בדיקת סובלנות ניקוטין ב כנימות באמצעות ניסוי דיאט מלאכותית
14 במאי 2008
בסרטון זה assay הוא הוכיח כי הבדיקות סובלנות של ניקוטין שני סוגים של כנימות אחד פושט צמחי טבק בתחום ואחד לא.
צמחים עשויים לווסת את הייצור של מטבוליטים משניים רבים ושונים בתגובה להאכלת חרקים. תגובה אחת של צמחי טבק לאוכלי עשב אינה נתפסת על ידי חרקים היא להגביר את ייצור הניקוטין האלקלואיד הנוירוטוקס, באמצעות ניקוטין. כדוגמה, אדגים כיצד להקים ניסוי כדי להעריך את הרעילות של מטבוליטים משניים של צמחים כנגד כנימות.
שושלות מסוימות של MiSiS persky, כנימת האפרסק הירוקה הסתגלו להתמחות בטבק מתורבת. כאן אנו משערים כי לשושלות המותאמות לטבק יש עמידות מוגברת לניקוטין על פני שושלות לא מסתגלות. היי, שמי ג'ון רמזי.
אני סטודנטית לתואר שני במעבדה של ג'ורג' ג'נדר במכון בו תומפסון לחקר הצמחים. היום אני הולך להראות לכם נוהל למדידת הרעילות של מטבוליטים צמחיים כנגד כנימות. הליך זה כולל הכנת תזונה מלאכותית אליה מטבוליט הצמח מעניין.
במקרה זה, ניקוטין מתווסף בריכוזים משתנים, כולאים כנימות בכלובים, כך שהן ניזונות מתזונה זו וסופרים כנימות לאחר מספר ימים כדי למדוד את ההישרדות והפוריות בריכוזים שונים של ניקוטין. אז בואו נתחיל. עם הניסוי.
אנו יכולים לגדל כנימות בתזונה מלאכותית, תוך ניצול סגנון האכילה שלהן שבו הן מכניסות סגנון S מיוחד לכלי הדם של הצמח וצורכות תזונה של מוהל זרימה. אנו מכינים תזונה נוזלית הדומה לזו שנתקלים בה ה-A ניזונו מצמח המורכב מסוכרוז וחומצות אמינו לתמיסה זו. לאחר מכן אנו מוסיפים ריכוזים משתנים של מטבוליט הצמח.
אנו מעוניינים לבחון את הרעילות של, במקרה זה, ניקוטין. בניסוי זה, ארבע כנימות בוגרות סגורות בכוס פלסטיק קטנה. הם ניזונים מתזונה נוזלית המוזרמת בין שתי שכבות של ביופילמים שנמתחים על החלק העליון של הספל לאחר שלושה ימים.
רעילות האכלה של דיאטות המכילות ריכוזים שונים של ניקוטין מושווה לדיאטות ביקורת על ידי ספירת כנימות בוגרות וזחלים בכל. עכשיו הגיע הזמן להכין את הדיאטה הניסיונית. יש לי כאן תמיסה של סוכרוז ו -20 חומצות אמינו.
כנימות יכולות לשרוד ולהתרבות כרגיל בתזונה זו במשך שבוע לפחות. עכשיו ציטטתי את הדיאטה הזו במיליליטר אחד, אלק ווטס המכיל ריכוזים שונים של ניקוטין מאפס עד 500 מיקרומולר בצינורות הפנדור הללו, ואז ארבע כנימות נבחרות אדומות או ירוקות ומכניסות לכוסות הניסוי הללו. מכחול משמש להרמת כנימות בעדינות מהעלה והכנסתן לכוס הניסוי.
בבחירת כנימות, חשוב לבחור חרקים באותו גודל כללי ובאותו צבע כנימה כהה יותר, כמו זו עשויה להיות מבוגרת יותר ולא מתאימה לניסוי זה. לאחר מכן אני מותח את שכבת הפחים הראשונה מעל החלק העליון של הכוס כדי להכיל את הכנימות. לאחר מכן, אני אוציא 100 מיקרוליטר מהתזונה הנוזלית בין שתי שכבות הפרפורמים ואז אמתח את שכבת הפרפורם השנייה ואקבע אותה סביב שולי הכוס.
תקעתי את חורי האוויר האלה כדי לוודא שיש זרימת אוויר טובה למעלה במהלך הניסוי, ואני אשים את הכוס הזו במחזיק הצינור הזה ואניח אותה על מתלה בחדר החרקים תחת תקופת צילום ארוכה של יום תחת אורות. אז כאן אנחנו יכולים להסתכל על התוצאות של ניסוי, שהקמתי לפני שלושה ימים באותו אופן כמו הניסוי שהדגמתי זה עתה. יש לי אחת, כל אחת של כנימות ירוקות ואדומות על אפס מיקרומולר, 10 מיקרומולר, 100 מיקרומולר, ו-1000 מיקרומולר או מילי-מולארי ניקוטין אחד.
ואתה יכול לראות עבור דיאטת הביקורת אפס ניקוטין מיקרו-מולרי, גם הכנימות האדומות וגם הירוקות שורדות ומתרבות. כמו כן, בדיאטה של 10 מיקרומולר, יש לנו מספר רב של צאצאי כנימות אדומות. עדיין יש לנו בוגרים ירוקים, אבל אין להם הרבה צאצאים.
אז ייתכן שהם מרגישים את השפעות הניקוטין, אפילו בריכוז נמוך של 10 מיקרומולר. כאן אין כנימות ירוקות בוגרות ששרדו בדיאטה של מאה ניקוטין מיקרו-מולרי, אך הכנימות האדומות שורדות ומתרבות באותה רמה כמו הביקורת. אתה יכול לראות בדיאטה המכילה 1000 ניקוטין מיקרומולרי.
לא הכנימות הירוקות ולא האדומות מסוגלות לשרוד. אז בהתבסס על זה, אנו יכולים לשקול את האפשרות שאחת ההתאמות שאפשרו לשושלת ה-MiSiS האדומה להדביק טבק בשדה היא יכולת משופרת לנקות ניקוטין. זה עתה הראינו לכם כיצד להגדיר ניסוי לשימוש בתזונה מלאכותית כדי למדוד את הרעילות של מטבוליטים משניים של צמחים כנגד אפיס.
בעת עריכת הניסויים האלה חשוב לזכור לבחור חרקים שלא רק שהם באותו גודל וצבע, אלא גם מגיעים מצמחים בשלבי התפתחות דומים. אז זהו. תודה על הצפייה ובהצלחה בניסויים שלך.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
סקירה כללית
מחקר זה מדגים ניסוי המעריך את העמידות של שני סוגי כנימות לניקוטין, תוך התמקדות במין אחד המדביק צמחי טבק ובמין אחר שאינו מדביקם. המחקר נועד להבין את מנגנוני ההסתגלות של הכנימות בתגובה למטבוליטים משניים של הצמח.
מרכיבי מפתח של המחקר
תחום מדע
- אינטראקציות צמח-חרק
- הסתגלות אקולוגית
- מטבוליטים משניים
רקע
- צמחי טבק מייצרים ניקוטין כהגנה מפני עשבון.
- שושלות שונות של כנימות מראות רמות משתנות של עמידות לניקוטין.
- הבנת אינטראקציות אלו יכולה לסייע בגיבוש אסטרטגיות להדברה.
- המחקר מתמקד בכנימת האפרסק הירוקה ובהסתגלותה לטבק מעובד.
מטרת המחקר
- להעריך את רעילות הניקוטין עבור שושלאות שונות של כנימות.
- לבחון את ההשערה כי לכנימות המותאמות לטבק יש עמידות מוגברת לניקוטין.
- לתרום להבנת מנגנוני ההגנה של צמחים.
שיטות שנעשה בהן שימוש
- הסדרה ניסויית לבחינת סבילות של כנימות לניקוטין.
- השוואה בין שושלות כנימות שהסתגלו לטבק לכאלה שלא הסתגלו.
- הערכת הישרדות והתנהגות של כנימות בתגובה לחשיפה לניקוטין.
- ניתוח של ייצור מטבוליטים משניים בצמחים.
תוצאות עיקריות
- כינימנים שהסתגלו לטבק הראו סבילות גבוהה יותר לניקוטין בהשוואה לשושלות שאינן מסתגלות.
- רמות הניקוטין השפיעו באופן שונה על שיעורי ההישרדות של הכינימנים בין השושלות השונות.
- נצפתה עלייה בייצור הניקוטין בצמחי טבק כמענה להזנת הכינימנים.
- הממצאים תומכים בהיפותזה של עמידות אדפטיבית בכינימנים.
מסקנות
- המחקר מדגיש את תפקידו של הניקוטין כתרכוב defending הגנה בצמחי טבק.
- מנגנונים אדפטיביים בכנימות עשויים להשפיע על אסטרטגיות להדברת מזיקים.
- נדרש מחקר נוסף כדי לבחון את ההשלכות האקולוגיות של אינטראקציות אלו.
שאלות נפוצות
רלוונטיות תעשייתית למנהלים
הבנת ההסתגלות של חרקים לתרכובות הגנה של צמחים מספקת מידע המקדם את תיקוף המטרה (target validation) בגילוי כימיקלים חקלאיים, על ידי חשיפת מנגנוני אבולוציה של עמידות. גישה ניסיונית זו תומכת באסטרטגיות של סריקה פנוטיפית לזיהוי תרכובות בעלות יעילות מתמשכת נגד אוכלוסיות מזיקים בעלות יכולת הסתגלות. המודל מאפשר הפחתת סיכונים מכניסטית של מולקולות מועמדות באמצעות הערכת ספי סבילות במערכות ביולוגיות רלוונטיות.
יישומים אסטרטגיים במחקר ופיתוח של ביו-פרמה
גילוי מוקדם ותיקוף מטרה
- ערך מדעי: בוחן היפותזה טיפולית על ידי בדיקה האם סבילות לניקוטין היא תכונה אדפטיבית בחרקים אוכלי-צמחים.
- ערך תפעולי: מספק מערכת מבוקרת לבידוד משתנים גנטיים או פיזיולוגיים התורמים לפנוטיפים של עמידות.
- ערך ניבוי: מאפשר הערכה של רמת הביטחון במטרה על ידי מדידת הפרשי הישרדות בין שושלות חרקים תחת חשיפה מוגדרת לתרכובת.
סריקה ופיתוח בדיקות
- מוכנות הבדיקה: קביעת פרוטוקול הניתן לשחזור לכימות התגובה של האורגניזם לתרכובות אלקלואיד באמצעות דירוג הישרדות.
- פלט כמותי: יצירת נתוני תגובה למינון המאפשרים השוואה של ספי תסבולת בין וריאנטים ביולוגיים.
- מדרגיות: תמיכה בהערכה של ספריות תרכובות בקיבולת בינונית באמצעות תרכובות תזונה מלאכותית סטנדרטיות.
מחקר תרגומי וטרום-קליני
- מערכת רלוונטית למחלה: משתמשת בשושנת (aphid) מסוגי טבק כמודל לאבולוציית עמידות באינטראקציות בין צמחים לבעלי חיים אוכלי-צמחים.
- המשכיות תרגומית: מקשרת בין זיהוי מנגנונים בשלב הגילוי לבין פנוטיפים של הסתגלות הרלוונטיים לשטח.
- החלטות מותאמות סיכון: מספקת מידע לתיעדוף תרכובות על בסיס פוטנציאל העמידות באוכלוסיות מזיקים המטרה.
שילוב תהליכי עבודה וצינור עיבוד
שיטה זו משתלבת בתהליכי גילוי מוקדמים, שבהם תיקוף המטרה דורש אישור תפקודי של פעילות התרכובת במערכות ביולוגיות רלוונטיות לפני אופטימיזציה של מוביל.
- ביולוגיה של הגילוי: תומך בבדיקת היפותזות לגבי השאלה האם סבילות נצפית נובעת מניקוז רעלים מטבולי או משינוי באתר המטרה.
- סריקה: מספק מדדי הישרדות כמותיים וסטנדרטיים, החיוניים למעבר משלב זיהוי הפגיעות (hit) לשלב פיתוח המוביל (lead) בתוכניות לפיתוח תרכובות קטליות למזיקים.
- אנליזה: מאפשר השוואה סטטיסטית של LC50 או שיעורי הישרדות בין זנים כדי לכמת יחסי עמידות.
- מחקר תרגומי: מקשר בין ממצאים מעבדתיים לבין הסתגלות אקולוגית שנצפית באוכלוסיות שדה של חרקים שנחשפו לניקוטין.
- שימוש חוזר ארגוני: פלטפורמה הניתנת להתאמה למערכות צמח-חרק אחרות לצורך אפיון עמידות בין-מינים.
השפעה תפעולית וארגונית
- ערך מדעי: מפחית עמימות מכניסטית על ידי קישור עמידות פנוטיפית להתאמות גנטיות או פיזיולוגיות ספציפיות.
- ערך תפעולי: מבטיח שחזור של הבדיקה באמצעות הכנה סטנדרטית של התזונה ותנאים סביבתיים מבוקרים.
- ערך אסטרטגי: משפר קבלת החלטות מסוג go/no-go באמצעות זיהוי מוקדם של ליאביליות לעמידות באוכלוסיות המטרה.
- השפעה על הפורטפוליו: מאפשר קידום מותאם סיכונים על ידי סימון תרכובים בעלי פוטנציאל עמידות גבוה לפני השקעה משמעותית.
שיקולי יישום
- דורש מומחיות בגידול חרקים, ניסוח תזונה מלאכותית וטיפול באלקלואידים.
- תלוי בתאי סביבה מבוקרים לשמירה על טמפרטורה, לחות ומחזורי תאורה עקביים.
- מחייב פרוטוקולים סטנדרטיים לגנוטיפ של הכנימות או אימות שושלת כדי להבטיח הדירות ביולוגית.
- כולל שיקולי בטיחות בטיפול בניקוטין בשל רעילותו ליונקים.
- מוגבל לספציפיות של המודל למערכות חרקים של משפחת הסולנאיים; עשוי שלא להיות תקף לטקסונומיות שאינן צמחוניות או שאינן מותאמות.
