Извлечение яда из паразитоидной осы Trichogramma dendrolimi с использованием искусственного хозяина
Summary
Здесь мы представляем протокол извлечения яда из Trichogramma dendrolimi с использованием искусственного хозяина, созданного с помощью полиэтиленовой пленки и раствора аминокислоты.
Abstract
Паразитоидные осы представляют собой разнообразную группу перепончатокрылых насекомых, которые служат бесценными ресурсами для биоборьбы с вредителями. Чтобы обеспечить успешный паразитизм, паразитоидные осы впрыскивают яд своим хозяевам, чтобы подавить иммунитет своих хозяев, модулировать их развитие, метаболизм и даже поведение. Насчитывая более 600 000 видов, разнообразие паразитоидных ос превосходит разнообразие других ядовитых животных, таких как змеи, конусные улитки и пауки. Яд паразитоидной ос является малоизученным источником биологически активных молекул с потенциальными применениями в борьбе с вредителями и медицине. Тем не менее, сбор паразитоидного яда затруднен из-за невозможности использования прямой или электрической стимуляции и трудности вскрытия из-за их небольшого размера. Трихограмма – это род крошечных (~0,5 мм) яиц паразитоидных ос, которые широко используются для биологической борьбы с чешуекрылыми вредителями как в сельском хозяйстве, так и в лесах. Здесь мы сообщаем о методе извлечения яда из T. dendrolimi с использованием искусственных хозяев. Этих искусственных хозяев создают с помощью полиэтиленовой пленки и растворов аминокислот, а затем прививают осам трихограммы от паразитизма. Впоследствии яд собирали и концентрировали. Этот метод позволяет извлекать большое количество яда трихограммы , избегая при этом загрязнения других тканей, вызванного вскрытием, что является распространенной проблемой в протоколах вскрытия резервуаров яда. Этот инновационный подход облегчает изучение яда трихограммы , прокладывая путь для новых исследований и потенциальных применений.
Introduction
Паразитоидные осы являются паразитическими перепончатокрылыми насекомыми, которые являются важными ресурсами для биологического контроля1. Существует большое разнообразие паразитоидных ос, насчитывающее более 600 000видов2. Разнообразие паразитоидных ос намного превосходит разнообразие других ядовитых членистоногих, таких как змеи, конусные улитки, пауки, скорпионы и пчелы. Яд является важным паразитарным фактором паразитоидных ос. При успешном паразитизме яд вводится в организм хозяина, модулируя его поведение, иммунитет, развитие и метаболизм3. Кроме того, яд паразитоидных ос демонстрирует удивительное разнообразие в своих молекулярных структурах, мишенях и функциях, что отражает сложную коэволюцию с их хозяевами. Таким образом, паразитоидный яд является ценным и недооцененным ресурсом активных молекул для инсектицидных или медицинских целей4. В отличие от яда змей, конусных улиток, пауков, скорпионов и пчел, яд паразитоидных ос не может быть собран прямой стимуляцией илиэлектростимуляцией. Современный метод извлечения яда паразитоидных ос заключается в вскрытии резервуара яда. Однако паразитоидные осы часто бывают мелкими, и вскрытие паразитоидных ос требует высоких технических навыков. Поэтому, если мы сможем найти способ эффективно и удобно собирать яд паразитоидных ос, это будет большим подспорьем для исследования яда паразитоидных ос.
Trichogramma (лат. Trichogrammatidae) — род мелких (~0,5 мм длиной) паразитоидных ос6. Эти осы являются одними из наиболее широко используемых агентов биоконтроля, особенно нацеленных на яйца различных чешуекрылых вредителей как в сельском хозяйстве, так и в лесах. Например, T. dendrolimi, один из наиболее широко используемых видов Trichogramma в Китае, широко применяется для борьбы с различными сельскохозяйственными и лесными вредителями, такими как Dendrolimus superans, Ostrinia furnacalis и Chilo suppressalis. Предыдущие исследования показали, что осы Trichogramma могут вводить свои яйца в искусственных хозяев7. Искусственные хозяева могут быть созданы с использованием таких материалов, как воск8, агар9, парапленка10 и пластиковая пленка11. Раствор в искусственных хозяевах, который индуцирует достаточное количество яйцекладок для трихограммы , может быть простым, например, аминокислотами или неорганическими солями12. Основываясь на характеристике, что T. dendrolimi может паразитировать на искусственных хозяевах, в этом исследовании представлен новый метод извлечения яда из паразитоидных ос с использованием искусственных хозяев. Этот подход направлен на устранение недостатков, связанных с низким выходом, низкой чистотой и восприимчивостью к загрязнению в современных методах экстракции. С помощью этого метода можно извлечь большое количество яда высокой чистоты из T. dendrolimi , что отвечает потребностям научных исследований и скрининга биологически активных молекул для инсектицидных или медицинских целей.
Protocol
Representative Results
Discussion
В данной статье мы представляем метод извлечения яда из T. dendrolimi с использованием искусственных хозяев. Ключевые моменты в эксперименте по сбору яда заключаются в следующем. (1) Во время приготовления T. dendrolimi необходимо быстро обезболивать соответствующей концентрацией CO2</s…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Выражаем признательность за финансовую поддержку со стороны Фонда естественных наук провинции Хайнань (грант No 323QN262), Национального фонда естественных наук Китая (гранты No 31701843 и 32172483), Фонда инноваций в области сельскохозяйственной науки и технологий провинции Цзянсу (грант No 323QN262). CX(22)3012 и CX(21)3008), Фонд «Доктор Шуанчуан» провинции Цзянсу (грант No 202030472) и стартап-фонд Нанкинского сельскохозяйственного университета (грант 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).
