转录组的反应Hyphantria cunea(特鲁里街)的感染粘质沙雷氏菌基于长篇SMRT Bizio转录组测序
凌张
欣怡唐1、2
方唐- 1Co-Innovation可持续林业中心在中国南部,南京林业大学,南京,中国
- 2林业大学、南京林业大学、南京,中国
Hyphantria cunea(特鲁里街)是一个全球重要的森林害虫。我们发现粘质沙雷氏菌Bizio应变SM1有杀虫活性h . cunea,但转录组的反应h . cuneaSM1不清楚。因此,我们进行完整的转录组的测序h . cunea幼虫感染SM1和对照组。总共1183个差异表达基因(度)被确定通过比较SM1基因感染组和对照组,其中包括554 629表达下调的基因和调节基因。我们发现许多代谢途径基因表达下调。此外,其中一些表达下调基因参与细胞免疫,黑化作用和解毒酶,这表明,SM1削弱h . cunea免疫力。此外,基因保幼激素合成通路的调节,这是不利的生存h . cunea。本研究分析了转录组的反应h . cunea通过高通量SM1完整的转录组测序。结果提供有用的信息来探索之间的关系美国marcescens和h . cunea和理论支持的应用美国marcescens的控制和h . cunea在未来。
1介绍
Hyphantria cunea(特鲁里街)起源于北美,传入东亚和欧洲中部在1940年代早期,然后蔓延至欧亚大陆。目前,它在30多个国家,是一个重要的全球森林害虫(通用电气et al ., 2019)。在1979年入侵中国的辽宁省的丹东地区,并逐渐蔓延至整个中国(霁et al ., 2003)。研究表明,h . cunea已经适应了当地的气候条件后其侵略和扩张(赵et al ., 2021)。h . cunea有超过600的寄主植物,包括各种林业和果树,灌木、草本植物和作物(Edosa et al ., 2019)。由于各种各样的寄主植物,食物摄入量大,繁殖和传播能力强,其入侵严重破坏了生态环境,景观,在中国农业、林业和其他许多方面,对中国造成了巨大的经济和环境损失(赵,2005)。作为一种重要的害虫防治方法,研究了病原微生物的相互作用与各种害虫(徐et al ., 2018;白et al ., 2022)。控制h . cunea,科学家们已经探索了使用各种病原微生物等苏云金杆菌,白僵菌,h . cuneanucleopolyhedrovirus (HcNPV) (Zibaee et al ., 2010;阿克尔& Tuncer, 2016;太阳et al ., 2019)。
粘质沙雷氏菌Bizio (Enterobacterales: Yersiniaceae)可以用作生物防除细菌控制害虫和植物病原真菌(Nehme et al ., 2007;Babashpour et al ., 2012;王et al ., 2013)。陈et al。(2001)孤立的美国marcescens从死Helicoverpa armigera(大),发现菌株具有很强的毒性在几个昆虫,包括Spodoptera exigua(大),地区rapae(林奈)和h .来。此外,美国marcescens也被发现是致病性等害虫Diaphorina citriKuwayama,一样这种(西)和Spodoptera litura(腔上囊)(Aggarwal et al ., 2017;胡锦涛等人。,2018年;苏et al ., 2020)。在我们的实验室,我们孤立美国marcescens应变SM1(以下称为SM1),这一毒株和杀虫活动的幼虫h . cunea,表明SM1生物电控制潜在的反对h . cunea(冯et al ., 2021)。
我们先前已经表明,SM1可以产生强烈的免疫反应h . cunea通过使用一个Illumina公司NovaSeq Solexa测序。具体地说,三个信号通路,黑化作用和几个细胞免疫反应激活,此外,一些免疫相关基因也调节,包括细胞色素p450和尿苷diphosphate-glycosyltransferases (冯et al ., 2021;王et al ., 2021 a)。除了免疫反应的诱导,然而,以往的研究表明,许多病原菌能产生有害的化学毒素影响的一系列其他基因表达。因此,转录组反应的比较分析h . cunea针对SM1使用完整的单分子实时(SMRT)转录组测序可能促进害虫之间的相互作用的理解和细菌病原体。作为第三代高通量测序技术,SMRT测序技术已经应用于许多物种的转录组测序和分析,等Agasicles hygrophila(塞尔曼,沃格特),Bactrocera背的(Hendel),Odontotermes formosanus(Shiraki),Rhopalosiphum padi(林奈),Rhynchophorus ferrugineus(Olivier),Sogatella furcifera(阅读)(贾et al ., 2018;陈et al ., 2020;冯et al ., 2020;杨et al ., 2020;欧阳et al ., 2021;王et al ., 2021 b)。相比桑格法和下一代测序(上天)技术,SMRT测序技术的优势是PCR-free,高速,长期阅读长度,能够直接检测表观遗传修饰,所以它非常适合新创基因组测序和高质量的程序集的小基因组(刘et al ., 2015)。在这项研究中,转录组代谢反应,免疫和激素h . cunea感染的SM1使用SMRT测序技术进行了分析,这将提供理论依据SM1的生物电控制的应用h . cunea。
2材料和方法
2.1昆虫和致病菌
我们收集h . cunea幼虫在怀安,江苏,中国。在我们的实验室,h . cunea幼虫被喂新鲜的杨树叶子在透明塑料盒(20厘米×14厘米×10厘米)26±1°C的环境温度与光16 h的条件:8 h黑暗。
SM1孤立并存储在25%甘油在-80°C。
2.2样品处理
SM1在固体培养细菌的基础培养基在黑暗中12 h 30°C生产单一的殖民地。一个殖民地的SM1充斥着50毫升种子培养基在200 r / min 30°C 12 h。适量的种子的解决方案是添加到200毫升发酵培养基在200 r / min 30°C 36 h。
健康的第三龄h . cunea幼虫被选为实验材料。新鲜的杨树叶子相似的大小被浸泡在SM1发酵液10 - 15 s,然后两片用干树叶表面和20h . cunea幼虫被放置到三角瓶(治疗组,SM_HC);叶子被浸泡在无菌发酵培养基为对照组(CK)。生活h . cunea幼虫治疗70 h被收集并存储在转录组测序-80°C。试验重复三次。
2.3 RNA样品制备
我们经常试剂盒方法从样品中提取总RNA。Nanodrop 2000分光光度计是用来确定浓度和纯度,和RNA的完整性通过琼脂糖凝胶电泳检测。
2.4图书馆准备和SMRT测序
图书馆建设的主要过程如下:在Clonetech SMARTerTM PCR互补脱氧核糖核酸合成工具被用来合成的全长cDNA信使rna。底漆与低聚糖dT用于t碱基配对与聚(尾3 '末端的信使rna作为反向互补脱氧核糖核酸的合成引物,引物是添加到终端的全长cDNA合成逆转。全长cDNA获得使用PCR, PB磁珠被用来净化全长cDNA、放大和小的碎片cDNA小于1 kb被移除。全长cDNA的终点站是修复,连接到适配器SMRT哑铃。没有连接到适配器的碎片被核酸外切酶消化。PB磁珠被用来净化片段,和测序图书馆。图书馆建设后,量子位3.0被用于精确量化,安捷伦2100是用于检测库的大小。检测合格后,PacBio音序器被用来执行完整的转录组测序。生成的原始序列PacBio音序器总计86.4英镑,并存入NCBI序列读取存档(SRA)加入SRR22263802数量。
2.5续集数据输出和质量控制
SMRTlink软件用于预处理的原始测序数据基于以下主要参数:最小预测精度= 0.99,最小数量的经过= 3,最大subread长度= 15000,最低subread长度= 50,和完整的成绩单使用Iso-Seq分析过程获得的序列。Subreads分割得到的单分子聚合酶读取,和Subreads从相同的聚合酶读取获得自我调整形成圆形共识序列(CCS)。ccs是分类和全身non-concatemer (FLNC)序列被发现通过检测嵌合序列,引物序列和3′多聚腺苷酸序列。FLNC序列是集群,消除了冗余迭代聚类和纠错(ICE) SMRTlink的工具软件,然后进一步纠正SMRTlink箭头算法,获得序列被认为是抛光的记录。Cd-hit软件用于集群和删除冗余(李和Godzik, 2006年),最后全身的转录序列用于后续分析。
2.6记录的功能注释
基本功能注释的完整成绩单包括NCBI nonredundant蛋白质序列(NR)基因本体论(去),京都基因和基因组的百科全书(KEGG)的同源组/真核同源组(齿轮/ KOG)和Swiss-Prot蛋白质序列数据库(Swiss-Prot)注释。同种型序列对齐的NR、KEGG齿轮/ KOG和Swiss-Prot数据库钻石blastx, IDs和蛋白质序列相似性高获得获得蛋白质功能注释信息的亚型(Buchfink et al ., 2015)。根据注释结果五个数据库,所有的注释状态记录统计总结,和成绩单模棱两可或矛盾的注释在最初的分析进一步验证了爆炸的函数NCBI网站(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/)。
2.7数字基因表达库制备和分析
冗余的亚型被用作参考转录组序列,删除和bowtie2软件被用来比较干净的读取每个样本的引用(Langmead 2010)。bowtie2的比较结果计算通过使用RSEM,读取的数量从每个样本获得的每个记录,每百万基地和每千碱基片段(FPKM)进行转换(李和杜威,2011)。paired-end读取相同的片段被算作一个片段,和亚型的表达水平和成绩单。DESeq2用于微分表达式分析(爱et al ., 2014)。在多个测试假定值的阈值是由使用错误发现率(罗斯福)方法。我们设定了罗斯福的阈值< 0.05和一个日志的绝对值2褶皱变化(FC) > 1或日志2FC < 1来判断基因表达的差异的重要性。然后,样本的基因表达在不同层次上进一步注释通过执行富集分析和KEGG通路富集分析。
3的结果
3.1完整的转录组数据库的概述
3.1.1测序数据输出和文本聚类分析
总共有533521聚合酶读取使用PacBio SMRT测序技术产生的。删除适配器聚合酶的序列读取后,剩余的序列片段称为subreads。45.92英镑的subreads预处理后得到。ccs是错误率较低的序列通过纠正测序错误在多个排序结果。总的来说,403952年ccs。通过分类ccs,共有333359 FLNC序列被确定。通过聚类和纠正FLNC序列使用SMRTlink软件,18322抛光记录被组装。使用cd-hit软件集群和消除冗余,总共有17483个亚型组装深造。上述数据中可以看到细节表1。
表1测序数据的统计和文本聚类数据。
3.1.2功能注释记录
总共有11912记录注释在NR数据库;3581成绩单中注释数据库;6580年成绩单KEGG数据库中的注释;7855年成绩单KOG数据库中的注释;和8761年成绩单SwissProt数据库中的注释。此外,2467年记录注释在所有这些数据库,和5564年成绩单没有注释在这些数据库中。
基于NR注释,19.1%的h . cunea序列是一致的Trichoplusia倪(大),紧随其后的是h .来(17.7%),美国litura(14.3%),Heliothis virescens(腔上囊)(10.1%),广场mellonella(林奈)(2.9%),和其他(36.0%)图1)。
图1同源物种的分布h . cunea注释在NR数据库中。
基于注释,转录组的h . cunea分发到46岁去的三个主要功能流程。在生物过程(BP)类别、细胞过程(1411)和代谢过程(1268)拥有最多的记录。对细胞组件(CC)类别,最丰富的条款细胞(1506)和细胞部分(1469),其次是细胞器(1222)。关于分子功能(MF)类别、绑定(1662)和催化活性(1609)最多的子分类记录(图2)。
图2去的功能分类h . cunea记录。红色、蓝色和绿色代表生物过程,细胞组件和分子功能,分别。轴表示记录数;y轴表示类别。
总共有6580记录注释到275年KEGG通路。这些KEGG通路可分为五大分支,包括细胞过程、环境信息处理、遗传信息处理、新陈代谢和有机系统,进一步划分为34个小分支。细胞过程、运输和分解代谢(868)的最大数量的记录。环境信息处理、信号转导(875)是主要的子类别。遗传信息处理、翻译(783)是最丰富的。代谢,能量代谢(634)这个词的最大数量的记录。对于有机系统,最多的记录被分配到内分泌系统(655)(图3)。
图3KEGG分类h . cunea记录。红色、蓝色、绿色、紫色和橙色代表细胞过程,环境信息处理,基因信息处理,分别的新陈代谢和生物的系统。轴表示记录数;y轴表示KEGG通路类别。
基于7855年KOG数据库,记录被注释,分为26 KOG组。通用函数预测只最大的集团(1080)26 KOG组,其次是细胞骨架(934)和转译后的修改,蛋白质周转,监护人(837)(图4)。
图4KOG注释的h . cunea记录。轴代表KOG类别;y轴表示的数量记录。
3.1.3度在h . cunea为了应对SM1感染
我们试图确定调节和表达下调度h . cunea感染SM1利用PacBio续集测序转录组的反应进行调查h . cunea。提高表达的准确性测量,我们结合了数据从三个生物复制。使用合并后的数据,FPKM值计算,结果复制SM_HC和CK组之间的比较。当罗斯福< 0.05和日志2FC > 1或日志2FC < 1度被认为是明显不同SM_HC和CK组(图5一个)。总共有1183度,其中包括629调节度和554度使之抑制(图5 b)。
图5度的概述。(一)比较之间的度CK图书馆和SM_HC图书馆。红点代表右派调节基因和蓝色斑点代表显著表达下调的基因。黑色的斑点表明基因表达无显著不同。(B)热图说明各种标准化日志中识别的信号强度H cunea基因。美国marcescens治疗组被贴上SM_HC1 SM_HC2 SM_HC3,和对照组t贴上,CK2 CK3。红色表示基因表达高水平和蓝色表示基因表达在低水平。颜色从蓝色到红色表示表达逐渐增加。
基于富集分析,244度的功能h . cunea被分为34组的三个主要类别。英国石油类、细胞过程(77)和代谢过程(76)是最丰富的条件,其次是单个有机体过程(61)。关于CC类别,部分细胞(88),细胞(87)和细胞器(70)高纯度。MF的范畴,主要分类催化活性(127)和绑定(116)(图6)。
图6度的功能分类h . cunea。红色、蓝色和绿色代表生物过程,细胞组件和分子功能。轴表示记录数;y轴表示类别。
度被映射到典型KEGG途径,识别生物途径应对SM1治疗和319度分布到170年KEGG通路(补充表S1)。的途径被认为是高纯度的假定值< 0.05时(表2)。基于度富集分析,高纯度通路与最unigenes吞噬体(37),紧随其后的是碳代谢(31),细胞凋亡(28)和心脏肌肉收缩(25)。
表2高纯度KEGG度的途径h . cunea转录组。
3.2转录组的反应h . cuneaSM1感染
3.2.1 SM1抑制代谢相关基因的表达h . cunea
生物代谢维持正常的生理活动是一个重要的环节。我们搜查了KEGG数据库和过滤掉的代谢途径相关的基因h . cunea可分为能量代谢,代谢的代数余子式和维生素,氨基酸代谢,代谢多酮类化合物和萜类化合物,核苷酸代谢,异型生物质降解和代谢,碳水化合物代谢和脂质代谢。结果表明,SM1感染管理大量的基因h . cunea,许多人表达下调。例如,总共有20个基因表达下调在氨基酸代谢(图7)和13个基因表达下调的氧化磷酸化途径(图7 b)(补充表S2)。在这项研究中,表达下调基因氨基酸代谢分布在组氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、丙氨酸、天冬氨酸、谷氨酸、色氨酸、酪氨酸、半胱氨酸、甲硫氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、赖氨酸、苯丙氨酸、精氨酸和proline-related代谢途径。氧化磷酸化是生物能量代谢的一个重要组成部分。在我们的结果中,氧化磷酸化途径的表达下调的基因占总数的大多数基因表达下调与能量代谢有关。总共有16个基因表达下调在能量代谢,其中13基因位于氧化磷酸化途径。13个基因包括NADH脱氢酶(NDUFAB1,NDUFB5,ND1和ND5),细胞色素b (CYTB),细胞色素c氧化酶(COX1)、琥珀酸脱氢酶细胞色素b560亚基(SDHC),Rieske iron-sulfur蛋白(RISP)和atp酶(ATPeVS1,ATPeV1E,ATPeF1A,ATPeF0B和ATPeF1B)。此外,v型质子atp酶(ATPeVS1和ATPeV1E)基因不仅出现在氧化磷酸化途径在细胞的几种途径。总之,SM1感染一些代谢相关基因的差别导致了对这些h . cunea。
图7代谢途径的基因差别的热图分析对这些H cunea感染SM1。对照组t被贴上,CK2 CK3。H cunea组织感染SM1贴上SM_HC1, SM_HC2 SM_HC3。(一)氨基酸代谢。(B)氧化磷酸化。
3.2.2 SM1的免疫抑制h . cunea
3.2.2.1 SM1抑制细胞免疫相关基因的表达h . cunea
我们发现许多细胞免疫相关基因,包括细胞凋亡基因,溶酶体,自噬,内吞作用和吞噬体通路。其中一些基因表达下调h . cunea感染SM1而感染h . cunea(图8和补充表S2)。肌动蛋白和微管蛋白两种与细胞骨架相关的蛋白质。在h . cunea幼虫感染SM1 9肌动蛋白基因,2α-tubulin基因和3β-tubulin基因表达下调。肌动蛋白和α-tubulin基因出现在细胞凋亡通路和吞噬体通路,和β-tubulin吞噬体通路。v型质子atp酶亚基E (ATPeV1E)和v形质子atp酶亚基S1 (ATPeVS1)有一个表达下调的基因。这两个基因存在于吞噬体通路,ATPeVS1溶酶体通路中的基因也存在。这两个组织蛋白酶L (CTSL)和组织蛋白酶D (CTSD)参与细胞凋亡,溶酶体,自噬途径,组织蛋白酶L也参与吞噬作用。每个2组织蛋白酶的一个表达下调的基因。此外,1鞘磷脂磷酸二酯酶(SMPD)基因,2 CD53抗原(CD53-1和CD53-21)基因,CD63抗原(CD63)基因和1尼曼C2蛋白(NPC2在溶酶体通路)基因表达下调,1基因的基质膜相关蛋白(SMAP内吞作用通路中的表达下调。简而言之,SM1感染许多基因与细胞免疫表达下调h . cunea,破坏了细胞免疫反应。
图8以上几种差别的热图分析对这些基因H cunea感染SM1。对照组t被贴上,CK2 CK3。H cunea组织感染SM1贴上SM_HC1, SM_HC2 SM_HC3。(一)细胞免疫。(B)黑化作用。(C)解毒酶。
3.2.2.2 SM1黑化作用的抑制h . cunea
黑化作用是一个重要的防御病原体在很多节肢动物。我们搜查了与黑化作用相关的基因的转录组数据。结果表明,SM1感染黑化作用减弱h . cunea幼虫通过调节某些基因(图8 b和补充表S2)。作为黑化作用的蛋白酶级联的一部分,丝氨酸蛋白酶(SPs)促进黑化作用过程。在我们的研究中,两个SPs (SPs1和SPs2)基因表达下调h . cunea幼虫感染SM1。一种丝氨酸蛋白酶,胰蛋白酶也参与,促进黑化作用。在我们的数据中,8 trypsin-like蛋白质(TLP)基因和1 trypsin-like丝氨酸蛋白酶(Tryp) -相关基因被SM1基因表达下调。作为负调节的丝氨酸蛋白酶级联途径,两个丝氨酸蛋白酶抑制剂(SPn1和SPn2)的基因调节。表皮蛋白是一个黑色的颜色模式的组件,表皮和2基因相关蛋白(心肺复苏和连结控制协定)中表达下调h . cunea幼虫感染SM1。此外,作为黑化作用的消极监管机构,血管紧张素转换酶(王牌)是调节SM1后感染。总之,SM1感染抑制黑化作用h . cunea。
3.2.2.3 SM1解毒酶基因的差别导致了对这些h . cunea
在昆虫解毒,p450 (cyp)及谷胱甘肽S-transferases(消费税)都发挥着重要作用。我们的研究结果表明,3的表达cyp和3消费税中表达下调h . cunea感染SM1 (图8 c和补充表S2)。在序列比对和细胞色素P450命名法委员会命名的,这三个cyp被确定为CYP4M86,CYP341B54和CYP6AE183,分别。三个表达下调消费税所有属于σ类胞质的消费税(GSTs1,GSTs2和GSTs3)。在这项研究中,SM1感染一些解毒酶基因的差别导致了对这些h . cunea。
3.2.3 SM1诱导保幼激素synthesis-related基因h . cunea
保幼激素(JH)是一个重要的激素调节昆虫生长、发育和繁殖。在我们的研究中,SM1感染后,有5度的JH合成途径h . cunea,4基因调节(图9和补充表S2)。1基因的表达通过二磷酸合酶(FDPS),催化isopentenyl二磷酸形成通过二磷酸调节。两个基因farnesal脱氢酶(FALDH1和FALDH2),一种酶,这种酶将farnesal farnesoic酸,是调节。一个基因为保幼激素酸甲基转移酶(JHAMT),把保幼激素酸JH,调节。在这项研究中,大多数在JH合成通路调节度,表明JH合成h . cunea幼虫后诱导增加SM1感染。
图9JH合成的变化H cunea感染SM1。(一)热图分析upregulation基因JH综合利用转录组数据。对照组t被贴上,CK2 CK3。H cunea组织感染SM1贴上SM_HC1, SM_HC2 SM_HC3。(B)图JH合成相关的基因H cunea感染SM1。
4讨论
在我们的研究中,代谢途径受到SM1感染可分为8类:能量代谢,代谢的代数余子式和维生素,氨基酸代谢、异型生物质降解和代谢,核苷酸代谢,碳水化合物代谢、脂质代谢、多酮类化合物和萜类代谢。氧化磷酸化是一个重要的途径在能量代谢和生物能源的主要来源:它可以产生ATP和各种生物体的生命活动提供能量(Ruiz-Pesini et al ., 2004;D 'Elia et al ., 2006)。在这项研究中,氧化磷酸化途径的13个基因h . cunea后被下调SM1感染。在Epiphyas postvittana(沃克),氧化磷酸化途径的一些基因表达下调与NPV(感染后警卫室et al ., 2007)。在类似的情况有明显林奈的研究中,48 h后的细菌感染,与氧化磷酸化相关的基因表达下调,表明能量体内平衡和线粒体功能中断的晚期感染(唐et al ., 2014)。在Ceracris kiangsu蔡,氧化磷酸化被摧毁时,生产ATP受阻,导致供给和需求之间的不平衡的能量代谢和未能维护细胞正常的生命活动,最终导致死亡(赵et al ., 2004)。氨基酸是重要的分子在每一个生物,和各种氨基酸在生物体中发挥不同的功能。黄et al。(2009)后发现,家蚕(林奈)感染芽孢杆菌bombyseptieus哈特曼,大多数代谢途径相关的基因,包括氨基酸代谢,调节。这是因为b .森需要满足的基本材料和能源需求的增长和繁殖b . bombyseptieus在感染。一方面,氨基酸可以直接使用的病原体;另一方面,当身体需要大量的能量,氨基酸可以作为能源供应的材料,如脯氨酸(Auerswald et al ., 1998;Scaraffia和威尔斯,2003)。此外,它可能与氨基酸的参与生产的几种物质或细胞(徐et al ., 2015)。然而,在我们的结果,大约一半的度与氨基酸代谢途径表达下调。我们推测,这种情况可能与病原体的感染时间和扩散。与病原体感染的加重,主人更严重受损,在差别和upregulation的比例,对这些基因的氨基酸代谢通路基因可能逐渐改变。这需要在我们未来的研究验证。根据我们目前的结果,SM1感染幼虫的代谢障碍引起的h . cunea。
细胞免疫防御反应由血细胞(通过姬氏),包括吞噬作用、封装、有节等(阿里Mohammadie Kojour et al ., 2020)。颗粒的细胞吸收(> 0.5μ)质膜内信封称为吞噬作用,密切相关,部分重叠可溶性配体的内吞作用流体相macropinocytic和受体通路(戈登,2016)。肌动蛋白可以与许多蛋白质,参与许多重要的生物过程,包括免疫(波拉德和库珀,2009;Dominguez &福尔摩斯,2011)。吞噬作用与肌动蛋白细胞骨架的重组有关,和肌动蛋白可以调解吞噬作用和直接杀死细菌(2001年5月,Machesky吗;Sandiford et al ., 2015)。当“锡拉”paramamosainEstampador缺乏肌动蛋白,感染后他们有较高的发病率和死亡率弧菌防治等(宫本茂等。)Sakazaki或白斑综合症病毒(种)(太阳et al ., 2017 b)。V-ATPase是一类重要的转运蛋白,质膜质子运输中发挥着重要的作用在不同的细胞类型,是重要的细胞过程(瓦格纳et al ., 2004;Beyenbach Wieczorek, 2006;Forgac 2007;辛顿et al ., 2009)。研究许多昆虫,包括d . citri,Sphenophorus李维斯Vaurie,状花序migratoria(林奈),发现的干扰V-ATPase基因会影响昆虫的生长和存活(Mohan et al ., 2021;郭et al ., 2022;刘et al ., 2022)。研究表明,RNAi击倒V-ATPase在Monochamus虫希望抑制immunity-related基因的表达,包括溶菌酶,TAK1,佩尔(李et al ., 2022)。在我们的研究结果,有吞噬作用通路相关的基因表达下调肌动蛋白和V-ATPase。这表明相关的免疫反应是受SM1。组织蛋白酶与各种生理过程如免疫力有关,老化,发展和组织重建圆锥,2010;Stoka et al ., 2016;Vidak et al ., 2019),它的处理或激活不足可导致细胞死亡(Chwieralski et al ., 2006)。在的研究b .森和Procambarus clarkii(吉拉德)CTSL是一个重要的蛋白酶参与先天免疫反应(戴et al ., 2017;太阳et al ., 2021)。CTSL肝胰腺的方面对虾(Boone)在感染种表达下调(翟et al ., 2021)。CTSD也被发现在无脊椎动物(与免疫反应有关李et al ., 2010;Menike et al ., 2013;Yu et al ., 2020)。经过淘汰赛的CTSD从中华绒螯蟹与RNAi (h·米尔恩Edwards),许多免疫相关基因的表达水平下降,感染后,死亡率增加螺原体eriocheiris王(Ning et al ., 2018)。在这项研究中,两种CTSL和CTSDSM1基因表达下调后感染。的CTSL基因不仅是位于细胞凋亡,自噬溶酶体途径相似CTSD但也参与吞噬体的途径。这表明这些途径在一定程度上影响了SM1感染。溶酶体是主要的细胞退化的地区。通过吞噬溶酶体获得基板,内吞作用和自噬降解(Sagne et al ., 2001;Saftig Klumperman, 2009;荣et al ., 2011;Jezegou et al ., 2012;刘et al ., 2012)。在这项研究中,除了CTSL和CTSD溶酶体途径还包括,表达下调的基因CD53,CD63,NPC2和SMPD。在其他节肢动物的研究中,这些基因确实属于免疫相关基因(王et al ., 2019;Lawrie等。2020;廖et al ., 2020)。有研究报道,基质膜相关蛋白参与内吞作用的规定(田边et al ., 2006),在我们的研究,基因表达下调。总之,细胞免疫反应h . cunea幼虫被压制或摧毁SM1感染。
昆虫黑化作用是一个重要的生理过程中扮演一个重要的角色在伤口愈合,角质层制革、免疫力等(纳克勒et al ., 2017)。Tryp和张力腿平台是重要的酶在黑化作用的过程中,他们已报告参与免疫防御反应的动物(周et al ., 2012;太阳et al ., 2017 a;杨et al ., 2021)。在大肠sinensis,当Tryp沉默,prophenoloxidase的表达下调,死亡率大肠sinensis感染了美国eriocheiris增加(高et al ., 2019)。在这项研究中,我们发现1 Tryp基因和8 TLP基因表达下调。此外,2 SPs基因Tryp域也表达下调。显然,SM1黑化作用的抑制h . cunea。角质层蛋白是昆虫表皮的重要组成部分Suderman et al ., 2006;Arakane et al ., 2012;能剧et al ., 2016)。损失的表皮蛋白基因阻断黑色素的沉积(熊et al ., 2017)。人们已经发现,黑变病的程度蚕幼虫与角质层蛋白基因的表达呈正相关(乔et al ., 2020)。在我们的结果,两个表皮蛋白基因表达下调,这显然对黑化作用有负面影响。一些研究发现ACE和SPn)都是黑化作用在不同的负调控昆虫(通et al ., 2005;楚et al ., 2015;Huybrechts Coltura, 2018;Kausar et al ., 2018)。在这项研究中,一些基因在这些消极的监管机构调节。这是黑变病的抑制。总之,我们的结果表明,SM1感染抑制黑化作用h . cunea幼虫。
消费税是一类酶广泛存在于有氧生物。消费税发挥重要作用在外源性和内源性物质的解毒,还涉及到各种生活功能(Enayati et al ., 2005;李et al ., 2007)。昆虫cyp函数在几个方面,包括喂食,成长,发展,抵御外源性物质。抵御外源性物质包括植物毒素(抗杀虫剂和宽容斯科特和温,2001年)。当昆虫感染病原体,解毒酶可能抑制。例如,研究发现,CYP的活动Dysdercus koenigii(腔上囊)感染后下降黑曲霉范Tieghem,大量的消费税黑腹果蝇Meigen表达下调的总体响应真菌(Trienens et al ., 2017;Kumar et al ., 2019)。太阳et al。(2019)发现不同数量的GST基因被抑制h . cunea幼虫HcNPV的不同浓度的压力。类似的结果也发现在我们的研究中,3CYP基因和3销售税基因在h . cunea被感染SM1表达下调。这表明,SM1感染引起的抑制cyp和消费税,这将减少的能力h . cunea代谢各种有害物质包括SM1的代谢物。
当病原体感染昆虫、免疫相关基因诱导提高昆虫的免疫能力对抗病原体。SM1是革兰氏阴性细菌。脂多糖(LPS), SM1的细胞壁的组成部分,是一个可能的促炎细胞因子刺激,可能极大地诱发一些昆虫的免疫相关基因表达(Chappell et al ., 2000)。因此,我们已经报道,SM1可以诱导的免疫h . cunea,许多免疫基因移植h . cunea(冯et al ., 2021;王et al ., 2021 a)。另一方面,研究表明,有限合伙人是一个重要的毒力因子许多致病菌(菲尔德和特伦特,2014年),它可以帮助细菌抵抗宿主先天免疫反应的活性成分,促进体内细菌的生存;同时,它有内毒素的特点,导致细胞激素风暴和疾病,甚至导致死亡的主机(安瓦尔和崔2014;冯et al ., 2023)。然而,没有报告国内外SM1破坏h . cunea。因此,我们发现的免疫力h . cunea后被抑制SM1感染在这项研究。本研究对进一步研究SM1基因之间的相互作用具有重要意义h . cunea。
JH与昆虫蜕皮和变态的规定,是一个重要的激素有关昆虫的生长和发育。此外,JH也会影响卵巢的发展,阶级分化,polyphenism策划阶段、生殖行为和许多其他方面(Hartfelder 2000)。在我们的研究中,大多数的JH合成途径相关基因调节后h . cunea幼虫感染了SM1。这也被发现在研究涉及b .森。一项研究发现,许多JH-related基因表达的调节b .森感染与NPV和b . bombyseptieus,这是猜测,病原体可以延长主机的幼虫时期通过激活JH-related基因促进病原体获得更多的营养繁殖(黄et al ., 2009)。在的情况下美国exigua和美国litura研究也发现,JH模拟(JHA)治疗寄主幼虫将扩展幼虫期,改善食物转化率和摄入量,并最终提高病原体扩散效率和产量提高寄主幼虫的营养水平(刘et al ., 2005;拉萨et al ., 2007;李et al ., 2009)。另一方面,研究表明,JH还参与昆虫免疫。Flatt et al。(2008)发现JH免疫抑制剂,减少抗菌肽(AMP)基因的表达d .腹。也发现了类似的情况埃及伊蚊(林奈)(Chang et al ., 2021)。研究发现,与JH或JHA治疗受到扁盾蝽(一种integriceps)为,Neobellieria bullata(帕克),g . mellonella可以减少通过姬氏的数量,抑制结节的形成(Franssens et al ., 2006;Zibaee et al ., 2012;经济特区和Ozalp, 2015)。此外,JH发现抑制plasmatocytes的词源美国exigua(金正日et al ., 2008)。总之,JH的增加不仅有利于病原体的繁殖的营养,还能抑制昆虫的免疫功能。我们的研究结果表明,SM1感染诱导upregulation JH合成相关的基因h . cunea,这是有害的h . cunea。
5的结论
在这项研究中,我们分析了代谢,免疫SM1基因和荷尔蒙造成的损害h . cunea幼虫用长篇SMRT转录组测序。在代谢途径,由氨基酸代谢和氧化磷酸化,许多通路中的基因表达下调。在免疫、细胞免疫、黑变病和解毒酶是在某种程度上的负面影响。激素、保幼激素合成途径相关基因的上调,这是不利的h . cunea幼虫。本研究揭示了转录组的反应h . cunea感染的SM1并提供理论支持和依据SM1控制效果的改善和生物控制h . cunea。
数据可用性声明
在这项研究中提出的数据集可以在网上找到存储库。库的名称/存储库和加入数量(s)可以找到如下:NCBI SRR22263802。
作者的贡献
概念化,英尺。方法,LZ,英国《金融时报》和ZW。软件,登陆点。验证,LZ和ZW。正式的分析,LZ和XT。调查,LZ和XT。资源,英尺。数据管理,LZ,英国《金融时报》,XT和ZW,原创作品草稿,登陆点。Writing-review和编辑,英尺。可视化,登陆点。监督,英国《金融时报》,项目管理,英尺。资金收购,英尺。所有作者的文章和批准提交的版本。
资金
这项研究得到了优先级的学术项目发展基金江苏高等教育机构。
的利益冲突
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引用:王张L,唐X, Z和唐F(2023)转录组的反应Hyphantria cunea(特鲁里街)的感染粘质沙雷氏菌基于长篇SMRT Bizio转录组测序。前面。细胞。感染。Microbiol。13:1093432。doi: 10.3389 / fcimb.2023.1093432
收到:09年11月2022;接受:2023年1月24日;
发表:2023年2月16日。
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