Förbereda och föda upp axeniska insekter med vävnadsodlade plantor för värd-tarmmikrobiotainteraktionsstudier av bladbaggen

För att erhålla en axenisk insekt steriliseras dess äggyta och den kläckta larven uppföds därefter med axeniska löv. Denna metod ger ett effektivt sätt för axenisk insektsberedning utan att administrera antibiotika eller utveckla en konstgjord diet, som också kan appliceras på andra bladätande insekter.

Insekts tarmar koloniseras av olika bakterier som kan påverka värdens fysiologiska egenskaper djupt. Att introducera en viss bakteriestam i en axenisk insekt är en kraftfull metod för att verifiera tarmens mikrobiella funktion och belysa mekanismerna bakom tarmmikrob-värdinteraktioner. Administrering av antibiotika eller sterilisering av äggytor är två vanliga metoder för att ta bort tarmbakterier från insekter. Men förutom de potentiella negativa effekterna av antibiotika på insekter, indikerade tidigare studier att utfodring av antibiotika inte kunde eliminera tarmbakterier. Således används bakteriefria konstgjorda dieter i allmänhet för att upprätthålla axeniska insekter, vilket är en tråkig och arbetsintensiv process som inte helt kan likna näringskomponenter i naturlig mat. Här beskrivs ett effektivt och enkelt protokoll för att förbereda och underhålla axeniska larver av en bladbagge (Plagiodera versicolora). Specifikt steriliserades ytorna på skalbaggsäggen, varefter bakteriefria poppelblad användes för att odla axeniska larver. Insekternas axeniska status bekräftades ytterligare via kulturberoende och kulturoberoende analyser. Sammantaget, genom att kombinera äggdesinfektion och bakteriefri odling, utvecklades en effektiv och bekväm metod för att erhålla axenisk P. versicolora, vilket ger ett lätt överförbart verktyg för andra bladätande insekter.

I likhet med däggdjur är insektens matsmältningsorgan ett hålrum för matsmältning och absorption. De flesta insekter har olika kommensala bakterier som trivs i sina tarmar och lever på näring som levereras av värdar¹. Tarmsamhället har en djupgående inverkan på flera fysiologiska processer hos insekter, inklusive matsmältning och avgiftning ^2,3,4, näring och utveckling ^5,6,7, försvar mot patogener och parasiter ^{8,9,10,11....}

1. Insektsuppfödning

1. Håll P. versicolora-populationen i en tillväxtkammare vid 27 °C och 70 ± 5 % relativ luftfuktighet med en fotoperiod på 16 timmar ljus/8 timmar mörk. Placera dem i perforerade plastlådor med kaklat vått absorberande papper och mata dem med färska poppelgrenar. Spraya rent vatten på absorberande papper för att bibehålla fukt och byt grenarna varannan dag.
2. Isolera vuxna för oviposition efter valpning. Foder dem ömma löv för att få fler äg.......

Livsstadierna för P. versicolora visas i figur 1. Den vuxna hanen är mindre än den vuxna honan (figur 1A). I fält kluster skalbaggen sina ägg på ett blad; här lösgjordes fyra ägg från ett blad (figur 1B). Poppelstamsegmenten och plantorna som används för axenisk insektsuppfödning visas i figur 2. Tarmen hos en 3^rd instar larva visas i figur 3

Beredning av bakteriefria larver och erhållande av gnotobiotiska larver genom att återinföra specifika bakteriestammar är kraftfulla metoder för att belysa mekanismerna bakom värd-mikrobinteraktioner. Nykläckta larver får tarmmikrobiota på två huvudsakliga sätt: vertikal överföring från modern till avkomman eller horisontellt förvärv från syskon och miljön³⁴. Den förstnämnda kan uppfyllas genom föräldraöverföring till avkomman genom förorening av äggytan^.......

Detta arbete finansierades av National Natural Science Foundation of China (31971663) och Young Elite Scientists Sponsorship Program av CAST (2020QNRC001).