Extração de veneno da vespa parasitoide Trichogramma dendrolimi usando um hospedeiro artificial
Summary
Aqui, apresentamos um protocolo para extração de veneno de Trichogramma dendrolimi usando um hospedeiro artificial criado com filme de polietileno e solução de aminoácidos.
Abstract
As vespas parasitoides são um grupo diversificado de insetos himenópteros que servem como recursos inestimáveis para o biocontrole de pragas. Para garantir o sucesso do parasitismo, as vespas parasitoides injetam veneno em seus hospedeiros para suprimir a imunidade de seus hospedeiros, modular o desenvolvimento, o metabolismo e até mesmo o comportamento dos hospedeiros. Com mais de 600.000 espécies estimadas, a diversidade de vespas parasitoides supera a de outros animais peçonhentos, como cobras, caracóis cônicos e aranhas. O veneno da vespa parasitoide é uma fonte pouco explorada de moléculas bioativas com potenciais aplicações no controle de pragas e na medicina. No entanto, a coleta de veneno de parasitoides é um desafio devido à incapacidade de usar estimulação direta ou elétrica e à dificuldade de dissecção devido ao seu pequeno tamanho. Trichogramma é um gênero de vespas parasitoides de ovos minúsculas (~0,5 mm) que são amplamente utilizadas para o controle biológico de pragas de lepidópteros na agricultura e florestas. Aqui, relatamos um método para extração de veneno de T. dendrolimi usando hospedeiros artificiais. Esses hospedeiros artificiais são criados com filme de polietileno e soluções de aminoácidos e, em seguida, inoculados com vespas Trichogramma para parasitismo. O veneno foi posteriormente coletado e concentrado. Este método permite a extração de grandes quantidades de veneno de Trichogramma , evitando a contaminação de outros tecidos causada pela dissecção, um problema comum em protocolos de dissecção de reservatórios de veneno. Esta abordagem inovadora facilita o estudo do veneno de Trichogramma , abrindo caminho para novas pesquisas e potenciais aplicações.
Introduction
As vespas parasitoides são insetos himenópteros parasitas que são importantes recursos para o controle biológico1. Existe uma grande variedade de vespas parasitoides, com mais de 600.000 espécies estimadas2. A diversidade de vespas parasitoides excede em muito a de outros artrópodes peçonhentos, como cobras, caracóis cônicos, aranhas, escorpiões e abelhas. O veneno é um importante fator parasitário em vespas parasitoides. Para o sucesso do parasitismo, o veneno é injetado no hospedeiro, modulando o comportamento, a imunidade, o desenvolvimento e o metabolismo do hospedeiro3. Além disso, o veneno de vespas parasitoides exibe notável diversidade em suas estruturas moleculares, alvos e funções, refletindo complexa coevolução com seus hospedeiros. Assim, o veneno do parasitoide é um recurso valioso e pouco valorizado de moléculas ativas para fins inseticidas oumedicinais4. Ao contrário do veneno de cobras, caracóis, aranhas, escorpiões e abelhas, o veneno da vespa parasitoide não pode ser coletado por estimulação direta ou estimulação elétrica5. O método atual de extração do veneno da vespa parasitoide é dissecar o reservatório de veneno. No entanto, as vespas parasitoides são frequentemente pequenas, e a dissecção de vespas parasitoides requer altas habilidades técnicas. Portanto, se pudermos encontrar uma maneira de coletar o veneno de vespas parasitoides de forma eficiente e conveniente, será de grande ajuda pesquisar o veneno de vespas parasitoides.
Trichogramma (Hymenoptera: Trichogrammatidae) é um gênero de vespas parasitoides minúsculas (~0,5 mm de comprimento)6. Essas vespas estão entre os agentes de biocontrole mais amplamente utilizados, particularmente visando ovos de várias pragas de lepidópteros na agricultura e nas florestas. Por exemplo, T. dendrolimi, uma das espécies de Trichogramma mais utilizadas na China, tem sido extensivamente aplicada para controlar uma variedade de pragas agrícolas e florestais, como Dendrolimus superans, Ostrinia furnacalis e Chilo suppressalis. Estudos anteriores mostraram que vespas Trichogramma poderiam injetar seus ovos em hospedeiros artificiais7. Hospedeiros artificiais podem ser criados usando materiais como cera8, ágar9, Parafilm10 e filme plástico11. A solução em hospedeiros artificiais que induz oviposição suficiente para Trichogramma pode ser simples, como aminoácidos ou sais inorgânicos12. Baseado na característica de que T. dendrolimi pode parasitar hospedeiros artificiais, este estudo fornece um novo método para extrair veneno de vespas parasitoides usando hospedeiros artificiais. Esta abordagem visa abordar as deficiências de baixo rendimento, baixa pureza e suscetibilidade à contaminação nas técnicas de extração atuais. Usando este método, uma grande quantidade de veneno de alta pureza de T. dendrolimi pode ser extraída, o que atende às necessidades de pesquisa científica e triagem de moléculas bioativas para fins inseticidas ou médicos.
Protocol
Representative Results
Discussion
Aqui, apresentamos um método para extração de veneno de T. dendrolimi usando hospedeiros artificiais. Os pontos-chave no experimento de coleta de veneno são os seguintes. (1) Durante a preparação, T. dendrolimi deve ser anestesiado rapidamente com uma concentração adequada de CO2. Se a concentração de CO2 for muito baixa, será insuficiente para anestesiar o Trichogramma rapidamente. Por outro lado, se a concentração for muito alta, Trichogramma pode m…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos o apoio financeiro da Fundação de Ciências Naturais da Província de Hainan (Grant no. 323QN262), da National Natural Science Foundation of China (Grant no. 31701843 e 32172483), do Jiangsu Agriculture Science and Technology Innovation Fund (Grant No. CX(22)3012 e CX(21)3008), a Fundação “Doutor Shuangchhuang” da Província de Jiangsu (Grant No. 202030472), e o fundo de inicialização da Universidade Agrícola de Nanjing (Grant No. 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).
