the piggyBac transposon vector. Insect Molecular Biology. 8 (4), 449-457 (1999).
- Dreyfus, M., Régnier, P. The poly (A) tail of mRNAs: bodyguard in eukaryotes, scavenger in bacteria. Cell. 111 (5), 611-613 (2002).
