Для просмотра этого контента требуется подписка на Jove Войдите в систему или начните бесплатную пробную версию.
Method Article
В данной статье представлены пошаговые протоколы для мутагенеза CRISPR/Cas9 восточной плодовой мухи Bactrocera dorsalis. Подробные шаги, предусмотренные этим стандартизированным протоколом, послужат полезным руководством для генерации мутантных мух для функциональных исследований генов у B. dorsalis.
Восточная плодовая муха, Bactrocera dorsalis, является высокоинвазивным и адаптивным видом вредителей, который наносит ущерб цитрусовым и более чем 150 другим фруктовым культурам во всем мире. Поскольку взрослые плодовые мушки обладают большой летной способностью, а самки откладывают яйца под кожуру плодов, инсектициды, требующие прямого контакта с вредителем, обычно плохо работают в поле. С развитием молекулярно-биологических инструментов и высокопроизводительной технологии секвенирования многие ученые пытаются разработать экологически чистые стратегии борьбы с вредителями. К ним относятся RNAi или пестициды на основе редактирования генов, которые подавляют или заглушают гены (молекулярные мишени), такие как обонятельные гены, участвующие в поисковом поведении, у различных насекомых-вредителей. Чтобы адаптировать эти стратегии для борьбы с восточной плодовой мухой, необходимы эффективные методы исследования функциональных генов. Гены с критическими функциями в выживании и размножении B. dorsalis служат хорошими молекулярными мишенями для нокдауна генов и / или глушения. Система CRISPR/Cas9 является надежным методом, используемым для редактирования генов, особенно у насекомых. В данной статье представлен систематический метод мутагенеза CRISPR/Cas9 B. dorsalis, включая разработку и синтез направляющих РНК, сбор эмбрионов, инъекцию эмбрионов, выращивание насекомых и мутантный скрининг. Эти протоколы послужат полезным руководством для генерации мутантных мух для исследователей, заинтересованных в функциональных исследованиях генов у B. dorsalis.
Восточная плодовая муха, Bactrocera dorsalis, является космополитическим видом насекомых-вредителей, который наносит ущерб более чем 150 видам фруктовых культур, включая гуаву, манго, Eugenia spp., суринамскую вишню, цитрусовые, мушмулу и папайю1. Ущерб, причиненный только провинции Гуандун (Китай), оценивается более чем в 200 миллионов юаней. Взрослые самки вставляют свои яйца под кожуру созревающих или созревших плодов, вызывая гниение и абсциссию плодов, что снижает качество плодов и общую урожайность урожая2. Поскольку взрослые плодовые мушки обладают большой летной способностью, а их личинки попадают в кожуру плодов, инсектициды, требующие прямого контакта с вредителем, плохо работают в поле. Кроме того, широкое использование инсектицидов повысило устойчивость B. dorsalis к различным сельскохозяйственным химикатам, что еще больше затрудняет борьбу с этими вредными вредителями3. Поэтому разработка эффективных и экологически чистых стратегий борьбы с вредителями крайне необходима.
В последнее время, с развитием молекулярно-биологических инструментов и высокопроизводительных технологий секвенирования, ученые пытаются разработать экологически чистые стратегии борьбы с вредителями, такие как RNAi, которые нацелены на функциональность важных генов (молекулярных мишеней) различных насекомых-вредителей. Гены, которые имеют решающее значение для выживания и размножения вредителя, могут быть идентифицированы с помощью функциональных генных исследований и в дальнейшем служить потенциальными молекулярными мишенями для улучшения специально целевых и экологически чистых инструментов борьбы с вредителями4. Чтобы адаптировать такие стратегии к борьбе с восточной плодовой мухой, необходимы эффективные методы исследования функциональных генов.
Система эндонуклеазы CRISPR/Cas (кластеризованная регулярно чередующаяся короткая палиндромная система/CRISPR-ассоциированная) была первоначально обнаружена у бактерий и архей и оказалась адаптивным механизмом, участвующим в распознавании и деградации чужеродной внутриклеточной ДНК, такой как та, которая вводится путем заражения бактериофагов5. В системе CRISPR типа II эндонуклеаза Cas9 управляется небольшими ассоциированными РНК (crRNA и tracrRNA) для расщепления проникающей ДНК 6,7,8 и стала одним из наиболее широко используемых инструментов для редактирования генов на сегодняшний день 9,10,11,12. Поскольку система CRISPR/Cas9 имеет ряд преимуществ, таких как высокая эффективность глушения генов и низкая стоимость, она уже применялась для редактирования генов у различных видов насекомых, включая Aedes aegypti13,14, Locusta migratoria15 и Bombyx mori16. У B. dorsalis гены, связанные с цветом тела, диморфизмом крыльев и определением пола, были успешно выбиты с использованием CRISPR/Cas9 17,18,19. Однако подробные процедуры применения CRISPR/Cas9 у этого насекомого остаются неполными. Кроме того, некоторые шаги, предоставленные исследователями для редактирования гена B. dorsalis, также разнообразны и нуждаются в стандартизации. Например, формы Cas9 отличались в опубликованных ссылках 17,18,19.
В данной статье представлен систематический метод мутагенеза B. dorsalis с использованием системы CRISPR/Cas9, включая разработку и синтез направляющих РНК, сбор эмбрионов, инъекцию эмбрионов, выращивание насекомых и мутантный скрининг. Этот протокол послужит полезным руководством для генерации мутантных мух для исследователей, которые заинтересованы в функциональных исследованиях генов у B. dorsalis.
1. Целевой дизайн и синтез sgRNA in vitro
2. Сбор и подготовка эмбрионов
3. Микроинъекция эмбриона
4. Выращивание насекомых после инъекций
5. Скрининг мутантов
В этом протоколе представлены подробные шаги по разработке мутантов B. dorsalis с использованием технологии CRISPR / Cas9, включая репрезентативные результаты отбора гДНК, сбора эмбрионов и микроинъекции, поддержания насекомых и скрининга мутантов.
Пример целевого сайта выб...
Система CRISPR/Cas9 является наиболее широко используемым инструментом редактирования генов и имеет различные применения, такие как генная трепия30, селекция сельскохозяйственных культур31 и фундаментальные исследования генных фукций32. Эта система у?...
У авторов нет никаких конфликтов интересов.
Эта работа была поддержана Шэньчжэньской программой науки и техники (грант No KQTD20180411143628272) и специальными фондами для научно-технических инноваций и промышленного развития нового района Шэньчжэнь Дапенг (грант No PT202101-02).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
6x DNA Loading Buffer | TransGen Biotech | GH101-01 | |
Artificial climate chamber | ShangHai BluePard | MGC-350P | |
AxyPrep Genomic DNA Mini-Extraction Kit | Axygen | AP-MN-MS-GDNA-250G | |
BLAT | NA | NA | For searching potential gene loci in the genome |
Capillary Glass | WPI | 1B100F-4 | |
Eppendorf InjectMan 4 micromanipulator | Eppendorf | InjectMan 4 | |
GeneArt Precision gRNA Synthesis Kit | Thermo Fisher Scientific | A29377 | |
Hisat2 | NA | NA | For aligning the transcriptome to the acquired gene loci |
IGV | NA | NA | For visualizing the results from Transdecoder |
Microgrinder | NARISHIGE | EG-401 | |
Olympus Microscope | Olympus Corporation | SZ2-ILST | |
pEASY-Blunt Cloning Kit | TransGen Biotech | CB101-02 | https://www.transgenbiotech.com/data/upload/pdf/CB101_2022-07-14.pdf |
Phenol red solution | Sigma-Aldrich | P0290-100ML | |
Pipette cookbook 2018 P-97 & P-1000 Micropipette Pullers | Instrument Company | https://www.sutter.com/PDFs/cookbook.pdf | |
PrimeSTAR HS (Premix) | Takara Biomedical Technology | R040A | |
SAMtools | NA | NA | For generating the sorted bam files |
sgRNAcas9-AI | NA | NA | sgRNA design http://123.57.239.141:8080/home |
Sutter Micropipette Puller Sutter | Instrument Company | P-97 | |
Trans2K DNA Marker | TransGen Biotech | BM101-02 | |
Transdecoder | NA | NA | For combining the results of assemble transcripts and gene loci information https://github.com/TransDecoder/TransDecoder/releases/tag/TransDecoder-v5.5.0 |
TrueCut Cas9 Protein v2 | Thermo Fisher Scientific | A36498 | |
Ultra-trace biological detector | Thermo Fisher Scientific | Nanodrop 2000C |
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