استخراج السم من الدبور الطفيلي Trichogramma dendrolimi باستخدام مضيف اصطناعي
Summary
هنا ، نقدم بروتوكولا لاستخراج السم من Trichogramma dendrolimi باستخدام مضيف اصطناعي تم إنشاؤه باستخدام فيلم البولي إيثيلين ومحلول الأحماض الأمينية.
Abstract
الدبابير الطفيلية هي مجموعة متنوعة من حشرات غشاء البكارة التي تعمل كموارد لا تقدر بثمن للمكافحة الحيوية للآفات. لضمان التطفل الناجح ، تقوم الدبابير الطفيلية بحقن السم في مضيفيها لقمع مناعة مضيفيها ، وتعديل نمو المضيفين ، والتمثيل الغذائي ، وحتى السلوك. مع أكثر من 600000 نوع تقديري ، فإن تنوع الدبابير الطفيلية يفوق تنوع السامة الأخرى ، مثل الثعابين والقواقع المخروطية والعناكب. سم الدبابير الطفيلي هو مصدر غير مستكشف للجزيئات النشطة بيولوجيا مع تطبيقات محتملة في مكافحة الآفات والطب. ومع ذلك ، فإن جمع سم الطفيليات يمثل تحديا بسبب عدم القدرة على استخدام التحفيز المباشر أو الكهربائي وصعوبة التشريح بسبب صغر حجمها. Trichogramma هو جنس من الدبابير الطفيلية الصغيرة (~ 0.5 مم) التي تستخدم على نطاق واسع للمكافحة البيولوجية للآفات lepidopteran في كل من الزراعة والغابات. هنا ، نبلغ عن طريقة لاستخراج السم من T. dendrolimi باستخدام مضيفات اصطناعية. يتم إنشاء هذه العوائل الاصطناعية مع فيلم البولي ايثيلين ومحاليل الأحماض الأمينية ومن ثم تلقيح مع الدبابير Trichogramma للتطفل. تم جمع السم وتركيزه في وقت لاحق. تتيح هذه الطريقة استخراج كميات كبيرة من سم Trichogramma مع تجنب التلوث من الأنسجة الأخرى الناتجة عن التشريح ، وهي مشكلة شائعة في بروتوكولات تشريح خزان السم. يسهل هذا النهج المبتكر دراسة سم Trichogramma ، مما يمهد الطريق لأبحاث جديدة وتطبيقات محتملة.
Introduction
الدبابير الطفيلية هي حشرات غشاء البكارة الطفيلية التي تعد موارد مهمة للمكافحة البيولوجية1. هناك مجموعة واسعة من الدبابير الطفيلية ، مع أكثر من 600000 نوع تقديري2. يتجاوز تنوع الدبابير الطفيلية بكثير تنوع المفصليات السامة الأخرى ، مثل الثعابين والقواقع المخروطية والعناكب والعقارب والنحل. السم هو عامل طفيلي مهم في الدبابير الطفيلية. من أجل التطفل الناجح ، يتم حقن السم في المضيف ، مما يؤدي إلى تعديل سلوك المضيف والمناعة والتطور والتمثيل الغذائي3. علاوة على ذلك ، يظهر سم الدبابير الطفيلية تنوعا ملحوظا في هياكلها الجزيئية وأهدافها ووظائفها ، مما يعكس التطور المشترك المعقد مع مضيفيها. وبالتالي ، فإن السم الطفيلي هو مورد قيم وغير مقدر من الجزيئات النشطة لأغراض مبيدات الحشرات أو الطبية4. على عكس سم الثعابين والقواقع المخروطية والعناكب والعقارب والنحل ، لا يمكن جمع سم الدبابير الطفيلية عن طريق التحفيز المباشر أو التحفيز الكهربائي5. الطريقة الحالية لاستخراج سم الطفيلي هي تشريح خزان السم. ومع ذلك ، غالبا ما تكون الدبابير الطفيلية صغيرة ، ويتطلب تشريح الدبابير الطفيلية مهارات تقنية عالية. لذلك ، إذا تمكنا من إيجاد طريقة لجمع سم الدبابير الطفيلية بكفاءة وسهولة ، فسيكون من المفيد جدا البحث عن سم الدبابير الطفيلية.
Trichogramma (غشائيات الأجنحة: Trichogrammatidae) هو جنس من الدبابير الطفيلية الصغيرة (~ 0.5 مم)6. هذه الدبابير هي من بين عوامل المكافحة الحيوية الأكثر استخداما على نطاق واسع ، ولا سيما استهداف بيض مختلف الآفات حرشفية الأجنحة في كل من الزراعة والغابات. على سبيل المثال ، تم تطبيق T. dendrolimi ، أحد أكثر أنواع Trichogramma استخداما في الصين ، على نطاق واسع لمكافحة مجموعة متنوعة من الآفات الزراعية والحرجية ، مثل Dendrolimus superans و Ostrinia furnacalis و Chilo suppressalis. أظهرت الدراسات السابقة أن الدبابير Trichogramma يمكن أن تحقن بيضها في مضيفات اصطناعية7. يمكن إنشاء مضيفات اصطناعية باستخدام مواد مثل الشمع8 والأجار9 و Parafilm10 والفيلم البلاستيكي11. يمكن أن يكون الحل في العوائل الاصطناعية التي تحفز وضع البيض الكافي ل Trichogramma بسيطا ، مثل الأحماض الأمينية أو الأملاح غير العضوية12. استنادا إلى خاصية أن T. dendrolimi يمكن أن تتطفل على المضيفين الاصطناعيين ، توفر هذه الدراسة طريقة جديدة لاستخراج السم من الدبابير الطفيلية باستخدام مضيفات اصطناعية. يهدف هذا النهج إلى معالجة أوجه القصور في انخفاض الغلة ، وانخفاض النقاء ، والقابلية للتلوث في تقنيات الاستخراج الحالية. باستخدام هذه الطريقة ، يمكن استخراج كمية كبيرة من السم عالي النقاء من T. dendrolimi ، والذي يلبي احتياجات البحث العلمي وفحص الجزيئات النشطة بيولوجيا لأغراض مبيدات الحشرات أو الطبية.
Protocol
Representative Results
Discussion
هنا ، نقدم طريقة لاستخراج السم من T. dendrolimi باستخدام مضيفات اصطناعية. النقاط الرئيسية في تجربة جمع السم هي كما يلي. (1) أثناء التحضير ، يجب تخدير T. dendrolimi بسرعة بتركيز مناسب من CO2. إذا كان تركيز CO2 منخفضا جدا ، فلن يكون كافيا لتخدير Trichogramma بسرعة. على العكس من ذلك ، إذا كا?…
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ونعرب عن تقديرنا للدعم المالي المقدم من مؤسسة العلوم الطبيعية في مقاطعة هاينان (المنحة رقم 323QN262)، والمؤسسة الوطنية للعلوم الطبيعية في الصين (المنحة رقم 31701843 و 32172483)، وصندوق جيانغسو للابتكار في مجال العلوم والتكنولوجيا الزراعية (المنحة رقم. CX (22) 3012 و CX (21) 3008) ، ومؤسسة “Shuangchuang Doctor” بمقاطعة Jiangsu (المنحة رقم 202030472) ، وصندوق بدء تشغيل جامعة نانجينغ الزراعية (المنحة رقم 804018).
Materials
| 10 μm Nylon Net | Millipore | NY1002500 | For filtering the eggs |
| 10% Polyvinyl alcohol | Aladdin | P139533 | For attractting T. dendrolimi to lay eggs |
| 10% Sucrose water | Sinopharm Chemical Reagent | 10021463 | Feed Trichogramma dendrolimi |
| 4x LDS loading buffer | Ace Hardware | B23010301 | SDS-PAGE |
| Collection box | Deli | 8555 | Container for T. dendrolimi parasitism |
| Future PAGE 4–12% (12 wells) | Ace Hardware | J70236502X | SDS-PAGE |
| GenScript eStain L1 protein staining apparatus | GenScript | L00753 | SDS-PAGE |
| Glass grinding rod | Applygen | tb6268 | Semicircular protrudations |
| L- Leucine | Solarbio | L0011 | Artificial host components |
| L-Histidine | Aladdin | A2219458 | Artificial host components |
| L-Phenylalanine | Solarbio | P0010 | Artificial host components |
| Mini-Centrifuges | Scilogex | D1008 | Centrifuge |
| MOPS-SDS running buffer | Ace Hardware | B23021 | SDS-PAGE |
| Omni-Easy Instant BCA protein assay kit | Shanghai Yamay Biomedical Technology | ZJ102 | For esimation of venom protein concentration |
| PCR plate layout of 96 holes | Thermo Fisher | AB1400L | Semicircular protrudations |
| Polyethylene plastic film | Suzhou Aopang Trading | 001c5427 | Artificial egg card |
| Prestained color protein marker(10–180 kDa) | YiFeiXue Biotech | YWB007 | SDS-PAGE |
| Rubber band | Guangzhou qianrui biology science and technology | 009 | Tighten the plastic film and the collection box |
| Silicone rubber septa mat, 96-well, round hole | Sangon Biotech | F504416-0001 | Semicircular protrudations |
References
- Pennacchio, F., Strand, M. R. Evolution of developmental strategies in parasitic hymenoptera. Annual Review of Entomology. 51, 233-258 (2006).
- Yan, Z. C., Ye, X. H., Wang, B. B., Fang, Q., Ye, G. Y. Research advances on composition, function and evolution of venom proteins in parasitoid wasps. Chinese Journal of Biological Control. 33 (1), 1-10 (2017).
- Asgari, S., Rivers, D. B. Venom proteins from endoparasitoid wasps and their role in host-parasite interactions. Annual Review of Entomology. 56, 313-335 (2011).
- Moreau, S. J. M., Guillot, S. Advances and prospects on biosynthesis, structures, and functions of venom proteins from parasitic wasps. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 35 (11), 1209-1223 (2005).
- Yan, Z. C., et al. A venom serpin splicing isoform of the endoparasitoid wasp Pteromalus puparum suppresses host prophenoloxidase cascade by forming complexes with host hemolymph proteinases. Journal Biological Chemistry. 292 (3), 1038-1051 (2017).
- Woelke, J. B., et al. Description and biology of two new egg parasitoid species (Hymenoptera: Trichogrammatidae) reared from eggs of Heliconiini butterflies (Lepidoptera: Nymphalidae: Heliconiinae) in Panama. Journal of Natural History. 53 (11-12), 639-657 (2019).
- Zang, L. S., Wang, S., Zhang, F., Desneux, N. Biological control with Trichogramma in China: History, present status, and perspectives. Annual Review of Entomology. 66, 463-484 (2021).
- Nettles, W. C. J., Morrison, R. K., Xie, Z. N., Ball, D., Shenkir, C. A., Vinson, S. B. Synergistic action of potassium chloride and magnesium sulfate on parasitoid wasp oviposition. Science. 218, 4568 (1982).
- Tilden, R. L., Ferkovich, S. M. Kairomonal stimulation of oviposition into an artificial substrate by the endoparasitoid Microplitis croceipes (Hymenoptera)Braconidae). Annals of the Entomological Society of America. 81 (1), 152-156 (1988).
- Xie, Z. N., Li, L., Xie, Y. Q. In vitro culture of Habrobracon hebetor. Chinese Journal of Biological Control. 5 (2), 49-51 (1989).
- Han, S. T., Liu, W. H., Li, L. Y., Chen, Q. X., Zeng, B. K. Breeding Trichogramma ostriniae with artificial eggs. Journal of Environmental Entomology. 21 (1), 9-12 (1999).
- Li, L. Y., Chen, Q. X., Liu, W. H. Oviposition behavior of twelve species of Trichogramma and its influence on the efficiency of rearing them in vitro. Journal of Environmental Entomology. 11 (1), 31-35 (1989).
- Xing, J. Q., Li, L. Y. Rearing of an egg parasite Anastatus japonicus Ashmead in vitro. Acta Entomologica Sinica. 33 (2), 166-173 (1990).
- Moreau, S. J. M. "It stings a bit but it cleans well": Venoms of Hymenoptera and their antimicrobial potential. Journal of Insect Physiology. 59 (2), 186-204 (2013).
- Moreau, S. J. M., Asgari, S. Venom proteins from parasitoid wasps and their biological function. Toxins. 7 (7), 2385-2412 (2015).
