Aufzucht und Injektion von<em> Manduca sexta</em> Larven zu bakteriellen Virulenz beurteilen
Summary
Die hier beschriebene Methode nutzt Direkteinspritzung entomopathogener Bakterien in die Hämocoel der<em> Manduca sexta</em> Insektenlarven.<em> M. sexta</em> Ist ein im Handel erhältlich und gut untersuchten Insekten. Somit stellt diese Methode einen einfachen Ansatz zur Analyse Host-bakterielle Wechselwirkungen aus der Perspektive eines oder beider Partner.
Abstract
Manduca sexta, die gemeinhin als Tabakschwärmer bekannt ist, wird als wichtiger landwirtschaftlicher Schädling, Fütterung auf Solanaceen einschließlich Tabak und Tomaten. Die Anfälligkeit von M. sexta-Larven zu einer Vielzahl von entomopathogenen Bakterienarten 1-5, sowie die Fülle von Informationen über das Insekt, das Immunsystem 6-8, und die anstehende Genomsequenz 9 machen es zu einem guten Modell für den Einsatz in Studium Host-Mikroben-Interaktionen während der Pathogenese. Außerdem M. sexta-Larven sind relativ groß und leicht zu manipulieren und im Labor im Vergleich zu anderen anfälligen Insektenarten halten. Ihre Größe erleichtert auch effizient Gewebe / Hämolymphe Extraktion zur Analyse des Wirts auf eine Infektion.
Die hier vorgestellte Methode beschreibt die direkte Injektion von Bakterien in die Hämocoel (Blut Hohlraum) M. sexta Larven. Dieser Ansatzkann verwendet werden, um zu analysieren und vergleichen die Virulenz Eigenschaften verschiedener Bakterienarten, Stämme oder Mutanten durch einfaches Überwachen der Zeit, um Insekten Tod nach der Injektion werden. Dieses Verfahren wurde entwickelt, um die Pathogenität von Xenorhabdus und Photorhabdus Spezies, denen in der Regel mit Nematoden-Vektoren als Mittel zum Eintrag in das Insekt gewinnen studieren. Entomopathogene Nematoden Regel infizieren Larven über natürliche Verdauungs-oder Atemöffnungen, und lassen ihre symbiotische Bakterien Inhalte in das Insekt Hämolymphe (Blut) kurz danach 10. Die Injektion hier beschriebene Verfahren umgeht den Bedarf an einem Nematoden-Vektor, wodurch Entkopplung der Wirkungen der Bakterien und Nematoden auf das Insekt. Dieses Verfahren ermöglicht eine genaue Zählung von infektiösem Material (Zellen oder Protein) innerhalb des Inokulums, was nicht möglich ist mit anderen bestehenden Methoden zur Analyse entomopathogenesis einschließlich Nicking 11 und 12 orale Toxizität Assays <em>. Auch adressieren orale Toxizität Assays die Virulenz von sekretiertem Toxine in das Verdauungssystem der Larven eingeführt, während die direkte Injektion Verfahren behandelt die Virulenz von Ganzzell-Inokula.
Die Nützlichkeit der Direkteinspritzung Verfahren wie hier beschrieben ist, um bakterielle Pathogenese durch Überwachen Insektenmortalität analysieren. Jedoch kann dieses Verfahren leicht für die Verwendung bei der Untersuchung der Auswirkungen der Infektion auf der M. erweiterbar sexta Immunsystems. Das Insekt reagiert auf eine Infektion über beide humorale und zelluläre Reaktionen. Die humorale Antwort enthält Erkennung von bakterieller-assoziiertes Muster und die anschließende Herstellung von verschiedenen antimikrobiellen Peptiden 7; die Expression von Genen, die diese Peptide können überwacht anschließende direkte Infektion durch RNA-Extraktion und quantitative PCR 13 werden. Die zelluläre Reaktion auf eine Infektion beinhaltet Nodulation, Kapselung und Phagozytose von Erregern durch Hämocyten 6 </sup>. Um diese Reaktionen zu analysieren, können injiziert Insekten seziert und visualisiert werden durch Mikroskopie 13, 14.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die direkte Injektion von M. sexta Larven mit entomopathogene Bakterien, wie hier beschrieben, dient als einfaches und wirksames Mittel, um bakteriellen Virulenz analysieren. Das Verfahren ist auch sehr anpassungsfähig an unterschiedliche Versuchspersonen und / oder Bedingungen anzupassen. Bakterien können auf verschiedene Weise vor der Injektion hergestellt werden. Im Fall von X. nematophila sind Wildtyp-Zellen in nährstoffreichen Luria-Bertani (LB)-Medium bis zur mittleren logarithmischen Phase ge…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Die Autoren möchten letzten Mitglieder der Goodrich-Blair-Labor danken: Samantha Orchard, Kimberly Cowles, Erin Herbert-Tran, Greg Richards, Megan Menard und Youngjin Park für ihre Beiträge zur Entwicklung dieses Protokolls. Diese Arbeit wurde von der National Science Foundation IOS-0950873 und der National Institutes of Health NRSA Gemeinschaft FAI084441Z finanziert.
Materials
| Reagent | Company | Catalogue number | Comments |
| 90 mm filter paper | Whatman | 1001 090 | |
| Glass filter holder | Millipore | XX1004700 | |
| Manduca sexta eggs | Carolina Biological Supply | 143880 | |
| Gypsy Moth Diet + agar | MP Biomedicals | 0296029301 | |
| 5.5 oz. plastic containers and lids | Solo Cup Company | URC55-0090 Pl4-0090 | |
| 1 oz. plastic containers and lids | DART Container Corporation | 100PC 100PCL25 | |
| 1x PBS | 137 mm NaCl, 2.7 mM KCl, 8 mM Na2HPO4, 1.46 mM KH2PO4, pH 7.4 | ||
| Syringe | Hamilton | 80208 | 30 gauge, 0.375″ length, point style 2 |
Riferimenti
- Bintrim, S. B., Ensign, J. C. Insertional inactivation of genes encoding the crystalline inclusion proteins of Photorhabdus luminescens results in mutants with pleiotropic phenotypes. J. Bacteriol. 180, 1261-1269 (1998).
- Schesser, J. H., Kramer, K. J., Bulla, L. A. Bioassay for homogeneous parasporal crystal of Bacillus thuringiensis using the tobacco hornworm, Manduca sexta. Appl. Environ. Microbiol. 33, 878-880 (1977).
- Péchy-Tarr, M., Bruck, D. J., Maurhofer, M., Fischer, E., Vogne, C., Henkels, M. D., Donahue, K. M., Grunder, J., Loper, J. E., Keel, C. Molecular analysis of a novel gene cluster encoding an insect toxin in plant-associated strains of Pseudomonas fluorescens. Environ. Microbiol. 10, 2368-2386 (2008).
- Nuñez-Valdez, M. E., Calderón, M. A., Aranda, E., Hernández, L., Ramírez-Gama, R. M., Lina, L., Rodríguez-Segura, Z., Gutiérrez Mdel, C., Villalobos, F. J. Identification of a putative Mexican strain of Serratia entomophila pathogenic against root-damaging larvae of Scarabaeidae (Coleoptera). Appl. Environ. Microbiol. 74, 802-810 (2008).
- Forst, S. A., Tabatabai, N. Role of the histidine kinase, EnvZ, in the production of outer membrane proteins in the symbiotic-pathogenic bacterium Xenorhabdus nematophilus. Appl. Environ. Microbiol. 63, 962-968 (1997).
- Kanost, M. R., Jiang, H., Yu, X. Q. Innate immune responses of a lepidopteran insect, Manduca sexta. Immunol. Rev. 198, 97-105 (2004).
- Yu, X. Q., Zhu, Y. F., Ma, C., Fabrick, J. A., Kanost, M. R. Pattern recognition proteins in Manduca sexta plasma. Insect Biochem. Mol. Biol. 32, 1287-1293 (2002).
- Eleftherianos, I., ffrench-Constant, R. H., Clarke, D. J., Dowling, A. J., Reynolds, S. E. Dissecting the immune response to the entomopathogen Photorhabdus. Trends Microbiol. 18, 552-560 (2010).
- Herbert, E. E., Goodrich-Blair, H. Friend and foe: the two faces of Xenorhabdus nematophila. Nat. Rev. Microbiol. 5, 634-646 (2007).
- D’Argenio, D. A., Gallagher, L. A., Berg, C. A., Manoil, C. Drosophila as a model host for Pseudomonas aeruginosa Infection. J. Bacteriol. 183, 1466-1471 (2001).
- Waterfield, N., Dowling, A., Sharma, S., Daborn, P. J., Potter, U., Ffrench-Constant, R. H. Oral toxicity of Photorhabdus luminescens W14 toxin complexes in Escherichia coli. Appl. Environ. Microbiol. 67, 5017-5024 (2001).
- Park, Y., Herbert, E. E., Cowles, C. E., Cowles, K. N., Menard, M. L., Orchard, S. S., Goodrich-Blair, H. Clonal variation in Xenorhabdus nematophila virulence and suppression of Manduca sexta immunity. Cell. Microbiol. 9, 645-656 (2007).
- Park, Y., Kim, Y., Putnam, S. M., Stanley, D. W. The bacterium Xenorhabdus nematophilus depresses nodulation reactions to infection by inhibiting eicosanoid biosynthesis in tobacco hornworms, Manduca sexta. Arch. Insect Biochem. Physiol. 52, 71-80 (2003).
- Cowles, K. N., Cowles, C. E., Richards, G. R., Martens, E. C., Goodrich-Blair, H. The global regulator Lrp contributes to mutualism, pathogenesis and phenotypic variation in the bacterium Xenorhabdus nematophila. Cell. Microbiol. 9, 1311-1323 (2007).
- Cowles, K. N., Goodrich-Blair, H. Expression and activity of a Xenorhabdus nematophila haemolysin required for full virulence towards Manduca sexta insects. Cell. Microbiol. 7, 209-219 (2005).
- Goodrich-Blair, H., Clarke, D. J. Mutualism and pathogenesis in Xenorhabdus and Photorhabdus: two roads to the same destination. Mol. Microbiol. 64, 260-268 (2007).
- Eleftherianos, I., Baldwin, H., ffrench-Constant, R. H., Reynolds, S. E. Developmental modulation of immunity: changes within the feeding period of the fifth larval stage in the defence reactions of Manduca sexta to infection by Photorhabdus. J. Insect Physiol. 54, 309-318 (2008).
- Kavanagh, K., Reeves, E. P. Exploiting the potential of insects for in vivo pathogenicity testing of microbial pathogens. FEMS Microbiol. Rev. 28, 101-112 (2004).
