Summary

Allevamento di massa e studi molecolari negli insetti parassiti Tortricidae

Published: March 25, 2022
doi:

Summary

Il presente protocollo descrive il metodo di allevamento degli insetti nocivi tortricidi nei laboratori. Le procedure per distinguere il sesso degli insetti ed estrarre gli acidi nucleici per il sequenziamento ad alto rendimento sono stabilite utilizzando due parassiti tortricidi.

Abstract

Tortricidae (Lepidoptera), comunemente noti come tortrix o falene leafroller, comprende molti parassiti agricoli e forestali, che causano gravi perdite agricole. Per comprendere la biologia di tali falene nocive, le tecniche fondamentali sono state molto richieste. Qui, i metodi per l’allevamento di massa, le osservazioni e gli studi molecolari sono sviluppati utilizzando due tortrix del tè, Homona magnanima e Adoxophyes honmai (Lepidoptera: Tortricidae). Gli insetti sono stati allevati in massa con una dieta artificiale affettata e mantenuti dalla consanguineità per oltre 100 generazioni considerando le loro caratteristiche biologiche. Gli insetti hanno vari dimorfismi sessuali; quindi è difficile distinguere il sesso durante le fasi di sviluppo, che hanno impedito i test successivi. Il presente lavoro ha evidenziato che il sesso delle larve di tortricidi potrebbe essere determinato osservando testicoli o colorazione di orceina lattico-acetica per visualizzare il cromosoma W specifico della femmina. Inoltre, utilizzando i metodi di determinazione del sesso, il presente studio ha permesso l’estrazione di acido nucleico da embrioni determinati dal sesso e l’applicazione verso il sequenziamento ad alto rendimento. Questi suggerimenti sono applicabili ad altri insetti parassiti e faciliteranno ulteriori studi morfologici e genetici.

Introduction

Gli insetti lepidotteri rappresentano oltre il 10% di tutte le specie viventi descritte1 e alcune specie di taxa causano gravi danni alle piante e gravi perdite agricole 2,3. Sebbene siano stati sviluppati studi molecolari e genetici utilizzando insetti modello come il baco da seta Bombyx mori 4,5, gli insetti parassiti rimangono non indagati, in parte a causa delle difficoltà di allevamento e manipolazione 6,7. Pertanto, sono necessari studi e tecniche fondamentali per comprendere la biologia di tali insetti parassiti non modello.

I Tortricidae (Lepidoptera), comunemente noti come tortrix o falene leafroller, comprendono molti parassiti agricoli e forestali8. Dei taxa degli insetti, il tortrix orientale del tè Homona magnanima Diakonoff e il tortrix di frutta estiva Adoxophyes honmai Yasuda sono gravi parassiti polifagi noti per danneggiare gli alberi del tè in Asia orientale7. Le due specie depongono grappoli di uova piatte e ovali simili a squame (o masse d’uovo) costituiti da uova sottili, morbide e fragili coperte da secrezioni materne. Sebbene le fasi di embriogenesi siano cruciali per lo sviluppo degli insetti e le determinazioni del sesso9, le strutture delle uova impediscono a ulteriori analisi di comprendere la biologia degli insetti. È importante superare le difficoltà per ulteriori studi sui parassiti che ovopongono una massa di uova così complessa.

Qui, per comprendere la biologia dei tortricidi, sono stati sviluppati metodi per l’allevamento di massa, osservazioni e studi molecolari utilizzando A. honmai e H. magnanima. In primo luogo, i metodi di allevamento di massa mantengono entrambi i tortricidi per oltre 100 generazioni da inbred. La separazione delle uova dalla massa uovo concatenata simile a una scala ha facilitato l’osservazione dell’embriogenesi dei tortricidi utilizzando solventi alcalini e organici precedentemente sviluppati da tecniche utilizzate nelle mosche10. Inoltre, il presente studio ha stabilito la discriminazione sessuale di piccoli embrioni sviluppando metodi di colorazione della cromatina sessuale di femmine di lepidotteri utilizzando orceina lattico-acetica11. Combinando questi metodi, gli acidi nucleici di alta qualità e quantità sono stati estratti da embrioni determinati dal sesso, che era altrimenti difficile da stabilire6. L’RNA estratto è stato utilizzato per il sequenziamento di prossima generazione. Collettivamente, i metodi qui presentati si applicano ad altri insetti lepidotteri e altri taxa di insetti.

Protocol

1. Raccolta e allevamento di massa degli insetti Raccogli gli insetti tortricidi dai campi seguendo i riferimenti 8,12 precedentemente pubblicati.NOTA: le larve di H. magnanima e A. honmai sono raccolte da foglie di tè danneggiate (Figura 1A); gli adulti sono attratti utilizzando la luce UV portatile da 4 W (lunghezza d’onda di 365 nm, vedi Tabella dei materiali, <str…

Representative Results

Creazione di linee host e loro manutenzioneLa vitalità delle larve raccolte sul campo è attribuita in modo diverso alla posizione del campo, alle stagioni e alle condizioni di allevamento (ad esempio, il 90% della vitalità a Taiwan, Taoyuan, come mostrato in Arai et al.12). Circa il 30%-50% delle coppie genererà la prossima generazione come al solito. Per H. magnanima e A. honmai, le matriline sono state mantenute dalla consanguineità per oltre 100 gener…

Discussion

Tortricid comprende diversi parassiti agricoli e forestali; il presente studio ha presentato metodi per allevare tortrix nel corso delle generazioni, osservare l’embriogenesi e il sesso degli insetti e condurre analisi molecolari utilizzando embrioni maturi.

Uno degli ostacoli per lo studio degli insetti nocivi è quello di stabilire metodi di allevamento. Soprattutto, la consanguineità a volte influisce negativamente sulla forma fisica della specie. La riduzione della forma fisica da parte d…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Gli autori desiderano riconoscere il sostegno della Japan Society for the Promotion of Science (JSPS) Research Fellowships for Young Scientists [Numero di sovvenzione 19J13123 e 21J00895].

Materials

1/2 ounce cup FP CHUPA CP070009 insect rearing; https://www.askul.co.jp/p/6010417/
1/2 ounce cup lid FP CHUPA CP070011 insect rearing; https://www.askul.co.jp/p/6010434/?int_id=recom_DtTogether
99.7% acetic acid FUJIFILM Wako Chemicals Co., Osaka, Japan 36289 fixation; https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01ALF036289.html
Agilent 2100 Bioanalyzer Agilent Technologies not shown Nucleic acids quantification; https://www.agilent.com/en/product/automated-electrophoresis/bioanalyzer-systems/bioanalyzer-instrument
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Disodium Hydrogenphosphate FUJIFILM Wako Chemicals Co. 4.98748E+12 Na2HPO4; https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01W0119-0286.html
dsDNA HS quantification kit Invitrogen Q33231 Nucleic acids quantification; https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/Q33230?SID=srch-srp-Q33230
Econospin RNA II column Epoch Life Science Inc. EP-11201 RNA extraction; http://www.epochlifescience.com/Product/SpinColumn/minispin.aspx
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Glassine paper HEIKO 2100010 insect rearing; https://www.monotaro.com/p/8927/0964/?utm_id=g_pla&
utm_medium=cpc&utm_source=
Adw
heat block WSC-2620 PowerBLOCK ATTO, Tokyo, Japan 4002620 incubation; https://www.attoeng.site/
heptane FUJIFILM Wako Chemicals Co., Osaka, Japan 4.98748E+12 fixation; https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01W0108-0015.html
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MSV-3500 vortex Biosan BS-010210-TAK Voltex mixer; https://biosan.lv/products/-msv-3500-multi-speed-vortex/
Nano Photometer NP 80 Implen not shown Nucleic acids quantification; https://www.implen.de/product-page/implen-nanophotometer-np80-microvolume-cuvette-spectrophotometer/tech-specs/
Natural pack wide Inomata chemical 1859 insect rearing; https://www.monotaro.com/g/03035766/?t.q=%E3%83%8A%E3%83%81%E3%83%A5%E3%
83%A9%E3%83%AB%E3%83%91%
E3%83%83%E3%82%AF%E3%83%
AF%E3%82%A4%E3%83%89
NEBNext Ultra II RNA Library Prep Kit for Illumina New England BioLabs E7770S Library preparation; https://www.nebj.jp/products/detail/2039
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Paraformaldehyde FUJIFILM Wako Chemicals Co. 160-16061 fixation; https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01W0116-1606.html
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Potassium Chloride FUJIFILM Wako Chemicals Co. 4.98748E+12 KCl; https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01W0116-0354.html
Potassium Dihydrogen Phosphate FUJIFILM Wako Chemicals Co. 4.98748E+12 KH2PO4; https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01W0116-0424.html
ProLong Diamond Antifade Mountant Invitrogen, MA, USA P36965 antifade; https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/P36965
Proteinase K Solution Merck 71049-4CN DNA extraction; https://www.merckmillipore.com/JP/ja/product/Proteinase-K-Solution-600-mAU-ml,EMD_BIO-71049
protein precipitation solution Qiagen 158912 DNA extraction; https://www.qiagen.com/us/products/discovery-and-translational-research/lab-essentials/buffers-reagents/puregene-accessories/?cmpid=PC_DA_NON_
BIOCOMPARE_ProductListing_
0121_RD_MarketPlace_ProductC
Qubit V4 Invitrogen Q33238 Nucleic acids quantification; https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/Q33238
rifampicin FUJIFILM Wako Chemicals Co., Osaka, Japan 4.98748E+12 Sterilization; https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01W0118-0100.html
RNA HS quantification kit Invitrogen Q32855 Nucleic acids quantification; https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/Q32852
RNase solution Nippon Gene 313-01461 RNA extraction; https://www.nippongene.com/siyaku/product/modifying-enzymes/rnase-a/rnase-s.html
Silk Mate 2S Nosan Co., Ltd not shown Artificial diet; https://www.nosan.co.jp/business/fodder/ist.htm
Sodium Chloride FUJIFILM Wako Chemicals Co. 4.98748E+12 NaCl; https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01W0119-0166.html
Sodium Dodecyl Sulfate FUJIFILM Wako Chemicals Co. 4.98748E+12 Cell lysis buffer (SDS); https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01W0119-1398.html
sodium hypochlorite aqueous solution FUJIFILM Wako Chemicals Co., Osaka, Japan 4.98748E+12 egg separation; https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01W0119-0220.html
Tetracycline Hydrochloride FUJIFILM Wako Chemicals Co., Osaka, Japan 4.98748E+12 Sterilization; https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01W0120-1656.html
Tris-HCl FUJIFILM Wako Chemicals Co. 4.98748E+12 Cell lysis buffer; https://labchem-wako.fujifilm.com/jp/product/detail/W01W0120-1536.html
ultra-pure distilled water Invitrogen 10977023 RNA extraction; https://www.thermofisher.com/order/catalog/product/10977015

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Cite This Article
Arai, H., Ishitsubo, Y., Nakai, M., Inoue, M. N. Mass-Rearing and Molecular Studies in Tortricidae Pest Insects. J. Vis. Exp. (181), e63737, doi:10.3791/63737 (2022).

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