Gif extraheren uit de sluipwesp Trichogramma dendrolimi met behulp van een kunstmatige gastheer
Summary
Hier presenteren we een protocol voor het extraheren van gif uit Trichogramma dendrolimi met behulp van een kunstmatige gastheer gemaakt met polyethyleenfilm en aminozuuroplossing.
Abstract
Sluipwespen zijn een diverse groep vliesvleugelige insecten die van onschatbare waarde zijn voor de biologische bestrijding van plagen. Om succesvol parasitisme te garanderen, injecteren sluipwespen gif in hun gastheren om de immuniteit van hun gastheren te onderdrukken, de ontwikkeling, het metabolisme en zelfs het gedrag van gastheren te moduleren. Met meer dan 600.000 geschatte soorten overtreft de diversiteit van sluipwespen die van andere giftige dieren, zoals slangen, kegelslakken en spinnen. Sluipwespengif is een onderbelichte bron van bioactieve moleculen met potentiële toepassingen in ongediertebestrijding en geneeskunde. Het verzamelen van sluipwespif is echter een uitdaging vanwege het onvermogen om directe of elektrische stimulatie te gebruiken en de moeilijkheid bij dissectie vanwege hun kleine formaat. Trichogramma is een geslacht van kleine (~0,5 mm) ei-sluipwespen die veel worden gebruikt voor de biologische bestrijding van lepidoptera-plagen in zowel de landbouw als de bossen. Hier rapporteren we een methode voor het extraheren van gif uit T. dendrolimi met behulp van kunstmatige gastheren. Deze kunstmatige gastheren worden gemaakt met polyethyleenfilm en aminozuuroplossingen en vervolgens geënt met Trichogramma-wespen voor parasitisme. Het gif werd vervolgens verzameld en geconcentreerd. Deze methode maakt de extractie van grote hoeveelheden Trichogramma-gif mogelijk, terwijl besmetting van andere weefsels veroorzaakt door dissectie wordt vermeden, een veelvoorkomend probleem in dissectieprotocollen voor gifreservoirs. Deze innovatieve aanpak vergemakkelijkt de studie van Trichogramma-gif en maakt de weg vrij voor nieuw onderzoek en mogelijke toepassingen.
Introduction
Sluipwespen zijn parasitaire vliesvleugelige insecten die belangrijke bronnen zijn voor biologische bestrijding1. Er is een grote verscheidenheid aan sluipwespen, met naar schatting meer dan 600.000 soorten2. De diversiteit van sluipwespen is veel groter dan die van andere giftige geleedpotigen, zoals slangen, kegelslakken, spinnen, schorpioenen en bijen. Gif is een belangrijke parasitaire factor bij sluipwespen. Voor succesvol parasitisme wordt gif in de gastheer geïnjecteerd, waardoor het gedrag, de immuniteit, de ontwikkeling en het metabolisme van de gastheer worden gemoduleerd. Bovendien vertoont het gif van sluipwespen een opmerkelijke diversiteit in zijn moleculaire structuren, doelen en functies, wat een weerspiegeling is van complexe co-evolutie met hun gastheren. Parasitair gif is dus een waardevolle en ondergewaardeerde hulpbron van actieve moleculen voor insectendodende of medische doeleinden4. In tegenstelling tot het gif van slangen, kegelslakken, spinnen, schorpioenen en bijen, kan sluipwespengif niet worden verzameld door directe stimulatie of elektrische stimulatie5. De huidige methode om sluipwespengif te extraheren is het ontleden van het gifreservoir. Sluipwespen zijn echter vaak klein en de dissectie van sluipwespen vereist hoge technische vaardigheden. Daarom, als we een manier kunnen vinden om het gif van sluipwespen efficiënt en gemakkelijk te verzamelen, zal het een grote hulp zijn om het gif van sluipwespen te onderzoeken.
Trichogramma (Hymenoptera: Trichogrammatidae) is een geslacht van sluipwespen uit de familie sluipwespen (~0,5 mm). Deze wespen behoren tot de meest gebruikte biologische bestrijdingsmiddelen, met name gericht op eieren van verschillende lepidoptera-plagen in zowel de landbouw als de bossen. T. dendrolimi, een van de meest gebruikte Trichogramma-soorten in China, is bijvoorbeeld op grote schaal toegepast om een verscheidenheid aan land- en bosbouwplagen te bestrijden, zoals Dendrolimus superans, Ostrinia furnacalis en Chilo suppressalis. Eerdere studies toonden aan dat Trichogramma-wespen hun eieren in kunstmatige gastheren konden injecteren7. Kunstmatige gastheren kunnen worden gemaakt met materialen zoals was8, agar9, Parafilm10 en plastic film11. De oplossing in kunstmatige gastheren die voldoende ovipositie voor Trichogramma induceert, kan eenvoudig zijn, zoals aminozuren of anorganische zouten12. Op basis van de eigenschap dat T. dendrolimi kunstmatige gastheren kan parasiteren, biedt deze studie een nieuwe methode om gif uit sluipwespen te extraheren met behulp van kunstmatige gastheren. Deze aanpak is gericht op het aanpakken van de tekortkomingen van lage opbrengst, lage zuiverheid en gevoeligheid voor verontreiniging in de huidige extractietechnieken. Door deze methode te gebruiken, kan een grote hoeveelheid zeer zuiver gif uit T. dendrolimi worden geëxtraheerd, wat voldoet aan de behoeften van wetenschappelijk onderzoek en screening van bioactieve moleculen voor insectendodende of medische doeleinden.
Protocol
Representative Results
Discussion
Hier presenteren we een methode om gif uit T. dendrolimi te extraheren met behulp van kunstmatige gastheren. De belangrijkste punten in het experiment met het verzamelen van gif zijn als volgt. (1) Tijdens de bereiding moet T. dendrolimi snel worden verdoofd met een passende concentratie CO2 . Als de CO2 – concentratie te laag is, is deze onvoldoende om de Trichogramma snel te verdoven. Omgekeerd, als de concentratie te hoog is, kan Trichogramma afsterven, waardoo…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We erkennen financiële steun van de Natural Science Foundation van de provincie Hainan (subsidie nr. 323QN262), de National Natural Science Foundation of China (subsidie nr. 31701843 en 32172483), het Jiangsu Agriculture Science and Technology Innovation Fund (subsidienr. CX(22)3012 en CX(21)3008), de “Shuangchuang Doctor” Foundation van de provincie Jiangsu (subsidie nr. 202030472) en het startfonds van de Nanjing Agricultural University (subsidie nr. 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).
