Comparison of methods of DNA extraction from Hermetia illucens larvae

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The black soldier fly (Hermetia illucens) is a promising and promising source of animal feed due to its high protein and fat content. For this reason, in 2023, by decision of the Government of the Russian Federation, it was included in the list of agricultural products. Currently, the active use of molecular genetic analysis methods for agricultural purposes continues, including for the study of feed and feed additives. However, today there is too little data in the domestic literature on their use against the black soldier fly. Thus, there is almost no information about DNA extraction methods – the very first stage of any genetic analysis. Thus, the purpose of this study is to compare the effectiveness of existing DNA extraction methods and adapt them to work with Hermetia illucens larvae. In this study, several DNA extraction methods were tested, based on different lysing (SDS, guanidine thiocyanate, CTAB) and chelating (EDTA) agents, as well as lysis durations (1, 2, 3 hours), in comparison with a commercial kit. As a result, it was found that the highest DNA concentration (750 ng/μl) is achieved using the CTAB method, however, when using this protocol, additional purification is necessary. The combined action of SDS and high concentrations of EDTA results in a lower DNA yield (50ng/µl), but does not require additional purification. For the first time, a method based on guanidine thiocyanate was used, which turned out to be quite relevant for this object of study. All of the above methods resulted in comparable or higher DNA yield compared to the commercial GMO-SORB-B kit. Increasing the lysis time to 3 hours when using methods based on guanidine thiocyanate and CTAB leads to increased DNA concentration.

Full Text

Restricted Access

About the authors

G. I. Sutula

All-Russian Research Institute for Food Additives – Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS

Author for correspondence.
Email: capitals2016@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0002-2781-9035

Junior Researcher

Russian Federation, Saint Petersburg

S. I. Loskutov

All-Russian Research Institute for Food Additives – Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS

Email: capitals2016@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0001-9377-5515

PhD in Agricultural Sciences, Senior Researcher

Russian Federation, Saint Petersburg

V. Yu. Sitnov

All-Russian Research Institute for Food Additives – Branch of V.M. Gorbatov Federal Research Center for Food Systems of RAS

Email: capitals2016@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-1927-1997

Director, V.M.Gorbatov Research Center for Food Systems

Russian Federation, Saint Petersburg

References

  1. Calderón-Cortés N., Quesada M., Cano-Camacho H., Zavala-Páramo G. A Simple and Rapid Method for DNA Isolation from Xylophagous Insects // International Journal of Molecular Sciences. 2010. Vol. 11(12). P. 5056–5064. https://doi.org/10.3390/ijms11125056
  2. Chen M., Zhu Y., Tao J., Luo Y. Methodological comparison of DNA extraction from Holcocerrus hippophaecolus (Lepidoptera: Cossidae) for AFLP analysis // Forestry Studies in China. 2008. Vol. 10(3). P. 189–192. https://doi.org/10.1007/s11632-008-0035-5
  3. Dave N., Joshi T. A Concise Review on Surfactants and Its Significance // International Journal of Applied Chemistry. 2017. Vol. 13(3). P. 663–672. https://doi.org/10.37622/IJAC/13.3.2017.663-672
  4. Esser K.-H., Marx W.H., Lisowsky T. MaxXbond: first regeneration system for DNA binding silica matrices // Nature Methods. 2006. Vol. 3(1). https://doi.org/ 10.1038/nmeth845
  5. Gautam A. Phenol-Chloroform DNA Isolation Method. Springer International Publishing. 2022. P. 33–39. https://doi.org/10.1007/978-3-030-94230-4_3
  6. Green T.R., Popa R. Enhanced Ammonia Content in Compost Leachate Processed by Black Soldier Fly Larvae // Applied Biochemistry and Biotechnology. 2012. Vol. 166(6). P. 1381–1387. https://doi.org/10.1007/s12010-011-9530-6
  7. Sadykova E.O., Tyshko N.V., Nikitin N.S. et al. Monitoring methods for novel insect-derived food: the PCR protocol for the detection and identification of Hermetia Illucens insects based on the HEI-COI probe and primer system // Problems of Nutrition. 2023. Vol. 92(1). P. 36–44. https://doi.org/ 10.33029/0042-8833-2023-92-1-36-44
  8. Shehadul Islam M., Aryasomayajula A., Selvaganapathy P. A Review on Macroscale and Microscale Cell Lysis Methods // Micromachines (Basel). 2017. Vol. 8(3) P. 83. https://doi.org/10.3390/mi8030083
  9. Suganthi M., Abirami G., Jayanthi M. et al. A method for DNA extraction and molecular identification of Aphids // MethodsX. 2023. Vol. 10. P. 102100. https://doi.org/10.1016/j.mex.2023.102100
  10. Tan S.C., Yiap B.C. DNA, RNA, and Protein Extraction: The Past and The Present // Journal of Biomedicine and Biotechnology. 2009. Vol. 2009. P. 1–10. https://doi.org/10.1155/2009/574398
  11. Zheng L., Hou Y., Li W. et al. Biodiesel production from rice straw and restaurant waste employing black soldier fly assisted by microbes // Energy. 2012. Vol. 47(1). P. 225–229. https://doi.org/10.1016/j.energy.2012.09.006

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Electrophoregram of Hermetia illucens DNA isolation results using the commercial GMO-SORB-B kit. M is the marker: the first digit of the sample denotes the duration of lysis, the second digit denotes the repeat number. The same in Fig. 2-5.

Download (82KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Electrophoregram of Hermetia illucens DNA isolation results using guanidine thiocyanate.

Download (80KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Electrophoregram of Hermetia illucens DNA isolation results using CTAB.

Download (93KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. Electrophoregram of Hermetia illucens DNA isolation results using CTAB and SDS.

Download (76KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. Electrophoregram of Hermetia illucens DNA isolation results using SDS and EDTA.

Download (64KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».