Obstrucción microquirúrgica de la fusión de testículos en Spodoptera litura
Summary
El papel de aluminio se insertó microquirúrgicamente entre los testículos de Spodoptera litura para obstruir la fusión de los testículos. El procedimiento incluye congelación, fijación, desinfección, incisión, colocación de la barrera, sutura, alimentación postoperatoria e inspección. Este enfoque proporciona un método para interferir con la formación de tejidos.
Abstract
En lugar de utilizar métodos genéticos como la interferencia de ARN (RNAi) y las repeticiones palindrómicas cortas agrupadas regularmente interespaciadas (CRISPR) / endonucleasa asociadas a CRISPR Cas9, se insertó microquirúrgicamente una barrera física entre los testículos de Spodoptera litura para estudiar el impacto de esta microcirugía en su crecimiento y reproducción. Después de insertar papel de aluminio entre los testículos, la muda de insectos durante la metamorfosis procedió normalmente. El crecimiento y desarrollo de los insectos no se alteraron notablemente; sin embargo, el número de haces de espermatozoides cambió si la microcirugía detuvo la fusión de los testículos. Estos hallazgos implican que el bloqueo de la fusión testicular puede influir en la capacidad de reproducción masculina. El método se puede aplicar además para interrumpir la comunicación entre órganos para estudiar la función de vías de señalización específicas. En comparación con la cirugía convencional, la microcirugía solo requiere anestesia por congelación, que es preferible a la anestesia con dióxido de carbono. La microcirugía también minimiza el área del sitio de la cirugía y facilita la cicatrización de heridas. Sin embargo, la selección de materiales con funciones específicas necesita más investigación. Evitar lesiones tisulares es crucial al hacer incisiones durante la operación.
Introduction
La fusión es un fenómeno común en el desarrollo de tejidos u órganos. Los ejemplos incluyen el cierre dorsal y el cierre del tórax en Drosophila1 y la morfogénesis del paladar, la morfogénesis del tubo neural y la morfogénesis del corazón en ratones y pollo2. CrispR y RNAi se han aplicado para investigar el papel de los genes en el proceso de fusión2,3,4.
Spodoptera litura (S. litura, Lepidoptera: Noctuidae) es una plaga polífaga perjudicial que se distribuye ampliamente en áreas tropicales y subtropicales de Asia, incluyendo China4,5,6. La amplia distribución de S. litura se atribuye en parte a su poderosa capacidad reproductiva, que es relevante para el desarrollo de las gónadas. La infertilidad masculina es un enfoque para controlar esta plaga. Como se muestra en la figura esquemática de la estructura testicular, los testículos están encerrados por la vaina testicular, incluida la vaina externa (vaina peritoneal) y la lámina basal interna. La lámina basal se extiende internamente para formar el epitelio folicular y separa el área interna del testículo en cuatro cámaras llamadas folículos (Figura 1).
En los folículos, los espermatozoides se convierten en espermatozoides después de la mitosis y la meiosis, y luego los espermatozoides en los sacos de esperma se alinean en la misma dirección para formar haces de espermatozoides7. Durante la espermatogénesis, los espermatocitos primarios se diferencian en espermatozoides de eupireno o espermatozoides de apireno. Los espermatocitos en la fase larvaria se convierten en espermatozoides de eupireno con una cola larga conectada a una cabeza de un núcleo alargado; estos pueden fertilizar los huevos. Por el contrario, los espermatocitos en la fase media de pupa se convierten en espermatozoides de apireno con un núcleo descartado; estos espermatozoides ayudan a la supervivencia, el movimiento y la fertilización de los espermatozoides de eupireno9,10. El día 6 de la pupa es el período durante el cual los testículos tienen abundantes haces de espermatozoides de eupireno y apireno.
Figura 1: Diagrama esquemático de la estructura testicular de los insectos lepidópteros11. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
La fusión testicular ocurre en la mayoría de los insectos del orden de los lepidópteros11,12, especialmente en aquellas especies que son plagas agrícolas. La fusión testicular se refiere a un par de testículos que crecen bilateralmente en la fase larvaria, acercándose y adhiriéndose entre sí, integrándose finalmente en una sola gónada11. En Spodoptera litura, ocurre durante la metamorfosis de la etapa larval a la pupal. Desde el día 1 de la 5ª instar (L5D1) hasta el día 4 de la 6ª instar (L6D4), el par de testículos crece gradualmente en tamaño, y el color se vuelve amarillo claro de blanco marfil. Se vuelve de color rojo tenue a medida que alcanza la fase prepupal (L6D5 a L6D6). Dos testículos simétricos bilaterales se acercan entre sí durante la etapa prepupal, se fusionan en uno y giran en sentido contrario a las agujas del reloj (vista doral) para producir un solo testículo en las fases pupal y adulta11. Este fenómeno no ocurre en los gusanos de seda, que tienen una importancia económica considerable y han sido domesticados durante 5000 años13. Por lo tanto, se supone que la fusión de los testículos mejora la capacidad reproductiva.
Para determinar la importancia de la fusión testicular de Spodoptera litura , es importante investigar los efectos del bloqueo del proceso. En este protocolo, se insertó microquirúrgicamente papel de aluminio entre los testículos para mantenerlos separados, y se estudiaron los consiguientes cambios en el desarrollo de los insectos y sus testículos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Después de obstruir microquirúrgicamente la fusión de los testículos en Spodoptera litura, el número de haces de espermatozoides disminuyó, lo que apoyó la hipótesis de que esta fusión es beneficiosa para la capacidad reproductiva. La manipulación quirúrgica se ha utilizado para estudiar el desarrollo fisiológico de los insectos desde principios del siglo 20. Para determinar si el nervio craneal está regulado por la metamorfosis de los insectos, algunos investigadores realizaron procedimi…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue apoyado por la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (Nos.: 31772519, 31720103916; ) y una subvención abierta del Laboratorio Estatal Clave de Biología del Genoma del Gusano de Seda, Universidad del Sudoeste (No.: sklsgb2013003).
Materials
| 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 |
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