Mantenimento di colture biologiche e misurazione dell'espressione genica in Aphis nerii: un sistema Non-modello per le interazioni pianta-insetto

Gli afidi sono piccoli insetti hemimetabolous che colonizzano su famiglie di piante diverse in tutto il mondo. Sono distintivi per diverse funzioni, più in particolare i cicli di vita complessi che coinvolgono partenogenesi ciclica e discreti polyphenisms e loro simbiosi nutrizionali obbligano con endosimbionti batterici o lievito che forniscono le sostanze nutrienti mancanti da la loro dieta di pianta sap¹. Mentre la maggior parte gli afidi sono specialisti di pianta ospite, alcune specie generalista sono parassiti delle colture importanti, infliggendo notevoli danni economici sulle colture sia direttamente o tramite gli agenti patogeni e virus hanno vector². La pubblicazione del primo genoma afide nel 2010, l’afide di pisello Acyrthosiphon pisum³, segnò un’importante pietra miliare nello studio della biologia dell’afide perché ha fornito le risorse genomiche per questioni dell’insetto adattamenti agli erbivori stili di vita, comprese quelle che potrebbero portare a una migliore di strategie di controllo⁴. Da quel momento, ulteriori risorse genomiche hanno accumulato con la pubblicazione di un genoma con annotazioni per la soia afide glycines Aphis⁵e pubblicamente disponibile intero genoma risorse per un’altra specie di tre-afide (Myzus Cerasi (afide nero ciliegia), Myzus persicae (afide peach-patata), Rhopalosiphum padi (afide ciliegia di uccello-avena)⁶. Sono disponibili anche per un numero di altre specie di afide prezioso de novo Transcrittomica risorse (e.g.,Aphis gossypii (afide del cotone)⁷, Sitobion avenae (afide grano)⁸, Cinara pinitabulaeformis (afide pino)⁹, Aphis nerii (afide del milkweed-oleander)¹⁰).

Gli afidi hanno anche fatto duraturo contributo alla nostra comprensione delle interazioni pianta-insetto e l’ecologia della vita su piante¹¹. Un’area dove gli afidi hanno dato contributi particolarmente importanti è nella nostra comprensione dell’ecologia chimica delle interazioni pianta dell’ospite. Adattamenti di esprimere diversi insetti erbivori per superare le difese della pianta e alcuni anche cooptare le difese della pianta per il proprio beneficio^12,13,14. Ad esempio, l’afide del milkweed-oleander, Aphis nerii, è un brillante giallo, dilagante afide trovato nelle regioni temperate e tropicali in tutto il mondo che colonizza su piante appartenenti alla famiglia del milkweed (Apocynaceae). Piante della famiglia delle Apocynaceae si sono evolute diverse difese chimiche, tra cui lattice latteo e glicosidi cardiaci, noti come complessi, che legano il trasportatore di cationi Na, K-atpasi e sono efficaci deterrenti a generalista erbivori^{15, 16}. specialisti milkweed express varie modalità di resistenza ai complessi, e alcuni in modo selettivo o passivamente si accumulano o modificare complessi nei loro tessuti come un mezzo per scoraggiare la predazione o per altri benefici¹⁷. A. nerii è pensato per sequestrare complessi in questo modo, anche se i meccanismi e i vantaggi funzionali rimangono poco chiari^10,18.

Date le risorse genomiche a portata di mano, a. nerii fornisce un eccellente modello sperimentale per lo studio dei meccanismi molecolari e genetici coinvolti nelle interazioni chemio-ecologico tra piante tossiche e loro specialista erbivori. Vale la pena notare che, mentre alcuni dei primi studi di a. nerii incentrato sul sequestro di complessi¹⁹, da quel momento, gli studi di a. nerii hanno fornito le comprensioni in una vasta gamma di domande evolutive ed ecologiche, compresa la struttura genetica di insetti invasivi²⁰ e l’interazione tra bottom up e top-down regolamento l’erbivoro densitಹ. A. nerii è così un buon candidato come un modello sperimentale per un insieme particolarmente vasto di studi delle interazioni insetto-pianta. Critico per il successo di qualsiasi studio con a. nerii è la cultura attenta dell’afide popolazioni, che comprende la coltura delle piante da cui dipendono gli afidi, come pure una generazione efficiente di dati di alta qualità – omic. Il nostro obiettivo è quello di guidare il lettore attraverso entrambi. Descritte di seguito sono i metodi per la generazione e la manutenzione delle colture vegetali e afide in serra e laboratorio, DNA ed estrazioni RNA, analisi dei microsatelliti, de novo del trascrittoma assemblaggio e annotazione, trascrittoma analisi di espressione differenziale e la verifica di qPCR di geni differenzialmente espressi. Mentre questi metodi vengono scritti per a. nerii, i metodi di coltura, estrazione e analisi generali possono estendersi ad una varietà di specie di afidi.