Name: microsurgical obstruction of testes fusion in spodoptera litura
Uploaded: 2021-07-16T13:00:00
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Diese Arbeit wurde von der National Natural Science Foundation of China (Nr.: 31772519, 31720103916; ) und einem offenen Stipendium des State Key Laboratory of Silkworm Genome Biology, South West University (Nr.: sklsgb2013003) unterstützt.

1. Aufzucht und Pflege von Insekten
<ol><li>Kultivieren Sie die Spodoptera litura Larven in Umweltsimulationskammern mit einer künstlichen Diät, bis sie Tag 4 des 6. Instadiums (L6D4) erreichen. Wählen Sie männliche Larven aus, wenn die Würmer in den ersten Tag des 6. Instadiums (L6D0) eintreten, basierend auf der inversen dreieckigen Struktur am achten Bauch14. HINWEIS: Larvenaufzucht- und -pflegetechniken wurden bereits veröf...

<ol>
	<li>Zeitlinger, J., Bohmann, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Thorax+closure+in+Drosophila:+involvement+of+Fos+and+the+JNK+pathway.">Thorax closure in Drosophila: involvement of Fos and the JNK pathway.</a> Development. 126 (17), 3947-3956 (1999).</li><li>Ray, H. J., Niswander, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mechanisms+of+tissue+fusion+during+development.">Mechanisms of tissue fusion during development.</a> Development. 139 (10), 1701-1711 (2012).</li><li>Ducuing, A., Keeley, C., Mollereau, B., Vincent, S. 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E., Ollevier, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quality+control+of+refrigerated+and+cryopreserved+semen+using+computer-assisted+sperm+analysis+(CASA),+viable+staining+and+standardized+fertilization+in+African+catfish+(Clarias+gariepinus).">Quality control of refrigerated and cryopreserved semen using computer-assisted sperm analysis (CASA), viable staining and standardized fertilization in African catfish (Clarias gariepinus).</a> Theriogenology. 55 (3), 751-769 (2001).</li><li>Seth, R. K., Kaur, J. J., Rao, D. K., Reynolds, S. 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P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Application+of+impermeable+barriers+combined+with+candidate+factor+soaked+beads+to+study+inductive+signals+in+the+chick.">Application of impermeable barriers combined with candidate factor soaked beads to study inductive signals in the chick.</a> Journal of Visualized Experiments. (117), e54618 (2016).</li></ol>

Nach der mikrochirurgischen Behinderung der Hodenfusion in Spodoptera litura nahm die Anzahl der Spermienbündel ab, was die Hypothese stützte, dass diese Fusion für die Fortpflanzungsfähigkeit von Vorteil ist. Die chirurgische Manipulation wird seit dem frühen 20. Jahrhundert verwendet, um die physiologische Entwicklung von Insekten zu untersuchen. Um festzustellen, ob der Hirnnerv durch Insektenmetamorphose reguliert wird, führten einige Forscher Verfahren wie Ligatur und Enthauptung an verschi...

Fusion ist ein häufiges Phänomen in der Gewebe- oder Organentwicklung. Beispiele hierfür sind der dorsale Verschluss und der Thoraxverschluss bei Drosophila1 und der Gaumenmorphogenese, die Neuralrohrmorphogenese und die Herzmorphogenese bei Mäusen und Hühnern2. CRISPR und RNAi wurden angewendet, um die Rolle von Genen im Fusionsprozess zu untersuchen2,3,4.
Spodoptera litura (S. litura, Lepidoptera: Noctuidae) ist ein schädlicher polyphager Schädling, der in tropischen und subtropischen Gebieten Asiens, einschließlich China, weit verbreitet ist4,5,6. Die weite Verbreitung von S. litura wird zum Teil auf seine starke Fortpflanzungsfähigkeit zurückgeführt, die für die Entwicklung von Gonaden relevant ist. Männliche Unfruchtbarkeit ist ein Ansatz, um diesen Schädling zu kontrollieren. Wie in der schematischen Abbildung der Hodenstruktur gezeigt, sind die Hoden von der Hodenscheide umgeben, einschließlich der äußeren Scheide (Peritonealscheide) und der inneren Basallamina. Die Basallamina erstreckt sich intern zur Bildung des Follikelepits und trennt den inneren Bereich des Hodens in vier Kammern, die Follikel genannt werden (Abbildung 1).
In den Follikeln entwickeln sich Spermatogonien nach Mitose und Meiose zu Spermatozoen, und dann richten sich die Spermatozoen in den Spermiensäcken in der gleichen Richtung aus, um Spermienbündel zu bilden7. Während der Spermatogenese differenzieren sich die primären Spermatozyten in Eupyrenspermien oder Apyrenspermien. Spermatozyten in der Larvenphase entwickeln sich zu Eupyrenspermien mit einem langen Schwanz, der mit einem Kopf eines länglichen Kerns verbunden ist; Diese können Eier befruchten. Umgekehrt entwickeln sich Spermatozyten in der mittleren Puppenphase zu Apyrenspermien mit einem verworfenen Kern; Diese Spermien unterstützen das Überleben, die Bewegung und die Befruchtung von Eupyrenspermien9,10. Der 6. Tag der Puppe ist der Zeitraum, in dem die Hoden reichlich Eupyren- und Apyren-Spermienbündel haben.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/62524/62524fig01.jpg"> Abbildung 1: Schematische Darstellung der Hodenstruktur von Lepidoptera-Insekten11. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/62524/62524fig01large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzuzeigen.</a>
Hodenfusion tritt bei den meisten Insekten der Lepidoptera-Ordnung auf11,12, insbesondere bei Arten, die landwirtschaftliche Schädlinge sind. Hodenfusion bezieht sich auf ein Hodenpaar, das in der Larvenphase bilateral wächst, sich einander nähert und anhaftet und sich schließlich in eine einzelne Gonade integriert11. Bei Spodoptera litura geschieht dies während der Metamorphose vom Larven- zum Puppenstadium. Von Tag 1 des 5. Instar (L5D1) bis Tag 4 des 6. Instar (L6D4) wächst das Hodenpaar allmählich an Größe, und die Farbe färbt sich hellgelb von elfenbeinweiß. Es wird schwach rot, wenn es die präpupale Phase erreicht (L6D5 bis L6D6). Zwei bilaterale symmetrische Hoden nähern sich während des präpupalen Stadiums aneinander, verschmelzen zu einem und drehen sich gegen den Uhrzeigersinn (dorale Ansicht), um in der Puppen- und Erwachsenenphase einen einzigen Hoden zu erzeugen11. Dieses Phänomen tritt bei Seidenraupen nicht auf, die eine beträchtliche wirtschaftliche Bedeutung haben und seit 5000 Jahren domestiziert sind13. Daher wird angenommen, dass die Fusion der Hoden die Fortpflanzungsfähigkeit verbessert.
Um die Bedeutung der Hodenfusion von Spodoptera litura zu bestimmen, ist es wichtig, die Auswirkungen der Blockierung des Prozesses zu untersuchen. In diesem Protokoll wurde Aluminiumfolie mikrochirurgisch zwischen die Hoden gelegt, um sie getrennt zu halten, und die daraus resultierenden Veränderungen in der Entwicklung der Insekten und ihrer Hoden wurden untersucht.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>75% Rubbing alcohol</td>
			<td>Qingdao Hainuo Nuowei Disinfection Technology Co., Ltd</td>
			<td>Q/370285HNW 001-2019</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Colored Push Pins</td>
			<td>Deli Group Co.,LTD</td>
			<td>0042</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Corneal Scissors</td>
			<td>Suzhou Xiehe Medical Device Co., Ltd</td>
			<td>MR-S221A</td>
			<td>Curved and blunt tip</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Glad Aluminum Foil</td>
			<td>Clorox China(Guangzhou) Limited</td>
			<td>831457</td>
			<td>10 cm*2.5 cm*0.6</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical Cotton Swabs (Sterile)</td>
			<td>Winner Medical Co., Ltd.</td>
			<td>601-022921-01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Medical Iodine Cotton Swab</td>
			<td>Winner Medical Co., Ltd.</td>
			<td>608-000247</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Needle holder</td>
			<td>Shanghai Medical Instruments (Group) Ltd., Corp.</td>
			<td>J32030</td>
			<td>14 cm fine needle</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sterile surgical blade</td>
			<td>Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co., LTD</td>
			<td>#11</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suigical Blade Holder</td>
			<td>Shanghai Pudong Jinhuan Medical Supplies Co., LTD</td>
			<td>K6-10</td>
			<td>Straight 3#</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Suture thread with needle</td>
			<td>Ningbo Medical Stitch Needle Co., Ltd</td>
			<td></td>
			<td>needle: 3/8 Circle, 2.5*8 ; Thread: Nylon, 6/0, 25 cm</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Tying Forceps</td>
			<td>Suzhou Xiehe Medical Device Co., Ltd</td>
			<td>MR-F201T-3</td>
			<td>Straight-pointed; long handle; 0.12 mm-wide-head</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

microsurgical obstruction of testes fusion in spodoptera litura

Anstatt genetische Methoden wie RNA-Interferenz (RNAi) und regelmäßig interspaced kurze palindromische Wiederholungen (CRISPR) / CRISPR-assoziierte Endonuklease Cas9 zu verwenden, wurde eine physikalische Barriere mikrochirurgisch zwischen den Hoden von Spodoptera litura eingeführt, um die Auswirkungen dieser Mikrochirurgie auf ihr Wachstum und ihre Fortpflanzung zu untersuchen. Nach dem Einlegen von Aluminiumfolie zwischen den Hoden verlief die Häutung von Insekten während der Metamorphose normal. Das Wachstum und die Entwicklung von Insekten wurden nicht nennenswert verändert; Die Anzahl der Spermienbündel änderte sich jedoch, wenn die Hodenfusion durch die Mikrochirurgie gestoppt wurde. Diese Ergebnisse deuten darauf hin, dass die Blockierung der Hodenfusion die männliche Fortpflanzungsfähigkeit beeinflussen kann. Die Methode kann weiter angewendet werden, um die Kommunikation zwischen Organen zu unterbrechen, um die Funktion spezifischer Signalwege zu untersuchen. Im Vergleich zur konventionellen Chirurgie erfordert die Mikrochirurgie nur eine Gefrieranästhesie, die der Kohlendioxidanästhesie vorzuziehen ist. Die Mikrochirurgie minimiert auch den Bereich der Operationsstelle und erleichtert die Wundheilung. Die Auswahl von Materialien mit spezifischen Funktionen bedarf jedoch weiterer Untersuchungen. Die Vermeidung von Gewebeverletzungen ist bei Einschnitten während der Operation von entscheidender Bedeutung.

Die Auswirkungen der Mikrochirurgie auf das Wachstum und die Entwicklung von Spodoptera litura Die Mikrochirurgie hinterließ eine 2 mm lange Wunde an der dorsalen Larvenepidermis, die schließlich aufhörte, Hämolymphe auszulaufen und heilte. Die Larven durchliefen präpupale und pupale Stadien und schlossen sich ein, was darauf hindeutet, dass die Mikrochirurgie keinen großen Einfluss auf Wachstum und Entwicklung hatte. Als sich die Larven zu Puppen häu...

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Microsurgical Obstruction of Testes Fusion in Spodoptera litura

Aluminiumfolie wurde mikrochirurgisch zwischen die Hoden von Spodoptera litura eingeführt, um die Verschmelzung der Hoden zu behindern. Das Verfahren umfasst Einfrieren, Befestigen, Desinfizieren, Einschneiden, Platzieren der Barriere, Nähen, postoperative Fütterung und Inspektion. Dieser Ansatz bietet eine Methode, um die Gewebebildung zu stören.

Mikrochirurgische Obstruktion der Hodenfusion bei Spodoptera litura

Instead of using genetic methods like RNA interference (RNAi) and clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR)/CRISPR-associated ...

Dieses Protokoll legt nahe, dass eine physikalische Methode angewendet werden kann, um bei der Lösung biologischer Probleme zu helfen. Diese Technik bietet eine Methode, um Material in Insekten mit minimalem Schnitt zu platzieren und den Einfluss der Mikrochirurgie auf die Entwicklung von Individuen zu untersuchen. Diese Methode kann auf andere Lepidoptera-Larven und andere Teile der Insekten, einschließlich des Kopfes und des Thorax, angewendet werden.Es ist sehr wichtig, Einschnitte in bestimmtes Material zu üben und geschickt zu nähen. Beginnen Sie damit, Spodoptera litura männliche Larven am Tag 4 des 6. Stadiums oder L6D4 für 10 bis 30 Minuten auf Eis zu legen, um sie während der Operation betäubt zu halten. Legen Sie die betäubte Larve mit der dorsalen Seite nach oben auf die Wachsschale.Befestigen Sie den Kopf und den Schwanz der Larve mit Stiften und Fäden und desinfizieren Sie den Operationsbereich, indem Sie 3% Jodtinktur mit einem Wattestäbchen auf die Epidermis auftragen, gefolgt von 70% Alkohol. Machen Sie einen 2 Millimeter langen Schnitt an der dorsalen Epidermis am 9. Körpersegment und verwenden Sie ein steriles Wattestäbchen, um undichte Hämolymphe und Fettkörper zu entfernen, um eine klare Sicht auf den Operationsbereich zu erhalten. Legen Sie mit einer chirurgischen Pinzette ein Stück Aluminiumfolie zwischen die Hoden und schließen Sie dann die Epidermis mit einer laufenden Naht.Binden Sie einen chirurgischen quadratischen Knoten mit Hilfe eines Nadelhalters und einer chirurgischen Pinzette. Schneiden Sie die überschüssige Naht mit einer Schere von den Schlaufenschwänzen ab und lassen Sie ein 2-Millimeter-Gewinde zurück. Legen Sie die Larve nach dem Nähen vorsichtig in die Aufzuchtbox und halten Sie sie in einer sauberen Umweltsimulationskammer mit kontinuierlicher Beobachtung.Das Wachstum und die Entwicklung der männlichen Larven von Spodoptera litura nach der Mikrochirurgie wurden überwacht. Die Larvensterblichkeitsrate war in der chirurgischen Gruppe etwas höher, während die Prozentsätze der Verpuppung, des Erwachsenen-Emergenzes und der erfolgreichen Paarung in der chirurgischen Gruppe etwas niedriger waren als in der Kontrollgruppe. In der experimentellen Gruppe war die Anzahl der gesamten Spermienbündel in Eupyren- und Apyren-Spermienbündeln signifikant niedriger als in der Kontroll- und Scheinkontrollgruppe.Auf der anderen Seite wiesen die Prozentsätze der Eupyren-Spermienbündel keine signifikanten Unterschiede zwischen allen drei Gruppen auf. Nach Entfernung eines einseitigen Hodens der Larven war die Anzahl der gesamten Spermienbündel und Eupyren- und Apyren-Spermienbündel in mikrochirurgischen Gruppen signifikant niedriger als in der Kontrollgruppe. Der Prozentsatz der Eupyren-Spermienbündel am sechsten Tag des Puppenstadiums war in allen drei Gruppen vergleichbar.Es ist sehr wichtig, die Lage der Wunde zu bemerken und zu vermeiden, dass andere Organe während des Schnitts beschädigt werden. Diese Technik kann verwendet werden, um die biologische Bedeutung der Hodenfusion zu untersuchen, indem Medikamente auf die Organe aufgetragen werden. Die Wirkung der Medikamente auf das Zielorgan kann untersucht werden.

Research

JoVE Journal

Biology

Microsurgical Obstruction of Testes Fusion in Spodoptera litura

Microsurgical Clip Obliteration of Middle Cerebral Aneurysm Using Intraoperative Flow Assessment

Mikrochirurgische Clip Obliteration des Nahen zerebralen Aneurysmen mit Intraoperative Flow-Bewertung

Cerebral aneurysms are abnormal widening or ballooning of a localized segment of an intracranial blood vessel.  Surgical clipping is an important ...

Forschung

Biologie

Anterior Cervical Discectomy and Fusion in the Ovine Model

Anterior zervikale Diskektomie und Fusion in der Schaf-Modell

Anterior cervical discectomy and fusion (ACDF) is the most common surgical operation for cervical radiculopathy and/or myelopathy in patients who have ...

Isolation of Drosophila melanogaster Testes

Isolation of Drosophila melanogaster Testes

Isolierung von Drosophila melanogaster Testes

The testes of Drosophila melanogaster provide an important model for the study of stem cell maintenance and differentiation, meiosis, and soma-germline ...

Analysis of SNARE-mediated Membrane Fusion Using an Enzymatic Cell Fusion Assay

Analyse der SNARE-vermittelte Membranfusion Verwendung eines enzymatischen Cell Fusion Assay

The interactions of SNARE (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein receptor)  proteins on vesicles (v-SNAREs) and on target membranes ...

Identification of Metabolically Active Bacteria in the Gut of the Generalist Spodoptera littoralis via DNA Stable Isotope Probing Using 13C-Glucose

Identification of Metabolically Active Bacteria in the Gut of the Generalist Spodoptera littoralis via DNA Stable Isotope Probing Using 13C-Glucose

Bezeichnung des metabolisch aktiven Bakterien im Darm der Generalist<em&gt; Spodoptera littoralis</em&gt; Über DNA Stable Isotope Probing Mit<sup&gt; 13</sup&gt; C-Glucose

Guts of most insects are inhabited by complex communities of symbiotic nonpathogenic bacteria. Within such microbial communities it is possible to ...

Imaging Centrosomes in Fly Testes

Imaging Zentrosomen in Fly Hoden

Centrosomes are conserved microtubule-based organelles whose structure and function change dramatically throughout the cell cycle and cell ...

Cytological Analysis of Spermatogenesis: Live and Fixed Preparations of Drosophila Testes

Cytological Analysis of Spermatogenesis: Live and Fixed Preparations of Drosophila Testes

Die zytologische Analyse der Spermatogenese: Live-und Fest Zubereitungen aus<em&gt; Drosophila</em&gt; Hoden

Drosophila melanogaster is a powerful model system that has been widely used to elucidate a variety of biological processes. For example, studies of both ...

Cryopreservation of Zebrafish Spermatogonia by Whole Testes Needle Immersed Ultra-Rapid Cooling

Kryokonservierung von Zebrafisch-Spermatogonien durch ganze Hoden Nadel eingetaucht, ultra-schnelle Abkühlung

Current trends in science and biotechnology lead to creation of thousands of new lines in model organisms thereby leading to the necessity for new methods ...

Assessing Urinary Tract Junction Obstruction Defects by Methylene Blue Dye Injection

Beurteilung der Harnwege Junction Obstruktion Mängel durch Methylenblau-Dye-Injektion

Urinary tract junction obstruction defects are congenital anomalies inducing hydronephrosis and hydroureter. Murine urinary tract junction obstruction ...

A Mouse Model of Intestinal Partial Obstruction

Ein Maus-Modell der teilweisen Darmverschluss

Intestinal obstructions, that impede or block peristaltic movement, can be caused by abdominal adhesions and most gastrointestinal (GI) diseases including ...