Maintien des Cultures biologiques et mesurer l’Expression des gènes dans l’Aphis nerii: un système Non-modèle pour les Interactions plantes-insectes

Les pucerons sont de petits insectes hémimétaboles qui colonisent sur des familles de diverses plantes dans le monde entier. Ils sont distinguent par plusieurs caractéristiques, plus notamment leurs cycles de vie complexes impliquant la parthénogénèse cyclique et polyphenisms discrets et leurs symbioses nutritionnelles obligatoires avec endosymbiontes bactérie ou levure qui fournissent des éléments nutritifs manquant à partir leur alimentation d’usine sap¹. Alors que la plupart des pucerons sont des spécialistes de plante hôte, certaines espèces généralistes sont des ravageurs de culture importante, infligeant des dégâts économiques considérables sur les cultures soit directement ou via les agents pathogènes et les virus ils vector². La publication du premier génome du puceron en 2010, du puceron du pois Acyrthosiphon pisum³, a marqué un jalon important dans l’étude de la biologie de pucerons parce qu’il a fourni les ressources génomiques pour répondre aux questions au sujet de l’insecte adaptations pour les herbivores des modes de vie, y compris celles qui pourraient conduire à un meilleur contrôle des stratégies⁴. Depuis ce temps, des ressources supplémentaires de génomiques ont accumulé avec la publication d’un génome annoté pour le soja puceron Aphis glycines⁵et ressources accessibles tout le génome d’une autre espèce de trois-puceron (Myzus Cerasi (black cherry aphid), Myzus persicae (pêche-pomme de terre pucerons), Rhopalosiphum padi (cerisier des oiseaux-puceron)⁶. Ressources de transcriptomique précieux de novo sont disponibles aussi bien pour un certain nombre d’autres espèces de pucerons (e.g.,Aphis gossypii (puceron du cotonnier)⁷, Sitobion avenae (puceron des céréales)⁸, Cinara pinitabulaeformis (puceron du pin)⁹, Aphis nerii (puceron asclépiade-laurier-rose)¹⁰).

Les pucerons ont également une contribution durable à notre compréhension des interactions plantes-insectes et l’écologie de la vie sur plantes¹¹. Un domaine où les pucerons ont apporté une contribution particulièrement importante est dans notre compréhension de l’écologie chimique des interactions plante hôte. Des adaptations expriment divers insectes herbivores pour vaincre les défenses végétales et certains même coopter des défenses de la plante pour leur propre bonheur^12,13,14. Par exemple, le puceron de l’asclépiade-lauriers roses, Aphis nerii, est un brillant jaune, invasif puceron trouvé dans les régions tempérées et tropicales partout dans le monde qui colonise les plantes de la famille des asclépiades (Apocynaceae). Plantes de la famille des Apocynaceae ont évolué des défenses chimiques diverses, y compris le latex laiteux et des glucosides cardiotoniques, appelées cardénolides, qui lient le transporteur de cations Na, K-ATPase et sont des moyens de dissuasion efficaces au généraliste herbivores^{15, 16}. spécialistes asclépiade expriment différents modes de résistance aux cardénolides, et certains sélectivement ou passivement accumulent ou modifient des cardénolides dans leurs tissus comme un moyen de dissuader les prédateurs ou d’autres avantages¹⁷. A. nerii est pensé pour séquestrer cardénolides de cette façon, même si les mécanismes et les avantages fonctionnels demeurent peu claires^10,18.

Compte tenu des ressources génomiques à portée de main, a. nerii fournit un excellent modèle expérimental pour l’étude des mécanismes moléculaires et génétiques impliqués dans les interactions entre plantes hôtes toxiques et leur spécialiste chimio-écologiques herbivores. Il est à noter que, tandis que certains des premières études de a. nerii axé sur la séquestration des cardénolides¹⁹, depuis ce temps, études d’a. nerii ont permis de mieux comprendre un large éventail de questions écologiques et évolutionnaires, y compris la structure génétique des insectes envahissants²⁰ et l’interaction entre la réglementation ascendantes et descendantes sur les herbivores densité²¹. A. nerii est donc un bon candidat comme modèle expérimental pour un ensemble particulièrement large d’études des interactions plantes-insectes. Critique au succès de toute étude avec a. nerii est la culture attentive du puceron des populations, qui comprend la culture des plantes dont dépendent les pucerons, mais aussi à une production efficace des données de haute qualité – omic. Notre but est de guider le lecteur à travers les deux. Décrites ci-dessous sont des méthodes pour la génération et l’entretien des cultures végétales et pucerons dans la serre et laboratoire, ADN et ARN extractions, analyses microsatellites, Assemblée de transcriptome de novo et annotation, transcriptome analyse de l’expression différentielle et la vérification de qPCR de gènes différentiellement exprimés. Alors que ces méthodes soient écrits pour a. nerii, les méthodes de culture, d’extraction et analyse générales peuvent étendre à un éventail d’espèces de pucerons.