Summary

Extraktion von Gift aus der parasitoiden Wespe Trichogramma dendrolimi mit Hilfe eines künstlichen Wirts

Published: October 06, 2023
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Summary

Hier stellen wir ein Protokoll zur Extraktion von Gift aus Trichogramma dendrolimi unter Verwendung eines künstlichen Wirts vor, der mit Polyethylenfilm und Aminosäurelösung hergestellt wurde.

Abstract

Parasitoide Wespen sind eine vielfältige Gruppe von Hautflüglerinsekten, die als unschätzbare Ressourcen für die biologische Schädlingsbekämpfung dienen. Um einen erfolgreichen Parasitismus zu gewährleisten, injizieren parasitoide Wespen Gift in ihre Wirte, um die Immunität ihrer Wirte zu unterdrücken und die Entwicklung, den Stoffwechsel und sogar das Verhalten der Wirte zu modulieren. Mit über 600.000 geschätzten Arten übertrifft die Vielfalt der parasitoiden Wespen die anderer giftiger Tiere wie Schlangen, Kegelschnecken und Spinnen. Parasitoides Wespengift ist eine wenig erforschte Quelle bioaktiver Moleküle mit potenziellen Anwendungen in der Schädlingsbekämpfung und Medizin. Das Sammeln von parasitoidem Gift ist jedoch eine Herausforderung, da es nicht möglich ist, direkte oder elektrische Stimulation zu verwenden, und die Dissektion aufgrund ihrer geringen Größe schwierig ist. Trichogramma ist eine Gattung winziger (~0,5 mm) Ei-Parasitoid-Wespen, die zur biologischen Bekämpfung von Lepidoptera-Schädlingen sowohl in der Landwirtschaft als auch in der Forstwirtschaft weit verbreitet sind. Hier berichten wir über eine Methode zur Extraktion von Gift aus T. dendrolimi unter Verwendung künstlicher Wirte. Diese künstlichen Wirte werden mit Polyethylenfolie und Aminosäurelösungen erzeugt und dann mit Trichogramma-Wespen gegen Parasitismus geimpft. Das Gift wurde anschließend aufgefangen und konzentriert. Diese Methode ermöglicht die Extraktion großer Mengen von Trichogramma-Gift und vermeidet gleichzeitig eine Kontamination durch andere Gewebe, die durch die Dissektion verursacht wird, ein häufiges Problem bei Giftreservoir-Dissektionsprotokollen. Dieser innovative Ansatz erleichtert die Untersuchung des Giftes von Trichogramma und ebnet den Weg für neue Forschungen und potenzielle Anwendungen.

Introduction

Schlupfwespen sind parasitäre Hautflüglerinsekten, die wichtige Ressourcen für die biologische Bekämpfung darstellen1. Es gibt eine große Vielfalt an parasitoiden Wespen mit schätzungsweise über 600.000 Arten2. Die Vielfalt der Schlupfwespen übersteigt die anderer giftiger Gliederfüßer wie Schlangen, Kegelschnecken, Spinnen, Skorpione und Bienen bei weitem. Gift ist ein wichtiger parasitärer Faktor bei Schlupfwespen. Für einen erfolgreichen Parasitismus wird Gift in den Wirt injiziert, wodurch das Verhalten, die Immunität, die Entwicklung und der Stoffwechsel des Wirts moduliertwerden 3. Darüber hinaus weist das Gift parasitoider Wespen eine bemerkenswerte Vielfalt in seinen molekularen Strukturen, Zielen und Funktionen auf, was eine komplexe Koevolution mit ihren Wirten widerspiegelt. Daher ist parasitoides Gift eine wertvolle und unterschätzte Ressource aktiver Moleküle für insektizide oder medizinische Zwecke4. Im Gegensatz zum Gift von Schlangen, Kegelschnecken, Spinnen, Skorpionen und Bienen kann parasitoides Wespengift nicht durch direkte Stimulation oder elektrische Stimulation gesammelt werden5. Die derzeitige Methode zur Extraktion von parasitoidem Wespengift besteht darin, das Giftreservoir zu sezieren. Parasitoide Wespen sind jedoch oft klein, und das Sezieren von parasitoiden Wespen erfordert hohe technische Fähigkeiten. Wenn wir also einen Weg finden, das Gift von Schlupfwespen effizient und bequem zu sammeln, wird es eine große Hilfe sein, das Gift von Schlupfwespen zu erforschen.

Trichogramma (Hymenoptera: Trichogrammatidae) ist eine Gattung winziger (~0,5 mm langer) parasitoider Wespen6. Diese Wespen gehören zu den am weitesten verbreiteten biologischen Schädlingsbekämpfungsmitteln, insbesondere gegen Eier verschiedener Schmetterlingsschädlinge in der Land- und Forstwirtschaft. Zum Beispiel wurde T. dendrolimi, eine der am weitesten verbreiteten Trichogramma-Arten in China, in großem Umfang zur Bekämpfung einer Vielzahl von land- und forstwirtschaftlichen Schädlingen wie Dendrolimus superans, Ostrinia furnacalis und Chilo suppressalis eingesetzt. Frühere Studien zeigten, dass Trichogramma-Wespen ihre Eier in künstliche Wirte injizieren konnten7. Künstliche Wirte können mit Materialien wie Wachs8, Agar9, Parafilm10 und Kunststofffolie11 hergestellt werden. Die Lösung in künstlichen Wirten, die eine ausreichende Eiablage für Trichogramma induziert, kann einfach sein, wie z. B. Aminosäuren oder anorganische Salze12. Basierend auf der Eigenschaft, dass T. dendrolimi künstliche Wirte parasitieren kann, bietet diese Studie eine neue Methode zur Extraktion von Gift aus parasitoiden Wespen mit Hilfe künstlicher Wirte. Dieser Ansatz zielt darauf ab, die Unzulänglichkeiten der geringen Ausbeute, der geringen Reinheit und der Anfälligkeit für Verunreinigungen in den derzeitigen Extraktionstechniken zu beheben. Mit dieser Methode kann eine große Menge an hochreinem Gift aus T. dendrolimi extrahiert werden, das den Anforderungen der wissenschaftlichen Forschung und des Screenings bioaktiver Moleküle für insektizide oder medizinische Zwecke entspricht.

Protocol

1. Insektenzucht Corcyra cephalonica auf Maismehl bei einer Temperatur von 26 ± 1°C und einer relativen Luftfeuchtigkeit von 40% ± 10% füttern. Züchten Sie den Stamm T. dendrolimi aus dem Jilin-Insektarium in Innenräumen, indem Sie die Eier von Corcyra cephalonica als Wirte verwenden. Füttern Sie erwachsene Wespen mit 10 % Saccharosewasser in Drosophila-Röhrchen bei einer Temperatur von 26 ± 1 °C, relativer Luftfeuchtigkeit von 7…

Representative Results

Die Proteinkonzentration repräsentativer Giftproben wurde mit dem Protein-Assay-Kit gemessen, wobei die Ergebnisse in Tabelle 1 dargestellt sind. Die Ergebnisse zeigten, dass die Konzentration des mit dieser Methode gesammelten Giftproteins zwischen 0,35 μg/μl und 0,46 μg/μl lag, während die Negativkontrolle der Aminosäurelösung nur eine Proteinkonzentration von 0,03 μg/μl bis 0,05 μg/μl aufwies. Die Konzentration des Giftproteins, das mit dieser Methode gesammelt wird, ist viel höher als di…

Discussion

In dieser Arbeit stellen wir eine Methode zur Extraktion von Gift aus T. dendrolimi unter Verwendung künstlicher Wirte vor. Die wichtigsten Punkte im Experiment mit der Giftsammlung sind folgende. (1) Während der Herstellung muss T. dendrolimi schnell mit einer geeigneten Konzentration vonCO2 betäubt werden. Ist die CO2 – Konzentration zu niedrig, reicht sie nicht aus, um das Trichogramma schnell zu betäuben. Umgekehrt, wenn die Konzentration zu hoch ist, kann Tric…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

Wir bedanken uns für die finanzielle Unterstützung durch die Natural Science Foundation of Hainan Province (Grant No. 323QN262), die National Natural Science Foundation of China (Grant No. 31701843 und 32172483), den Jiangsu Agriculture Science and Technology Innovation Fund (Grant No. CX(22)3012 und CX(21)3008), die “Shuangchuang Doctor”-Stiftung der Provinz Jiangsu (Stipendium Nr. 202030472) und der Start-up-Fonds der Nanjing Agricultural University (Zuschuss 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

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Cite This Article
Wang, H., Yu, Z., Ren, X., Li, Y., Yan, Z. Extracting Venom from the Parasitoid Wasp Trichogramma dendrolimi Using an Artificial Host. J. Vis. Exp. (200), e66032, doi:10.3791/66032 (2023).

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