Extraktion von Gift aus der parasitoiden Wespe Trichogramma dendrolimi mit Hilfe eines künstlichen Wirts

Summary

Hier stellen wir ein Protokoll zur Extraktion von Gift aus Trichogramma dendrolimi unter Verwendung eines künstlichen Wirts vor, der mit Polyethylenfilm und Aminosäurelösung hergestellt wurde.

Abstract

Parasitoide Wespen sind eine vielfältige Gruppe von Hautflüglerinsekten, die als unschätzbare Ressourcen für die biologische Schädlingsbekämpfung dienen. Um einen erfolgreichen Parasitismus zu gewährleisten, injizieren parasitoide Wespen Gift in ihre Wirte, um die Immunität ihrer Wirte zu unterdrücken und die Entwicklung, den Stoffwechsel und sogar das Verhalten der Wirte zu modulieren. Mit über 600.000 geschätzten Arten übertrifft die Vielfalt der parasitoiden Wespen die anderer giftiger Tiere wie Schlangen, Kegelschnecken und Spinnen. Parasitoides Wespengift ist eine wenig erforschte Quelle bioaktiver Moleküle mit potenziellen Anwendungen in der Schädlingsbekämpfung und Medizin. Das Sammeln von parasitoidem Gift ist jedoch eine Herausforderung, da es nicht möglich ist, direkte oder elektrische Stimulation zu verwenden, und die Dissektion aufgrund ihrer geringen Größe schwierig ist. Trichogramma ist eine Gattung winziger (~0,5 mm) Ei-Parasitoid-Wespen, die zur biologischen Bekämpfung von Lepidoptera-Schädlingen sowohl in der Landwirtschaft als auch in der Forstwirtschaft weit verbreitet sind. Hier berichten wir über eine Methode zur Extraktion von Gift aus T. dendrolimi unter Verwendung künstlicher Wirte. Diese künstlichen Wirte werden mit Polyethylenfolie und Aminosäurelösungen erzeugt und dann mit Trichogramma-Wespen gegen Parasitismus geimpft. Das Gift wurde anschließend aufgefangen und konzentriert. Diese Methode ermöglicht die Extraktion großer Mengen von Trichogramma-Gift und vermeidet gleichzeitig eine Kontamination durch andere Gewebe, die durch die Dissektion verursacht wird, ein häufiges Problem bei Giftreservoir-Dissektionsprotokollen. Dieser innovative Ansatz erleichtert die Untersuchung des Giftes von Trichogramma und ebnet den Weg für neue Forschungen und potenzielle Anwendungen.

Introduction

Schlupfwespen sind parasitäre Hautflüglerinsekten, die wichtige Ressourcen für die biologische Bekämpfung darstellen¹. Es gibt eine große Vielfalt an parasitoiden Wespen mit schätzungsweise über 600.000 Arten². Die Vielfalt der Schlupfwespen übersteigt die anderer giftiger Gliederfüßer wie Schlangen, Kegelschnecken, Spinnen, Skorpione und Bienen bei weitem. Gift ist ein wichtiger parasitärer Faktor bei Schlupfwespen. Für einen erfolgreichen Parasitismus wird Gift in den Wirt injiziert, wodurch das Verhalten, die Immunität, die Entwicklung und der Stoffwechsel des Wirts moduliert^{werden 3}. Darüber hinaus weist das Gift parasitoider Wespen eine bemerkenswerte Vielfalt in seinen molekularen Strukturen, Zielen und Funktionen auf, was eine komplexe Koevolution mit ihren Wirten widerspiegelt. Daher ist parasitoides Gift eine wertvolle und unterschätzte Ressource aktiver Moleküle für insektizide oder medizinische Zwecke⁴. Im Gegensatz zum Gift von Schlangen, Kegelschnecken, Spinnen, Skorpionen und Bienen kann parasitoides Wespengift nicht durch direkte Stimulation oder elektrische Stimulation gesammelt werden⁵. Die derzeitige Methode zur Extraktion von parasitoidem Wespengift besteht darin, das Giftreservoir zu sezieren. Parasitoide Wespen sind jedoch oft klein, und das Sezieren von parasitoiden Wespen erfordert hohe technische Fähigkeiten. Wenn wir also einen Weg finden, das Gift von Schlupfwespen effizient und bequem zu sammeln, wird es eine große Hilfe sein, das Gift von Schlupfwespen zu erforschen.

Trichogramma (Hymenoptera: Trichogrammatidae) ist eine Gattung winziger (~0,5 mm langer) parasitoider Wespen⁶. Diese Wespen gehören zu den am weitesten verbreiteten biologischen Schädlingsbekämpfungsmitteln, insbesondere gegen Eier verschiedener Schmetterlingsschädlinge in der Land- und Forstwirtschaft. Zum Beispiel wurde T. dendrolimi, eine der am weitesten verbreiteten Trichogramma-Arten in China, in großem Umfang zur Bekämpfung einer Vielzahl von land- und forstwirtschaftlichen Schädlingen wie Dendrolimus superans, Ostrinia furnacalis und Chilo suppressalis eingesetzt. Frühere Studien zeigten, dass Trichogramma-Wespen ihre Eier in künstliche Wirte injizieren konnten⁷. Künstliche Wirte können mit Materialien wie Wachs⁸, Agar⁹, Parafilm¹⁰ und Kunststofffolie¹¹ hergestellt werden. Die Lösung in künstlichen Wirten, die eine ausreichende Eiablage für Trichogramma induziert, kann einfach sein, wie z. B. Aminosäuren oder anorganische Salze¹². Basierend auf der Eigenschaft, dass T. dendrolimi künstliche Wirte parasitieren kann, bietet diese Studie eine neue Methode zur Extraktion von Gift aus parasitoiden Wespen mit Hilfe künstlicher Wirte. Dieser Ansatz zielt darauf ab, die Unzulänglichkeiten der geringen Ausbeute, der geringen Reinheit und der Anfälligkeit für Verunreinigungen in den derzeitigen Extraktionstechniken zu beheben. Mit dieser Methode kann eine große Menge an hochreinem Gift aus T. dendrolimi extrahiert werden, das den Anforderungen der wissenschaftlichen Forschung und des Screenings bioaktiver Moleküle für insektizide oder medizinische Zwecke entspricht.

Protocol

1. Insektenzucht Corcyra cephalonica auf Maismehl bei einer Temperatur von 26 ± 1°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% ± 10% füttern. Züchten Sie den Stamm T. dendrolimi aus dem Jilin-Insektarium in Innenräumen, indem Sie die Eier von Corcyra cephalonica als Wirte verwenden. Füttern Sie erwachsene Wespen mit 10 % Saccharosewasser in Drosophila-Röhrchen bei einer Temperatur von 26 ± 1 °C, relativer Luftfeuchtigkeit von 7…

Representative Results

Die Proteinkonzentration repräsentativer Giftproben wurde mit dem Protein-Assay-Kit gemessen, wobei die Ergebnisse in Tabelle 1 dargestellt sind. Die Ergebnisse zeigten, dass die Konzentration des mit dieser Methode gesammelten Giftproteins zwischen 0,35 μg/μl und 0,46 μg/μl lag, während die Negativkontrolle der Aminosäurelösung nur eine Proteinkonzentration von 0,03 μg/μl bis 0,05 μg/μl aufwies. Die Konzentration des Giftproteins, das mit dieser Methode gesammelt wird, ist viel höher als di…

Discussion

In dieser Arbeit stellen wir eine Methode zur Extraktion von Gift aus T. dendrolimi unter Verwendung künstlicher Wirte vor. Die wichtigsten Punkte im Experiment mit der Giftsammlung sind folgende. (1) Während der Herstellung muss T. dendrolimi schnell mit einer geeigneten Konzentration von_CO2 betäubt werden. Ist die CO_{2 –} Konzentration zu niedrig, reicht sie nicht aus, um das Trichogramma schnell zu betäuben. Umgekehrt, wenn die Konzentration zu hoch ist, kann Tric…

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