عنوان پایان‌نامه
" ایجاد لاین های تراریخته( Tribolium castaneum(Coleoptera :Tenebrionidae برای مطالعه سلولهای بنیادی عصبی "
- رشته تحصیلی
- حشره شناسی کشاورزی - فیزیولوژی و سم شناسی
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6729;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72787;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6729;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 72787
- تاریخ دفاع
- ۲۵ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- مهدیه بی غم
- استاد راهنما
- وحید حسینی نوه
- چکیده
- سوسک آرد، Tribolium castaneum، به عنوان یک سامانه مدل با اهمیت از سخت بالپوشان، که حدود یک چهارم از گونه‌های جانوری توصیف شده را شامل می‌شوند، مطرح می‌باشد. همچنین فنون ژنتیکی در سال های اخیر، سوسک آرد را به عنوان دومین حشره مدل، اریه داده است. دستکاری‌های ژنتیکی در بندپایان به عنوان یک هدف برای درک بهتر فرایندهای رشدی و فرگشتی نقش مهمی را ایفا می‌کنند. بسیاری از دستکاری‌های ژنتیکی بر اساس هدایت بیان ژن، در بافت ویژه و یا یک زمان رشدی مشخص می‌باشند. عناصر متحرک حامل افکتور ژنتیکی با پروموتر حداقل و نواحی تنظیمی ژن مورد نظر، به درون ژنوم ادغام شده و بیان توسط عناصر تنظیمی محلی به راه افتاده است. چنین تکنیک‌هایی ابزارهای قدرتمندی در بیولوژی سلولی، رشد، فیزیولوژی و علوم اعصاب می‌باشند. سامانه بیان دوتایی GAL4/UAS امکان بیان ژن‌های متصل شده به UAS را در سلولهای بیان کننده فاکتور رونویسی GAL4 فراهم می‌کند. با بناگذاری سامانه بیان دو گانه GAL4/UAS بیان غیرطبیعی خارجی در T. castaneum امکان پذیر شده است. دراین مطالعه از یک وکتور برای انتقال ژرم لاین بر اساس عنصر متحرک piggyBac استفاده شد. این وکتور دارای سامانه نشانگر ژنتیکی است که شامل یک پروموتر مصنوعی و دارای سه محل اتصال برای Pax-6 می‌باشد. مغز یکی از اندام‌های بسیار پیچیده در موجودات می‌باشد؛ که اجازه هماهنگ کردن عملکردهای پیچیده مانند جهت‌یابی و حرکات مستقیم را می‌دهد. در حشرات، ساختاری در مغز، که یک مرکز مافوق است و مجموعه مرکزی نامیده می‌شود ارایه دهنده این فرایندهای پیچیده می‌باشد. در جنین Schisticerca و شفیره Drosophila سلولهای پیش ساز مربوطه که نروبلاست نامیده می‌شوند، شناسایی شده‌اند. به هرحال اطلاعات کمی در زمینه ژنتیک مولکولی که در ساختن مجموعه مرکزی نقش دارند وجود دارد. به دلیل اینکه رشد مجموعه مرکزی در اواخر مراحل جنینی اتفاق می‌افتد، مطالعات مربوط به ژنتیک جنینی در Drosophila امکان پذیر نیست. در مقایسه، لاروT. castaneum در طی جنین زایی، مجموعه مرکزی کاهش‌یافته‌ای را تشکیل می‌دهد که در واقع به آسانی برای مطالعات عملکردی ژنتیکی در دسترس است؛ بنابراین تریبولیوم به منظور مطالعه یک سامانه بررسی نشو و نما مغز جنینی بناگذاری شد. به منظور رسیدن به این هدف لاین‌های تراریختی ایجاد شدند که اجازه مطالعات رشد مغزی را در تریبولیوم می‌دهند. لاین‌های تراریختی ایجاد شدند که در آن ها نواحی تنظیمی vnd-ase-chx-dpn باعث راندن tGFP می‌شوند. نتایج ایجاد لاین‌های تراریخت بر اساس بیان جنینی و الگوهای فلورسانت لارو ژن گزارشگر مربوطه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در این مطالعه تنها یکی از لاین‌ها یعنی ناحیه ژنی بالادست ase الگویی مشابه با ژن درون‌زاد را نشان داد. تنها لاین مذکور، برای مطالعات رشدی دودمان‌های ویژه مفید خواهد بود و در واقع سلولهای بنیادین عصبی را نشاندار کرد. با کمک لاین مذکور امکان ردیابی رشد نورو بلاست‌ها از ابتدای رشد تا ساختار کاملا رشد یافته در مغز حشره ایجاد شده امکان پذیر خواهد بود. در مجموع، در این مطالعه ابزارهایی که برای بررسی شبکه ژنتیکی پیچیده رشد مغز جنینی در Tribolium مورد نیاز هستند بناگذاری شدند، علاوه بر این، سامانه مذکور اجازه تشخیص ژن‌ها و مطالعات عملکردشان را در تشکیل مجموعه مرکزی در T.castaneum فراهم خواهد کرد.
- Abstract
- The red flour beetle Tribolium castaneum has become established as an important model system, from a group of insects - the Coleoptera - that comprises one fourth of all described animal species. Recent development of genetic techniques has rendered Tribolium the second best insect model system. Genetic manipulation of a series of arthropods is a highly desirable goal for a better understanding of developmental and evolutionary processes. Many in vivo manipulations rely on directing gene expression to a specific tissue or to a particular developmental time. Transposable elements carrying genetic effectors with minimal promoters and also regulatory regions of our gene of interest are inserted into the genome, and expression is driven by local gene regulatory elements. Such techniques have been powerful tools in cell biology, development, physiology and neuroscience. The upstream activating sequence (UAS)-GAL4 system allows for expression of UAS-linked genes in cells expressing the transcription factor GAL4. With the established GAL4/UAS binary expression system, ectopic misexpression approaches are now feasible in T. castaneum. Here, we used a vector for germline transformation based on the promiscuous transposons piggyBac. This vector had a potentially universal marker system that is comprised of an artificial promoter containing three Pax-6 homodimer binding sites. The brain is one of the most complex organs in animals. It allows the coordination of complex operations like orientation and directed movements. In insects, a structure in the brain has been identified that represents the superordinate center where such operations are processed. This center is called the Central Complex and encompasses five different subneuropilar structures in the adult insect brain. In Schistocerca embryos and Drosophila pupae, the respective progenitor cells, so called neuroblasts, were identified. However, only little is known about the molecular genetic background that enables the formation of the Central Complex. Respective embryonic genetic studies are not possible in Drosophila, since the Central Complex develops later during larval stages. In contrast, Tribolium castaneum larvae form a reduced Central Complex during embryogenesis which is easily accessible for genetic functional studies. Therefore, T. castaneum was chosen to establish a new system to investigate embryonic insect brain development. As a prerequisite for this aim, transgenic reporter lines were established, that allow studies of brain development in T. castaneum. Several transgenic lines, where the regulatory regions of the vnd-ase-chx-dpn genes drives the reporter gene tGFP, was generated.The resulting transgenic lines where analyzed regarding embryonic expression as well as larval fluorescence patterns of the respective reporter genes.Thereby one line made from ase-upstrem constract were identified, which showed the same pattern with its endogenous gene in the WT. Therefore just ase-upstrem line will be useful to study the development of a certain lineage. Additionally, ase-upstrem transgenic line, which should enable tracing of neuroblast development from the onset to the respective fully developed structure in the brain were generated.Taken together, valuable tools, which allow investigations of the complex genetic network, which is needed for embryonic brain development in Tribolium castaneum were established in this work. Further, this system will allow identification of genes and studies of their function in Central Complex formation in Tribolium.
