生物学的文化とワタアブラムシ neriiの遺伝子発現を測定を維持する: 植物・昆虫間の相互作用の非モデル系
Summary
アブラムシワタアブラムシ nerii付いているバシクルモン家族 (Apocyanaceae) で強く擁護した植物の定着植物昆虫の相互作用を研究する多くの機会を提供しています。ここでは、我々 の文化と生成分子の解析植物とアブラムシの保守のためのプロトコルのシリーズの紹介とA. nerii用プロファイルー データ。
Abstract
アブラムシは宿主植物と昆虫の相互作用をめぐる質問に共生の進化と polyphenisms の開発に至る生物の質問の様々 な優れた実験的モデルです。アブラムシ数種の遺伝子資源があり、非モデル生物のゲノムを欠いているに延長されるトランスクリプトーム研究次世代シーケンシングの進化により、です。さらに、アブラムシの文化はフィールドから収集し、生態学的な遺伝学の間のギャップを埋めるための生物・分子の実験で使用する実験室で飼育できます。最後に、多くのアブラムシは無性再現遺伝子型の比較を可能にする永久的な単為のライフ サイクルでの優先ホスト植物研究所で維持できます。ワタアブラムシ nerii、トウワタ キョウチクトウ アブラムシは、生物分子の実験を使用して有毒な植物と昆虫の相互作用を研究するようなの 1 つのモデルを提供します。世代と温室効果と研究所、DNA および RNA の抽出、マイクロ サテライト解析、 de novoトランスクリプトーム アセンブリおよび注釈、トランスクリプトーム発現の植物とアブラムシの文化の維持の方法分析、および特異的発現遺伝子の qPCR 検証は概説し、ここで説明します。
Introduction
アブラムシは、世界中の多様な植物家族の植民地 hemimetabolous、小さな昆虫です。最も特にから不足している栄養素を供給する酵母や細菌の共生とその偏栄養共生と離散 polyphenisms 循環単為生殖を含む複雑なライフ サイクルのいくつかの機能の独特であります。sap の1工場の彼らの食事療法。ほとんどアブラムシはホスト植物の専門家、いくつか種がどちらか直接にある作物で、かなりの経済ダメージを与える重要な作物害虫や病原体やウイルスを介して彼らはベクトル2。最初アブラムシにおけるゲノム学 2010 年エンドウ アブラムシエンドウヒゲナガアブラムシ3、パブリケーション アブラムシの生物学の研究で重要なマイルス トーンをマークは、昆虫のアドレス指定についての遺伝子資源を提供されているため良いコントロールの戦略4につながる可能性のあるものを含む、草食性のライフ スタイルに適応します。それ以来、追加ゲノム リソース大豆アブラムシワタアブラムシ グリシン5注釈ゲノムと別の 3 アブラムシ種 (モモアカアブラムシの公に利用可能な全ゲノム リソースのパブリケーションと蓄積してきたcerasi (ブラック チェリー アブラムシ)、モモアカアブラムシ(桃ジャガイモ アブラムシ)した padi (鳥チェリー エンバク アブラムシ)6。貴重なデ novoトランスクリプトーム リソースが他のアブラムシの数も利用可能 (e.g.,Aphis gossypii (綿アブラムシ)7, Sitobion 褐(穀物アブラムシ)8, Cinarapinitabulaeformis (松アブラムシ)9、ワタアブラムシ nerii (トウワタ キョウチクトウ アブラムシ)10)。
アブラムシは植物11植物昆虫相互作用と生命の生態学の私達の理解に永続的な貢献をしたも。アブラムシが特に重要な貢献をした 1 つの領域は、宿主植物の化学生態学の私達の理解にあります。共同植物の防御、自分の選ぶも克服する植物の防御、およびいくつかの草食性昆虫表現多様な適応は利益12,13,14です。たとえば、トウワタ キョウチクトウ モモアカアブラムシ、ワタアブラムシ neriiは、明るい黄色、侵襲的なアブラムシ世界中の温帯、熱帯地域は、トウワタ家族 (キョウチクトウ科) 植物の定着です。キョウチクトウ科の植物は、乳状のラテックスとカチオン キャリア Na, K-atpase をバインドし、ジェネラ リスト草食動物15,に効果的な抑止力は、cardenolides として知られている強心配糖体などを含む、多様な化学防御を進化しています。16. トウワタ専門家エクスプレス、cardenolides に対する抵抗性のさまざまなモード、選択的または受動的蓄積や捕食を阻止するための手段としてまたは他の利点の17のための組織の cardenolides を変更あり。A. neriiはこの方法で cardenolides を隔離するメカニズムと機能上の利点のまま不明10,18です。
手で、ゲノム リソース、 A. neriiを提供します優れた実験モデル有毒な宿主植物との専門家の化学生態学的相互作用に関与する分子および遺伝のメカニズムの調査のため草食動物。A. nerii cardenolides19, その時以来の隔離に焦点を当てたの初期の研究のいくつか、 a. neriiの研究が広範な進化と生態学的な質問に洞察力を提供している注目に値する侵襲的な昆虫20と草食動物密度21のボトムアップとトップダウンの規則間の相互作用の遺伝的構造を含みます。A. neriiはこうして特に広範な昆虫植物相互作用の研究のための実験モデルとしての良い候補です。重要なA. neriiと任意の研究の成功に注意カルチャですアブラムシの植物のアブラムシが依存の文化を含む集団として高品質弔データの効率的な生成。私たちの目標は、両方を介してリーダーを指導することです。世代やメンテナンス、温室効果と研究所、DNA と RNA の抽出、マイクロ サテライト解析、 de novoトランスクリプトーム アセンブリおよび注釈、トランスクリプトームで植物とアブラムシの文化のための方法を以下に発現解析と qPCR 性遺伝子が発現。一方、これらのメソッドは、 A. neriiの書かれている、培養、抽出、および分析の一般的な方法をさまざまな種のアブラムシに拡張できます。
Protocol
Representative Results
Discussion
長いこと、ディアボルスA. neriiパターンと植物の防御、特に化学隔離18,37への抵抗のメカニズムに洞察力を提供できるが認識されています。ゲノム リソースの数は、 A. nerii10, A. neriiを使用して、モデルとして生態学的機能のゲノム研究の新しい機会を提供するため最近浮上しています。アブラムシ、植物文化の…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
写真についてミシェル月 (ヴァンダービルト大学) に感謝したいと思います。PA と SSLB にヴァンダービルト大学提供のサポートは、地区ガバナーエレクト ・ 1445197 によってサポートされます。
Materials
| Sun Gro Fafard Germination Mix | Hummert International | 10-0952-2 | |
| Sun Gro Fafard 3B/ Metro Mix | Hummert International | 10-0951-2 | |
| 2x 4" Round Standard Pot | Anderson Pots | 1503 | |
| DreamTaq DNA Polymerase | ThermoFisher Scientific | EP0701 | |
| Trizol | ThermoFisher Scientific | 15596026 | |
| SuperScript® III First-Strand Synthesis kit | ThermoFisher Scientific | 18080051 | |
| Power SYBR Green PCR Master Mix | ThermoFisher Scientific | 4367659 |
References
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