МикроРНК оформят социалния имунитет: потенциална цел за биологичен контрол на термитите Reticulitermes Chinensis

Резюме

Евсоциалните насекоми могат да използват различни поведенчески и физиологични защити срещу болести, за да избегнат, устоят и толерират патогенни инфекции в техните тясно свързани и опаковани колонии, наречени социален имунитет. Скорошни проучвания показват, че няколко молекули обслужват социалния имунитет на насекомите, включително химически миризми, отрови на насекоми, имуносвързани протеини и т.н. Въпреки това, дали и как микроРНК (miRNA), чиито прекурсори се обработват от Dicer-1, стимулират социалните имунитетът в колониите от насекоми все още не е известен. Тук използвахме система „гостоприемник-патоген“ (домакин: Reticulitermes chinensis; патоген: Metarhizium anisopliae), за да изследваме въздействието на miPHK върху социалния имунитет в термитните колонии. Открихме, че RNAi-медиираното заглушаване на Dicer-1 води до намалена концентрация на miPHK, значително инхибира въглехидратния и енергийния метаболизъм и засяга други жизнени процеси, като имунния отговор и окислително-редукционните реакции, в цялото тяло на термита . В поведенческата защита, заглушаването на Dicer-1 значително намалява защитните социални поведения като придвижване, поддържане, канибализъм и погребение в термитни групи при среща с гъбично замърсяване. При физиологичната защита заглушаването на Dicer-1 и стимулирането на miR- 71-5 водят до значително намалени противогъбични активности на термитите. Освен това както Dicer-1-заглушени, така и miR-71-5 третирани със стимулант термитни групи показват високо ниво на смъртност по време на гъбично замърсяване. Нашите констатации демонстрираха важната роля на miPHK при оформянето на социалния имунитет в колониите на термити, предоставяйки прозрения, необходими за разбиране на потенциалните механизми, лежащи в основата на поведенческите и физиологичните защити на болестта при насекомите и по този начин полагайки основите за контрол на вредителите, базиран на miRNA.

cistanche tubulosa - подобряват имунната система

Ключови думи Eusocial насекомо · Ентомопатогенни гъби · Защита срещу болести · Dicer-1 · miR-71-5

Ключово съобщение

• miRNAs медиирани генни експресии, свързани със социалните имунни системи.

• miPHK повлияха на поведенческите защити от болести в термитни групи.

• miRNA повлияха на физиологичната защита срещу болестта при термитни индивиди.

• Базираните на miRNA термитициди могат да се считат за нов достъп до биологичен контрол на вредителите.

Въведение

Термитите са икономически важни вредители, които струват 30 милиарда долара в световен мащаб и нанасят глобални щети на култури, дървета, дървени конструкции и целулозни материали. Химическите пестициди осигуряват ефективен начин за контрол на термитните вредители, но също така създават сериозни проблеми, застрашаващи човешкото здраве и околната среда. Биологичният контрол е ценна алтернатива, която може да се справи с тези проблеми. Няколко ентомопатогена, като Metarhizium и Beauveria, са успешно приложени за биологичен контрол на вредителите, което е разумно и ефективно (Verma et al. 2009; Kumar and Upadhyay 2021). Биологичният контрол на термитите обаче е незадоволителен, главно поради уникалната защита срещу болестта в термитните колонии. Термитите, като еусоциални насекоми, са развили колективни поведенчески и индивидуални физиологични защити, за да противодействат на високия риск от разпространение на инфекциозни патогени сред плътно опаковани и тясно свързани гнезда (наречени „социален имунитет“) (Van Meyel et al. 2018; Liu et al. 2019a). Добре документирано е, че термитите разполагат с широк репертоар от поведенчески защити: избягването е първата линия на защита и помага да се предотврати навлизането на термитите в замърсени зони (Yanagawa et al. 2015); проявява се тревожно поведение с бързо надлъжно осцилаторно движение, за да предупреди съседите в гнездата за наличието на патогени (Rosengaus et al. 1999); подстригването към замърсени с патогени съседи на гнездото може ефективно да отстрани патогените от кутикулите на партньора на гнездото (Liu et al. 2019b); погребението и канибалското поведение ограничават предаването на патогени от трупове към податливи съседи на гнездото (Sun et al. 2016). Физиологичните реакции като имунни реакции и окислително-редукционни реакции също служат за защита от термитни болести. Имунните отговори включват медиирани от хуморален имунитет антимикробни пептиди (АМР) и медиирана от клетъчния имунитет фагоцитоза и капсулиране, които са в състояние да инхибират репликацията и разпространението на патогени в телесната кухина на насекомото (Hussain et al. 2013; Liu et al. 2015; Lopez-Uribe et al., 2016; Hong et al., 2018). Окислително-редукционните реакции смекчават щетите, причинени от токсини и реактивни кислородни видове (ROS) по време на патогенни инфекции, като допринасят за толерантността към насекоми (Liu et al. 2015; Zhao et al. 2020; Zhou et al. 2021). В допълнение, предишни проучвания върху защитата срещу термити са показали, че някои чревни симбионти са важен компонент на физиологичната защита на гостоприемника (Rosengaus et al. 2014). Някои AMP могат да се използват като външни дезинфектанти върху повърхността на кутикулата и в материалите за гнезда, когато са свързани с поведение като поддържане и гнездене (Bulmer et al. 2009; Hamilton and Bulmer 2012). Следователно, отслабването на поведенческите и физиологичните защитни сили на термитите може да бъде ключовата стъпка за засилване на биоконтролния ефект на термитите.

Cistanche ползи за мъжете - укрепване на имунната система

Щракнете тук, за да видите продуктите Cistanche Enhance Imunity

【Попитайте за повече】 Имейл:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Молекулярната основа на социалния имунитет се съобщава в нарастващ брой проучвания. Няколко молекули, включително химически миризми, външни секрети, антибиотици, имунни протеини и хеморецептори, обслужващи поведенческата и физиологичната защита на насекомите, са идентифицирани чрез множество omics техники и газова/течна хроматография–масспектрометрия (Seipke et al. 2011; Hussain et al. 2013; Terrapon и др. 2014; Liu и др. 2015; Sun и др. 2016; He и др. 2018). В термитните групи миризмата на мухъл от патогени предизвиква засилено поведение на грижа (Yanagawa et al. 2011). Смъртните знаци от трупове на термити предизвикват или канибализъм, или поведение при погребение (Sun et al. 2016). Външните секрети от челните и слюнчените жлези и антимикробната активност, медиирана от полезни микроорганизми, помагат на термитите да защитят себе си, своите съседи и дори колониите (Bulmer et al. 2009; Rosengaus et al. 2000, 2014; Chouvenc et al. 2013). За генетичните и биохимични механизми, движещи социалния имунитет на насекомите, могат да се използват RNAi и технологии за редактиране на гени. При термити е доказано, че RNAi-медиираното заглушаване на термицин, грам-отрицателен свързващ протеин 2 (GNBP2), селен-свързващ протеин и трансглутаминаза (TG) гени значително намалява противогъбичната активност на термитите и следователно повишава смъртността от инфекции (Hamilton и Bulmer 2012; Zhao et al. 2020; Zhou et al. 2021). Изоцитрат дехидрогеназата (IDH) може да повлияе на метаболизма на термитите и нейната дисрегулация предизвиква повишени апоптотични лезии, водещи до високи нива на инфекции и смъртност (Liu et al. 2020). В допълнение, GNBP2 и TG също така служат за поведенческа защита на термитите, като влияят съответно на канибалско поведение и поведение на грижа (Zhao et al. 2020; Esparza-Mora et al. 2020). Въпреки това, молекулярната основа на социалния имунитет все още не е ясно разбрана, особено молекулярният механизъм, управляващ сложното социално поведение в отговор на инфекциозни патогени. Освен това, генетичният и биохимичен механизъм на социалния имунитет се фокусира върху кодиращата РНК, управляваща социалния имунитет на насекомите, но все още не е ясно дали некодиращите РНК като miPHK участват в регулирането на социалния имунитет на насекомите.

Dicer-1, RNase III ендонуклеаза, е от съществено значение за последния етап от биосинтезата на miRNA. miPHKs са ендогенни, 18–25 nt, некодиращи РНК, които регулират негативно генната експресия на посттранскрипционно ниво чрез сдвояване на бази между зародишната област в miRNAs и съвпадащата област в целевите иРНК (Gomez-Orte и Belles 2009; Wang et al. 2013; Янг и др., 2014; Лукас и др., 2015 г.). Тъй като производството на miRNA зависи от Dicer-1, функциите на miPHK при модулиране на биологичните процеси на насекомите могат да бъдат изследвани чрез функционални загуби на Dicer-1. Чрез използване на Dicer-1 мутанти на плодови мушици е доказано, че miRNAs функционират в ембриогенезата и морфогенезата на обонятелния неврон (Lee et al. 2004; Berdnik et al. 2008). Чрез RNAi-медиирано заглушаване на Dicer-1, изследователите са потвърдили, че miPHK играят ключова роля в регулирането на процесите на развитие в метаморфозата на насекоми, като тези при хлебарки и скакалци (Gomez-Orte et al. 2009; Wang et al. 2013). Освен това, miPHK също участват в модулирането на поведението на насекомите. miR-8 и miR-429 регулират предизвиканото от вирус поведение на катерене в памуковите червеи чрез директно контролиране на експресията на BrZ2 (Zhang et al. 2018). miR-133 регулира синтеза на допамин и следователно инхибира поведенческата агрегация в скакалците (Yang et al. 2014). Въз основа на такива доказателства за функцията на miRNAs във физиологията и поведението на насекомите, ние имахме за цел да определим ефекта на miPHK върху физиологията на термитите и поведението, участващо в социалния имунитет, чрез използване на система „гостоприемник-патоген“ (гостоприемник: Reticulitermes chinensis; патоген: Metarhizium анизоплии). Нашето проучване включва главно три аспекта на изследването на социалния имунитет: ефектът на miPHK върху (1) in vivo молекулите, движещи социалния имунитет; (2) поведенческата защитна реакция, като придвижване в замърсени с гъбички зони, гледане към замърсени с гъбички гнезда и канибализъм/погребение към замърсени с гъбички трупове; и (3) физиологичният защитен отговор, като противогъбична активност. Освен това тествахме ефекта от дисрегулацията на miRNA върху смъртността на замърсени с гъбички термити, за да оценим ефекта на miPHK върху биологичния контрол на термитите. Нашето проучване разкри потенциалния механизъм, който е в основата на поведенческите и физиологични защити срещу болести и новите цели за контрол на вредителите.

cistanche tubulosa - подобряват имунната система

материали и методи

Термити

Всички експериментални термити в нашето изследване са работници на термита R. chinensis. Те са събрани от хълма Шизи ​​в град Ухан, провинция Хубей, Китай. Термитите се отглеждат в пластмасови контейнери (40 × 20 × 20 cm), съдържащи малки борови блокове в лабораторията при температура от 25 ± 1 градуса, 80% относителна влажност и 24 часа тъмнина.

Ентомопатогени, замърсени термити и трупове

Ентомопатогенната гъба M. anisopliae (щам IBCCM321.93) се култивира върху картофен декстрозен агар (PDA) в продължение на 2 седмици при 25±1 градуса, 80% относителна влажност и 24 часа тъмнина. Гъбичните конидии се суспендират с помощта на 1% Tween 80 и се съхраняват при температура от 4 градуса за максимум 3-4 седмици. Преди всеки експеримент, конидиалната суспензия се тества за покълване. Установихме, че конидиалната суспензия, използвана за замърсяване на термити, има степен на покълване над 90%. За да се приготвят замърсени с гъбички термити, коремчетата на термитите бяха замърсени с 0,3 μL капка конидиална суспензия (108 конидии/mL) с помощта на пипета (0,1–2,5 μL, Transferpette). След това термити, замърсени с гъбичките, незабавно се охлаждат при 4 градуса за един час, за да се попречи на движението им, за да се утаят гъбични конидии върху техните кожички (Liu et al. 2015). За да се подготвят замърсени с гъбички трупове, термитите се събират в центрофужна епруветка от 1,5 ml и след това се замразяват в течен азот за 20 секунди, за да се убият термитите. Труповете се потапят в конидиалната суспензия (108 конидии/mL) и след това се поставят в стерилна петриева паничка с влажна филтърна хартия за 0 и 2 d култивиране (Sun et al. 2016).

Синтез на dsRNA и miRNA симулант

Dicer-1 фрагмент (1697 bp; Допълнителен материал 1-Текст S1) беше амплифициран от специфични праймери (напред: 5′-CTG CGA CAG ATC ATT GCA CG-3′; назад: 5′ -CAC TGG CTG TTT TGG CAC TC-3′) и техните PCR продукти бяха пречистени с помощта на комплекта за екстракция на ДНК AxyPrepTM (Axygen Scientific, САЩ), клониран в pMD 18-T вектор (TaKaRa, Япония) и след това трансформирани с помощта на DH5 химически компетентна клетка (Tsingke Biotechnology, Китай). Единична колония от среда с лизогенен бульон (LB) с ампицилин беше изпратена на Tsingke Biotechnology Co. Ltd. за секвениране. Подравняването на последователността показа, че нашият фрагмент е Dicer-1. T7 промоторната последователност (5'-GGA TCC TAA TAC GAC TCA CTA TAG G-3') се добавя към 5' края на амплификационните праймери на Dicer-1 (519 bp; напред: 5' -GTG ATG CTG GAG TTG GGT TT-3′; Назад: 5′-AGA ATG AGT CGC CCA ATG TC-3′) и GFP (467 bp; Напред: 5′-CTT GAA GTT GAC CTT GAT GCC-3′; Обратна страна: 5′-TGG TCC CAA TTC TCG TGG AAC- 3′) dsRNA шаблони (Допълнителен материал 1-Текст S1). PCR продуктите на dsRNA шаблоните се екстрахират с хидроксибензен/хлороформ/изоамилов алкохол (25:24:1) (Solarbio, Китай). dsRNA се генерира с помощта на комплект за транскрипция T7 RNAi (Vazyme Biotech, Китай) и след това се пречиства с хидроксибензен/хлороформ/изоамилов алкохол (50:49:1) (Solarbio). Накрая, dsRNA се оценява с помощта на електрофореза в агарозен гел и NanoDrop 2000 (Thermo Scientific, САЩ) и се съхранява при 80 градуса.

Симулантът на miR-71-5 беше малка двуверижна РНК, проектирана съгласно последователността на miR-71-5 (21 nt, допълнителен материал 1-текст S1). Шаблонът на miR-71-5 симуланта се състоеше от две двойно-верижни ДНК, съдържащи Т7 промотора: единият беше генериран от олигонуклеотид A1 (5'-GAT CAC TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGT GAA AGA CAT GGG TAA TGA GAA A -3′) и олигонуклеотид A2 (5′-TTT CTC ATT ACC CAT GTC TTT CAC CCT ATA GTG AGT CGT ATT AGT GAT C-3′) с помощта на тъчдаун PCR; другият е генериран от олигонуклеотид B1 (5′-GAT CAC TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGT CTC ATT ACC CAT GTC TTT CAA A-3′) и олигонуклеотид B2 (5′-TTT GAA AGA CAT GGG TAA TGA GAC CCT ATA GTG AGT CGT ATT AGT GAT C-3′) с използване на тъчдаун PCR. Контролен симулант е проектиран съгласно GFP последователността (19 nt, Допълнителен материал 1-Текст S1). Шаблонът на контролния симулант също беше получен от две двойноверижни ДНК, съдържащи Т7 промотора: единият беше генериран от олигонуклеотид C1 (5'-GAT CAC TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGG CAA GCT GAC CCT GAA GTT AA{{33} }′) и олигонуклеотид С2 (5′-TTA ACT TCA GGG TCA GCT TGC CCC TAT AGT GAG TCG TAT TAG TGA TC-3′) с помощта на тъчдаун PCR; другият е генериран от олигонуклеотид D1 (5′-GAT CAC TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGA ACT TCA GGG TCA GCT TGC AA-3′) и олигонуклеотид D2 (5′-TTG CAA GCT GAC CCT GAA GTT CCC TAT AGT GAG TCG TAT TAG TGA TC-3′) с използване на тъчдаун PCR. MiR-71-5 и контролните симуланти бяха генерирани с помощта на комплект за транскрипция T7 RNAi и след това екстрахирани с хидроксибензен/хлороформ/изоамилов алкохол (50:49:1). Екстрактът се оценява с помощта на електрофореза в агарозен гел и NanoDrop 2000 и се съхранява при -80 градуса.

Cistanche ползи за мъжете - укрепване на имунната система

хранене с dsRNA

Термитите са били гладувани в продължение на 12 часа, преди да бъдат нахранени (Zhou et al. 2008; Hamilton and Bulmer 2012). Общо 18 термити бяха поставени в клетъчно петриево блюдо (D =35 mm) с парче филтърна хартия (D =18 mm), което беше навлажнено с 60 μL вода без РНКаза, съдържаща 80 ug dsDicer-1, 80 ug dsGFP, 60 ug miRNA симулант или 60 ug контролен симулант. За биотестовете за хранене с Dicer-1 dsRNA, термитите бяха оставени да погълнат навлажнената хартия за 24 часа преди експериментите. Третираните с GFP термити се считат за контроли. За биологични анализи на miRNA симулант на хранене, термитите бяха оставени да погълнат навлажнената хартия за 48 часа преди експериментите. Термити, третирани с контролен симулант, се считат за контролни.

RT‑qPCR

Пет или шест реплики от три колонии бяха използвани за генна експресия с помощта на RT-qPCR. Три термита на реплика на третиране бяха обединени за пълна екстракция на РНК с помощта на Direct-zol™ RNA Miniprep Kit (Zymo Research, САЩ). Чистотата и концентрацията на екстрахираната РНК се определят с помощта на NanoDrop 2000. РНК се превръща в сДНК с помощта на комплекта реагент PrimeScript™ RT с gDNA Eraser (Perfect Real Time) (Takara, Япония). RT-qPCR се извършва с QuantStudio™ 3 PCR система в реално време (Thermo Scientific), като се използва ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix (Vazyme Biotech). Конкретните праймери са изброени в допълнителен материал 2-Таблица S1.

miRNA концентрация

Шест реплики от три колонии бяха използвани за определяне на концентрацията на miRNAs с помощта на MiPure Cell/Tissue miRNA Kit (Vazyme Biotech, Китай). Три термита на реплика на лечение бяха обединени за miPHK. Чистотата и концентрацията на екстрахираните миРНК се определят с помощта на NanoDrop 2000.

De novo секвениране и анализ на транскриптоми за

Fifteen termites from three colonies per treatment were pooled for total RNA extraction using TRIzol Reagent (Invitrogen Life Technologies, USA). The concentration, quality, and integrity of the total RNA were determined using a NanoDrop spectrophotometer (Thermo Scientific). Sequencing libraries were generated using the TruSeq Stranded mRNA Sample Prep Kit (Illumina, USA) and sequenced on a HiSeq platform (Illumina) by Shanghai Personal Biotechnology Cp. Ltd. (China). Sequencing data were filtered by Cutadapt (v1.15) software. For the transcriptome sequencing project without a reference genome, Trinity (v2.5.1) software was used to montage clean reads for the transcripts for later analysis. NR (NCBI non-redundant protein sequences), GO (Gene Ontology), KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genome), Egg NOG (Evolutionary genealogy of genes: Non-supervised Orthologous Groups), and Swiss-Prot databases were used for gene functional annotation. Furthermore, DESeq (1.30.0) was used to analyze the differentially expressed genes under the condition of |log2FoldChange(FC)|>1 и т<0.05. The genes were then mapped to GO terms, and the terms with significant enrichment were calculated by hypergeometric distribution under the condition of p<0.05 to reveal the possible functions of the candidate genes. Additionally, the genes were mapped to KEGG pathways to determine their possible functions. 

cistanche tubulosa - подобряват имунната система

Придвижване

Бяха анализирани девет реплики от три колонии, за да се сравни разстоянието на движение на термити, заглушени от Dicer-1-с термити, третирани с GFP. След един ден перорално хранене с dsDicer-1 или dsGFP, един термит на реплика на третиране се поставя в нова клетъчна петриева паничка (D =90 mm) с парче филтърна хартия, навлажнена от конидиалната суспензия (108 конидии/mL). След това използвахме черен маркер, за да проследим движението на термита върху прозрачен капак за 10 секунди. Разстоянието на движение се измерва с помощта на мрежова хартия (1 × 1 mm).

Подстригване

Бяха анализирани девет реплики от три колонии, за да се сравни броят на поведението на поддържане между Dicer- 1-заглушени и третирани с GFP термити. След един ден на перорално хранене с dsDicer-1 или dsGFP, три термита на реплика на третиране бяха поставени в нова петриева паничка (D =35 mm) с парче навлажнена филтърна хартия (D{{ 4}} mm) и след това замърсени с гъбични конидии (108 конидии/mL). Поведенията бяха записани на видео в продължение на 15 минути с помощта на HD цифрова камера (SONY, Япония). Видеоклиповете бяха сканирани на всеки 10 секунди, за да се наблюдава дали поведението на поддържане (устите на термитите към телата на съмишлениците) се наблюдава между замърсените с гъбички термити.

Канибализъм

Девет реплики от три колонии бяха анализирани за ефекта на Dicer{{0}} срещу GFP върху канибалското поведение спрямо замърсени с гъбички трупове. Шест термита на реплика на лечение бяха поставени в клетъчно петриево блюдо (D=35 mm) с парче влажна филтърна хартия (D=18 mm), съдържащо dsDicer-1 или dsGFP. Позволява им се един ден на орално хранене с dsRNA и след това един замърсен с гъбички труп, инкубиран за 0 d, се поставя в клетъчното петриево блюдо, където се отглеждат шестте третирани термити. След един ден на отглеждане заедно, замърсеният с гъбички труп е или напълно изяден (висок резултат от теста=2), частично изяден (нисък резултат от теста=1), или не е изяден (без резултат от теста{{10) }}) (Допълнителен материал 1-Фиг. S1) от шестте термита.

Погребение

Девет реплики от две колонии бяха анализирани за ефекта на Dicer-1 срещу GFP върху поведението при погребване на замърсени с гъбички трупове. Шест термита на реплика на лечение бяха поставени в клетъчно петриево блюдо (D=35 mm) с парче влажна филтърна хартия (D=18 mm), съдържащо dsDicer-1 или dsGFP. Беше им разрешен един ден орално хранене с dsRNA. След това един замърсен с гъбички труп се инкубира в продължение на 2 дни и се добавя почва към петриевото блюдо, в което се отглеждат шестте третирани термити. След един ден на отглеждане заедно, замърсеният с гъбички труп е или напълно заровен (висок резултат от теста=2), частично заровен (нисък резултат от теста=1), или не е погребан (без резултат от теста{{10) }}) (Допълнителен материал 1-Фиг. S2) от шестте термита.

Противогъбична активност

Шест повторения от три колонии бяха анализирани за въздействието на Dicer{{0}} и miR-71-5 върху способността на термитите да инхибират растежа на гъбичките. Пет термита на реплика на третиране бяха събрани и смачкани с помощта на течен азот и след това разтворени в 100 μL 0,9% физиологичен разтвор. Хомогенатът се центрофугира при 6000 × g за пет минути при 4 градуса, за да се получат 80 μL супернатант. След това супернатантата се центрофугира отново, за да се получат 50 μL супернатанта. За противогъбична активност се използва 96-микроплака с ямки за измерване на абсорбцията на проби, контроли на растежа и стандартни празни проби, за да се изчисли намаляването на растежа на гъбичките: (1) 50 μL картофена декстроза (PD), 2 μL от гъбичните конидии (108 конидии/mL) и 5 ​​μL от супернатанта на ямка се смесват за пробата; (2) 50 μL картофена декстроза (PD), 2 μL от гъбичните конидии (108 конидии/mL) и 5 ​​μL от 0,9% физиологичен разтвор на ямка бяха смесени за контрол на гъбичния растеж; (3) 50 μL картофена декстроза (PD) и 7 μL 0,9% физиологичен разтвор на ямка бяха смесени за стандартната празна проба. След 24 часа култивиране в шейкър с постоянна температура (150 rpm при 25 ± 1 градус), измерването беше извършено в микроплаков спектрофотометър (600 nm; Thermo Scientific).

оцеляване

За да се определи ефектът от оралното хранене на dsDicer-1 върху оцеляването на термитите, термити от три колонии бяха разположени, за да се определи оцеляването на Dicer-1-заглушени (общо 42 термита, 14 термита на колония) и GFP- третирани (общо 42 термити, 14 термити на колония) термити по време на заразяване с гъбички. За контроли бяха използвани 56 термита от две колонии, за да се определи оцеляването на заглушени Dicer-1- (общо 28 термита, 14 термита на колония) и третирани с GFP термити (общо 28 термита, 14 термита на колония). При извършване на експериментите седем термита бяха отгледани в клетъчно петриево блюдо (D =35 mm) с парче филтърна хартия (D =18 mm), навлажнена с вода без РНКаза, съдържаща dsDicer{{17} } или dsGFP, докато термитите са били замърсени с гъбички и след това са отглеждани в продължение на десет дни за ежедневно наблюдение на тяхното оцеляване. За да се определи ефектът от оралното хранене на miR-71-5 симулант върху оцеляването на термити, термити от три колонии бяха разположени, за да се определи оцеляването на miR-71-5 (общо 42 термита, 14 термита на колония) и контрола ( Общо 42 термити, 14 термити на колония) термити, третирани със симулант по време на заразяване с гъбички. Освен това, 56 термита от две колонии бяха разположени, за да се определи оцеляването на miR- 71-5 (общо 28 термита, 14 термита на колония) и контрол (общо 28 термита, 14 термита на колония) термити, третирани със симулант. При извършване на експериментите седем термита бяха отгледани в клетъчно петриево блюдо (D=35 mm) с парче филтърна хартия (D=18 mm), навлажнена с вода без РНКаза, съдържаща miR{{35} } симулант или контролен симулант. След два дни орално хранене, термитите бяха замърсени с гъбички и след това отгледани в продължение на десет дни за ежедневно наблюдение на тяхното оцеляване. Мъртвите термити бяха отстранени навреме.

Статистически анализ

Всички анализи на данни бяха извършени в IBM SPSS, версия 19. Тестът Shapiro–Wilk беше използван за откриване дали наборите от данни са нормално разпределени. Като се има предвид, че данните за генната експресия, канибализма и погребението са разпределени необичайно, е използван тестът на Wilcoxon. Алтернативно, данните от концентрацията на miPHK, движението, поддържането и противогъбичната активност са нормално разпределени и е използван сдвоен t-тест. Преживяемостта беше анализирана с помощта на метода на Каплан-Майер за продължителността на живота при различни условия на лечение. Нивото на значимост беше p<0.05 in this study.

Резултати

Профил на експресия на иРНК на Dicer-1-заглушени термити

За да се определи ефектът на Dicer{{0}} върху профила на генна експресия на термити, беше извършено mRNA секвениране на Dicer-1-заглушени термити. След 1 ден орално хранене на dsDicer-1, експресия на Dicer-1 (Фиг. 1A; n=6, p <0,05; тест на Wilcoxon) и следователно концентрация на miPHK (Фиг. 1B; df =5, стр<0.05; paired t-test) were significantly decreased in termites. A total of 1262 mRNAs were significantly altered in the whole bodies of Dicer-1-silenced termites (upregulated: 562 mRNAs; downregulated: 700 mRNAs; Fig. 1C and Supplementary material 2-Table S2). The differentially expressed genes (DEGs) were mapped to the salivary secretion, glycolysis, citrate cycle, and 29 other KEGG pathways (Fig. 1D–F and Supplementary material 2-Table S3). In addition, the DEGs were clustered into the ATP generation from ADP, structural constituent of the cuticle, defense response, glutathione transferase activity, oxidation–reduction process, and 171 other GO terms (Fig. 2 and Supplementary material 2-Table S4).

Фиг. 1 Профил на генна експресия в цялото тяло на Dicer-1-лицензирани термити. Израз на Dicer-1. Данните са показани като средна ±SEM. *стр<0.05. B The concentration of miRNAs. The data are shown as the mean±SEM. *p<0.05. C The number of diferentially expressed genes (DEGs). D The DEGs mapped to salivary secretion. ATP1B, Sodium/potassium-transporting ATPase subunit beta; ATP2B, Plasma membrane calcium-transporting ATPase 1; PKC, Protein kinase C alpha type; CALM, Calmodulin-like protein; LYZ, Lysozyme C. E The DEGs mapped to glycolysis. GPI, Glucose-6-phosphate isomerase; PFKC, ATP-dependent 6-phosphor fructokinase; TIM, Triosephosphate isomerase; GAPDH, Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase; PGK, Phosphoglycerate kinase; MINPP1, Multiple inositol polyphosphate phosphatase 1; GPMA, 2,3-bisphosphoglycerate-dependent phosphoglycerate mutase; ENO, Enolase. F DEGs mapped to citrate cycle. PCK, phosphoenolpyru vate carboxykinase [GTP]; PYC, pyruvate carboxylase; MDH1, malate dehydrogenase; SUCD, succinate–CoA ligase [ADP-forming]. Red letters indicate upregulation; blue letters indicate downregulation

Фиг. 2 Топлинни карти на DEG, групирани в свързани с отбраната GO термини. ATP поколение от ADP. B Структурна съставна част на кутикулата. C Защитен отговор. D Глутатион трансферазна активност. E Окислително-редукционен процес

RT–qPCR проверка на DEGs от mRNA‑seq

Гликолизата, цитратният цикъл и генерирането на АТФ от ADP са свързани с въглехидратния и енергийния метаболизъм, в който осем DEG (глицералдехид{{0}}фосфат дехидрогеназа, 2,3-бисфосфоглицерат-зависима фосфоглицератна мутаза, енолаза, триозефосфат изомераза, АТФ-зависима 6-фосфофруктокиназа, фосфоенолпируват карбоксикиназа [GTP], сукцинат-CoA лигаза [образуваща ADP] субединица алфа-2 и малат дехидрогеназа) бяха потвърдени като значително понижени след Dicer -1 заглушаване (Фиг. 3A–H; n=6, p <0,05; тест на Wilcoxon), което предполага нарушения на гликолизата, цитратния цикъл, генерирането на АТФ и следователно на въглехидратния и енергийния метаболизъм в цялото тяло на Dicer-1-замлъкнали термити. DEGs (дефензин и терминицин) в защитния отговор, кодирани AMPs. Експресията на тези гени е значително повишена при Dicer-1-заглушени термити в сравнение с тази при третирани с GFP термити (фиг. 3I, J; n=5 или 6, p<0.05; Wilcoxon test). In the oxidation–reduction process, cytochrome P450 9e2 and peroxiredoxin-4 were significantly altered after Dicer-1 silencing in termites (Fig. 3K, L; n = 6, p<0.05; Wilcoxon test). These results implied an important effect of Dicer-1 on the immune response and oxidation–reduction reaction in whole-body of the termites. The effect of Dicer‑1 on behavioural disease defences in termite groups 

За да определим ефекта на Dicer-1 върху поведенческия отговор на заразяване с гъбички, ние тествахме четири важни поведенчески защитни механизма, придвижване, поддържане, канибализъм и погребение, в Dicer-1-заглушени термити. Нашите резултати показаха, че придвижването (фиг. 4A, t=7.013, df=8, p<0.01; paired t-test; Supplementary material 1-Fig. S3 and Video S1), grooming (Fig. 4B, t=5.949, df=8, p<0.01; paired t-test; Supplementary material 1-Fig. S4 and Video S2), cannibalistic (Fig. 4C, n =9, p<0.05; Wilcoxon test; Supplementary material 1-Fig. S1 and Video S3) and burial (Fig. 4D; n=9, p<0.05; Wilcoxon test; Supplementary material 1-Fig. S2 and Video S4) behaviors were significantly reduced in Dicer-1-silenced termites compared to GFP-treated termites, suggesting an important role of Dicer-1 in driving behavioral disease defenses in termite colonies.

Фиг. 3 RT-qPCR проверка на DEGs от mRNA-seq. A–H гени, свързани с въглехидратния и енергийния метаболизъм. I–J Гени, свързани с имунния отговор. K–L гени, свързани с окислително-редукционни реакции. Данните са показани като средна ±SEM. *стр<0.05

Ефектът на Dicer‑1 и miR‑71‑5 върху противогъбичните способности при термитите

За да определим ефекта на miPHK върху физиологичния отговор на гъбично замърсяване, тествахме общите противогъбични активности на Dicer-1-заглушените термити. Нашите резултати показват, че противогъбичната активност е значително намалена (фиг. 5A; t=−3.046, df=5, p<0.05; paired t-test) in Dicer-1-silenced termites. Furthermore, miR-71-5 was selected for further testing to determine its role in physiological defense, which was chosen according to the comparative profiling of miRNAs and mRNAs in fungus-contaminated versus naive termites and miRNA-mRNA analysis (data unpublished). We found that the antifungal activity (Fig. 5B; t=−4.000, df=5, p<0.05; paired t-test) was significantly reduced in termites treated with miR-71-5 simulants compared to those treated with simulant controls. These results suggested that miRNAs played an important role in driving physiological disease defenses in termites.

Фиг. 4 Ефект на дисрегулация на miRNA върху отбранително социално поведение в термитни групи. A Движение, B поддържане, C канибалистично и D поведение при погребване на Dicer-1-заглушени спрямо третираните с GFP термитни групи. Данните са показани като средна ±SEM. *стр<0.05, **p<0.01

Фиг. 5 Ефект на дисрегулация на miPHK върху физиологичната защита при термитни индивиди. Противогъбична активност на Dicer-1-заглушени срещу термити, третирани с GFP. B Противогъбична активност на miR-71-5 спрямо контролни термити, третирани със симулант. Данните са показани като средна ±SEM. *стр<0.05

Dicer-1 и miR-71-5 повлияха на оцеляването на термити, замърсени с гъбички

Тъй като симулаторите dsDicer-1 и miR-71-5 доведоха до намалена противогъбична активност на термитите, тествахме техния потенциал за биологичен контрол на термитите. Установихме, че Dicer-1-заглушените термити, замърсени с гъбички, показват значително намалена преживяемост в сравнение с тази на други третирани термити (dsDicer-1+гъбички срещу dsGFP+гъбички: χ2=81.839, p<0.001; dsDicer-1+fungus vs dsDicer-1+Tween 80: χ2=63.070, p<0.001; dsDicer-1+fungus vs dsGFP+Tween 80: χ2=65.474, p<0.001). GFP-treated termites contaminated with fungus showed significantly decreased survival compared to the termites without fungal contamination (dsGFP+fungus versus dsDicer-1+Tween 80: χ2=58.636, p<0.001; dsGFP+fungus versus dsGFP+Tween 80: χ2=68.849, p<0.001). There was no significant difference between dsDicer-1- and dsGFP-treated termites without fungal contamination (χ2=2.037, p=0.154) (Fig. 6A). Additionally, the survival of fungus-contaminated termites treated with the miR- 71-5 simulant was signifcantly decreased compared to that of other treated termites (miR-71-5+fungus vs. control+fungus: χ2=63.593, p<0.001; miR-71-5+fungus vs. miR- 71–5+Tween 80: χ2=60.585, p<0.001; miR-71-5+fungus vs. control+Tween 80: χ2=67.129, p<0.001). The survival of fungus-contaminated termites treated with the simulant control was significantly decreased compared to that of the termites without fungal contamination (control+fungus vs. miR-71-5+Tween 80: χ2=61.065, p<0.001; control+fungus vs. control+Tween 80: χ2=68.064, p<0.001). There was no significant difference in survival between termites treated with the miR-71-5 simulant and simulant control without fungal contamination (miR-71-5+Tween 80 vs. control+Tween 80: χ2=1.000, p=0.317) (Fig. 6B). These results suggested a good effect of miRNAs coupled with entomopathogens in biologically controlling termites.

Дискусия

miPHK изпълняват множество функции, като регулиране на въглехидратния и енергийния метаболизъм, имунния отговор, окислително-редукционните реакции и други жизнени процеси в целите тела на термитите. Както се очакваше, погълнатият dsDicer-1 в термити доведе до заглушаване на Dicer-1 и след това намали концентрацията на miRNA, което предполага успешното индуциране на дисрегулация на miRNA. Анализът на транскрипцията показа, че заглушаването на Dicer-1 е свързано с 32 KEGG пътя и 175 GO термина. В социалните колонии на насекоми слюнчената секреция може да функционира като външен дезинфектант и да работи във връзка със социалното поведение като трофалаксис, подстригване и гнездене, за да се грижи за потомството, съседите в гнездата и колониите (Bulmer et al. 2009; Hamilton et al. 2011). ; Хамилтън и Бълмър 2012). Гликолизата, цитратният цикъл и генерирането на АТФ от АДФ участват във въглехидратния и енергийния метаболизъм. Тъй като засилването на имунните отговори и осъществяването на социално поведение са енергийно скъпи, нарушенията на въглехидратния и енергийния метаболизъм имат отрицателно въздействие върху тези процеси (Liu et al. 2020; Hassan et al. 2021a, b; Xu et al. 2021a, b). Структурната съставка на кутикулата се свързва с кожичките на насекомите, образувайки първата бариера за предотвратяване на нахлуването на патогени в хемоцела (Syazwan et al. 2021). Няколко DEG, участващи в защитния отговор, активността на глутатион трансферазата и процеса на окисление-редукция, са в състояние да кодират антимикробни пептиди (AMP), детоксикационни протеини и антиоксидантни ензими, за да повишат устойчивостта и толерантността на насекомите срещу патогени (Liu et al. 2015, 2019a). Тези функции, свързани със защитата, вероятно ще допринесат за социалния имунитет в термитните колонии. Останалите пътища на KEGG и GO термини са включени в нервната система, храносмилателната система, дълголетието, развитието и т.н. (Допълнителен материал 2-Таблица S3 и S4). В допълнение, някои от DEG (напр. гени за въглехидрати и енергиен метаболизъм) в Dicer-1 заглушени термити са от микроби (допълнителен материал 2-Таблица S2), които вероятно са били чревни симбионти и може да са важни компоненти участващи в жизнените процеси на гостоприемниците. Следователно miRNAs вероятно ще имат глобално въздействие върху цялото тяло на термита.

Фиг. 6 Ефект на регулацията на miRNA dys върху оцеляването на замърсени с гъби термитни групи. A Survival of Dicer- 1-заглушени срещу третирани с GFP термити със или без гъбично замърсяване; B Оцеляване на miR-71-5 спрямо контролни термити, третирани със симулант със или без гъбично замърсяване. Различните букви показват значителни разлики, p<0.05

Въглехидратният и енергийният метаболизъм, имунният отговор и окислително-редукционните реакции са важни за miPHK при стимулиране на социалния имунитет. Поведението на животните е енергийно зависим процес и следователно някои енергийни инхибитори карат животните да се движат бавно и дори да умрат (Davidson 1930; Schuler and Casida 2001). В термитните колонии нарушенията на гликолизата или цитратния цикъл водят до понижени нива на АТФ и инхибират двигателното поведение (Hassan et al. 2021a, b; Xu et al. 2021a, b). Нарушенията на цитратния цикъл също намаляват противогъбичната активност на термитите, което води до повишена инфекция и смъртност (Liu et al. 2020). В допълнение, тъй като се съобщава, че симбионтите в червата на термитите участват в защитата на гостоприемника от болести чрез осигуряване на ензими (Rosengaus et al. 2014) и метаболити (Inagaki и Matsuura 2018), метаболитните нарушения в червата на симбионтите вероятно ще намалят имунокомпетентността, произтичаща от симбионтите и следователно намалена защита срещу термити. В нашето проучване беше потвърдено, че осем метаболитни гена са значително понижени, което предполага нарушения на гликолизата и цитратния цикъл в цялото тяло на Dicer-1-заглушените термити. Ние предположихме, че miRNA-медиираният въглехидратен и енергиен метаболизъм е важен биохимичен механизъм за задвижване на социалния имунитет и че прекъсването на този процес вероятно ще намали защитните сили на поведението и физиологичните заболявания в термитните колонии. Имунната система на насекомите индуцира голям брой ефекторни молекули за борба с патогените in vivo. Дефензините са компактни, богати на цистеин и устойчиви на протеаза AMPs с широкоспектърна активност срещу бактерии, гъбички и други паразити (Weber 2021). Термицинът е специфичен за термити противогъбичен дефензин, чието заглушаване води до намалена противогъбична активност и следователно повишена смъртност на замърсени с гъбички термити (Hamilton and Bulmer 2012). Системите за детоксикация на насекоми и антиоксиданти често функционират във връзка с имунната система, което ефективно намалява риска от токсини и ROS по време на взаимодействия между гостоприемник и патоген (Syazwan et al. 2021). Цитохром P450 монооксигеназите са отговорни за катализирането на окислението и метаболизма на патогенните токсини и производството на свободни радикали или ROS (Shankar and Mehendale 2014). Семейството на пероксиредоксин включва антиоксидантни ензими, които катализират редукцията на ROS (Xu et al. 2021a; b). Нашите резултати потвърдиха, че заглушаването на Dicer-1 значително променя генната експресия на дефензин, трицин, цитохром P450 9e2 и пероксиредоксин-4, което показва, че miRNAs играят важна роля в регулирането на имунния отговор и окислително-редукционни реакции в цялото тяло на термита. Следователно, ние предполагаме, че въглехидратният и енергийният метаболизъм, имунният отговор и реакциите на окисление-редукция могат да участват в движещия механизъм на социален имунитет с форма на miRNA и тяхното прекъсване може да повлияе отрицателно на социалния имунитет в термитните колонии.

cistanche tubulosa - подобряват имунната система

Наистина, дисрегулацията на miPHK има отрицателно въздействие върху движението и следователно поведенческата защита в термитните колонии. За разлика от самотните насекоми, социалните насекоми са развили богат репертоар от поведенчески защити, колективно откривайки наличието на патогени, ограничавайки разпространението на патогени и намалявайки риска от инфекция на индивидите (Van Meyel et al. 2018; Liu et al. 2019a). Възрастните работници изпълняват опасни задачи извън гнездото и лесно се заразяват. Когато са замърсени, съседите в гнездата са склонни да се сливат към замърсени работници и да се грижат за тях (Liu et al. 2019b). Както замърсените работници, така и техните болногледачи увеличават дистанцията от останалите наивни съседи. Медицинските сестри отвеждат пило по-дълбоко в колонията, за да увеличат разстоянието от замърсените работници (Stroeymeyt et al. 2018). Тези резултати показват, че увеличаването на физическото разстояние между членовете на колонията е ефективна стратегия за ограничаване на предаването на патогени [наречено „организационен имунитет“ (Liu et al. 2019a)], а придвижването трябва да бъде важно социално поведение, тъй като то адаптивно настройва разстояние между замърсените индивиди и наивните съседи. Хасан и колегите му откриха, че термитите значително подобряват движението си по време на гъбично замърсяване, което допълнително демонстрира движение в отговор на патогени (Hassan et al. 2021a, b). Освен това поведението на подстригване, канибализъм и погребване е добре известно при управлението на замърсени индивиди и трупове в социални колонии на насекоми. При термити, замърсени с гъбички, поведението на подстригване се появява незабавно, преди покълването (Liu et al. 2019b). За разлика от това, канибалското поведение възниква само след като замърсените индивиди се разболеят видимо (Davis et al. 2018). За управлението на трупове пресните трупове често се разглеждат като хранителни награди и предизвикват канибализъм, като създават сигнал за ранна смърт. За разлика от това, разложените трупове се считат за рискове от инфекция и предизвикват погребение чрез създаване на късни сигнали за смърт (Sun et al. 2016). Тук открихме, че заглушаването на Dicer-1 значително инхибира придвижването и други движения, като поддържане, канибализъм и поведение при погребване, което предполага, че дисрегулацията на miPHK показва общ ефект върху движението на термити и впоследствие повлиява поведенческите защити срещу патогени, патогени замърсени съседи на гнездата и замърсени с патогени трупове в термитни колонии. За задвижващия механизъм miRNA медиираният въглехидратен и енергиен метаболизъм може да се счита за един от най-важните биохимични фактори (вижте горната дискусия). Следователно miPHK могат да оформят поведенческите защити на термитите.

Дисрегулацията на miPHK също има отрицателно въздействие върху физиологичните защити на термитите. Термитите обикновено повишават своята противогъбична способност чрез регулиране на имунните гени, за да подобрят физиологичните си защити (Liu et al. 2015). Противогъбичните вещества, получени от чревния симбионт, осигуряват на термитите способността да инхибират растежа на гъбичките, за да подобрят физиологичните си защити (Rosengaus et al. 2014). Следователно, общата противогъбична активност е ефективен индикатор за физиологичните защитни сили на термитите. Скорошни проучвания показват, че не само имунните гени, но също и въглехидратният метаболизъм и антиоксидантните гени са докладвани като важни компоненти, влияещи върху противогъбичната активност на термитите (Liu et al. 2020; Zhao et al. 2020; Zhou et al. 2021). Дефаунизираните термити са по-уязвими към гъбично замърсяване (Rosengaus et al. 2014). Въпреки повишените експресии на имунни гени като дефензин и трицин, Dicer-1-медиираната дисрегулация на miRNA намалява експресията на въглехидратния метаболизъм и антиоксидантните гени в термити или чревни симбионти и следователно значително намалява общата противогъбична активност на термитите. Освен това термити, третирани с miR-71-5 симулант, също показват намаляване на общата противогъбична активност, което допълнително предполага отрицателното въздействие на дисрегулацията на miRNA върху физиологичните защитни сили на термитите. Освен това групите термити, хранени с dsDicer-1 или miR-71-5 симулант, са по-уязвими към гъбично замърсяване, което показва увеличение на смъртността от инфекция. Следователно miPHK могат да оформят социалния имунитет чрез стимулиране както на поведенческите, така и на физиологичните защити срещу болестта в термитните колонии.

Фиг. 7 Потенциални механизми, лежащи в основата на социалния имунитет в термитните колонии и нови цели за биологичен контрол на вредителите. miRNA засягат широко цялото тяло на термитите, включително A въглехидратния и енергийния метаболизъм, B имунния отговор, C окислително-редукционните реакции и т.н. D Съобщава се, че въглехидратният и енергийният метаболизъм играят важна роля в регулирането на поведението и противогъбичната активност при термитите. Следователно, miRNA-медиираният въглехидратен и енергиен метаболизъм е вероятно да бъде един от генетичните и биохимични фактори, движещи поведенчески (като придвижване, поддържане, канибализъм и погребение) и физиологични (противогъбична активност) защита срещу болести в термитни колонии. E Имунният отговор помогна на термитите да инхибират репликацията и разпространението на патогени в телесната кухина. Окислително-редукционната реакция защитава термитите от щетите, причинени от токсините и ROS от взаимодействията "домакин-патоген". Следователно, медиираният от miRNA имунен отговор и реакцията на окисление-редукция играят важна роля в стимулирането на защитата на физиологичните заболявания при термитите. F miPHK оформят социалния имунитет чрез задвижване на поведенчески и физиологични защити срещу болести в термитни колонии. Чрез насочване към miPHK бихме могли изкуствено да увеличим чувствителността на термитните колонии към ентомопатогени и следователно да подобрим биологичния контрол на термитите.

Доколкото ни е известно, това е първият доклад за потенциалния механизъм на miRNAs, лежащи в основата на социалния имунитет в термитните колонии. miPHK могат да повлияят на слюнчената секреция, въглехидратния и енергийния метаболизъм, генерирането на кутикула, имунните реакции, окислително-редукционните реакции и т.н. Сред тях въглехидратният и енергийният метаболизъм вероятно са важен биохимичен фактор за стимулиране на поведенчески защитни механизми като движение, оформяне, канибализъм, и погребение в термитни колонии. В допълнение, въглехидратният и енергийният метаболизъм, имунният отговор и окислително-редукционните реакции вероятно ще участват в задвижването на физиологичната защита на термитите, като например противогъбична активност.

Следователно социалният имунитет във формата на miRNA може да повлияе на чувствителността на термитните колонии към ентомопатогенни гъбички; следователно, miPHK могат да бъдат ефективни мишени за биологичен контрол на термити (фиг. 7). Многобройни проучвания са доказали, че RNAi-медиираното заглушаване на целевите гени може да доведе до смърт на насекоми, със значителен потенциал за контрол на вредителите от насекоми. При контрола на термити, Zhou et al. (2008) за първи път се насочиха към гените на ендоглюканазата и хексамерите чрез хранене с dsRNA, демонстрирайки осъществимостта на базирани на RNAi термитициди. За засилване на леталния ефект в термитните колонии са използвани термитициди на основата на RNAi, съчетани с инфекциозни ентомопатогенни гъбички. RNAi-медиираното заглушаване на трицин, GNBP2, TG, IDH и други кодиращи гени, съчетани с Metarhizium, може значително да повиши чувствителността на съседите на гнездото към социално прехвърлени гъбични конидии и следователно да доведе до повишен процент на смъртност от инфекции (Hamilton and Bulmer 2012; Liu et al 2020 г.; Джао и др. 2020 г.; Джоу и др. 2021 г.). В нашето проучване ние демонстрирахме осъществимостта на насочване към малки некодиращи РНК чрез хранене, за да оптимизираме биологичния контрол на термити, използвайки Metarhizium. В сравнение с dsRNAs, специфично насочени към ген, miPHKs успяват да се насочат към редица гени със същите или различни функции, като по този начин имат широкоспектърно въздействие върху процесите на живот на термитите. Следователно, чрез насочване към miPHK, термитните групи показват намалена поведенческа и физиологична защита срещу заболяване както на групово, така и на индивидуално ниво, което предполага широкоспектърно инхибиране на термитния социален имунитет. Чрез насочване към miRNAs, термитните групи впоследствие показват високо ниво на смъртност по време на гъбично замърсяване, което предполага, че miRNA могат да бъдат използвани като термитициди за подобряване на биологичния контрол на термитите чрез намаляване на техния социален имунитет. Следователно miPHK могат да се считат за потенциални нови цели за контрол на насекоми-вредители.

Препратки

Berdnik D, Fan AP, Potter CJ, Luo L (2008) Пътят на обработка на микроРНК регулира морфогенезата на обонятелния неврон. Curr Biol 18:1754–1759. https://doi.org/10.1016/j.cub.2008.09.045

Bulmer MS, Bachelet I, Raman R, Rosengaus RB, Sasisekharan R (2009) Насочване към антимикробна ефекторна функция в имунитета срещу насекоми като стратегия за контрол на вредителите. Proc Natl Acad Sci USA 106:12652–12657. https://doi.org/10.1073/pnas.0904063106

Chouvenc T, Efstathion CA, Elliott ML, Su NY (2013) Разширена устойчивост на болести, произлизаща от фекалното гнездо на подземен термит. Proc R Soc B 280:20131885. https://doi.org/10.1098/rspb.2013.1885

Davidson WM (1930) Rotenone като контактен инсектицид. J Econ Entomol 23:868–874. https://doi.org/10.1093/JEE/23.5.868

Davis HE, Meconcelli S, Radek R, McMahon DP (2018) Термитите оформят своя колективен поведенчески отговор въз основа на етапа на инфекция. Sci Rep 8:14433. https://doi.org/10.1038/ s41598-018-32721-7

Esparza-Mora MA, Davis HE, Meconcelli S, Plarre R, McMahon DP (2020) Инхибирането на секретирана имунна молекула пречи на термитния социален имунитет. Преден Екол Евол 8:75. https://doi.org/10. 3389/fevo.2020.00075

Gomez-Orte E, Belles X (2009) МикроРНК-зависима метаморфоза в хемиметаболанови насекоми. Proc Natl Acad Sci USA 106:21678– 21682. https://doi.org/10.1073/pnas.0907391106

Hamilton C, Bulmer MS (2012) Молекулярна противогъбична защита в подземни термити: РНК интерференцията разкрива in vivo ролите на края и GNBPs срещу естествено срещан патоген. Dev Comp Immunol 36:372–377. https://doi.org/10.1016/j.dci. 2011.07.08

Hamilton C, Lejeune BT, Rosengaus RB (2011) Трофалаксис и профилактика: социален имунитет при мравката дърводелецCamponotus pennsylvanicus. Biol Lett 7:89–92. https://doi.org/10.1098/rsbl. 2010.0466

Hassan A, Huang Q, Mehmood N, Xu H, Zhou W, Gao Y (2021a) Промяна на движението на термитите и алогоруминг в отговор на инфекция от патогенни гъбички. J Econ Entomol 114: 1256– 1263. https://doi.org/10.1093/jee/toab071

Hassan A, Huang Q, Xu H, Wu J, Mehmood N (2021b) Заглушаване нафосфофруктокиназагенът уврежда гликолизата и причинява необичайно придвижване в подземния термитReticulitermes chinensisСнайдер. Насекоми Mol Biol 30:57–70. https://doi.org/10. 1111/imb.12672

He S et al (2018) Термитните войници допринасят за социалния имунитет чрез синтезиране на мощни орални секрети. Насекоми Mol Biol 27: 564–576. https://doi.org/10.1111/imb.12499

Hong M, Hwang D, Cho S (2018) Морфология на хемоцитите и клетъчен имунен отговор при термит (Reticulitermes speratus). J Insect Sci 18:46. https://doi.org/10.1093/jisesa/iey039

Hussain A, Li YF, Cheng Y, Liu Y, Chen CC, Wen SY (2013) Свързан с имунитета транскриптом наCoptotermes formosanusШираки работници: защитният механизъм. PLoS ONE 8:e69543. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0069543

Inagaki T, Matsuura K (2018) Разширен взаимност между термити и чревни микроби: хранителните симбионти допринасят за хигиената на гнездото. Sci Nat 105:52. https://doi.org/10.1007/ s00114-018-1580-y

Kumar S, Upadhyay RK (2021) Антитермитен потенциал на различни биоорганични съставки със специално отношение към семейство Asteraceae. WJPR 10:1109–1149. https://doi.org/10.20959/wjpr2 0213-19977

Lee YS et al (2004) Различни роли заДрозофилаDicer-1 и Dicer-2 в пътищата на заглушаване на siRNA/miRNA. Клетка 117:69– 81. https://doi.org/10.1016/S0092-8674(04)00261-2

Liu L, Li GH, Sun PD, Lei CL, Huang QY (2015) Експериментална проверка и молекулярна основа на активна имунизация срещу гъбични патогени в термити. Sci Rep 5:15106. https://doi.org/ 10.1038/srep15106

Liu L, Wang W, Liu YL, Sun PD, Lei CL, Huang QY (2019a) Влиянието на алогоруминг поведението върху индивидуалния вроден имунитет в подземния термитReticulitermes chinensis(Isoptera: Rhinotermitidae). J Insect Sci 19:6. https://doi.org/10.1093/jisesa/ iey119

Liu L, Zhao XY, Tang QB, Lei CL, Huang QY (2019b) Механизмите на социалния имунитет срещу гъбични инфекции при еусоциални насекоми. Токсини 11:244. https://doi.org/10.3390/toxins11050244

Liu L, Wang CC, Zhao XY, Guan JX, Lei CL, Huang QY (2020) Метаболитни нарушения, медиирани от изоцитрат дехидрогеназа, нарушават активната имунизация срещу гъбични патогени в еусоциалните термити. J Pest Sci 93: 291–301. https://doi.org/10.1007/ s10340-019-01164-y

Lopez-Uribe MM, Sconiers WB, Frank SD, Dunn RR, Tarpy DR (2016) Намален клетъчен имунен отговор в социалните линии на насекоми. Biol Lett 12:20150984. https://doi.org/10.1098/rsbl.2015. 0984

Lucas KJ, Zhao B, Liu S, Raikhel AS (2015) Регулиране на физиологичните процеси от микроРНК при насекоми. Curr Opin Insect Sci 11:1–7. https://doi.org/10.1016/j.cois.2015.06.004

Rosengaus RB, Jordan C, Lefebvre ML, Traniello JFA (1999) Патогенно алармено поведение при термит: Нова форма на комуникация при социалните насекоми. Naturwissenschaften 86:544–548. https://doi.org/ 10.1007/s001140050672

Rosengaus RB, Lefebvre ML, Traniello JFA (2000) Инхибиране на покълването на гъбични спори от nasutitermes: доказателство за възможна антисептична роля на защитните секрети на войниците. J Chem Ecol 26:21–39. https://doi.org/10.1023/A:1005481209579

Rosengaus RB, Schultheis KF, Yalonetskaya A, Bulmer MS, DuComb WS, Benson RW, Thottam JP, Godoy-Carter V (2014) Произведени от Symbiont -1,3-глюканази в социално насекомо: взаимност отвъд храненето . Front Microbiol 5:607. https://doi.org/10.3389/fmicb. 2014.00607

Schuler F, Casida JE (2001) Целта на инсектицида в PSST субединицата на комплекс I. Pest Manag Sci 57:932–940. https://doi.org/10. 1002/стр.364

Seipke RF et al (2011) ЕдиниченСтрептомицесsymbiont произвежда множество противогъбични средства, за да поддържа гъбичките, отглеждащи мравкиАкромирмекс октоспиноз. PLoS ONE 6:e22028. https://doi.org/10.1371/journ al.pone.0022028

Shankar K, Mehendale HM (2014) Цитохром P450. В: Wexler P (ed) Енциклопедия на токсикологията. Academic Press, pp 1125–1127 Stroeymeyt N, Grasse AV, Crespi A, Mersch DP, Cremer S, Keller L (2018) Пластичността на социалната мрежа намалява предаването на болестта при еусоциално насекомо. Наука 362: 941–945. https://doi.org/10.1126/ science.aat4793

Sun Q, Haynes KF, Zhou XG (2016) Динамичните промени в сигналите за смърт модулират рисковете и ползите от управлението на трупа при социално насекомо. Funct Ecol 31: 697–706. https://doi.org/10.1111/1365- 2435.12754

Syazwan SA, Lee SY, Sajap AS, Lau WH, Omar D, Mohamed R (2021) Взаимодействие междуMetarhizium anisopliaeи неговия гостоприемник, подземният термитCoptotermes curvignathusпо време на процеса на инфекция. Биология 10:263. https://doi.org/10.3390/biolo gy10040263

Terrapon N et al (2014) Молекулярни следи от алтернативна социална организация в термитния геном. Nat Commun 5:3636. https://doi.org/10. 1038/ncomms4636

Van Meyel S, Körner M, Meunier J (2018) Социален имунитет: защо трябва да изучаваме неговата природа, еволюция и функции във всички социални системи. Curr Opin Insect Sci 28:1–7. https://doi.org/10.1016/j. cois.2018.03.004

Verma M, Sharma S, Prasad R (2009) Биологични алтернативи за контрол на термити: преглед. Int Biodeter Biodegr 63:959–972. https:// doi.org/10.1016/j.ibiod.2009.05.009

Wang YL, Yang ML, Jiang F, Zhang JZ, Kang L (2013) Зависимо от микроРНК развитие, разкрито чрез медиирано от РНК интерференция генно заглушаване наLmDicer1в прелетния скакалец. Insect Sci 20:53–60. https://doi.org/10.1111/j.1744-7917.2012.01542.x

Weber F (2021) Антивирусен вроден имунитет: въведение. В: Bamford DH, Zuckerman M (eds) Encyclopedia of virusology. Elsevier, стр. 577–583 Xu H, Huang QY, Gao YY, Wu J, Hassan A, Liu YT (2021a)IDHнокдаунът променя поведението на термита при търсене на хранаodontocetes formosanusв различни социални контексти. Curr Zool 67:609. https:// doi.org/10.1093/cz/zoab032 Xu Z, Zeng X, Li M, Liao J, Chen Q (2021b) МикроРНК-383 насърчава индуцирана от реактивни кислородни видове аутофагия чрез понижаване на пероксиредоксин 3 в човешки глиом U87 клетки. Exp The Med 21:439. https://doi.org/10.3892/etm.2021.9870

Yanagawa A, Fujiwara-Tsujii N, Akino T, Yoshimura T, Yanagawa T, Shimizu S (2011) Мухлясалата миризма на ентомопатогени подобрява поведението за предотвратяване на заболявания при термититеCoptotermes formosanus. J Invertebr Pathol 108:1–6. https://doi.org/10.1016/j.jip.2011. 06.001

Yanagawa A, Imai T, Akino T, Toh Y, Yoshimura T (2015) Обонятелните знаци от патогенни гъбички влияят върху посоката на движение на термитите,Coptotermes formosanus. J Chem Ecol 41:1118– 1126. https://doi.org/10.1007/s10886-015-0649-8

Yang ML et al (2014) MicroRNA-133 инхибира поведенческата агрегация чрез контролиране на синтеза на допамин при скакалци. PLoS Genet 10:e1004206. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1004206