MikroRNA Membentuk Kekebalan Sosial: Sasaran Berpotensi Untuk Kawalan Biologi Anai-anai Reticulitermes Chinensis

Abstrak

Serangga eusosial boleh menggunakan pelbagai pertahanan penyakit tingkah laku dan fisiologi untuk mengelakkan, menentang, dan bertolak ansur dengan jangkitan patogen dalam koloni mereka yang berkait rapat dan padat, yang dipanggil imuniti sosial. Kajian terbaru menunjukkan bahawa beberapa molekul memberikan imuniti sosial serangga, termasuk bau kimia, racun serangga, protein berkaitan imun, dll. Walau bagaimanapun, sama ada dan bagaimana mikroRNA (miRNA), yang prekursornya diproses oleh Dicer-1, mendorong sosial imuniti dalam koloni serangga masih tidak diketahui. Di sini, kami menggunakan sistem 'host-patogen' (tuan rumah: Reticulitermes chinensis; patogen: Metarhizium anisopliae) untuk meneroka kesan miRNA terhadap imuniti sosial dalam koloni anai-anai. Kami mendapati bahawa pembungkaman pengantara RNAi Dicer-1 menyebabkan penurunan kepekatan miRNA dengan ketara menghalang karbohidrat dan metabolisme tenaga, dan menjejaskan proses hidup lain, seperti tindak balas imun dan tindak balas pengurangan pengoksidaan, dalam seluruh badan anai-anai. . Dalam pertahanan tingkah laku, menyenyapkan Dicer-1 dengan ketara mengurangkan tingkah laku sosial pertahanan seperti pergerakan, dandanan, kanibalisme dan pengebumian dalam kumpulan anai-anai apabila menghadapi pencemaran kulat. Dalam pertahanan fisiologi, pendiaman Dicer-1 dan rangsangan miR- 71-5 menyebabkan aktiviti antikulat anai-anai berkurangan dengan ketara. Tambahan pula, kedua-dua kumpulan anai-anai Dicer-1-senyap dan miR-71-5 yang dirawat dengan perangsang menunjukkan tahap kematian yang tinggi semasa pencemaran kulat. Penemuan kami menunjukkan peranan penting miRNA dalam membentuk imuniti sosial dalam koloni anai-anai, memberikan pandangan yang diperlukan untuk memahami mekanisme potensi yang mendasari pertahanan penyakit tingkah laku dan fisiologi dalam serangga dan dengan itu meletakkan asas untuk kawalan perosak berasaskan miRNA.

cistanche tubulosa-meningkatkan sistem imun

Kata kunci Serangga eusosial · Kulat entomopatogenik · Pertahanan penyakit · Dicer-1 · miR-71-5

Mesej utama

• miRNA mengantara ekspresi gen yang berkaitan dengan sistem imun sosial.

• miRNA menjejaskan pertahanan penyakit tingkah laku dalam kumpulan anai-anai.

• miRNA mempengaruhi pertahanan penyakit fisiologi dalam individu anai-anai.

• anai-anai berasaskan miRNA boleh dianggap sebagai akses baharu kepada kawalan perosak biologi.

pengenalan

Anai-anai adalah perosak yang penting dari segi ekonomi, menelan belanja 30 bilion dolar di seluruh dunia, dan menyebabkan kerosakan global pada tanaman, pokok, struktur kayu dan bahan selulosa. Racun perosak kimia menyediakan saluran kawalan yang berkesan untuk perosak anai-anai, tetapi ia juga menimbulkan masalah serius, mengancam kesihatan manusia dan alam sekitar. Kawalan biologi adalah alternatif yang berharga yang boleh menangani masalah ini. Beberapa entomopatogen, seperti Metarhizium dan Beauveria, telah berjaya digunakan untuk kawalan perosak biologi, yang munasabah dan berkesan (Verma et al. 2009; Kumar dan Upadhyay 2021). Walau bagaimanapun, kawalan biologi anai-anai adalah tidak memuaskan, terutamanya disebabkan oleh pertahanan penyakit yang unik dalam koloni anai-anai. Anai-anai, sebagai serangga eusosial, telah mengembangkan tingkah laku kolektif dan pertahanan fisiologi individu untuk mengatasi risiko tinggi penyebaran patogen berjangkit di kalangan rakan sarang yang padat dan berkait rapat (disebut sebagai 'kekebalan sosial') (Van Meyel et al. 2018; Liu et al. . 2019a). Adalah didokumenkan dengan baik bahawa anai-anai menggunakan repertoir luas pertahanan tingkah laku: mengelak adalah barisan pertahanan pertama dan membantu menghalang anai-anai daripada memasuki kawasan tercemar (Yanagawa et al. 2015); tingkah laku penggera dipamerkan dengan pergerakan ayunan membujur yang pantas untuk memberi amaran kepada rakan sarang tentang kehadiran patogen (Rosengaus et al. 1999); dandanan ke arah rakan sarang yang tercemar patogen boleh membuang patogen dengan cekap daripada kutikula sarang (Liu et al. 2019b); pengebumian dan tingkah laku kanibal mengehadkan penghantaran patogen daripada mayat kepada rakan sarang yang mudah terdedah (Sun et al. 2016). Tindak balas fisiologi seperti tindak balas imun dan tindak balas pengoksidaan-pengurangan juga berfungsi sebagai pertahanan penyakit anai-anai. Tindak balas imun termasuk peptida antimikrobial (AMP) yang dimediasi imuniti humoral dan fagositosis dan enkapsulasi pengantara imuniti selular, yang mampu menghalang replikasi dan penyebaran patogen dalam rongga badan serangga (Hussain et al. 2013; Liu et al. 2015; Lopez-Uribe et al. 2016; Hong et al. 2018). Tindak balas pengoksidaan–pengurangan mengurangkan kerosakan yang disebabkan oleh toksin dan spesies oksigen reaktif (ROS) semasa jangkitan patogen, menyumbang kepada toleransi serangga (Liu et al. 2015; Zhao et al. 2020; Zhou et al. 2021). Selain itu, kajian terdahulu mengenai pertahanan penyakit anai-anai telah menunjukkan bahawa beberapa simbion usus merupakan komponen penting dalam pertahanan fisiologi hos (Rosengaus et al. 2014). Sesetengah AMP boleh digunakan sebagai pembasmi kuman luaran pada permukaan kutikula dan dalam bahan sarang apabila bersama-sama dengan tingkah laku seperti dandanan dan bersarang (Bulmer et al. 2009; Hamilton dan Bulmer 2012). Oleh itu, melemahkan pertahanan tingkah laku dan fisiologi anai-anai mungkin merupakan langkah utama untuk meningkatkan kesan biokawalan anai-anai.

manfaat cistanche untuk lelaki-menguatkan sistem imun

Klik di sini untuk melihat produk Cistanche Enhance Immunity

【Minta lebih lanjut】 E-mel:cindy.xue@wecistanche.com / Whats App: 0086 18599088692 / Wechat: 18599088692

Asas molekul imuniti sosial telah dilaporkan dalam semakin banyak kajian. Beberapa molekul, termasuk bau kimia, rembesan luar, antibiotik, protein imun, dan kemoreseptor yang berfungsi sebagai pertahanan tingkah laku dan fisiologi serangga, telah dikenal pasti melalui pelbagai teknik omik dan gas/kromatografi cecair–spektrometri jisim (Seipke et al. 2011; Hussain et al. 2013; Terrapon et al. 2014; Liu et al. 2015; Sun et al. 2016; He et al. 2018). Dalam kumpulan anai-anai, bau hapak daripada patogen mendorong tingkah laku dandanan yang dipertingkatkan (Yanagawa et al. 2011). Petunjuk kematian daripada mayat anai-anai mendorong sama ada tingkah laku kanibalisme atau pengebumian (Sun et al. 2016). Rembesan luaran daripada kelenjar hadapan dan kelenjar air liur serta aktiviti antimikrob yang dimediasi mikroorganisma bermanfaat membantu anai-anai melindungi diri mereka, rakan sarang dan juga koloni (Bulmer et al. 2009; Rosengaus et al. 2000, 2014; Chouvenc et al. 2013). Untuk mekanisme genetik dan biokimia memacu imuniti sosial serangga, RNAi dan teknologi penyuntingan gen boleh digunakan. Dalam anai-anai, pembungkaman termisin yang dimediasi RNAi, protein pengikat gram-negatif 2 (GNBP2), protein pengikat selenium, dan gen transglutaminase (TG) telah ditunjukkan untuk mengurangkan aktiviti antikulat anai-anai dengan ketara dan seterusnya meningkatkan kematian jangkitan (Hamilton). dan Bulmer 2012; Zhao et al. 2020; Zhou et al. 2021). Isocitrate dehydrogenase (IDH) boleh mempengaruhi metabolisme anai-anai, dan disregulasinya mendorong peningkatan lesi apoptosis, yang membawa kepada tahap jangkitan dan kematian yang tinggi (Liu et al. 2020). Di samping itu, GNBP2 dan TG juga berfungsi sebagai pertahanan tingkah laku anai-anai, masing-masing mempengaruhi tingkah laku kanibalistik dan dandanan (Zhao et al. 2020; Esparza-Mora et al. 2020). Walau bagaimanapun, asas molekul imuniti sosial masih belum difahami dengan jelas, terutamanya mekanisme molekul yang mendorong tingkah laku sosial yang rumit sebagai tindak balas kepada patogen berjangkit. Tambahan pula, mekanisme genetik dan biokimia imuniti sosial memberi tumpuan kepada pengekodan RNA yang memacu imuniti sosial serangga, tetapi sama ada RNA bukan pengekodan seperti miRNA mengambil bahagian dalam peraturan imuniti sosial serangga masih tidak jelas.

Dicer-1, endonuklease RNase III, adalah penting untuk langkah terakhir biosintesis miRNA. miRNA ialah RNA endogen, 18–25 nt, bukan pengekodan yang mengawal selia ekspresi gen secara negatif pada peringkat pascatranskripsi dengan pasangan asas antara kawasan benih dalam miRNA dan rantau yang dipadankan dalam mRNA sasaran (Gomez-Orte dan Belles 2009; Wang et al. 2013; Yang et al. 2014; Lucas et al. 2015). Memandangkan pengeluaran miRNA bergantung kepada Dicer-1, fungsi miRNA dalam memodulasi proses biologi serangga boleh dikaji melalui kehilangan fungsian Dicer-1. Dengan menggunakan Dicer{10}} mutan lalat buah, miRNA telah terbukti berfungsi dalam embriogenesis dan morfogenesis neuron olfaktori (Lee et al. 2004; Berdnik et al. 2008). Dengan pembungkaman Dicer yang dimediasi RNAi-1, penyelidik telah mengesahkan bahawa miRNA memainkan peranan penting dalam mengawal selia proses perkembangan dalam metamorfosis serangga, seperti yang terdapat pada lipas dan belalang (Gomez-Orte et al. 2009; Wang et al. 2013). Selain itu, miRNA juga terlibat dalam memodulasi tingkah laku serangga. miR-8 dan miR-429 mengawal gelagat pendakian akibat virus dalam ulat bulu kapas dengan mengawal ekspresi BrZ2 secara langsung (Zhang et al. 2018). miR-133 mengawal sintesis dopamin dan dengan itu menghalang pengagregatan tingkah laku dalam belalang (Yang et al. 2014). Berdasarkan bukti sedemikian untuk fungsi miRNA dalam fisiologi dan tingkah laku serangga, kami bertujuan untuk menentukan kesan miRNA pada fisiologi anai-anai dan tingkah laku yang terlibat dalam imuniti sosial dengan menggunakan sistem 'host-patogen' (tuan rumah: Reticulitermes chinensis; patogen: Metarhizium anisopliae). Kajian kami terutamanya merangkumi tiga aspek penyelidikan mengenai imuniti sosial: kesan miRNA pada (1) molekul in vivo memacu imuniti sosial; (2) tindak balas defensif tingkah laku, seperti pergerakan di kawasan yang dicemari kulat, dandanan ke arah rakan sarang yang dicemari kulat dan kanibalisme/pengebumian terhadap mayat yang dicemari kulat; dan (3) tindak balas pertahanan fisiologi, seperti aktiviti antikulat. Tambahan pula, kami menguji kesan disregulasi miRNA terhadap kematian anai-anai yang tercemar kulat untuk menilai kesan miRNA terhadap kawalan biologi anai-anai. Kajian kami mendedahkan mekanisme berpotensi yang mendasari pertahanan penyakit tingkah laku dan fisiologi dan sasaran baru untuk kawalan perosak.

cistanche tubulosa-meningkatkan sistem imun

Bahan dan kaedah

Anai-anai

Semua anai-anai eksperimen dalam kajian kami adalah pekerja anai-anai R. chinensis. Mereka dikumpulkan dari Bukit Shizi di Bandar Wuhan, Wilayah Hubei, China. Anai-anai diternak dalam bekas plastik (40×20×20 cm) yang mengandungi bongkah pain kecil di makmal pada suhu 25±1 darjah, 80% kelembapan relatif, dan 24 jam kegelapan.

Entomopatogen, anai-anai tercemar, dan mayat

Kulat entomopatogen M. anisopliae (terikan IBCCM321.93) telah ditanam pada agar dextrose kentang (PDA) selama 2 minggu pada 25±1 darjah , 80% kelembapan relatif dan 24 jam kegelapan. Konidia kulat telah digantung menggunakan 1% Tween 80 dan disimpan pada suhu 4 darjah selama maksimum 3–4 minggu. Sebelum setiap eksperimen, ampaian konidial diuji untuk percambahan. Kami mendapati bahawa penggantungan konid yang digunakan untuk mencemari anai-anai mempunyai kadar percambahan lebih daripada 90%. Untuk menyediakan anai-anai yang tercemar kulat, perut anai-anai telah dicemari oleh titisan 0.3 μL penggantungan konidial (108 konidia/mL) menggunakan pipet (0.1–2.5 μL, Transferpette). Kemudian, anai-anai yang tercemar dengan kulat segera disejukkan pada suhu 4 darjah selama satu jam untuk menghalang pergerakan mereka untuk memendakan konidia kulat pada kutikula mereka (Liu et al. 2015). Untuk menyediakan mayat yang dicemari kulat, anai-anai dikumpulkan dalam tiub empar 1.5 mL dan kemudian dibekukan dalam nitrogen cecair selama 20 saat untuk membunuh anai-anai. Mayat direndam dalam ampaian konidia (108 konidia/mL) dan kemudian dimasukkan ke dalam bekas petri steril dengan kertas turas lembap selama 0 dan 2 hari penanaman (Sun et al. 2016).

Sintesis dsRNA dan simulant miRNA

Serpihan dadu-1 (1697 bp; Bahan tambahan 1-Teks S1) telah dikuatkan oleh primer tertentu (ke hadapan: 5′-CTG CGA CAG ATC ATT GCA CG-3′; terbalik: 5′ -CAC TGG CTG TTT TGG CAC TC-3′), dan produk PCR mereka telah ditulenkan menggunakan Kit Pengekstrakan Gel DNA AxyPrepTM (Axygen Scientific, USA), diklonkan ke dalam vektor pMD 18-T (TaKaRa, Jepun) dan kemudian diubah menggunakan sel kompeten secara kimia DH5 (Tsingke Biotechnology, China). Satu koloni daripada medium lysogeny broth (LB) dengan ampicillin telah dihantar ke Tsingke Biotechnology Co. Ltd. untuk penjujukan. Penjajaran jujukan menunjukkan bahawa serpihan kami ialah Dicer-1. Jujukan penganjur T7 (5′-GGA TCC TAA TAC GAC TCA CTA TAG G-3′) telah ditambahkan pada hujung 5′ primer penguatan Dicer-1 (519 bp; Hadapan: 5′ -GTG ATG CTG GAG TTG GGT TT-3′; Songsang: 5′-AGA ATG AGT CGC CCA ATG TC-3′) dan GFP (467 bp; Ke hadapan: 5′-CTT GAA GTT GAC CTT GAT GCC-3′; Songsang: 5′-TGG TCC CAA TTC TCG TGG AAC- 3′) templat dsRNA (Bahan tambahan 1-Teks S1). Produk PCR templat dsRNA telah diekstrak dengan hidroksibenzena/kloroform/isoamil alkohol (25:24:1) (Solarbio, China). dsRNA dijana menggunakan Kit Transkripsi RNAi T7 (Vazyme Biotech, China) dan kemudian disucikan oleh hidroksibenzena/kloroform/isoamyl alkohol (50:49:1) (Solarbio). Akhirnya, dsRNA dinilai menggunakan elektroforesis gel agarose dan NanoDrop 2000 (Thermo Scientific, USA) dan disimpan pada 80 darjah .

miR-71-5 ialah simulant RNA dua lembar kecil yang direka bentuk mengikut jujukan miR-71-5 (21 nt, Bahan tambahan 1-Teks S1). Templat simulant miR-71-5 terdiri daripada dua DNA untai dua yang mengandungi promoter T7: satu dijana oleh oligonukleotida A1 (5′-GAT CAC TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGT GAA AGA CAT GGG TAA TGA GAA A -3′) dan oligonukleotida A2 (5′-TTT CTC ATT ACC CAT GTC TTT CAC CCT ATA GTG AGT CGT ATT AGT GAT C-3′) menggunakan PCR sentuh; yang lain dijana oleh oligonukleotida B1 (5′-GAT CAC TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGT CTC ATT ACC CAT GTC TTT CAA A-3′) dan oligonukleotida B2 (5′-TTT GAA AGA CAT GGG TAA TGA GAC CCT ATA GTG AGT CGT ATT AGT GAT C-3′) menggunakan PCR sentuh. Simulat kawalan telah direka bentuk mengikut urutan GFP (19 nt, Bahan tambahan 1-Teks S1). Templat simulant kawalan juga diperoleh oleh dua DNA untai dua yang mengandungi promoter T7: satu dihasilkan oleh oligonukleotida C1 (5'-GAT CAC TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGG CAA GCT GAC CCT GAA GTT AA{{33} }′) dan oligonukleotida C2 (5′-TTA ACT TCA GGG TCA GCT TGC CCC TAT AGT GAG TCG TAT TAG TGA TC-3′) menggunakan PCR sentuh; yang lain dijana oleh oligonukleotida D1 (5′-GAT CAC TAA TAC GAC TCA CTA TAG GGA ACT TCA GGG TCA GCT TGC AA-3′) dan oligonukleotida D2 (5′-TTG CAA GCT GAC CCT GAA GTT CCC TAT AGT GAG TCG TAT TAG TGA TC-3′) menggunakan PCR sentuh. MiR-71-5 dan simulant kawalan dijana menggunakan Kit Transkripsi RNAi T7 dan kemudian diekstrak oleh hidroksibenzena/kloroform/isoamil alkohol (50:49:1). Ekstrak telah dinilai menggunakan elektroforesis gel agarose dan NanoDrop 2000 dan disimpan pada-80 darjah.

manfaat cistanche untuk lelaki-menguatkan sistem imun

pemakanan dsRNA

Anai-anai kelaparan selama 12 jam sebelum diberi makan (Zhou et al. 2008; Hamilton dan Bulmer 2012). Sebanyak 18 anai-anai dimasukkan ke dalam piring petri sel (D =35 mm) dengan sekeping kertas turas (D =18 mm) yang dilembapkan dengan 60 μL air bebas RNase yang mengandungi 80 ug dsDicer-1, 80 ug dsGFP, 60 ug miRNA simulant atau 60 ug control simulant. Untuk bioassay suapan dsRNA Dicer{13}}, anai-anai dibenarkan menelan kertas yang dilembapkan selama 24 jam sebelum eksperimen. Anai-anai yang dirawat GFP dianggap sebagai kawalan. Untuk bioassay pemakanan simulant miRNA, anai-anai dibenarkan menelan kertas yang dilembapkan selama 48 jam sebelum eksperimen. Anai-anai yang dirawat simulant dianggap sebagai kawalan.

RT‑qPCR

Lima atau enam replika dari tiga koloni digunakan untuk ekspresi gen menggunakan RT-qPCR. Tiga anai-anai setiap replika setiap rawatan telah dikumpulkan untuk jumlah pengekstrakan RNA menggunakan Kit Miniprep RNA Direct-zol™ (Zymo Research, USA). Ketulenan dan kepekatan RNA yang diekstrak ditentukan menggunakan NanoDrop 2000. RNA telah ditukar kepada cDNA menggunakan Kit Reagen PrimeScript™ RT dengan Pemadam gDNA (Perfect Real Time) (Takara, Jepun). RT-qPCR dilakukan dengan Sistem PCR Masa Nyata QuantStudio™ 3 (Thermo Scientific) menggunakan ChamQ Universal SYBR qPCR Master Mix (Vazyme Biotech). Primer khusus disenaraikan dalam Bahan Tambahan 2-Jadual S1.

kepekatan miRNA

Enam replika daripada tiga koloni digunakan untuk menentukan kepekatan miRNA menggunakan Kit miRNA Sel/Tisu MiPure (Vazyme Biotech, China). Tiga anai-anai setiap replika setiap rawatan telah dikumpulkan untuk miRNA. Ketulenan dan kepekatan miRNA yang diekstrak ditentukan menggunakan NanoDrop 2000.

Penjujukan de novo dan analisis transkriptom untuk

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 dan p<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-meningkatkan sistem imun

Pergerakan

Sembilan replika daripada tiga koloni telah dianalisis untuk membandingkan jarak pergerakan Dicer-1-senyap berbanding anai-anai yang dirawat GFP. Selepas sehari pemberian oral dsDicer-1 atau dsGFP, satu anai-anai setiap replika setiap rawatan diletakkan dalam cawan petri sel baharu (D =90 mm) dengan sekeping kertas turas yang dibasahkan oleh ampaian konidal (108 konidia/mL). Kemudian, kami menggunakan penanda hitam untuk mengesan pergerakan anai-anai pada penutup lutsinar selama 10 saat. Jarak pergerakan diukur menggunakan kertas grid (1×1 mm).

Dandanan

Sembilan replika daripada tiga koloni telah dianalisis untuk membandingkan bilangan tingkah laku dandanan antara anai-anai - 1-Dicer yang disenyapkan dan dirawat GFP. Selepas sehari pemberian oral dsDicer-1 atau dsGFP, tiga anai-anai setiap replika setiap rawatan diletakkan di dalam cawan petri sel baharu (D =35 mm) dengan sekeping kertas penapis yang dilembapkan (D{{ 4}} mm) dan kemudian tercemar dengan konidia kulat (108 konidia/mL). Tingkah laku telah dirakam video selama 15 minit menggunakan kamera digital HD (SONY, Jepun). Video tersebut diimbas setiap 10 saat untuk melihat sama ada tingkah laku dandanan (mulut anai-anai ke arah badan sarang) berlaku antara anai-anai yang tercemar kulat.

kanibalisme

Sembilan replika daripada tiga koloni telah dianalisis untuk kesan Dicer{{0}} lwn. GFP pada tingkah laku kanibal terhadap mayat yang dicemari kulat. Enam anai-anai setiap replika setiap rawatan diletakkan di dalam piring petri sel (D=35 mm) dengan sekeping kertas penapis lembap (D=18 mm) yang mengandungi dsDicer-1 atau dsGFP. Mereka dibenarkan satu hari pemberian oral dsRNA, dan kemudian, satu mayat yang dicemari kulat yang diinkubasi selama 0 hari dimasukkan ke dalam piring petri sel di mana enam anai-anai yang dirawat telah diternak. Selepas sehari dibesarkan bersama, mayat yang dicemari kulat itu sama ada dimakan sepenuhnya (skor ujian tinggi=2), dimakan sebahagian (skor ujian rendah=1), atau tidak dimakan (tiada markah ujian{{10 }}) (Bahan tambahan 1-Rajah S1) oleh enam anai-anai.

Pengebumian

Sembilan replika daripada dua koloni telah dianalisis untuk kesan Dicer-1 lwn. GFP pada tingkah laku pengebumian mayat yang dicemari kulat. Enam anai-anai setiap replika setiap rawatan diletakkan di dalam piring petri sel (D=35 mm) dengan sekeping kertas penapis lembap (D=18 mm) yang mengandungi dsDicer-1 atau dsGFP. Mereka dibenarkan satu hari pemberian oral dsRNA. Kemudian, satu mayat yang dicemari kulat diinkubasi selama 2 hari, dan tanah telah ditambahkan ke dalam cawan petri di mana enam anai-anai yang dirawat telah diternak. Selepas sehari dibesarkan bersama, mayat yang dicemari kulat itu sama ada dikebumikan sepenuhnya (skor ujian tinggi=2), sebahagiannya dikebumikan (skor ujian rendah=1), atau tidak dikebumikan (tiada markah ujian{{10 }}) (Bahan tambahan 1-Rajah S2) oleh enam anai-anai.

Aktiviti antikulat

Enam replika daripada tiga koloni telah dianalisis untuk kesan Dicer{{0}} dan miR-71-5 terhadap keupayaan anai-anai menghalang pertumbuhan kulat. Lima anai-anai setiap replika setiap rawatan telah dikumpulkan dan dihancurkan menggunakan nitrogen cecair dan kemudian dilarutkan dalam 100 μL 0.9% garam. Homogenat telah disentrifugasi pada 6000×g selama lima minit pada 4 darjah untuk menghasilkan 80 μL supernatan. Kemudian, supernatan itu disentrifugasi sekali lagi untuk menghasilkan 50 μL supernatan. Untuk aktiviti anti-kulat, 96-plat mikro telaga digunakan untuk mengukur penyerapan sampel, kawalan pertumbuhan dan kosong standard untuk mengira pengurangan pertumbuhan kulat: (1) 50 μL dekstrosa kentang (PD), 2 μL konidia kulat (108 konidia/mL), dan 5 μL supernatan setiap telaga dicampurkan untuk sampel; (2) 50 μL dekstrosa kentang (PD), 2 μL konidia kulat (108konidia/mL), dan 5 μL 0.9% garam setiap telaga dicampur untuk kawalan pertumbuhan kulat; (3) 50 μL dekstrosa kentang (PD) dan 7 μL 0.9% garam setiap telaga telah dicampur untuk kosong standard. Selepas 24 jam penanaman dalam penggoncang suhu malar (150 rpm pada 25 ± 1 darjah), pengukuran dilakukan dalam spektrofotometer mikroplat (600 nm; Thermo Scientific).

Kelangsungan hidup

Untuk menentukan kesan pemberian oral dsDicer-1 terhadap kemandirian anai-anai, anai-anai daripada tiga koloni telah digunakan untuk menentukan kemandirian Dicer-1-didiamkan (42 anai-anai kesemuanya, 14 anai-anai setiap koloni) dan GFP- dirawat (42 anai-anai kesemuanya, 14 anai-anai setiap koloni) anai-anai semasa pencemaran kulat. Untuk kawalan, 56 anai-anai daripada dua koloni telah digunakan untuk menentukan kemandirian Dicer-1-yang disenyapkan (28 anai-anai keseluruhannya, 14 anai-anai setiap koloni) dan anai-anai yang dirawat GFP (28 anai-anai keseluruhannya, 14 anai-anai setiap koloni). Semasa menjalankan eksperimen, tujuh anai-anai telah diternak dalam cawan petri sel (D =35 mm) dengan sekeping kertas penapis (D =18 mm) yang dibasahkan dengan air bebas RNase yang mengandungi dsDicer{{17} } atau dsGFP, manakala anai-anai telah tercemar dengan kulat dan kemudian diternak selama sepuluh hari untuk pemerhatian harian kelangsungan hidup mereka. Untuk menentukan kesan pemberian oral miR{18}} simulant terhadap kemandirian anai-anai, anai-anai daripada tiga koloni telah digunakan untuk menentukan kemandirian miR-71-5 (42 anai-anai secara keseluruhan, 14 anai-anai setiap koloni) dan kawalan ( 42 anai-anai kesemuanya, 14 anai-anai setiap koloni) anai-anai yang dirawat simulant semasa pencemaran kulat. Di samping itu, 56 anai-anai daripada dua koloni telah digunakan untuk menentukan kemandirian miR- 71-5 (28 anai-anai secara keseluruhan, 14 anai-anai setiap koloni) dan kawalan (28 anai-anai secara keseluruhan, 14 anai-anai setiap koloni) anai-anai yang dirawat. Semasa menjalankan eksperimen, tujuh anai-anai telah diternak dalam cawan petri sel (D=35 mm) dengan sehelai kertas penapis (D=18 mm) yang dilembapkan dengan air bebas RNase yang mengandungi miR{{35} } simulant atau kawal simulant. Selepas dua hari diberi makan secara oral, anai-anai telah dicemari kulat dan kemudian diternak selama sepuluh hari untuk pemerhatian harian kelangsungan hidup mereka. Anai-anai mati dibuang tepat pada masanya.

Analisis statistik

Semua analisis data telah dijalankan dalam IBM SPSS, versi 19. Ujian Shapiro-Wilk digunakan untuk mengesan sama ada set data diedarkan secara normal. Memandangkan ekspresi gen, kanibalisme, dan data pengebumian diedarkan secara tidak normal, ujian Wilcoxon telah digunakan. Sebagai alternatif, data daripada kepekatan miRNA, pergerakan, dandanan, dan aktiviti antikulat diedarkan secara normal, dan ujian-t berpasangan digunakan. Kemandirian dianalisis menggunakan kaedah Kaplan-Meier untuk jangka hayat di bawah keadaan rawatan yang berbeza. Aras keertian ialah p<0.05 in this study.

Keputusan

Profil ekspresi mRNA anai-anai Dicer‑1‑senyap

Untuk menentukan kesan Dicer{{0}} pada profil ekspresi gen anai-anai, penjujukan mRNA bagi Dicer-1-anai-anai yang disenyapkan telah dilakukan. Selepas 1 hari pemberian oral dsDicer-1, ekspresi Dicer-1 (Rajah 1A; n=6, p < 0.05; ujian Wilcoxon) dan oleh itu kepekatan miRNA (Rajah 1B; df =5, hlm<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).

Rajah 1 Profil ekspresi gen dalam seluruh badan Dicer-1-anai-anai berlesen. Ungkapan-1 Dicer. Data ditunjukkan sebagai min ± SEM. *hlm<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

Rajah 2 Peta haba DEG dikelompokkan ke dalam istilah GO berkaitan pertahanan. Penjanaan ATP daripada ADP. B Juzuk struktur kutikula. C Tindak balas pertahanan. D Aktiviti pemindahan glutathione. E Proses pengoksidaan-penurunan

Pengesahan RT-qPCR DEG daripada mRNA‑seq

Glikolisis, kitaran sitrat dan penjanaan ATP daripada ADP berkaitan dengan metabolisme karbohidrat dan tenaga, di mana lapan DEG (gliseraldehid{{0}}fosfat dehidrogenase, 2,3-bifosfogliserat-bergantung fosfogliserat mutase, enolase, triosephosphate isomerase, 6-phosphofructokinase yang bergantung kepada ATP, phosphoenolpyru vate carboxykinase [GTP], succinate–CoA ligase [ADP forming] subunit alpha-2 dan malate dehydrogenase) telah disahkan dikurangkan dengan ketara selepas Dicer -1 pembungkaman (Rajah 3A–H; n=6, p < 0.05; ujian Wilcoxon), mencadangkan gangguan glikolisis, kitaran sitrat, penjanaan ATP, dan seterusnya metabolisme karbohidrat dan tenaga dalam seluruh badan daripada Dicer{12}}anai-anai senyap. DEG (defensin dan terminicin) dalam AMP yang dikodkan tindak balas pertahanan. Ekspresi gen ini telah meningkat dengan ketara dalam-1-anai-anai yang disenyapkan Dicer berbanding dengan anai-anai yang dirawat GFP (Rajah 3I, J; n=5 atau 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 

Untuk menentukan kesan Dicer-1 pada tindak balas tingkah laku terhadap pencemaran kulat, kami menguji empat pertahanan tingkah laku yang penting, pergerakan, dandanan, kanibalisme dan pengebumian, dalam Dicer-1-menyenyapkan anai-anai. Keputusan kami menunjukkan bahawa pergerakan (Rajah 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.

Rajah 3 Pengesahan RT-qPCR bagi DEG daripada mRNA-seq. Gen A–H yang dikaitkan dengan metabolisme karbohidrat dan tenaga. Gen I-J yang dikaitkan dengan tindak balas imun. Gen K-L yang dikaitkan dengan tindak balas pengoksidaan-pengurangan. Data ditunjukkan sebagai min ± SEM. *hlm<0.05

Kesan Dicer‑1 dan miR‑71‑5 pada kebolehan antikulat dalam anai-anai

Untuk menentukan kesan miRNA pada tindak balas fisiologi terhadap pencemaran kulat, kami menguji jumlah aktiviti antikulat anai-anai Dicer-1-senyap. Keputusan kami menunjukkan bahawa aktiviti antikulat telah berkurangan dengan ketara (Rajah 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.

Rajah 4 Kesan disregulasi miRNA terhadap tingkah laku sosial defensif dalam kumpulan anai-anai. A Locomotion, B dandanan, C kanibalistik dan D Kelakuan pengebumian Dicer-1-didiamkan berbanding kumpulan anai-anai yang dirawat GFP. Data ditunjukkan sebagai min ± SEM. *hlm<0.05, **p<0.01

Rajah 5 Kesan disregulasi miRNA pada pertahanan fisiologi dalam individu anai-anai. Aktiviti antikulat Dicer-1-didiamkan berbanding anai-anai yang dirawat GFP. B Aktiviti antikulat miR-71-5 berbanding anai-anai yang dirawat simulant. Data ditunjukkan sebagai min ± SEM. *hlm<0.05

Dicer‑1 dan miR‑71‑5 mempengaruhi kemandirian anai-anai yang tercemar kulat

Oleh kerana simulant dsDicer-1 dan miR-71-5 menyebabkan pengurangan aktiviti antikulat anai-anai, kami menguji potensinya untuk kawalan biologi anai-anai. Kami mendapati bahawa Dicer-1-mendiamkan anai-anai yang tercemar dengan kulat menunjukkan kemandirian yang berkurangan dengan ketara berbanding anai-anai lain yang dirawat (dsDicer-1+kulat lwn. dsGFP+kulat: 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.

Perbincangan

miRNA melaksanakan pelbagai fungsi, seperti mengawal selia metabolisme karbohidrat dan tenaga, tindak balas imun, tindak balas pengurangan pengoksidaan dan proses hidup lain dalam seluruh badan anai-anai. Seperti yang dijangkakan, tertelan dsDicer-1 dalam anai-anai menyebabkan Dicer{1}} menyenyapkan dan kemudian mengurangkan kepekatan miRNA, mencadangkan induksi disregulasi miRNA yang berjaya. Analisis transkripsi menunjukkan bahawa pembungkaman Dicer-1 dikaitkan dengan 32 laluan KEGG dan 175 istilah GO. Dalam koloni serangga sosial, rembesan air liur boleh berfungsi sebagai pembasmi kuman luaran dan beroperasi bersama-sama dengan tingkah laku sosial seperti trofallaxis, dandanan, dan bersarang untuk menjaga anak, sarang, dan koloni (Bulmer et al. 2009; Hamilton et al. 2011). Hamilton dan Bulmer 2012). Glikolisis, kitaran sitrat, dan penjanaan ATP daripada ADP terlibat dalam metabolisme karbohidrat dan tenaga. Memandangkan tindak balas imun yang meningkat dan melakukan tingkah laku sosial memerlukan kos yang tinggi, gangguan metabolisme karbohidrat dan tenaga mempunyai kesan negatif terhadap proses ini (Liu et al. 2020; Hassan et al. 2021a, b; Xu et al. 2021a, b). Konstituen struktur kutikula dikaitkan dengan kutikula serangga, membentuk penghalang pertama untuk menghalang patogen daripada menyerang hemocoel (Syazwan et al. 2021). Beberapa DEG yang terlibat dalam tindak balas pertahanan, aktiviti pemindahan glutathione dan proses pengurangan pengoksidaan mampu mengekod peptida antimikrob (AMP), protein detoksifikasi dan enzim antioksidan untuk meningkatkan daya tahan dan toleransi serangga terhadap patogen (Liu et al. 2015, 2019a). Fungsi berkaitan pertahanan ini berkemungkinan menyumbang kepada imuniti sosial dalam koloni anai-anai. Selebihnya laluan KEGG dan istilah GO terlibat dalam sistem saraf, sistem pencernaan, umur panjang, perkembangan, dll. (Bahan tambahan 2-Jadual S3 dan S4). Selain itu, beberapa DEG (cth karbohidrat dan gen metabolisme tenaga) dalam Dicer{17}} anai-anai yang disenyapkan adalah daripada mikrob (Bahan tambahan 2-Jadual S2), yang mungkin merupakan simbion usus dan mungkin merupakan komponen penting mengambil bahagian dalam proses kehidupan tuan rumah. Oleh itu, miRNA berkemungkinan mempunyai kesan global ke atas seluruh badan anai-anai.

Rajah 6 Kesan peraturan dis miRNA terhadap kemandirian kumpulan anai-anai yang tercemar kulat. A Survival of Dicer- 1-senyap vs. anai-anai yang dirawat GFP dengan atau tanpa pencemaran kulat; B Kemandirian miR-71-5 berbanding anai-anai yang dirawat simulant dengan atau tanpa pencemaran kulat. Huruf yang berbeza menunjukkan perbezaan yang ketara, hlm<0.05

Karbohidrat dan metabolisme tenaga, tindak balas imun, dan tindak balas pengurangan pengoksidaan adalah penting untuk miRNA dalam memacu imuniti sosial. Tingkah laku haiwan adalah proses yang bergantung kepada tenaga, dan oleh itu, beberapa perencat tenaga menyebabkan haiwan bergerak perlahan dan juga mati (Davidson 1930; Schuler dan Casida 2001). Dalam koloni anai-anai, gangguan glikolisis atau kitaran sitrat mengakibatkan penurunan paras ATP dan menghalang tingkah laku pergerakan (Hassan et al. 2021a, b; Xu et al. 2021a, b). Gangguan kitaran sitrat juga mengurangkan aktiviti antikulat anai-anai, yang membawa kepada peningkatan jangkitan dan kematian (Liu et al. 2020). Di samping itu, kerana simbion dalam usus anai-anai dilaporkan mengambil bahagian dalam pertahanan penyakit perumah dengan menyediakan enzim (Rosengaus et al. 2014) dan metabolit (Inagaki dan Matsuura 2018), gangguan metabolik dalam simbion usus berkemungkinan mengurangkan imunokompetensi yang diperoleh daripada simbion. dan seterusnya mengurangkan pertahanan penyakit anai-anai. Dalam kajian kami, lapan gen metabolik telah disahkan dikurangkan dengan ketara, mencadangkan gangguan glikolisis dan kitaran sitrat dalam seluruh badan Dicer-1-anai-anai yang disenyapkan. Kami mencadangkan bahawa metabolisme karbohidrat dan tenaga yang dimediasi miRNA adalah mekanisme biokimia yang penting dalam memacu imuniti sosial dan gangguan proses ini berkemungkinan mengurangkan pertahanan penyakit tingkah laku dan fisiologi dalam koloni anai-anai. Sistem imun serangga mendorong sejumlah besar molekul efektor untuk memerangi patogen dalam vivo. Defensin ialah AMP yang padat, kaya dengan sistein dan tahan protease dengan aktiviti spektrum luas terhadap bakteria, kulat dan parasit lain (Weber 2021). Termicin ialah defensin antikulat khusus anai-anai yang penyenyapannya mengakibatkan penurunan aktiviti antikulat dan seterusnya meningkatkan kematian anai-anai yang tercemar kulat (Hamilton dan Bulmer 2012). Detoksifikasi serangga dan sistem antioksidan sering berfungsi bersama-sama dengan sistem imun, yang mengurangkan risiko toksin dan ROS secara berkesan semasa interaksi hos-patogen (Syazwan et al. 2021). Cytochrome P450 monooxygenases bertanggungjawab untuk memangkinkan pengoksidaan dan metabolisme toksin patogen dan menghasilkan radikal bebas atau ROS (Shankar dan Mehendale 2014). Keluarga peroxiredoxin termasuk enzim antioksida yang memangkinkan pengurangan ROS (Xu et al. 2021a; b). Keputusan kami mengesahkan bahawa pembungkaman Dicer-1 dengan ketara mengubah ekspresi gen defensin, trisin, cytochrome P450 9e2 dan peroxiredoxin-4, menunjukkan bahawa miRNA memainkan peranan penting dalam mengawal tindak balas imun dan tindak balas pengoksidaan–penurunan dalam seluruh badan anai-anai. Oleh itu, kami mencadangkan bahawa metabolisme karbohidrat dan tenaga, tindak balas imun, dan tindak balas pengurangan pengoksidaan boleh mengambil bahagian dalam mekanisme pemacu imuniti sosial berbentuk miRNA, dan gangguannya boleh memberi kesan negatif kepada imuniti sosial dalam koloni anai-anai.

cistanche tubulosa-meningkatkan sistem imun

Sesungguhnya, disregulasi miRNA mempunyai kesan negatif terhadap pergerakan dan oleh itu pertahanan tingkah laku dalam koloni anai-anai. Tidak seperti serangga bersendirian, serangga sosial telah mengembangkan repertoir yang kaya dengan pertahanan tingkah laku, secara kolektif mengesan kehadiran patogen, mengehadkan penyebaran patogen, dan mengurangkan risiko jangkitan individu (Van Meyel et al. 2018; Liu et al. 2019a). Pekerja yang lebih tua melakukan tugas luar sarang yang berbahaya dan mudah tercemar. Apabila mereka tercemar, rakan sarang cenderung untuk bersatu ke arah dan mengasuh pekerja yang tercemar (Liu et al. 2019b). Kedua-dua pekerja yang tercemar dan penjaga mereka meningkatkan jarak dari seluruh rakan sarang yang naif. Pekerja jururawat mengambil induk lebih dalam ke kedalaman koloni untuk meningkatkan jarak dari pekerja yang tercemar (Stroeymeyt et al. 2018). Keputusan ini menunjukkan bahawa peningkatan dalam jarak fizikal antara ahli koloni adalah strategi yang berkesan untuk mengehadkan penghantaran patogen [disebut sebagai 'kekebalan organisasi' (Liu et al. 2019a)], dan pergerakan harus menjadi tingkah laku sosial yang penting, kerana ia menyesuaikan secara adaptif jarak antara individu yang tercemar dan rakan sarang yang naif. Hassan dan rakan sekerja mendapati anai-anai meningkatkan pergerakannya dengan ketara semasa pencemaran kulat, seterusnya menunjukkan pergerakan sebagai tindak balas kepada patogen (Hassan et al. 2021a, b). Selain itu, tingkah laku dandanan, kanibalistik dan pengebumian terkenal dalam pengurusan individu dan mayat yang tercemar dalam koloni serangga sosial. Dalam anai-anai yang tercemar dengan kulat, tingkah laku dandanan berlaku serta-merta, sebelum percambahan (Liu et al. 2019b). Sebaliknya, tingkah laku kanibal hanya berlaku selepas individu yang tercemar menjadi jelas sakit (Davis et al. 2018). Bagi pengurusan mayat, mayat segar sering dianggap sebagai ganjaran pemakanan dan mendorong kanibalisme dengan menghasilkan isyarat kematian awal. Sebaliknya, mayat yang reput dianggap sebagai risiko jangkitan dan mendorong pengebumian dengan menghasilkan isyarat kematian lewat (Sun et al. 2016). Di sini, kami mendapati bahawa pendiaman Dicer-1 secara ketara merencatkan pergerakan dan pergerakan lain, seperti tingkah laku dandanan, kanibalistik dan pengebumian, menunjukkan bahawa disregulasi miRNA mempamerkan kesan umum pada pergerakan anai-anai dan seterusnya menjejaskan pertahanan tingkah laku terhadap patogen, patogen- sarang yang tercemar dan mayat yang tercemar patogen dalam koloni anai-anai. Untuk mekanisme pemanduan, metabolisme karbohidrat dan tenaga yang dimediasi miRNA boleh dianggap sebagai salah satu faktor biokimia yang paling penting (lihat perbincangan di atas). Oleh itu, miRNA boleh membentuk pertahanan tingkah laku anai-anai.

Disregulasi miRNA juga mempunyai kesan negatif terhadap pertahanan fisiologi anai-anai. Anai-anai lazimnya meningkatkan keupayaan antikulatnya dengan mengawal selia gen imun untuk meningkatkan pertahanan fisiologi mereka (Liu et al. 2015). Bahan antikulat yang berasal dari simbion usus memberikan keupayaan anai-anai untuk menghalang pertumbuhan kulat untuk meningkatkan pertahanan fisiologi mereka (Rosengaus et al. 2014). Oleh itu, jumlah aktiviti antikulat adalah penunjuk yang berkesan bagi pertahanan penyakit fisiologi anai-anai. Kajian terbaru menunjukkan bukan sahaja gen imun tetapi juga metabolisme karbohidrat dan gen antioksidan dilaporkan sebagai komponen penting yang mempengaruhi aktiviti antikulat anai-anai (Liu et al. 2020; Zhao et al. 2020; Zhou et al. 2021). Anai-anai yang dijinakkan lebih terdedah kepada pencemaran kulat (Rosengaus et al. 2014). Walaupun peningkatan ekspresi gen imun seperti defensin dan tricin, Dicer-1-mengantarakan disregulasi miRNA mengurangkan ekspresi metabolisme karbohidrat dan gen antioksidan dalam anai-anai atau simbion usus dan dengan itu mengurangkan dengan ketara jumlah aktiviti antikulat anai-anai. Selain itu, anai-anai miR-71-5 yang dirawat simulant juga menunjukkan penurunan dalam jumlah aktiviti antikulat, seterusnya mencadangkan kesan negatif disregulasi miRNA terhadap pertahanan fisiologi dalam anai-anai. Tambahan pula, kumpulan anai-anai yang diberi sama ada dsDicer-1 atau miR-71-5 simulant lebih terdedah kepada pencemaran kulat, menunjukkan peningkatan dalam kematian jangkitan. Oleh itu, miRNA boleh membentuk imuniti sosial dengan memacu kedua-dua pertahanan penyakit tingkah laku dan fisiologi dalam koloni anai-anai.

Rajah 7 Mekanisme berpotensi yang mendasari imuniti sosial dalam koloni anai-anai dan sasaran baru untuk kawalan perosak biologi. miRNA secara meluas menjejaskan seluruh badan anai-anai, termasuk A karbohidrat dan metabolisme tenaga, B tindak balas imun, C tindak balas pengoksidaan-pengurangan, dsb. D Karbohidrat dan metabolisme tenaga dilaporkan memainkan peranan penting dalam mengawal selia kedua-dua tingkah laku dan aktiviti antikulat dalam anai-anai. Oleh itu, metabolisme karbohidrat dan tenaga yang dimediasi miRNA berkemungkinan menjadi salah satu faktor genetik dan biokimia yang mendorong tingkah laku (seperti pergerakan, dandanan, kanibalisme dan pengebumian) dan pertahanan penyakit fisiologi (aktiviti antikulat) dalam koloni anai-anai. E Tindak balas imun membantu anai-anai menghalang replikasi dan penyebaran patogen dalam rongga badan. Tindak balas pengoksidaan-pengurangan melindungi anai-anai daripada kerosakan yang disebabkan oleh toksin dan ROS daripada interaksi "host-patogen". Oleh itu, tindak balas imun pengantaraan miRNA dan tindak balas pengurangan pengoksidaan memainkan peranan penting dalam memacu pertahanan penyakit fisiologi dalam anai-anai. F miRNA membentuk imuniti sosial dengan memacu pertahanan penyakit tingkah laku dan fisiologi dalam koloni anai-anai. Dengan menyasarkan miRNA, kami secara buatan boleh meningkatkan kerentanan koloni anai-anai kepada entomopatogen dan seterusnya meningkatkan kawalan biologi anai-anai.

Untuk pengetahuan kami, ini adalah laporan pertama mengenai potensi mekanisme miRNA yang mendasari imuniti sosial dalam koloni anai-anai. miRNA boleh menjejaskan rembesan air liur, karbohidrat dan metabolisme tenaga, penjanaan kutikula, tindak balas imun, tindak balas pengoksidaan-pengurangan, dll. Antaranya, karbohidrat dan metabolisme tenaga berkemungkinan merupakan faktor biokimia yang penting dalam memacu pertahanan tingkah laku seperti pergerakan, dandanan, kanibalisme, dan pengebumian di koloni anai-anai. Di samping itu, metabolisme karbohidrat dan tenaga, tindak balas imun, dan tindak balas pengoksidaan-pengurangan berkemungkinan mengambil bahagian dalam memacu pertahanan fisiologi anai-anai, seperti aktiviti antikulat.

Oleh itu, imuniti sosial berbentuk miRNA boleh mempengaruhi kerentanan koloni anai-anai kepada kulat entomopatogenik; oleh itu, miRNA mungkin menjadi sasaran yang berkesan untuk kawalan biologi anai-anai (Rajah 7). Banyak kajian telah membuktikan bahawa pembungkaman gen sasaran yang dimediasi RNAi boleh menyebabkan kematian serangga, dengan potensi besar untuk kawalan serangga perosak. Dalam kawalan perosak anai-anai, Zhou et al. (2008) mula-mula menyasarkan gen endoglukanase dan heksamer melalui pemakanan dsRNA, menunjukkan kebolehlaksanaan anai-anai berasaskan RNAi. Untuk meningkatkan kesan maut dalam koloni anai-anai, anai-anai berasaskan RNAi ditambah dengan kulat entomopatogen berjangkit telah digunakan. Penyenyapan tricin, GNBP2, GNBP2, TG, IDH, dan gen pengekodan lain yang dimediasi RNAi ditambah dengan Metarhizium boleh meningkatkan kerentanan rakan sarang kepada konidia kulat yang dipindahkan secara sosial dan seterusnya membawa kepada peningkatan kadar kematian jangkitan (Hamilton dan Bulmer 2012; Liu et al . 2020; Zhao et al. 2020; Zhou et al. 2021). Dalam kajian kami, kami menunjukkan kemungkinan menyasarkan RNA bukan pengekodan kecil melalui pemakanan untuk mengoptimumkan kawalan biologi anai-anai menggunakan Metarhizium. Berbanding dengan dsRNA yang secara khusus menyasarkan gen, miRNA dapat menyasarkan beberapa gen dengan fungsi yang sama atau berbeza, justeru mempunyai kesan spektrum luas pada proses kehidupan anai-anai. Oleh itu, dengan menyasarkan miRNA, kumpulan anai-anai mempamerkan pertahanan penyakit tingkah laku dan fisiologi yang berkurangan pada peringkat kumpulan dan individu, mencadangkan perencatan spektrum luas imuniti sosial anai-anai. Dengan menyasarkan miRNA, kumpulan anai-anai akibatnya menunjukkan tahap kematian yang tinggi semasa pencemaran kulat, menunjukkan bahawa miRNA boleh digunakan sebagai anai-anai untuk meningkatkan kawalan biologi anai-anai dengan mengurangkan imuniti sosial mereka. Oleh itu, miRNA boleh dianggap sebagai sasaran baru yang berpotensi untuk kawalan serangga perosak.

Rujukan

Berdnik D, Fan AP, Potter CJ, Luo L (2008) Laluan pemprosesan MicroRNA mengawal morfogenesis neuron olfaktori. 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) Menyasarkan fungsi efector antimikrobial dalam imuniti serangga sebagai strategi kawalan perosak. Proc Natl Acad Sci USA 106:12652–12657. https://doi.org/10.1073/pnas.0904063106

Chouvenc T, Efstathion CA, Elliott ML, Su NY (2013) Rintangan penyakit lanjutan yang muncul daripada sarang najis anai-anai bawah tanah. Proc R Soc B 280:20131885. https://doi.org/10.1098/ rspb.2013.1885

Davidson WM (1930) Rotenone sebagai racun serangga sentuhan. J Ekon Entomol 23:868–874. https://doi.org/10.1093/JEE/23.5.868

Davis HE, Meconcelli S, Radek R, McMahon DP (2018) Anai-anai membentuk tindak balas tingkah laku kolektif mereka berdasarkan peringkat jangkitan. 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) Perencatan molekul imun yang dirembes mengganggu imuniti sosial anai-anai. Ekol Depan Evol 8:75. https://doi.org/10. 3389/fevo.2020.00075

Gomez-Orte E, Belles X (2009) Metamorfosis yang bergantung kepada mikroRNA dalam serangga hemimetabolan. Proc Natl Acad Sci USA 106:21678– 21682. https://doi.org/10.1073/pnas.0907391106

Hamilton C, Bulmer MS (2012) Pertahanan antikulat molekul dalam anai-anai bawah tanah: Gangguan RNA mendedahkan secara in vivo peranan terminal dan GNBP terhadap patogen yang ditemui secara semula jadi. Dev Comp Immunol 36:372–377. https://doi.org/10.1016/j.dci. 2011.07.008

Hamilton C, Lejeune BT, Rosengaus RB (2011) Trophalaxis dan profilaksis: imuniti sosial dalam semut tukang kayuCamponotus 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) Pengubahan pergerakan anai-anai dan alogrooming sebagai tindak balas kepada jangkitan kulat patogen. J Econ Entomol 114:1256– 1263. https://doi.org/10.1093/jee/toab071

Hassan A, Huang Q, Xu H, Wu J, Mehmood N (2021b) Silencing of thefosfofruktokinasegen merosakkan glikolisis dan menyebabkan pergerakan yang tidak normal dalam anai-anai bawah tanahReticulitermes chinensisSnyder. Serangga Mol Biol 30:57–70. https://doi.org/10. 1111/imb.12672

He S et al (2018) Askar anai-anai menyumbang kepada imuniti sosial dengan mensintesis rembesan mulut yang kuat. Serangga Mol Biol 27:564–576. https://doi.org/10.1111/imb.12499

Hong M, Hwang D, Cho S (2018) Morfologi Hemosit dan tindak balas imun selular dalam anai-anai (Reticulitermes speratus). J Serangga Sci 18:46. https://doi.org/10.1093/jisesa/iey039

Hussain A, Li YF, Cheng Y, Liu Y, Chen CC, Wen SY (2013) Transkriptom berkaitan imunCoptotermes formosanusPekerja Shiraki: mekanisme pertahanan. PLoS ONE 8:e69543. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0069543

Inagaki T, Matsuura K (2018) Mutualisme lanjutan antara anai-anai dan mikrob usus: simbion pemakanan menyumbang kepada kebersihan sarang. Sci Nat 105:52. https://doi.org/10.1007/ s00114-018-1580-y

Kumar S, Upadhyay RK (2021) Potensi anti-anai-anai pelbagai juzuk bio-organik dengan rujukan khas kepada keluarga Asteraceae. WJPR 10:1109–1149. https://doi.org/10.20959/wjpr2 0213-19977

Lee YS et al (2004) Peranan yang berbeza untukDrosophilaDicer-1 dan Dicer-2 dalam laluan pembungkaman siRNA/miRNA. Sel 117:69– 81. https://doi.org/10.1016/S0092-8674(04)00261-2

Liu L, Li GH, Sun PD, Lei CL, Huang QY (2015) Pengesahan eksperimen dan asas molekul imunisasi aktif terhadap patogen kulat dalam anai-anai. Sci Rep 5:15106. https://doi.org/ 10.1038/srep15106

Liu L, Wang W, Liu YL, Sun PD, Lei CL, Huang QY (2019a) Pengaruh tingkah laku allogrooming pada imuniti semula jadi individu dalam anai-anai bawah tanahReticulitermes chinensis(Isoptera: Rhinotermitidae). J Serangga Sci 19:6. https://doi.org/10.1093/jisesa/ iey119

Liu L, Zhao XY, Tang QB, Lei CL, Huang QY (2019b) Mekanisme imuniti sosial terhadap jangkitan kulat dalam serangga eusosial. Toksin 11:244. https://doi.org/10.3390/toxins11050244

Liu L, Wang CC, Zhao XY, Guan JX, Lei CL, Huang QY (2020) Gangguan metabolik pengantara dehidrogenase isocitrate mengganggu imunisasi aktif terhadap patogen kulat dalam anai-anai eusosial. J Perosak 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) Mengurangkan tindak balas imun selular dalam keturunan serangga sosial. Biol Lett 12:20150984. https://doi.org/10.1098/rsbl.2015. 0984

Lucas KJ, Zhao B, Liu S, Raikhel AS (2015) Peraturan proses fisiologi oleh mikroRNA dalam serangga. Curr Opin Serangga Sci 11:1–7. https://doi.org/10.1016/j.cois.2015.06.004

Rosengaus RB, Jordan C, Lefebvre ML, Traniello JFA (1999) Tingkah laku penggera patogen dalam anai-anai: Satu bentuk komunikasi baru dalam serangga sosial. Naturwissenschaften 86:544–548. https://doi.org/ 10.1007/s001140050672

Rosengaus RB, Lefebvre ML, Traniello JFA (2000) Perencatan percambahan spora kulat oleh nasutitermes: bukti kemungkinan peranan antiseptik rembesan pertahanan askar. 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) Symbiont derived -1,3-glucanase in a social insect: mutualism beyond nutrition . Mikrobiol Depan 5:607. https://doi.org/10.3389/fmicb. 2014.00607

Schuler F, Casida JE (2001) Sasaran racun serangga dalam subunit PSST kompleks I. Pest Manag Sci 57:932–940. https://doi.org/10. 1002/ps.364

Seipke RF et al (2011) A singleStreptomycessymbiont membuat pelbagai antikulat untuk menyokong semut penternakan kulatAcromyrmex octospinosus. PLoS ONE 6:e22028. https://doi.org/10.1371/journ al.pone.0022028

Shankar K, Mehendale HM (2014) Cytochrome P450. Dalam: Wexler P (ed) Ensiklopedia toksikologi. Academic Press, ms 1125–1127 Stroeymeyt N, Grasse AV, Crespi A, Mersch DP, Cremer S, Keller L (2018) Keplastikan rangkaian sosial mengurangkan penghantaran penyakit dalam serangga eusosial. Sains 362:941–945. https://doi.org/10.1126/ science.aat4793

Sun Q, Haynes KF, Zhou XG (2016) Perubahan dinamik dalam isyarat kematian memodulasi risiko dan ganjaran pengurusan mayat dalam serangga sosial. Fungsi Ekol 31:697–706. https://doi.org/10.1111/1365- 2435.12754

Syazwan SA, Lee SY, Sajap AS, Lau WH, Omar D, Mohamed R (2021) Interaksi antaraMetarhizium anisopliaedan perumahnya, anai-anai bawah tanahCoptotermes curvignathussemasa proses jangkitan. Biologi 10:263. https://doi.org/10.3390/biolo gy10040263

Terrapon N et al (2014) Jejak molekul organisasi sosial alternatif dalam genom anai-anai. Nat Commun 5:3636. https://doi.org/10. 1038/ncomms4636

Van Meyel S, Körner M, Meunier J (2018) Kekebalan sosial: mengapa kita harus mengkaji sifat, evolusi dan fungsinya merentas semua sistem sosial. Curr Opin Serangga Sci 28:1–7. https://doi.org/10.1016/j. cois.2018.03.004

Verma M, Sharma S, Prasad R (2009) Alternatif biologi untuk kawalan anai-anai: ulasan. 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) Pembangunan bergantung kepada mikroRNA yang didedahkan oleh pembungkaman gen pengantara gangguan RNALmDicer1dalam belalang yang berhijrah. Serangga Sci 20:53–60. https://doi.org/10.1111/j.1744-7917.2012.01542.x

Weber F (2021) Imuniti semula jadi antivirus: pengenalan. Dalam: Bamford DH, Zuckerman M (eds) Ensiklopedia virologi. Elsevier, ms 577–583 Xu H, Huang QY, Gao YY, Wu J, Hassan A, Liu YT (2021a)IDHknockdown mengubah tingkah laku mencari makanan dalam anai-anaiOdontocetes Formosanusdalam konteks sosial yang berbeza. Curr Zool 67:609. https:// doi.org/10.1093/cz/zoab032 Xu Z, Zeng X, Li M, Liao J, Chen Q (2021b) MikroRNA-383 menggalakkan autophagy yang disebabkan oleh spesies oksigen reaktif melalui merendahkan peroxiredoxin 3 dalam glioma manusia sel U87. Exp Ther 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) Bau hamis entomopatogen meningkatkan tingkah laku pencegahan penyakit dalam anai-anaiCoptotermes 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) Isyarat penciuman daripada kulat patogenik mempengaruhi arah pergerakan anai-anai,Coptotermes formosanus. J Chem Ecol 41:1118– 1126. https://doi.org/10.1007/s10886-015-0649-8

Yang ML et al (2014) MicroRNA-133 menghalang pengagregatan tingkah laku dengan mengawal sintesis dopamin dalam belalang. PLoS Genet 10:e1004206. https://doi.org/10.1371/journal.pgen.1004206