Ekstraktion af gift fra parasitoid hveps Trichogramma dendrolimi ved hjælp af en kunstig vært
Summary
Her præsenterer vi en protokol til ekstraktion af gift fra Trichogramma dendrolimi ved anvendelse af en kunstig vært skabt med polyethylenfilm og aminosyreopløsning.
Abstract
Parasitoide hveps er en forskelligartet gruppe af hymenopteranske insekter, der tjener som uvurderlige ressourcer til skadedyrsbekæmpelse. For at sikre vellykket parasitisme injicerer parasitoide hvepse gift i deres værter for at undertrykke deres værts immunitet, modulere værternes udvikling, stofskifte og endda adfærd. Med over 600.000 anslåede arter overgår mangfoldigheden af parasitoide hvepse andre giftige dyr, såsom slanger, keglesnegle og edderkopper. Parasitoid hvepsegift er en underudforsket kilde til bioaktive molekyler med potentielle anvendelser inden for skadedyrsbekæmpelse og medicin. Imidlertid er indsamling af parasitoid gift udfordrende på grund af manglende evne til at bruge direkte eller elektrisk stimulering og vanskeligheden ved dissektion på grund af deres lille størrelse. Trichogramma er en slægt af små (~ 0,5 mm) æg parasitoide hveps, der i vid udstrækning anvendes til biologisk bekæmpelse af lepidopteran skadedyr i både landbrug og skove. Her rapporterer vi en metode til ekstraktion af gift fra T. dendrolimi ved hjælp af kunstige værter. Disse kunstige værter er skabt med polyethylenfilm og aminosyreopløsninger og derefter inokuleret med Trichogramma-hveps til parasitisme. Giften blev efterfølgende opsamlet og koncentreret. Denne metode muliggør ekstraktion af store mængder Trichogramma-gift , samtidig med at man undgår forurening fra andre væv forårsaget af dissektion, et almindeligt problem i giftreservoirdissektionsprotokoller. Denne innovative tilgang letter undersøgelsen af Trichogramma-gift og baner vejen for ny forskning og potentielle anvendelser.
Introduction
Parasitoide hveps er parasitære hymenopteranske insekter, der er vigtige ressourcer til biologisk bekæmpelse1. Der er en bred vifte af parasitoide hvepse, med over 600.000 anslåede arter2. Mangfoldigheden af parasitoide hveps overstiger langt andre giftige leddyr, såsom slanger, keglesnegle, edderkopper, skorpioner og bier. Gift er en vigtig parasitisk faktor i parasitoide hveps. For vellykket parasitisme injiceres gift i værten, modulerer værtsens adfærd, immunitet, udvikling og metabolisme3. Desuden viser giften fra parasitoide hvepse bemærkelsesværdig mangfoldighed i sine molekylære strukturer, mål og funktioner, hvilket afspejler kompleks coevolution med deres værter. Således er parasitoidgift en værdifuld og undervurderet ressource af aktive molekyler til insekticide eller medicinske formål4. I modsætning til gift fra slanger, keglesnegle, edderkopper, skorpioner og bier kan parasitoid hvepsegift ikke indsamles ved direkte stimulering eller elektrisk stimulering5. Den nuværende metode til udvinding af parasitoid hvepsegift er at dissekere giftreservoiret. Imidlertid er parasitoide hveps ofte små, og dissektion af parasitoide hveps kræver høje tekniske færdigheder. Derfor, hvis vi kan finde en måde at indsamle giften fra parasitoide hveps effektivt og bekvemt, vil det være til stor hjælp at undersøge giften fra parasitoide hveps.
Trichogramma (Hymenoptera: Trichogrammatidae) er en slægt af små (~ 0,5 mm lange) parasitoide hveps6. Disse hvepse er blandt de mest anvendte biokontrolmidler, især rettet mod æg fra forskellige lepidopteran skadedyr i både landbrug og skove. For eksempel er T. dendrolimi, en af de mest anvendte Trichogramma-arter i Kina, blevet anvendt i vid udstrækning til bekæmpelse af en række landbrugs- og skovbrugsskadedyr, såsom Dendrolimus superans, Ostrinia furnacialis og Chilo suppressalis. Tidligere undersøgelser viste, at Trichogramma-hvepse kunne injicere deres æg i kunstige værter7. Kunstige værter kan oprettes ved hjælp af materialer som voks8, agar9, Parafilm10 og plastfilm11. Opløsningen i kunstige værter, der inducerer tilstrækkelig oviposition til Trichogramma , kan være enkel, såsom aminosyrer eller uorganiske salte12. Baseret på den egenskab, at T. dendrolimi kan parasitere kunstige værter, giver denne undersøgelse en ny metode til ekstraktion af gift fra parasitoide hveps ved hjælp af kunstige værter. Denne tilgang sigter mod at afhjælpe manglerne ved lavt udbytte, lav renhed og modtagelighed for forurening i nuværende ekstraktionsteknikker. Ved anvendelse af denne metode kan en stor mængde gift med høj renhed fra T. dendrolimi ekstraheres, hvilket opfylder behovene for videnskabelig forskning og screening af bioaktive molekyler til insekticide eller medicinske formål.
Protocol
Representative Results
Discussion
Her præsenterer vi en metode til ekstraktion af gift fra T. dendrolimi ved hjælp af kunstige værter. Nøglepunkterne i giftopsamlingseksperimentet er som følger. (1) Under tilberedningen skal T. dendrolimi bedøves hurtigt med en passende CO2 -koncentration. Hvis CO2 -koncentrationen er for lav, vil det være utilstrækkeligt at bedøve Trichogramma hurtigt. Omvendt, hvis koncentrationen er for høj, kan Trichogramma dø, hvilket reducerer deres evne til at pa…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Vi anerkender økonomisk støtte fra Natural Science Foundation of Hainan Province (bevilling nr. 323QN262), National Natural Science Foundation of China (bevilling nr. 31701843 og 32172483), Jiangsu Agriculture Science and Technology Innovation Fund (bevilling nr. CX (22) 3012 og CX (21) 3008), “Shuangchuang Doctor” Foundation of Jiangsu Province (Grant No. 202030472) og Nanjing Agricultural University startup fund (Grant No. 804018).
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 |
References
- Pennacchio, F., Strand, M. R. Evolution of developmental strategies in parasitic hymenoptera. Annual Review of Entomology. 51, 233-258 (2006).
- Yan, Z. C., Ye, X. H., Wang, B. B., Fang, Q., Ye, G. Y. Research advances on composition, function and evolution of venom proteins in parasitoid wasps. Chinese Journal of Biological Control. 33 (1), 1-10 (2017).
- Asgari, S., Rivers, D. B. Venom proteins from endoparasitoid wasps and their role in host-parasite interactions. Annual Review of Entomology. 56, 313-335 (2011).
- Moreau, S. J. M., Guillot, S. Advances and prospects on biosynthesis, structures, and functions of venom proteins from parasitic wasps. Insect Biochemistry and Molecular Biology. 35 (11), 1209-1223 (2005).
- Yan, Z. C., et al. A venom serpin splicing isoform of the endoparasitoid wasp Pteromalus puparum suppresses host prophenoloxidase cascade by forming complexes with host hemolymph proteinases. Journal Biological Chemistry. 292 (3), 1038-1051 (2017).
- Woelke, J. B., et al. Description and biology of two new egg parasitoid species (Hymenoptera: Trichogrammatidae) reared from eggs of Heliconiini butterflies (Lepidoptera: Nymphalidae: Heliconiinae) in Panama. Journal of Natural History. 53 (11-12), 639-657 (2019).
- Zang, L. S., Wang, S., Zhang, F., Desneux, N. Biological control with Trichogramma in China: History, present status, and perspectives. Annual Review of Entomology. 66, 463-484 (2021).
- Nettles, W. C. J., Morrison, R. K., Xie, Z. N., Ball, D., Shenkir, C. A., Vinson, S. B. Synergistic action of potassium chloride and magnesium sulfate on parasitoid wasp oviposition. Science. 218, 4568 (1982).
- Tilden, R. L., Ferkovich, S. M. Kairomonal stimulation of oviposition into an artificial substrate by the endoparasitoid Microplitis croceipes (Hymenoptera)Braconidae). Annals of the Entomological Society of America. 81 (1), 152-156 (1988).
- Xie, Z. N., Li, L., Xie, Y. Q. In vitro culture of Habrobracon hebetor. Chinese Journal of Biological Control. 5 (2), 49-51 (1989).
- Han, S. T., Liu, W. H., Li, L. Y., Chen, Q. X., Zeng, B. K. Breeding Trichogramma ostriniae with artificial eggs. Journal of Environmental Entomology. 21 (1), 9-12 (1999).
- Li, L. Y., Chen, Q. X., Liu, W. H. Oviposition behavior of twelve species of Trichogramma and its influence on the efficiency of rearing them in vitro. Journal of Environmental Entomology. 11 (1), 31-35 (1989).
- Xing, J. Q., Li, L. Y. Rearing of an egg parasite Anastatus japonicus Ashmead in vitro. Acta Entomologica Sinica. 33 (2), 166-173 (1990).
- Moreau, S. J. M. "It stings a bit but it cleans well": Venoms of Hymenoptera and their antimicrobial potential. Journal of Insect Physiology. 59 (2), 186-204 (2013).
- Moreau, S. J. M., Asgari, S. Venom proteins from parasitoid wasps and their biological function. Toxins. 7 (7), 2385-2412 (2015).
