Protokoller til Undersøgelse af Host-væv Distribution, Transmission-tilstand, og Effekt på Host Fitness af en densovirus i bomuldsfrøkapselorm
Summary
Her præsenterer vi en protokol til at undersøge vært-væv distribution, transmission tilstand og effekt på værten egnethed af en densovirus inden for sommerfugle arter, den bomuldsfrøkapselorm. Denne protokol kan også anvendes til undersøgelse af interaktionen mellem andre oralt overførte vira og deres insekt værter.
Abstract
Mange nye vira er blevet opdaget i animalske værter ved hjælp af næste generation sekventering teknologier. Tidligere har vi rapporteret en mutualistisk virus, Helicoverpa armigera densovirus (HaDV2), i en sommerfugle arter, den bomuldsfrøkapselorm, Helicoverpa armigera (Hubner). Her beskriver vi de protokoller, der i øjeblikket anvendes til at undersøge effekten af HaDV2 på sin vært. Først, vi etablere en HaDV2-fri bomuldsfrøkapselorm koloni fra et enkelt ynglende par. Derefter, vi oralt pode nogle nyfødte larve afkom med HaDV2-holdig filtrerede væske at frembringe to kolonier med samme genetiske baggrund: en HaDV2-smittet, anden ikke-inficerede. En protokol til at sammenligne livet tabelparametrene (fx larvestadiet, puppe og voksne perioder og frugtbarhed) mellem HaDV2-inficerede og -uninfected individer ligeledes vist, som er protokollerne for bestemmelse af værten-vævsfordeling og sendeeffektivitet HaDV2. Disse protokoller WOuld også være egnet til at undersøge virkningerne af andre oralt overførte virus på deres insekt værter, lepidoptera værter i særdeleshed.
Introduction
I de seneste årtier har udviklingen af sekventering teknologi såsom næste generation sekventering (NGS) lettet opdagelsen af mange hidtil ukendte DNA og RNA-vira, især ikke-patogene vira, men også hidtil ukendte isolater af tidligere kendte virus 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12. I modelorganismen Drosophila melanogaster er der påvist mere end 20 nye partielle virusgenomer anvendelse metagenomisk teknikker 13. Mange virale sekvenser, herunder hidtil ukendte vira, er også blevet identificeret i andre insekter, såsom honningbier mosquitoes, asiatiske citrus psyllids, guldsmede, og flere lepidoptera arter 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21.
I fremtiden kan det forventes, at flere nye virus vil blive opdaget i insekter ved hjælp af disse avancerede teknologier; derfor kan vores forståelse af virus-vært interaktion ændres tilsvarende 6, 9. For eksempel er virus-værtssammenspil anses for at være mere kompliceret end hidtil antaget, fordi mange hidtil ukendte vira defineres som mutualistic partnere snarere end strenge patogener 22. For eksempel mutualistisk densovirus DplDNV i Dysaphis plantaginea inducerer vingede morph og øger mobiliteten, lette spredning af værten samt virus 23. Desuden har mutualistic vira blevet beskrevet med hensyn til pattedyr sundhed, tørke og kulde tolerance af planter, og virkningen af bakterieinfektioner 24. Seneca dal virus-001 er vist at mediere selektiv cytotoksicitet i retning tumorceller med neuroendokrin kræft features 25. Hepatitis A virus infektioner undertrykke hepatitis C-virus-replikation og kan føre til bedring fra hepatitis C 26. Herpesvirus latens bibringer symbiotisk beskyttelse mod bakterieinfektion 27. Kappeglycoproteinet af human endogen retrovirus HERV-W inducerer cellulær resistens over for miltnekrosevirus 28. Curvularia termisk tolerance virus (CThTV) fra en fungal endofyt er involveret i mutualistisk interaktionen mellem denne svamp og et tropisk panik græsref "> 29. Derfor kendskab til samspillet mellem de nyligt fundne vira og deres værter skal generere nye perspektiver på deres biologi og ledelse. Men den nye virus, især de hemmelige virus viser ingen tydelige tegn typiske for akut infektion, har sjældent været undersøgt, og vi har brug for en rørledning og protokoller til at undersøge virkningerne af de nyligt fundne virus på deres værter.
Vi har tidligere rapporteret forekomsten af en ny monosense densovirus Helicoverpa armigera densovirus (HaDV2) i bomuldsfrøkapselorm, Helicoverpa armigera, og præsenterede beviser på en mutualistisk forhold mellem HaDV2 og bomuldsfrøkapselorm 30, 31. I dette papir vil vi beskrive laboratorieprotokol at studere i detaljer interaktionen mellem HaDV2 og dens bomuldsfrøkapselorm vært. Protokollen præsenteres her, kan også være yderst relevante for forskere undersøger role andre oralt overførte vira, især i skadelige sommerfugle.
Protocol
Representative Results
Discussion
I de seneste årtier har de fleste undersøgelser af insekt-virus interaktioner med fokus på honningbien sundhed 34, 35, 36, vektorer for sygdomme hos mennesker 37, plante virus 38, og nogle insekt sygdomsfremkaldende vira, der har et stort potentiale som biologiske bekæmpelsesmidler 39. Lidt opmærksomhed er blevet betalt til hemmelige virus i insekter, …
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af National Key Basic Research Program for Kina (nr 2013CB127602) og Science Fund for Creative Research Grupper af National Science Foundation of China (nr 31.321.004).
Materials
| 24-well plate | Corning | 07-200-740 | Multiple suppliers available. |
| DNA extraction kit | TIANGEN | DP304-03 | Multiple suppliers available. |
| thermal cycler | Veriti; Applied Biosystems | 4375786 | |
| PBS | Corning | 21-040-CV | |
| 0.22 µm membrane filter | Millipore | SLGS025NB | |
| pEASY-T Cloning Vector | TransGen, Beijing, China | CT301-02 | |
| Tweezers | IDEAL-TEK | 2.SA | |
| Premix Ex Taq (Probe qPCR) | Takara | RR390A | |
| Probes | Invitrogen | Custom order | |
| Primers | Invitrogen | Custom order | |
| microspectrophotometry NanoDrop 2000c | Thermo scientific | not available | |
| 7500 Real-Time PCR system | Applied Biosystems | not available | |
| stereomicroscope SZX-16 | Olympus | not available | |
| sucrose | Multiple suppliers available. | ||
| vitamin complex | Multiple suppliers available. |
References
- Tang, P., Chiu, C. Metagenomics for the discovery of novel human viruses. Future Microbiol. 5, 177-189 (2010).
- Rosario, K., Breitbart, M. Exploring the viral world through metagenomics. Curr. Opin. Virol. 1, 289-297 (2011).
- Hugenholtz, P., Tyson, G. W. Microbiology – metagenomics. Nature. 455, 481-483 (2008).
- Kristensen, D. M., Mushegian, A. R., Dolja, V. V., Koonin, E. V. New dimensions of the virus world discovered through metagenomics. Trends Microbiol. 18, 11-19 (2010).
- Kleiner, M., Hooper, L. V., Duerkop, B. A. Evaluation of methods to purify virus-like particles for metagenomic sequencing of intestinal viromes. BMC Genomics. 16, 7 (2015).
- Ho, T., Tzanetakis, I. E. Development of a virus detection and discovery pipeline using next generation sequencing. Virology. 471, 54-60 (2014).
- Marx, C. J. Can you sequence ecology? Metagenomics of adaptive diversification. PLoS Biol. 11, e1001487 (2013).
- Radford, A. D., et al. Application of next-generation sequencing technologies in virology. J. Gen. Virol. 93, 1853-1868 (2012).
- Liu, S. J., Chen, Y. T., Bonning, B. C. RNA virus discovery in insects. Curr. Opin. Insect Sci. 8, 54-61 (2015).
- Mokili, J. L., Rohwer, F., Dutilh, B. E. Metagenomics and future perspectives in virus discovery. Curr. Opin. Virol. 2, 63-77 (2012).
- Liu, S. J., Vijayendran, D., Bonning, B. C. Next generation sequencing technologies for insect virus discovery. Viruses-Basel. 3, 1849-1869 (2011).
- Cook, S., et al. Novel virus discovery and genome reconstruction from field RNA samples reveals highly divergent viruses in Dipteran hosts. PLoS ONE. 8, e80720 (2013).
- Webster, C. L., et al. The discovery, distribution, and evolution of viruses associated with Drosophila melanogaster. PLoS Biol. 13, e1002210 (2015).
- Granberg, F., et al. Metagenomic detection of viral pathogens in spanish honeybees: co-infection by aphid lethal paralysis, israel acute paralysis and lake sinai viruses. PLoS ONE. 8, e57459 (2013).
- Runckel, C., et al. Temporal analysis of the honey bee microbiome reveals four novel viruses and seasonal prevalence of known viruses, Nosema, and Crithidia. PLoS ONE. 6, 20656 (2011).
- Cox-Foster, D. L., et al. A metagenomic survey of microbes in honey bee colony collapse disorder. Science. 318, 283-287 (2007).
- Chandler, J. A., Liu, R. M., Bennett, S. N. RNA shotgun metagenomic sequencing of northern California (USA) mosquitoes uncovers viruses, bacteria, and fungi. Front. Microbiol. 6, 185 (2015).
- Shi, C. Y., et al. A metagenomic survey of viral abundance and diversity in mosquitoes from Hubei province. PLoS ONE. 10, e0129845 (2015).
- Nouri, S., Salem, N., Nigg, J. C., Falk, B. W. Diverse array of new viral sequences identified in worldwide populations of the Asian citrus psyllid (Diaphorina citri) using viral metagenomics. J. Virol. 90, 2434-2445 (2016).
- Dayaram, A., et al. Identification of diverse circular single-stranded DNA viruses in adult dragonflies and damselflies (Insecta Odonata) of Arizona and Oklahoma, USA. Infect. Genet. Evol. 30, 278-287 (2015).
- Jakubowska, A. K., et al. Simultaneous occurrence of covert infections with small RNA viruses in the lepidopteran Spodoptera exigua. J.Invert. Pathol. 121, 56-63 (2014).
- Roossinck, M. J. Move over, Bacteria! Viruses make their mark as mutualistic microbial symbionts. J. Virol. 89, 6532-6535 (2015).
- Ryabov, E. V., Keane, G., Naish, N., Evered, C., Winstanley, D. Densovirus induces winged morphs in asexual clones of the rosy apple aphid, Dysaphis plantaginea. Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 106, 8465-8470 (2009).
- Roossinck, M. J. The good viruses: viral mutualistic symbioses. Nat. Rev. Microbiol. 9, 99-108 (2011).
- Venkataraman, S., et al. Structure of seneca valley virus-001: an oncolytic picornavirus representing a new genus. Structure. 16, 1555-1561 (2008).
- Deterding, K., et al. Hepatitis a virus infection suppresses hepatitis c virus replication and may lead to clearance of hcv. J. Hepatol. 45, 770-778 (2007).
- Barton, E. S., et al. Herpesvirus latency confers symbiotic protection from bacterial infection. Nature. 447, 326-329 (2007).
- Ponferrada, V. G., Mauck, B. S., Wooley, D. P. The envelope glycoprotein of human endogenous retrovirus herv-w induces cellular resistance to spleen necrosis virus. Arch. Virol. 148, 659-675 (2003).
- Márquez, L. M., Redman, R. S., Rodriguez, R. J., Roossinck, M. J. A virus in a fungus in a plant: three-way symbiosis required for thermal tolerance. Science. 315, 513-515 (2007).
- Xu, P. J., et al. Complete genome sequence of a monosense densovirus infecting the cotton bollworm, Helicoverpa armigera. J. Virol. 86, 10909-10909 (2012).
- Xu, P. J., Liu, Y. Q., Graham, R. I., Wilson, K., Wu, K. M. Densovirus is a mutualistic symbiont of a global crop pest (Helicoverpa armigera) and protects against a baculovirus and Bt biopesticide. PLoS Pathog. 10, e1004490 (2014).
- Liang, G. M., Tan, W. J., Guo, Y. Y. An improvement in the technique of artificial rearing cotton bollworm. Plant Protec. 25, 15-17 (1999).
- Zhou, W. G., Rousset, F., O’Neill, S. Phylogeny and PCR-based classification of Wolbachia strains using wsp gene sequences. P. Roy. Soc. B-Biol. Sci. 265, 509-515 (1998).
- Mondet, F., de Miranda, J. R., Kretzschmar, A., Le Conte, Y., Mercer, A. R. On the front line: quantitative virus dynamics in honeybee (Apis mellifera L.) colonies along a new expansion front of the parasite Varroa destructor. PLoS Pathog. 10, e1004323 (2014).
- Chen, Y. P., et al. Israeli acute paralysis virus: epidemiology, pathogenesis and implications for honey bee health. PLoS Pathog. 10, e1004261 (2014).
- Hunter, W., et al. Large-scale field application of RNAi technology reducing israeli acute paralysis virus disease in honey bees (Apis mellifera, Hymenoptera: Apidae). PLoS Pathog. 6, e1001160 (2010).
- Halstead, S. B. Dengue virus – mosquito interactions. Annu. Rev. Entomol. 53, 273-291 (2008).
- Whitfield, A. E., Falk, B. W., Rotenberg, D. Insect vector-mediated transmission of plant viruses. Virology. 479-480, 278-289 (2015).
- Moscardi, F. Assessment of the application of baculoviruses for control of Lepidoptera. Annu. Rev. Entomol. 44, 257-289 (1999).
- Szelei, J., et al. Susceptibility of North-American and European crickets to Acheta domesticus densovirus (AdDNV) and associated epizootics. J. Invert. Pathol. 106, 394-399 (2011).
