原始研究的文章

前面。太。说,2022年4月14日
秒。向量生物学
卷3 - 2022 | https://doi.org/10.3389/fitd.2022.762132

世代共生有机体传输减少在高温下的西尼罗河病毒载体蚊子这种致倦库蚊

阿曼达·g·Tokash-Peters ^{1、2、3 *},

杰米·d·Jabon撰写 ¹,

梅根·e·冯^1、4、5,

杰西卡·a·彼得斯^{6 __},

塞尔吉奥·g·洛佩兹 ¹和

道格拉斯c Woodhams ^{1 __}

¹生物学系,马萨诸塞大学波士顿,波士顿,MA,美国
²自然,健康学院、社会和行为科学,纪念大学Hackettstown,新泽西,美国
³大学卓越中心的生物多样性卢旺达,Huye,卢旺达
⁴免疫学,布拉瓦尼克学院,哈佛医学院波士顿,MA,美国
⁵恒大免疫性疾病中心,哈佛医学院和布莱根妇女医院,波士顿,MA,美国
⁶分析中心的影响,商学院,维克森林大学,温斯顿塞勒姆,数控、美国

环境因素的影响内共生体的功效沃尔巴克氏体属用于蚊子和病原体控制差的特点,可能是疾病控制的关键。我们研究了向量蚊子这种致倦库蚊(说)来确定温度的影响的相对丰度的成分沃尔巴克氏体属种虫害和微生物,以及关键免疫基因感兴趣的人数和IMD通路。16 s条形码序列被用来确定微生物组成和qPCR被用来确定的相对丰度沃尔巴克氏体属种虫害基于高度利用标记沃尔巴克氏体属表面蛋白(wsp)基因。我们没有发现温度的影响在一个一代的相对丰度沃尔巴克氏体属或免疫基因表达、α或β多样性的微生物。然而,有一个丰富的显著差异沃尔巴克氏体属两代人之间在高温下(≥28°C),而不是在较低的温度下(≤23°C)。这些结果支持这一观点沃尔巴克氏体属减少两代人之间在更高的温度,影响病原体的建立包括西尼罗河病毒(西尼罗河病毒)。调制的人数或IMD蚊子免疫途径并不表示。沃尔巴克氏体属内共生和trans-generation传输出现对高温特别敏感,这可能影响沃尔巴克氏体属- - - - - -基于矢量控制策略在气候变化的情况下。

介绍

库蚊蚊子负责传播许多虫媒病毒和寄生虫,如西尼罗河病毒(西尼罗河病毒)和淋巴丝虫病,分别为(1- - - - - -4)。这种致倦库蚊(说)是整体的一部分尖音库蚊可以找到复杂,广泛分布在世界各地,通常在低海拔地区的纬度之间30°N和30°S (5,6)。根据全球气候变化和预期的温度变化特别是向量蚊子的范围已经增加到原来这些昆虫无法居住地区。蚊子在全球范围的扩张,进而可能导致增加媒传疾病的传播(5,7- - - - - -11)。

为了应对日益增长的威胁蚊媒疾病的扩张由于气候变化,使用微生物方法有极大的兴趣来控制蚊子数量,随后这些媒介传播的病原体和寄生虫的传播(12- - - - - -20.)。的使用沃尔巴克氏体属尤其有吸引力,因为这吗Rickettsia-like细菌容易通过蚊子种群(由于选择性利用宿主感染),导致细胞质不相容,并有效块建立一些病毒在蚊子宿主(DENV和CHIKV) (17,18,21- - - - - -25)。沃尔巴克氏体属可以是母体遗传来的或可以人为地引入,经常由transinfection昆虫种群。沃尔巴克氏体属感染的蚊子会导致细胞质不相容,男性胚胎女性化,选择性男性杀死,孤雌生殖(26,27)。胞质不相容(CI)特别感兴趣的是一个不兼容的昆虫(IIT)技术以减少向量数量。CI发生在精子和卵子不能成功地形成一个可行的受精卵,在许多蚊子这是双向的。一般来说,当雄性蚊子感染和女性感染(或不同毒株感染),不产生可以存活的后代。当沃尔巴克氏体属来华的雌性与未感染的雄性交配,它们将产生杂交后代携带和维持细菌的传播(21,23,24,28- - - - - -30.)。沃尔巴克氏体属也徒有竞争力和蚊子的肠道菌群结构社区成员的组合和影响病原体入侵。这种对病原体和疾病影响动力学导致增加在蚊子微生物群落动态的角色很感兴趣(21,18,23- - - - - -25,30.- - - - - -35)。

在经过近一个世纪的研究沃尔巴克氏体属很明显,沃尔巴克氏体属可能是非常有利的考虑到正确的疾病控制的条件下,原位应用程序仍然复杂,需要更好的理解影响疗效的因素在应用程序(19,27)。例如,道森et al。(36)发现,沃尔巴克氏体属感染库蚊tarsalis没有阻碍,但实际上增强,感染西尼罗河病毒的蚊子主机(37)还发现,沃尔巴克氏体属感染库蚊tarsalis没有病毒抑制裂谷热。休斯等。38)发现的沃尔巴克氏体属成按蚊蚊子导致更高的死亡率在主机和土著微生物的抑制。Novakova et al。(39)发现,原位蚊子的尖音库蚊复杂的丰度较低沃尔巴克氏体属温度升高时,通信和西尼罗河病毒感染率较高。额外的研究温度对沃尔巴克氏体属报道的影响,与几个报告类似的削减沃尔巴克氏体属丰度较高的温度(40- - - - - -44)。它已成为越来越明显沃尔巴克氏体属不回应同样有效的控制在蚊子或环境条件,表明更好的理解这些因素需要获得最大受益于使用吗沃尔巴克氏体属病媒控制。

一个因素,也可以帮助减少病原体的传播沃尔巴克氏体属的操纵蚊子宿主的免疫反应。沃尔巴克氏体属有能力改变蚊子的先天免疫基因表达,以应对病原体入侵主机(45- - - - - -50)。时的影响沃尔巴克氏体属蚊子的免疫系统是证据确凿的伊蚊蚊子,不了解这些影响库蚊蚊子(48,51)。人数,IMD(免疫缺陷),JAK-STAT途径,除了其他途径,起着关键作用的抑制病原体的蚊子(51- - - - - -55)。尽管许多阶段的基因表达可能会改变在这些途径,两个感兴趣的特定基因改变沃尔巴克氏体属感染Rel1(同系物果蝇背),艾滋病的人数通路不可或缺的一部分先天免疫因子的转录(如抗菌肽),和Def1,一个基因在人数和IMD通路(48,51)。有趣的是,蚂蚁et al。(30.)分析了各种沃尔巴克氏体属菌株有效感染和胞质不相容这种致倦库蚊,发现免疫基因,包括Rel1和Def1以及其他相关损失,IMD和JAK-STAT途径,既不——或衰减到任何的关系沃尔巴克氏体属感染。鉴于这些通路的重要性在蚊子的免疫力,这种缺乏免疫基因表达的变化这种致倦库蚊与沃尔巴克氏体属感染需要进一步调查。

环境条件影响蚊子主机和内共生细菌沃尔巴克氏体属。考虑到全球气候变化对全球的影响,温度和局部气候模式的改变,了解环境因素变化对矢量控制的影响是至关重要的(10,56- - - - - -58)。Boukal et al。(59)发现,昆虫是特别容易受到长时间的增加温度的影响在个体和社区水平,由于昆虫生理系统的压力,行为,体型,,重要的是,时空分布。他们还发现,这些变化导致昆虫社区的重组。哈维et al。(60)进一步阐述了这个在我们目前的讨论,和非常有限,理解昆虫由于气候变化对极端温度的宽容。末底改et al。(58)分析了热生物学蚊子,发现众多向量这种致倦库蚊热优化了西尼罗河病毒的传播西尼罗河病毒()为25.2°C,之间的传输范围19.0°C到31.8°C。最近的一些研究表明,西尼罗河病毒传播往往是更大的在高温度场条件下,这可能是由于减少自然产生的沃尔巴克氏体属在蚊子感染疗效(39,42)。的确,沃尔巴克氏体属传输是热敏感的系统包括蚊子和果蝇(44,61年- - - - - -63年)。此外,沃尔巴克氏体属殖民可以增加热灵敏度的主机蚊子和其他昆虫(64年,65年)。确保控制蚊子的新方法将保持功能(或可能适应维护函数)在新的气候制度下,实验探索的影响温度控制微生物的生存和功效,沃尔巴克氏体属,是必要的。

为了更好地理解在宿主和环境温度的影响沃尔巴克氏体属内共生体,我们分析了本地的相对丰度沃尔巴克氏体属(假定wPip)这种致倦库蚊在上热的传播西尼罗河病毒在这个物种最适条件(39,58)。我们假设沃尔巴克氏体属丰度将会减少在高温与气候变化的预测,而且,类似伊蚊蚊子和内联与当前认为在这个领域,沃尔巴克氏体属丰度在这种致倦库蚊会影响免疫基因,特别是在人数和IMD通路(39,46- - - - - -48,50,51)。本研究的总体目标是理解,如果在一系列温度和跨代,沃尔巴克氏体属丰度会改变,如果蚊子宿主的免疫基因表达改变以应对潜在的差异沃尔巴克氏体属丰富。

方法

实验室的蚊子饲养

这种致倦库蚊被命令从Benzon研究(美国宾夕法尼亚州卡莱尔)1^圣龄幼虫和co-housed在同一25°C温度在大1 l无菌玻璃容器在无菌池塘水,直到2^nd龄。幼虫热压处理过的鱼喂食食物混合到无菌池塘水和添加在每个大1 l 2毫升幼虫直到实验中使用的容器。二龄幼虫被沿着温度梯度梁和中使用了继代温度实验。

特别是在继代温度实验中,蚊子被饲养在两代人(与成人收集生成0和1),并使用membrane-style bloodfed馈线与猪小肠套管包住单一捐赠者人体全血肝素钠从创新研究,购买公司(美国诺MI)。蚊子有10%蔗糖保留24小时前血喂养。第二代卵孵出了冒泡氮气通过消毒油管放入水中含有鸡蛋,通过位移减少氧含量和触发孵化。孵化率估计为大约75%。

实验设计温度梯度梁

温度梯度是为了房子蚊子幼虫的个人和团体在一个绝缘铝梁使用珀尔帖设备来控制加热和冷却。沿梁自动温度测量记录每小时的实验期间,船舶(没有幼虫)和水的温度在光束测量日常验证相似的温度测量。每个区(a e)的平均温度是计算平均温度测量的区域试验的持续时间(图1)。温度范围内建立了基于热西尼罗河病毒传播的最适条件这种致倦库蚊提出了末底改et al。58)。主安全壳在玻璃器皿的消毒网封闭容器顶部的不育系和二次围阻由一个网罩在铝温度梯度梁。

图1

图1温度梯度梁的实验设计和继代温度实验这种致倦库蚊。温度梯度梁与蚊子从33.69 - -23.23°C (n在设置= 30)饲养在羽化在每个温度的五组(a e)沿梁。成年蚊子是羽化的收获在8小时内。继代实验运行在两个封闭室与几个复制数量(n =~ 200)在每个温度(28/30和23°C)饲养在第0代和第一代的羽化成虫(n =5为每组qPCR)从每一代采样。

库蚊幼虫被安置单独(5毫升水)和5组(25毫升水)在玻璃容器中充满了无菌的池塘水和喂养鱼每幼虫食物在无菌池塘水。水是根据需要补充和取代同时从所有船只保持相对一致的氧化水平。光周期是十二12幼虫被喂以每3 - 4天。幼虫被添加到玻璃器皿同时与所有在第二个龄期幼虫阶段。在八小时的羽化,蚊子成年人吸气托收的玻璃器皿和冻结在-20°C。

实验Design-Transgenerational温度实验

孵化器(珀西瓦尔I-36VL孵化器(佩里,爱荷华州,美国)和Conviron Gen1000孵化器(美国北达科他州Pembina))被设置在一个高级别的饲养的昆虫与十四10光/暗周期,65%相对湿度,并设置温度23°和30°C,与孵化器减少3°C在黑暗周期(图1)。温度在30°C室被减少到28°C孵化前代1减少潜在的死亡率,但28°C仍然被认为是在相同的高范围,高潜力的传播西尼罗河病毒的蚊子(58)。

蚊子被饲养在两代人成年人从0和1代收集。幼虫在大玻璃烧杯co-housed non-sterile水,他们来自Benzon研究(卡莱尔,宾夕法尼亚州,美国)和无菌池塘水添加到降低密度。这种致倦库蚊二龄幼虫被安置在大1 l玻璃烧杯三消毒与无菌池塘水网状笼子在每一个孵化器。幼虫喂养的鱼的食物随意并出现美联储10%的蔗糖溶液使用浸湿棉花球。成人收集每一代和冻结在-20°C。成年女性在第0代血美联储和鸡蛋孵出如上所述。第一代幼虫住房是由无菌网,以防止任何远程潜力逃到父代之前删除任何剩余的父母。

样品存储和提取

这种致倦库蚊样本实验设计都冻结在-20°C,并有100 ul 1 x基因的RNA盾(美国Zymo研究、欧文、CA) freeze-killed后添加。直到提取样本被冻结在-20°C。样品有翅膀,腿,头和尸体都浸渍在DNA, RNA的盾牌。样本然后使用快速提取DNA / RNA MagBead工具包(Zymo研究、欧文、钙、美国),冻结在-80°C。样品总核酸浓度提取后是0.5 ug / uL。

qPCR相对沃尔巴克氏体属丰度(wsp基因)和免疫基因Rel1和Def1

定量PCR进行在重复CFX96触摸实时PCR检测系统(美国Bio-Rad大力神,CA)分析的相对丰度沃尔巴克氏体属和关键免疫基因。为沃尔巴克氏体属qPCRs (n=所有幸存的成年蚊子在组)wsp基因靶向代表相对丰富和使用稍微修改引物forward-5 -AGATAGTGTAACAGCRTTTTCAGGAT - 3和reverse-5“-CACCATAAGAACCAAAATAACGAG - 3”(66年)。qPCRs反应组合是:5.1 ul Milli-Q超纯水,10 ul 2 x AzuraQuant绿色快速qPCR混合利谷隆(Azura基因组学、雷纳姆,妈,美国),0.8 ul 10 um的底漆,0.8 ul 10 um反向引物,牛血清白蛋白0.3 ul 20毫克/毫升、和3 ul模板DNA /。循环条件:1周期在95°C,那么40 5秒的周期在95°C和31秒60°C。Transcript-free负控制被用于每个qPCR竞选沃尔巴克氏体属18岁,和免疫基因。

DNase我(Zymo研究、欧文、钙、美国)被用来降低基因组DNA的子样品总核酸提取。互补DNA(互补)用于建立活跃的免疫基因的转录是由RNA提取使用上标四世很掌握混合(美国表达载体,卡尔斯巴德,CA)。互补脱氧核糖核酸的浓度测量使用nanodrop - 2000(热费希尔科学、沃尔瑟姆,妈,美国),稀释2 ng / uL最后反应混合。免疫基因和18岁的qPCRs基因(这里使用管家基因,完成30.从(),引物30.)使用(表1)。与8.1相同的PCR反应混合(尽管ul Milli-Q水和1 ul模板)和循环条件如上所述。

表1

表1引物(30.)用于qPCRs分析免疫基因的相对丰度Rel1和Def1,以及18 s基因用于家务和标准化。

微生物基因组测序和准备

的微生物这种致倦库蚊(n= 68;所有幸存的成年人)温度梯度梁试验进行了分析使用V4 16 s rRNA基因区域条码后地球微生物协议(EMP) (67年- - - - - -72年)。515 f(条形码)和806 r引物被用于放大,标准25 ul / PCR反应配方和循环条件,但5 ' HotMasterMix(美国马Quantabio,贝弗利)是用于PCR的EMP推荐大师混合。Post-PCR样本归一化使用Mag-Bind纯图书馆标准化工具包(美国GAωBio-Tek, Norcross)。标准化样本汇集成库,使用一个量子位2荧光计量化(美国表达载体,卡尔斯巴德,CA),并适当稀释EMP协议(73年,74年)。图书馆使用Illumina公司测序MiSeq v2 300 -周期工具包(广州、马、美国)EMP推荐PhiX之外(美国马Illumina公司,广州)。

生物信息学和统计分析

蚊子生存在温度温度组梁实验使用Microsoft Excel中卡方检验进行了分析。相对丰度沃尔巴克氏体属,Rel1,Def1计算在Microsoft Excel通过标准化平均qPCR Cq每个基因值为每个样本和由其相应的管家18岁Cq值(30.)。平均Cq值随后被扩展到18岁之间的相对变化百分比管家值调整和进一步占任何方差的起始浓度DNA或互补脱氧核糖核酸在每个样本。这些修正Cq值然后分析SPSS (IBM SPSS统计,诉26)通过测试正常使用列文的测试和随后分析数据使用单向方差分析或克鲁斯卡尔-沃利斯测试时数据不符合的标准参数统计。我们使用线性回归测试的相关性沃尔巴克氏体属丰富,Rel1,或Def1一代,温度和性。

微生物的温度梯度梁使用QIIME2蚊子进行了分析。微生物组数据去复用、解模糊质量过滤q-scores 20,稀薄QIIME2 2500序列样本。分类匹配使用2019.7席尔瓦pre-trained QIIME2分类器(75年,76年)。ANOSIMs和克鲁斯卡尔-沃利斯测试进行分析不同β(布雷柯蒂斯不同矩阵)和α(国情咨文丰富性、香农多样性指数)多样性之间的组,分别。

结果

在温度梯度梁幼虫的生存

在出现的百分比的生存这种致倦库蚊幼虫饲养在每个温度的温度梯度梁决心集团,由该组的平均温度超过长度的实验(图2)。温度组平均温度超过30°C已经通过羽化显著较低的存活率(16.7%)相比,较低的温度。最低的温度通过羽化组存活率最高,在83.3%的生存。X平方分布的测试表明,有一个显著的差异在生存温度组(X²= 55.07;df = 4;p < 0.001)。

图2

图2比例的生存库蚊从二龄幼虫出现沿温度梯度梁各温度。温度范围从33.69到23.23°C沿着温度梯度梁跨部分。气温超过30°C显示显著减少生存生存(16.7%)比其他群体出现在最低温度组(83.3%)。最初的实验设置开始n= 30和误差表明标准错误。X平方分布的测试表明,有一个显著的差异在生存温度组(X²= 55.07;df = 4;p < 0.001)。

微生物多样性在温度梯度梁:国情咨文电视丰富,香农多样性,布雷柯蒂斯不同

α多样性进行了分析。克鲁斯卡尔-沃利斯测试。没有明显差异在国情咨文电视丰富分析利用克鲁斯卡尔-沃利斯在温度测试组(n = 66, df = 4, H = 5.057, p = 0.410),性别(n = 65, df = 1, H = 0.810, p = 0.667),或是否单独饲养幼虫或组(n = 62, df = 1, H = 0.018, p = 0.895)。也没有显著差异的香农多样性指数的值温度之间的微生物组(n = 66, df = 4, H = 5.176, p = 0.365),性别(n = 65, df = 1, H = 0.374, p = 0.829),或幼虫分组条件(n = 62, df = 1, H = 1.351, p = 0.245)。

ANOSIMs运行来确定不同团体的β多样性。没有明显差异在布雷柯蒂斯不同分析使用ANOSIMs温度组(n = 66, df = 4,检验统计量= 0.067,p = 0.092),性别(n = 65, df = 1,检验统计量= 0.052,p = 0.095),或单独或组合幼虫(n = 62, df = 1,检验统计量= 0.011,p = 0.364)。负控制(提取和PCR空格)在所有成对比较明显不同实验小组和测试实验样本,尽管负面的控制被移除之前在实验运行克鲁斯卡尔-沃利斯测试组。突出属所有样本,以相对频率,包括:沃尔巴克氏体属,未指明的肠杆菌科假单胞菌,Massilia Bacteriodetes,气单胞菌属,未指明的Burkholderiaceae、Elizabethkingia Pedobacter,Flectobacillus(补充图1)。

沃尔巴克氏体属和免疫基因实验:温度梯度梁实验

克鲁斯卡尔-沃利斯测试是用于分析Cq值在温度独立团体和男女之间的差异沃尔巴克氏体属相对丰度(wsp基因的形式),Rel1,Def1。列文的同质性测试表明需要使用非参数测试。克鲁斯卡尔-沃利斯测试迭代都包括Cq零与零值删除。测试分析温度组包括Cq零值与整体沃尔巴克氏体属(n = 68,检验统计量= 1.525,df = 4, p = 0822),Rel1(n = 68,检验统计量= 0.283,df = 3, p = 0.991),和Def1(n = 68,检验统计量= 0.330,df = 4, p = 0.988)。克鲁斯卡尔-沃利斯检验迭代删除零值还表示,任何温度下组之间没有显著性差异的沃尔巴克氏体属丰富(n = 64,检验统计量= 3.662,df = 4, p = 0.454;图3)的表达Rel1(n = 62,检验统计量= 3.496,df = 4, p = 0.478;图4),或者表达的Def1(n = 62,检验统计量= 3.826,df = 4, p = 0.430;图5)。测试迭代删除零还表示,蚊子性和没有显著区别沃尔巴克氏体属丰富(n = 64,检验统计量= 0.451,df = 1, p = 0.502),Rel1表达式(n = 62,检验统计量= 1.075,df = 1, p = 0.3),或Def1表达式(n = 62,检验统计量= 1.018,df = 1, p = 0.313)。这些集体表示,没有相对温度组或两性之间的差异沃尔巴克氏体属丰富,相对的表达Rel1和Def1。

图3

图3盒子,晶须的情节沃尔巴克氏体属从qPCR Cq值温度梯度梁在温度组。沃尔巴克氏体属(wsp基因)技术复制qPCR期间平均和所有生物复制放大显示在温度组。没有显著差异沃尔巴克氏体属Cq值,它们的代表沃尔巴克氏体属丰富,整个温度梁组分析克鲁斯卡尔-沃利斯检验(n = 64,检验统计量= 3.662,df = 4, p = 0.454)。每个温度意味着Cq值组表示“X”的情节。

图4

图4盒子,晶须的情节Rel1Cq值温度梯度梁在温度组。Rel1表达技术复制qPCR期间平均和所有生物复制放大显示在温度组。没有显著差异Rel1Cq跨梁温度组值,分析了克鲁斯卡尔-沃利斯检验(n = 62,检验统计量= 3.496,df = 4, p = 0.478)。每个温度意味着Cq值组表示“X”的情节。

图5

图5盒子,晶须的情节Def1Cq值温度梯度梁在温度组。Def1表达技术复制qPCR期间平均和所有生物复制放大显示在温度组。没有显著差异Def1Cq跨梁温度组值,分析了克鲁斯卡尔-沃利斯检验(n = 62,检验统计量= 3.826,df = 4, p = 0.430)。每个温度意味着Cq值组表示“X”的情节。

沃尔巴克氏体属和免疫基因实验:继代温度实验

单向方差分析运行因果图基HSD测试的两两比较分析的差异(在适当的地方)沃尔巴克氏体属和免疫基因Rel1和Def1内部和两代人之间在23和30/28°C (n =5随机和盲目采样组)。从分析零值被移除,这只删除一个样品从第0代23度。的方差分析沃尔巴克氏体属丰富的形式wsp基因)在温度明显不同组(n = 19日df = 2, F = 5.110, p = 0.019),图基HSD的两两比较显示是由唯一的两两显著差异,这是28 - 30度之间的温度组(n = 19日圣错误= 0.928,p = 0.017, 95% CI = 0.5003 - -5.2877)。温度组之间没有显著差异Rel1基因表达(n = 19, df = 2, F = 1.022, p = 0.382)Def1基因表达(n = 19, df = 2, F = 1.072, p = 0.366)。两代人之间也没有显著差异的0和1Rel1(n = 19日df = 18 F = 0.525, p = 0.479)Def1(n = 19日df = 18 F = 0.492, p = 0.493),但有一个显著的差异沃尔巴克氏体属两代人之间(n = 19, df = 18 F = 5.738, p = 0.028)。

运行额外的单向方差分析来确定跨代联合温度组之间的差别。测试表明,没有温度组和几代人的区别Rel1表达式(n = 19日df = 3, F = 0.680, p = 0.578)Def1表达式(n = 19日df = 18 F = 0.734, p = 0.548),但这有一个跨组的显著差异沃尔巴克氏体属丰富(n = 19, df = 18 F = 3.326, p = 0.048)。有趣的是,图基HSD因果多重比较表明,显著减少沃尔巴克氏体属wsp基因表达第0代与代之间1在30/28°C (n = 19日圣错误= 0.95,p = 0.037)。没有显著差异沃尔巴克氏体属在第0代之间的温度。线性回归分析也表明沃尔巴克氏体属丰度与代显著相关(R n = 19日^{2 =}0.273,F = 6.371, p = 0.022)。然而,Rel1表达式(n = 19日R^{2 =}0.048,F = 0.401, p = 0.676)Def1表达式(n = 19日R²= 0.044,F = 0.372, p = 0.695)没有与一代,温度,或性。

此外,当蚊子性分析了方差分析,没有显著差异Rel1(n = 19日df = 18 F = 0.555, p = 0.467)Def1(n = 19日df = 18 F = 0.538, p = 0.473),但有一个显著的差异沃尔巴克氏体属丰富的性爱,更丰富发生在男性(n = 19日df = 18 F = 6.017, p = 0.025)。线性回归进一步表明,蚊子性和相关性沃尔巴克氏体属丰富(n = 19, df = 18 F = 4.170, p = 0.035)。此外,没有显著差异沃尔巴克氏体属丰富(n = 14、df = 13 F = 0.415, p = 0.826),Rel1表达式(df = 13 n = 14日,F = 0.659, p = 0.665),或Def1表达式(df = 13 n = 14日,F = 0.741, p = 0.614)蚊子饲养笼中位置的孵化器。

讨论

在温度梯度梁和继代实验这种致倦库蚊我们的研究结果表明沃尔巴克氏体属和免疫基因Rel1和Def1没有与温度差异在单一的一代。有趣的是,沃尔巴克氏体属几代人之间的相对丰度明显不同,但仅在高温下高于28°C,和免疫基因表达无显著变化。Rel1和Def1没有任何实验组之间差异表达,但是沃尔巴克氏体属丰富不同代和性。的差异沃尔巴克氏体属丰富的性可能是由于细胞质兼容性(21,23,28,30.)。雌性蚊子,蚊子在第0代平均丰度高沃尔巴克氏体属。此外,微生物多样性的没有差别在蚊子梁温度实验。

减少沃尔巴克氏体属丰度高温相当良好的文档记录伊蚊物种(41,42,44),特别是在白纹伊蚊在哪里沃尔巴克氏体属显著降低在37°C (40)。Novakova et al。(39)发现,原位蚊子的尖音库蚊复杂的丰度较低沃尔巴克氏体属在更高的温度,减少沃尔巴克氏体属也负相关和西尼罗河病毒(西尼罗河病毒),也支持其他作品(40,77年,78年)。我们的研究结果进一步支持这两种结果尖音库蚊复杂的蚊子,表明沃尔巴克氏体属丰度通常是减少在高温下,类似于一个荟萃分析发现昆虫的微生物(79年)。Novakova等人也猜测这减少沃尔巴克氏体属在尖音库蚊复杂的跨代不同,可能是蚊子的免疫功能的影响,结果是一致的伊蚊蚊子(22,47,51,80年)。我们的研究结果支持的减少沃尔巴克氏体属丰度高温跨代(图6),但不提供支持沃尔巴克氏体属影响免疫功能这种致倦库蚊没有差别,我们观察到关键的人数和IMD通路基因在不同的温度下。

图6

图6显著差异的相对丰度之间的跨代沃尔巴克氏体属(wsp的基因)这种致倦库蚊用qPCR和标准化与18岁看家基因(n= 5蚊子成年人每组)。库蚊饲养了两代人在低(23°C)、高(30/28°C)的温度,但沃尔巴克氏体属只有两代人之间截然不同的高温治疗基于方差分析比较沃尔巴克氏体属丰度和后续图基HSD多个对比测试(n = 19日圣错误= 0.95,p = 0.037)。

Rel1(同系物果蝇背)是一个收费通道的一部分,艾滋病的转录(如抗菌肽)和先天免疫因素Def1是人数和IMD通路的一部分(48,51)。虽然没有JAK-STAT通路的基因进行了分析,基于Ant的发现等。30.),我们不希望看到任何变化这个途径。他们发现免疫基因跨多个通路既不,也不抑制有关沃尔巴克氏体属感染这种致倦库蚊(30.)。他们的研究结果,结合我们的结果和Novakova et al。(39),表明温度影响的丰富沃尔巴克氏体属在这种致倦库蚊(说)一代又一代沃尔巴克氏体属似乎不太可能改变免疫基因表达。

我们建议三方之间的相互作用的进一步研究蚊子宿主,微生物、病原体来帮助阐明高温的机制改变的丰富沃尔巴克氏体属(后来感染病原体,如西尼罗河病毒)。我们也提出进一步调查的潜在影响温度变化(即。季节性的,丰富的日报)沃尔巴克氏体属在库蚊蚊子。此外,我们预计,会有其他因素之间的相互作用还没有占在这项研究中,包括竞争中的微生物在不同的温度下,其他免疫途径的影响,和潜在的其他信号通路的变化由于环境因素的变化(13,38,39,81年)。此外,我们建议温度、天气和气候条件被认为是当时机的部署沃尔巴克氏体属的控制方法。

数据可用性声明

提出了原始的贡献研究公开。这些数据可以在这里找到:https://www.ncbi.nlm.nih.gov/bioproject/PRJNA809017。

作者的贡献

p和起重集团构想、计划和本研究获得资助。p, JJ、MF和SL进行了实验。p和摩根大通分析数据。p写的手稿与其他作者的输入。所有作者的文章和批准提交的版本。

资金

我们要感谢资助者支持这项工作:美国国家科学基金会DGE 1249946,综合研究生教育和科研实习(IGERT):沿海地区和社区——自然和人类系统在城市化的环境中,一个慷慨的捐赠从查尔斯·罗伯逊和帕特里夏·罗伯逊博士马萨诸塞大学Sanofi-Genzyme博士生奖学金,克雷格·r·Bollinger纪念科研资助,国家科学基金会研究大学生的经历:在综合研究经历和进化生物学奖号码1950051,美国教育部罗纳德·e . McNair Postbaccalaureate成就波士顿马萨诸塞大学学者计划,和南希Goranson养老基金。没有资助者的角色规划、执行、或本研究的结论。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

确认

我们要感谢我们的合作者迈克尔·波拉德和罗伯·史蒂文森博士为构建在操作温度梯度梁和培训我们的梁的研究。这个手稿的内容以前包含在p点的论文。

补充材料

本文的补充材料在网上可以找到:https://www.雷竞技rebatfrontiersin.org/articles/10.3389/fitd.2022.762132/full补充材料

补充图1 |分类单元的成人这种致倦库蚊微生物后出现在温度梯度梁温度组。A组为33.69°C, B组为31.42°C, C组为28.43°C, D组为24.80°C, E组是23.23°C。传说类群包括20个国情咨文在属水平相对频率最高。没有明显差异在国情咨文丰富性克鲁斯卡尔-沃利斯检验(n = 66, df = 4 H = 5.057, p = 0.410),在香农多样性克鲁斯卡尔-沃利斯检验(n = 66, df = 4 H = 5.176, p = 0.365),或根据Bray-Curtisβ多样性的不同测试使用ANOSIM (n = 62, df = 4, p = 0.092)之间温度组。

引用

1。Sudomo M, Chayabejara年代,Duong年代,埃尔南德斯L,吴WP Bergquist r .消除淋巴丝虫病的东南亚。阿德Parasitol(2010),205 - 33所示。doi: 10.1016 / s0065 - 308 x 72008 - x (10)