Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
Здесь мы представляем подробный метод замачивания интерференции РНК у Bursaphelenchus xylophilus для облегчения изучения функций генов.
Сосновая нематода, Bursaphelenchus xylophilus, является одним из самых разрушительных инвазивных видов во всем мире, вызывая увядание и возможную гибель сосен. Несмотря на признание их экономического и экологического значения, до сих пор было невозможно изучить подробные функции генов растительно-паразитических нематод (PPNs) с использованием традиционной прямой генетики и трансгенных методов. Однако, как обратная генетическая технология, РНК-интерференция (РНКи) облегчает изучение функциональных генов нематод, включая B. xylophilus.
В этой статье описывается новый протокол для РНКи гена ppm-1 у B. xylophilus, который, как сообщается, играет решающую роль в развитии и размножении других патогенных нематод. Для РНКи промотор Т7 связывали с 5'-терминалом целевого фрагмента полимеразной цепной реакцией (ПЦР), а двухцепочечную РНК (дцРНК) синтезировали путем транскрипции in vitro . Впоследствии доставка дцРНК осуществлялась путем замачивания нематод в растворе дцРНК, смешанном с синтетическими нейростимуляторами. Синхронизированную молодь B. xylophilus (приблизительно 20 000 особей) промывали и вымачивали в дцРНК (0,8 мкг/мл) в буфере замачивания в течение 24 ч в темноте при 25 °C.
Такое же количество нематод поместили в замачивающий буфер без дцРНК в качестве контроля. Между тем, другое идентичное количество нематод было помещено в замачивающий буфер с зеленым флуоресцентным белком (gfp) гена dsRNA в качестве контроля. После замачивания уровень экспрессии целевых транскриптов определяли с помощью количественной ПЦР в режиме реального времени. Эффекты РНКi были затем подтверждены с помощью микроскопического наблюдения фенотипов и сравнения размеров тела взрослых среди групп. Текущий протокол может помочь продвинуть исследования, чтобы лучше понять функции генов B. xylophilus и других паразитических нематод для разработки стратегий контроля с помощью генной инженерии.
Растительно-паразитические нематоды (ППН) представляют собой постоянную угрозу продовольственной безопасности и лесным экосистемам. Они наносят около 100 миллиардов долларов США экономических потерь каждый год1, наиболее проблематичными из которых являются в первую очередь корневые нематоды, цисты нематоды и нематоды соснового дерева. Сосновая нематода, Bursaphelenchus xylophilus, является мигрирующей, эндопаразитарной нематодой, которая является возбудителем болезни соснового увядания2. Он нанес большой вред сосновым лесам во всем мире3. Используя терминологию Van Megen et al.4, B. xylophilus является членом Parasitaphelenchidae и принадлежит к кладе 10, тогда как большинство других крупных паразитов растений принадлежат к кладе 12.
Как независимый и недавно эволюционировавший паразит растений, B. xylophilus является привлекательной моделью для сравнительных исследований. На сегодняшний день были проведены значительные исследования корневых нематод и цистых нематод, принадлежащих к кладе 12, которые являются облигатными, сидячими эндопаразитами и являются одними из наиболее интенсивно изученных нематод. Однако проведение дальнейших исследований в этой важной области сопряжено с серьезной проблемой: функция генов паразитизма является узким местом исследований. Функциональные исследования обычно включают эктопическую экспрессию и эксперименты с нокдауном, но полагаются на эффективные протоколы генетической трансформации для нематоды. В результате обратная генетика в PPN почти исключительно полагается на глушение генов RNAi.
РНКи, механизм, широко присутствующий в эукариотических клетках, подавляет экспрессию генов, вводя двухцепочечную РНК (дцРНК)5. На сегодняшний день посттранскрипционный механизм глушения генов, индуцированный дцРНК, обнаружен у всех изученных эукариот, а технология РНКи, как инструмент исследований функциональной геномики и других приложений, быстро развивалась у многих организмов. С момента открытия механизма RNAi у Caenorhabditis elegans в 1998году 6 методы RNAi стали эффективными методами идентификации функции генов нематод и предложены в качестве нового способа эффективного контроля патогенных нематод7.
РНКи технически пропитывает молодь в дцРНК; однако эффективность и воспроизводимость этого подхода широко варьируются в зависимости от вида нематод игена-мишени 8. Глушение 20 генов, участвующих в РНК-путях корневого узла нематоды, Meloidogyne incognita, было исследовано с использованием длинных дцРНК в качестве триггеров, что привело к разнообразным ответам, включая увеличение и отсутствие изменений в экспрессии некоторых генов9. Эти результаты показывают, что гены-мишени могут по-разному реагировать на нокдаун РНКи, что требует исчерпывающей оценки их пригодности в качестве мишеней для борьбы с нематодами с помощью РНКи. Тем не менее, в настоящее время существует мало исследований по биологии развития и репродуктивной биологии B. xylophilus.
В качестве продолжения предыдущей работы 10,11,12,13 мы описываем здесь протокол применения РНКи для изучения функции гена ppm-1 B. xylophilus, включая синтез дцРНК, синтетическое нейростимуляторное замачивание и количественное обнаружение полимеразной цепной реакции (qPCR). Знания, полученные в результате этого экспериментального подхода, вероятно, будут заметно способствовать пониманию основных биологических систем и предотвращению болезни соснового увядания.
Исследование было одобрено советом по экспериментам на животных Чжэцзянского сельскохозяйственного и лесного университета. Изолят B. xylophilus NXY61 был первоначально извлечен из больного Pinus massoniana в районе Нинбо провинции Чжэцзян, Китай11.
1. Клонирование генов
ПРИМЕЧАНИЕ: Смотрите Таблицу материалов для получения подробной информации о грунтовках, используемых в этом протоколе.
2. Синтез дцРНК
3. РНК путем замачивания
4. Обнаружение qPCR
5. Оцените длину тела взрослых нематод после РНК
Анализ экспрессии ppm-1 B. xylophilus после РНКи
Относительный уровень экспрессии гена ppm-1 B. xylophilus , пропитанного gFP dsRNA и пропитанного целевым геном dsRNA, составлял 0,92 и 0,52 соответственно (уровень экспрессии гена ppm-1 контрол?...
Хотя история жизни и паразитарная среда B. xylophilus отличаются от других нематод, были проведены ограниченные исследования молекулярного патогенеза этого растительного патогенеза. Несмотря на большой прогресс, достигнутый в применении технологии редактирования генома CRISPR / Cas9 у C....
Никаких конфликтов интересов объявлено не было.
Это исследование финансировалось Национальным фондом естественных наук Китая (31870637, 31200487) и совместно финансировалось Чжэцзянским ключевым исследовательским планом (2019C02024, LGN22C160004).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Baermann funnel | n/a | n/a | to isolate nematodes |
Beacon Designer 7.9 | Shanghai kangyusheng information technology co. | n/a | to design qPCR primers |
Botrytis cinerea | n/a | n/a | as food for nematodes |
Bursaphelenchus xylophilus | n/a | n/a | its number was NXY61 and was it was originally extracted from diseased Pinus massoniana in Ningbo, Zhejiang province, China. |
constant temperature incubator | Shanghai Jing Hong Laboratory Instrument Co. | H1703544 | to cultur nematodes |
Electrophoresis apparatus | Bio-Rad Laboratories | 1704466 | to achieve electrophoretic analysis |
Ethanol, 75% | Sinopharm Chemical Reagent Co. | 80176961 | to extract RNA |
Ex Taq Polymerase Premix | Takara Bio Inc. | RR030A | for PCR |
Ex Taq Polymerase Premix | Takara Bio Inc. | RR390A | for PCR |
Gel imager | LongGene Scientific Instruments Co. | LG2020 | to make nucleic acid bands visible |
GraphPad Prism 8 | GraphPad Prism | n/a | to analyze the data and make figurs |
High Speed Centrifuge | Hangzhou Allsheng Instruments Co. | AS0813000 | centrifug |
High-flux tissue grinder | Bertin | to extract RNA | |
ImageJ software | National Institutes of Health | n/a | to measure the body lengths |
isopropyl alcohol | Shanghai Aladdin Biochemical Technology Co. | L1909022 | to extract RNA |
Leica DM4B microscope | Leica Microsystems Inc. | to observe nematodes | |
magnetic beads | Aoran science technology co. | 150010C | to extract RNA |
MEGAscript T7 High Yield Transcription Kit | Thermo Fisher Scientific Inc. | AM1333 | to synthesize dsRNA in vitro |
NanoDrop ND-2000 spectrophotometer | Thermo Fisher Scientific Inc. | NanoDrop 2000/2000C | to analyze the quality of the dsRNA |
PCR Amplifier | Bio-Rad Life Medical Products Co. | 1851148 | to amplify nucleic acid sequence |
Petri dishes | n/a | n/a | to cultur nematodes |
pGEM-T Easy vector | Promega Corporation | A1360 | for cloning |
Potato Dextrose Agar (Medium) | n/a | n/a | to cultur Botrytis cinerea |
Prime Script RT reagent Kit with gDNA Eraser | Takara Bio Inc. | RR047B | to synthetic cDNA |
Primer Premier 5.0 | PREMIER Biosoft | n/a | to design PCR primers |
primers:ppm-1-F/R | Tsingke Biotechnology Co. | n/a | F: 5'-GATGCGAAGTTGCCAATCATTCT -3'; R: 5'- CCAGATCCAGTCCACCATACACC -3 |
q-ppm-1-F/R | Tsingke Biotechnology Co. | n/a | F: 5'-CATCCGAATGGCAATACAG-3'; R: 5'-ACTATCCTCAGCGTTAGC-3' |
Real-time thermal cycler qTOWER 2.2 | Analytique Jena Instruments (Beijing) Co. | for qPCR | |
shaking table | Shanghai Zhicheng analytical instrument manufacturing co. | to soak nematodes | |
stereoscopic microscope | Chongqing Optec Instrument Co. | 1814120 | to observe nematodes |
T7-GFP-F/R | Tsingke Biotechnology Co. | n/a | F: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGAAA GGAGAAGAACTTTTCAC-3'; R: 5'-TAATACGACTCACTATAGGGCTG TTACAAACTCAAGAAGG-3' |
T7 promoter | Tsingke Biotechnology Co. | n/a | TAATACGACTCACTATAGGG |
Takara MiniBEST Agarose Gel DNA Extraction Kit | Takara Bio Inc. | 9762 | to recover DNA |
TaKaRa TB Green Premix Ex Taq (Tli RNaseH Plus) | Takara Bio Inc. | RR820A | for qPCR |
trichloroethane | Shanghai LingFeng Chemical Reagent Co. | to extract RNA | |
TRIzol Reagent | Thermo Fisher Scientific Inc. | 15596026 | total RNA extraction reagent,to extract RNA |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены