Opprettholde biologisk kulturer og måle byggkorn under Aphis nerii: en ikke-modellsystem for plante-insekt interaksjoner

Bladlus er liten, hemimetabolous insekter som koloniser på ulike anlegg familier over hele verden. De er karakteristiske for flere funksjoner, mest spesielt komplekse livssyklusen med syklisk Partenogenese og diskret polyphenisms, og deres forplikte ernæringsmessige symbioses med bakteriell eller gjær endosymbionts som leverer næringsstoffer mangler kostholdet anlegget sap¹. Mens de fleste bladlus vert anlegg spesialister, noen generalist arter er viktig avling skadedyr, påførte betydelig økonomisk skade på avlinger enten direkte eller via patogener og virus vektor de². Utgivelsen av det første bladlus genomet i 2010, ert bladlus Acyrthosiphon erter³, markerte en viktig milepæl i studiet av bladlus biologi fordi det ga genomisk ressursene for adressering spørsmål om insekt tilpasninger til planteetende livsstil, inkludert de som kan føre til en bedre kontroll strategier⁴. Siden den gangen akkumulert genomisk tilleggsressurser med utgivelsen av en annotert genomet for soyabønner bladlus Aphis glycines⁵og offentlig tilgjengelig hele genomet ressurser for en tre-bladlus Art (Myzus cerasi (black cherry bladlus), Myzus persicae (fersken-potet bladlus), Rhopalosiphum padi (Hegg-katt bladlus)⁶. Verdifulle de novo transcriptomic ressurser er tilgjengelige i tillegg til en rekke andre bladlus arter (e.g.,Aphis gossypii (bomull bladlus) ^{Sitobion avenae (korn bladlus)8, Cinara pinitabulaeformis} (furu bladlus)⁹, Aphis nerii (milkweed-oleander bladlus)¹⁰).

Bladlus har også gjort varig bidrag til vår forståelse av plante-insekt interaksjoner og økologi av livet på planter¹¹. Et område der bladlus har gjort spesielt viktig bidrag er i vår forståelse av kjemiske økologi av verten anlegget interaksjoner. Planteetende insekter uttrykke ulike tilpasninger fordel for overvinne plante forsvar, og noen enda co-opt anlegget forsvar for sin egen^12,13,14. Milkweed-oleander bladlus, Aphis nerii, er for eksempel en lys gul, invasiv bladlus i tempererte og tropiske regioner over hele verden som colonizes på planter i milkweed familien (Apocynaceae). Planter i familien Apocynaceae utviklet seg ulike kjemiske forsvar, inkludert melkeaktig latex og cardiac glykosider kjent som cardenolides, som binder kasjon transportøren Na, K-ATPase og effektiv deterrents å generalist planteetere^{15, 16}. milkweed spesialister express forskjellige moduser av motstand mot cardenolides og noen selektivt eller passivt samle eller endre cardenolides av vev å avskrekke predasjon eller andre fordeler¹⁷. A. nerii er tenkt å beslaglegge cardenolides på denne måten, selv om de mekanismer og funksjonelle fordelene fortsatt uklart^10,18.

Gitt genomisk ressursene for hånden, gir A. nerii en utmerket eksperimentell modell for studiet av molekylære og genetiske mekanismer involvert i kjemoterapi-økologiske samspillet mellom giftige vert planter og deres spesialist planteetere. Det er verdt å merke seg at mens noen av de tidligste studiene av A. nerii fokusert på lagring cardenolides¹⁹, siden den gangen har studier av A. nerii har gitt innsikt i et bredt spekter av evolusjonære og økologiske spørsmål, inkludert den genetiske strukturen av invasiv insekter²⁰ og samspillet mellom opp- og topp-ned regulering på herbivore tetthet²¹. A. nerii er således en god kandidat som en eksperimentell modell for en spesielt lang rekke studier av insekt-plant interaksjoner. Kritisk for at enhver studie med A. nerii er forsiktig kultur bladlus befolkninger, som inkluderer kultur planter som bladlus avhenger, samt en effektiv generasjon av høy kvalitet – omic data. Vårt mål er å lede leseren gjennom både. Skissert nedenfor er metoder for generasjon og vedlikehold av anlegg og bladlus kulturer i drivhus og laboratorium, DNA og RNA utdrag, mikrosatellittmarkør analyse, de novo transcriptome montering og merknaden, transcriptome differensial uttrykk analyse og qPCR verifikasjon av ulikt uttrykt gener. Mens disse metodene er skrevet for A. nerii, generell dyrking, utvinning, og analyseteknologi kan utvide til en rekke bladlus arter.