Summary

多活性猪猪Bac转座酶介导的秋粘虫,蜉蝣属果蝇蛆中的种系转化

Published: September 23, 2021
doi:

Summary

秋粘虫 Spodoptera frugiperda的种系转化是使用过度活跃的 piggyBac 转座酶的mRNA实现的。

Abstract

使用转座元件将遗传货物稳定地插入昆虫基因组是功能基因组研究和开发遗传害虫管理策略的强大工具。昆虫转化中最常用的转座元素是 piggyBac,而基于 piggyBac的种系转化已经在模型昆虫中成功进行。然而,在包括农业害虫在内的非模型昆虫中采用这项技术仍然具有挑战性。本文报道了全球农业害虫秋粘虫 (FAW),Spodoptera frugiperda的种系转化,使用过度活跃的 piggyBac 转座酶(hyPBase)。

在这项工作中,生产了hyPBase mRNA,并将其用于胚胎显微注射中的辅助质粒。这一变化导致了转基因FAW的成功诞生。此外,还描述了筛选转基因动物的方法,基于PCR的转基因插入快速检测以及基于热不对称隔行扫描PCR(TAIL-PCR)的整合位点测定。因此,本文提出了一种产生转基因FAW的方案,这将促进FAW和其他鳞翅目昆虫中基于 piggyBac的转基因。

Introduction

秋粘虫(FAW),Spodoptera frugiperda,原产于美国的热带和亚热带地区。目前,这是全球100多个国家的毁灭性昆虫食草动物1。一汽幼虫以350多种寄主植物为食,包括一些重要的主食作物2。一汽成人强大的迁徙能力使其最近从美洲迅速传播到其他地方1,2。因此,这种昆虫现在正威胁着国际上的粮食安全。应用新技术可以促进一汽的高级研究,并提供管理这种害虫的新策略。

昆虫种系转化已被用于研究基因功能并产生转基因昆虫,用于遗传控制3,4。在用于实现昆虫遗传转化的各种方法中,基于piggyBac元素的方法中是最常用的方法5。然而,由于转位率低,在非模型昆虫中进行转基因仍然具有挑战性。最近,开发了一种多活性版本的piggyBac转座酶(hyPBase)6,7。最近第8期在一汽实现了种系转化,这是第一份在鳞翅目昆虫中使用hyPBase的报告。本报告描述了使用hyPBase mRNA产生转基因FAW的详细信息。这里描述的方法可以应用于实现其他鳞翅目昆虫的转化。

Protocol

1. 体 外 合成hyPBase mRNA 注意:合成hyPBase序列的完整编码序列并将其插入pTD1-Cas9载体(见 材料表)以产生pTD1-hyPBase结构,其中包含一个表达hyPBase的盒,T7启动子:polyhedrin-5′ UTR:hyPBase:polyhedrin-3′ UTR:polyhedrin-3′ UTR:poly(A)。pTD1-hyPBase结构的完整序列在 补充材料中提供。 体 外 合成模板的制备 使用正向引物5′-atgcggtgtgaaataccac…

Representative Results

一种表达含hyPBase的T7启动子的构建体:polyhedrin-5’UTR:hyPBase:polyhedrin-3’UTR:产生聚(A)信号(图1A)并扩增为〜2.2 kb PCR片段以在体外合成hyPBase mRNA(图1B)。然后,产生hyPBase mRNA并进行琼脂糖凝胶电泳。在1%琼脂糖凝胶上检测到预期大小(〜1.1 kb条带)的mRNA(图1C)。 然后,制备基于 piggyBac的EGF…

Discussion

低转位率和将转基因成分递送到新鲜胚胎中的困难限制了许多非模型昆虫的种系转化的成功,特别是那些来自目鳞翅目昆虫的昆虫。为了提高种系转化率,开发了一种使用最广泛的piggyBac转座酶(hyPBase)的多活性版本7,10。迄今为止,鳞翅目昆虫种系转化的成功主要见于模型昆虫蚕,Bombyx mori11。然而,在其他鳞翅目昆虫?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

报告的研究得到了美国国家科学基金会I / UCRC,节肢动物管理技术中心的支持,根据资助号IIP-1821936以及行业合作伙伴,农业和食品研究计划竞争性补助金号2019-67013-29351和美国农业部国家粮食和农业研究所(2019-67013-29351和2353057000)。

Materials

1.5" Dental Cotton Rolls PlastCare USA 8542025591 REARING
1 oz Souffle Cup Lids DART PL1N
1 oz Souffle Cups DART P100N REARING
48 oz Plastic Deli Containers Genpack AD48 REARING
Add-on Filter Set (Green) NightSea LLC SFA-BLFS-GR SCREENING
Borosilicate Glass Sutter Instruments BF100-50-10 INJECTION
Borosilicate Glass SUTTER INSTRUMENT BF-100-50-10
Dissecting Scope Nikon SMZ745T SCREENING
Featherweight Forceps BioQuip 4750 REARING
Gutter Guard ThermWell Products VX620 REARING
Inverted Microscope Olympus IX71 INJECTION
Microinjector Narishige IM-300 INJECTION
Micropipette Puller Sutter Instruments P-1000 INJECTION
Microscope Slides VWR 16004-22 INJECTION
NightSea Full System NightSea LLC SFA-RB-DIM SCREENING
Nitrogen Gas AWG/Scott-Gross NI 225 INJECTION
Paper Towels Bounty  43217-45074 REARING
Spodoptera frugiperda Artificial Diet Southland Products, Inc N/A [Request Species/Quantity] REARING
Spodoptera frugiperda Eggs Benzon Research, Inc N/A [Request Species/Quantity] REARING
Taq MasterMix polymerase mixture

References

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Cite This Article
Chen, X., Palli, S. R. Hyperactive piggyBac Transposase-mediated Germline Transformation in the Fall Armyworm, Spodoptera frugiperda. J. Vis. Exp. (175), e62714, doi:10.3791/62714 (2021).

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