18 февруари 2013 г.

може

УЕСТ ЛАФАЙЕТ, Индиана - Собствената биология на термита с помощта на микроорганизми, наречени протисти, е ключът към храносмилането на дървесния материал от насекомите, според учен от университета Пърдю.

Майкъл Шарф, надарен председател на Уейн Ролинс/Оркин по градска ентомология, изучава храносмилането на термитите, за да подобри производството на биогорива и да намери по-добри начини за контрол на термитите. Американското министерство на земеделието изчислява, че разходите за контрол на термитите и ремонт на повредени домове са 2 милиарда долара всяка година в САЩ.

Голяма част от проучването за това как термитите разграждат дървесни материали, фокусирано върху симбиотичната връзка между насекомото и бактериите, живеещи в червата му, установи, че бактериите очевидно нямат нищо общо с храносмилането на термитите.

Scharf и сътрудници от Университета на Флорида искаха да видят как диетата влияе върху тези бактерии. Ако бактериите играят роля в храносмилането, видът материали, които яде насекомото, трябва да повлияе на състава на бактериалната общност, живееща в червата на термита.

Повече от 4500 различни видове бактерии са каталогизирани в термитни черва. Когато множество колонии термити са били хранени независимо с диети от дърво или хартия, обаче, тези бактерии не са били засегнати.

"Бихте си помислили, че диетата ще доведе до огромни екологични промени в бактериалните общности, но това не е така. Не открихме никакви статистически разлики", каза Шарф.

Това, което те видяха, бяха далеч по-значителни промени в генната експресия в термитите и протестите, които живеят в червата на насекомите заедно с бактериите.

"Бактериалните общности изглеждат много стабилни, но експресията на гостоприемника и протозоите се променя много в зависимост от диетата", каза Шарф.

Учените разгледаха 10 000 генни последователности от термитите и протистите, за да определят кои гени са експресирани въз основа на различни диети. Термитите и протистите, хранени с дървесни и богати на лигнин диети, променят експресията на около 500 гена, което кара Scharf да вярва, че тези гени могат да бъдат важни за разграждането на лигнин, твърд материал в растителните клетъчни стени, който не се разгражда лесно при производството на биогорива.

"Сега виждаме много повече от игралното поле", каза Шарф.

Разбирането кои гени участват в храносмилането трябва да помогне на изследователите да проследят ензимите, които всъщност разграждат дървесните материали при храносмилането на термитите. Тези ензими могат да бъдат инструменти, които учените могат да използват за по-добро разграждане на биомасата и извличане на захари по време на производството на биогорива.

Националната научна фондация, Консорциумът за растителни биотехнологии Inc. и Министерството на енергетиката на САЩ финансираха изследването.

Констатациите са подробно описани в три статии, публикувани в списанията Молекулярна екология, Молекулярна биология на насекомите, и Биохимия на насекомите и молекулярна биология.

Сценарист: Брайън Уолхаймер, 765-496-2050, [email protected]

Източник: Майкъл Шарф, 765-496-6710, [email protected]

РЕЗЮМЕ

Прокариотната микробиота от лумена на хиндгута на термитните ретикулитермес флавипес и неговите отговори на диетичния лигноцелулозен състав

Drion G. Boucias, Yunpeng Cai, Yijun Sun, Verena-Ulrike Lietze, Ruchira Sen, Rhitoban Raychoudhury, Michael E. Scharf

Reticulitermes flavipes (Isoptera: Rhinotermitidae) е силно евсоциално насекомо, което процъфтява при непокорни лигноцелулозни диети чрез хранителни симбиози с прокариоти и еукариоти, обитаващи червата. В задното черво на R. flavipes има до 12 еукариотни протозойни симбионта; броят на прокариотните симбионти се изчислява на стотици. Въпреки своята биологична значимост, тази разнообразна общност към днешна дата е изследвана само чрез зависими от култура и клониране методи. Освен това не е ясно как микробиомите на термитните черва реагират на промените в диетата и какви роли играят в храносмилането на лигноцелулозата. Това проучване използва високопроизводителна 454 пиросеквенция на 16S V5-V6 ампликони за вземане на проби от прокариотната микробиота на R. flavipes в задния черво и за изследване на промени в състава в отговор на богати на лигнин и бедни на лигнин диети след 7-дневен период на хранене От

Получени са 475 000 висококачествени четения, 99,9% са отбелязани като бактерии и 0,11% като археи. Основните бактериални видове включват спирохети (24,9%), елузимикробия (19,8%), фирмикутес (17,8%), бактериоидети (14,1%), протеобактерии (11,4%), фибробактерии (5,8%), веррукомикробия (2,0%), актинобактерии (1,4%) ) и Тенерикути (1,3%). Установено е, че прокариотната микробиота на R. flavipes заден чревен лумен съдържа над 4761 филотипа на видово ниво. Въпреки това, промените, зависими от диетата, не са статистически значими или еднородни в колониите, което предполага значително генетично въздействие върху околната среда и/или гостоприемника върху състава на микробиомите на ниво колония. Тези резултати дават представа за разнообразието на микробиома на термитни черва и предполагат, че (i) прокариотната чревна микробиота е много по-сложна от предварително изчислената, и (ii) околната среда, установяваща възпроизводителни двойки ефекти и/или генетиката на гостоприемника влияе върху състава на микробиома.

РЕЗЮМЕ

Сравнителни метатранскриптомични подписи за хранене с дърво и хартия в червата на термита Reticulitermes flavipes (Isoptera: Rhinotermitidae)

R. Raychoudhury, R. Sen, Y. Cai, Y. Sun, V-U Lietze, D. G. Boucias, M.E. Scharf

РЕЗЮМЕ

Експресия на литанин, свързана с метагена, в термит, смилащ лигноцелулоза

Amit Sethi, Jeffrey M. Slack, Elena S. Kovaleva, George W. Buchman, Michael E. Scharf