Tqabbil Tal-Espressjoni tal-Ġene Bejn Bennejja U Foragers

Jekk jogħġbok ikkuntattjaoscar.xiao@wecistanche.comgħal aktar informazzjoni

Benefiċċji assoċjati mad-diviżjoni tax-xogħol (DOL) huma diskussi bħala forzi ewlenin li jiffavorixxu tranżizzjonijiet kbar fl-evoluzzjoni, bħall-evoluzzjoni taċ-ċellula ewkarjotika jew organiżmi multiċellulari. L-evoluzzjoni tal-eusociality ħafna drabi titqies bħala l-aħħar minn dawn it-tranżizzjonijiet evoluzzjonarji ewlenin. L-insetti soċjali joffru l-vantaġġ li jistudjaw il-'fażijiet ta' tranżizzjoni' peress li mhux l-insetti soċjali kollha huma super-organiżmi (jiġifieri speċi, li fihom il-ħaddiema ta' kolonja ma jistgħux jirriproduċu u huma sterili), li jikkwalifikaw bħala li jkunu wettqu transizzjoni evoluttiva kbira23. L-insetti soċjali huma kkaratterizzati wkoll minn DDL, jiġifieri bejn annimali riproduttivi u mhux riproduttivi fi ħdan kolonja ta 'insetti. Fl-Hymenolotera soċjali, li tinkludi nemel u xi naħal u wasps, kif ukoll fit-termites Blattodean, individwu wieħed biss jew ftit fi ħdan kolonja jirriproduċu (irġejjen u fit-termites ukoll sultan), filwaqt li l-maġġoranza l-kbira tal-individwi ta’ kolonja , tirrinunzja r-riproduzzjoni, għall-inqas temporanjament, u twettaq kompiti ta' ħaddiem jew suldat. Fi ħdan il-kasta tal-ħaddiema teżisti komunement aktar DOL li huwa assoċjat mal-età tal-ħaddiema (jiġifieri, polietiżmu tal-età)*. Il-ħaddiema żgħażagħ qed jagħmlu ħidmiet fi ħdan il-bejta, bħall-kura tal-bird u r-riproduttivi, filwaqt li ħaddiema akbar fl-età jwettqu ħidmiet aktar riskjużi, bħall-ikel barra l-bejta. DOL bbażat fuq l-età bħal dan huwa meqjus bħala adattiv -' peress li individwi anzjani ġeneralment għandhom stennija tal-għomor imnaqqsa, u għalhekk valur riproduttiv aktar baxx (jew l-ekwivalenti tal-kapaċità inklużiva tiegħu) minn ħaddiema żgħażagħ.

Jekk jogħġbok ikklikkja hawn biex tkun taf aktar

Mekkaniżmi molekulari qrib sottostanti d-diviżjoni tal-kompiti ġew studjati b'mod intensiv f'Hymenoptera soċjali" 10. Vitellogenins(Vgs) ħarġu bħala regolaturi ewlenin tad-DOL bejn irġejjen u ħaddiema-15, kif ukoll bejn ħaddiema li jwettqu kompiti differenti 1617.benefiċċji cynomoriumHuma proteini tal-ħażna li huma magħrufa sew għall-funzjoni tagħhom bħala prekursuri tal-isfar waqt l-oġenesi fl-insetti femminili. Pereżempju, fl-insett soċjali l-aħjar studjat, in-naħal tal-għasel Apis mellifera, it-tranżizzjoni minn ħidmiet ta' infermiera fuq ġewwa għal għalf fuq barra hija kkaratterizzata minn bidla fl-espressjoni ta' ħafna ġeni19. Fiżjoloġikament, il-bidla relatata mal-età minn treddigħ għal għalf hija assoċjata ma 'żieda fit-titer tal-emolymph juvenile hormone(JH)? 20 u skattat minn tnaqqis fil-Vglevels li jiċċirkolaw1521-23.Importanti, fil-ħaddiema tan-naħal, li ma jipproduċux bajd fil-preżenza tar-reġina, Vg intwera li għandu funzjoni li tinibixxi l-immunosenescence2.

Meta mqabbel man-naħal, huwa magħruf ħafna inqas dwar il-mekkaniżmi molekulari sottostanti DOL, u speċjalment id-diviżjoni tal-kompiti fost il-ħaddiema fit-termites. Termites (infraorder 'Isoptera, li qabel kienet meqjusa bħala ordni indipendenti "huma wirdien soċjali, nisel monofiletiku mniżżel fi ħdan il-Blattodea li evolviet eusociality b'mod indipendenti mill-Hymenoptera soċjali2526. Bħal fl-Hymenoptera soċjali, il-polietiżmu tal-età huwa komuni ma' ħaddiema anzjani li jwettqu ħidmiet aktar riskjużi bħall-għalf. jew difiża2728.Huwa stabbilit ukoll (i) li l-Vgs għandhom rwol importanti fid-DOL bejn ir-riproduttivi tat-termites u l-ħaddiema;2930,(ii)li t-titri JH u l-espressjoni Vg huma assoċjati b’mod pożittiv fir-irġejjen tat-termite **, u (iii) li l-irġejjen għandhom titri JH konsiderevoli ogħla mill-ħaddiema. Termites għandhom tliet kopji Vg li huma irn irn irregolati 'l fuq3637 u għall-inqas f'Cryptotermes Secundus dawn it-tliet kopji Vg huma membri ta' netwerk ta' koespressjoni tal-ġeni li jikkaratterizza l-fenotip tar-reġina (ara wkoll "Diskussjoni")30.ġjaċint tad-deżertDawn ir-riżultati jwassluna biex ipoteżi li Vgs u JH mhux biss huma l-bażi tad-DOL riproduttiv iżda wkoll jirregolaw id-diviżjoni tal-kompiti fost il-ħaddiema tat-termite, simili bħal fl-Hymenoptera soċjali.

Aħna immiraw li nittestjaw jekk id-diviżjoni tal-kompiti fost il-ħaddiema fit-termites hijiex assoċjata mal-istess mekkaniżmi sottostanti d-diviżjoni tal-kompiti f'Hymenoptera soċjali. Biex nagħmlu dan, għażilna speċi ta’ termite li għaliha d-diviżjoni tal-kompiti fost il-ħaddiema ġiet studjata b’mod intensiv u hija deskritta bl-aħjar mod, Macrotermes bellicosus Smeathman (Macrotermitinae)283839.M.bellicosus huwa termite li jikber il-fungus li jibni munzelli kbar u għandu kolonja kumplessa. struttura li tikkonsisti minn sa ftit miljuni ta 'individwi maqsuma f'erba' kasti sterili: ħaddiema maġġuri u minuri, u suldati maġġuri u minuri年.metodu ta 'estrazzjoni flavonoid pdfDOL fost dawn il-kasti sterili ġie studjat b'mod intensiv, speċjalment għal ħaddiema minuri283839. Huma nisa u għalhekk jistgħu jitqabblu mar-reġina. Barra minn hekk, jiffurmaw il-maġġoranza tal-individwi u għandhom l-aktar repertorju ta' mġieba divers. Ħaddiema minuri żgħażagħ jieħdu ħsieb ir-razza u r-reġina. Ħaddiema minuri qodma jagħmlu buildling u għalf. Dan tal-aħħar jippermetti li jiġu ttestjati kawżi tad-diviżjoni tal-kompiti ta’ individwi ta’ età simili, u b’hekk jegħleb l-effett ta’ konfużjoni tal-età kontra l-kompitu, li jista’ jseħħ fi studji li jindirizzaw id-diviżjoni tal-kompiti bbażata fuq l-età (jiġifieri, polietiżmu tal-età). Barra minn hekk, bl-użu ta’ età simili. il-ħaddiema joffri opportunità rari biex jittestjaw jekk kompiti aktar riskjużi humiex assoċjati ma’ investiment imnaqqas f’mekkaniżmi ta’ kontra t-tixjiħ, irrispettivament mill-età intrinsika. Dan huwa mistenni mit-teorija tal-istorja tal-ħajja, li tbassar li mortalità estrinsika ogħla dipendenti fuq l-età minn kawżi każwali tista 'tagħżel għal tixjiħ intrinsiku aktar mgħaġġel (iesenescence) assoċjat ma' inqas investiment f'mekkaniżmi kontra t-tixjiħ4,2.F'M. bellicosus, il-ħaddiema minuri kollha huma nisa; l-irġiel jiżviluppaw f'ħaddiema ewlenin, li għandhom kompiti kompletament differenti fi ħdan kolonja u għalhekk mhumiex indirizzati f'dan l-istudju.

Cistanche jista 'anti-aging

Aħna ttestjajna l-ipoteżi li f'ħaddiema minuri (għas-sempliċità, minn hawn 'il quddiem biss ħaddiema) forgers (minn hawn 'il quddiem, forgers) huma f'kundizzjonijiet fiżjoloġiċi agħar minn dawk li jwettqu ħidmiet ta' kostruzzjoni fuq ġewwa (minn hawn 'il quddiem, bennejja). Għalhekk, aħna ipoteżijna wkoll li l-bennejja huma aktar simili għar-irġejjen fil-profili ġenerali tal-espressjoni tal-ġeni tagħhom milli dawk li jsawru. Fl-aħħarnett, aħna ttestjajna jekk il-bennejja jinvestux aktar fil-mekkaniżmu kontra t-tixjiħ minn dawk li jsaħħu l-ikel, dawn tal-aħħar jiffaċċjaw riskji ogħla ta 'mortalità estrinsiċi speċifiċi għall-età.

Biex nittestjaw dawn l-ipoteżijiet, aħna ġġenerajna traskriptomi ta 'rjus flimkien ma' toraċi (għal għażla razzjonali tat-tessuti, ara Metodi) minn bennejja u forgers. Wara li qabblu l-espressjoni tal-ġeni bejn il-kompiti tal-ħaddiema, qabbilna l-profili tal-espressjoni tagħhom ma’ dak tal-irġejjen, li ġew ippubblikati fi studju preċedenti li investiga d-differenzi fl-espressjoni tal-ġeni relatati mal-età u l-kasta f’M. bellicosus43. Biex tikkaratterizza aktar il-kondizzjoni fiżjoloġika. azzjonijiet ta’ ħaddiema, iddeterminajna u qabblu l-preżenza ta’ ooċiti fil-bennejja u l-forgers.flavonojdiUroċiti huma wieħed minn tliet tipi ta 'ċelluli fil-korp tax-xaħam ta' termites; huma ċelloli tal-ħażna għal prodotti ta' skart nitroġenuż45. L-akkumulazzjoni ta' uroċiti tista' tkun indikatur tal-'mhux tajjeb fit-termites, għalkemm ir-rwol tagħhom jidher li huwa kumpless (għal aktar dettalji, ara Diskussjoni)t4-46. L-istudju tagħna kien ikkumplimentat b'kejl endokrinali biex iqabbel jekk il-forgers u l-bennejja jvarjawx fit-titri tal-emolymph JH.

Riżultati

Comparison of gene expression between builders and foragers. Using a total of 14 head/thorax transcriptomes (builders: N=7; foragers: N=7), we folund 939 differentially expressed genes (DEGs) between builders and foragers (for a full list of genes, see Supplementary Material).In builders,593 genes were signifi-cantly overexpressed (Supplementary Table S1). Amongthe 'builder genes, all three genes encoding termite Vgs were especially highly expressed (log2FC>2)(Tabella Supplimentari S2). Ukoll upregulated fil-bennejja kienu ħames ġeni antiossidanti: żewġ ġeni li jikkodifikaw catalases (Cat) u tliet ġeni li jikkodifikaw superoxide dismutases (SOD) (2 × CuCn, 1 × MnFe tipi). Il-metaboliżmu ta' l-ATP u l-proċess glikolitiku, kif ukoll it-traduzzjoni, il-ġeni ribosomali, u l-ġeni relatati mat-trasport tal-proteini (Tabella Supplimentari S3, Figuri Supplimentari S1-S3).

Tliet mija u sitta u erbgħin ġeni kienu espressi żżejjed b'mod sinifikanti f'forgers (Tabella Supplimentari S4) iżda ma kien jidher l-ebda mudell impressjonanti. Il-forgers kienu kkaratterizzati mit-termini GO li ġejjin: attività tal-proteina kinażi, rabta tal-eparina, regolazzjoni tat-traskrizzjoni, metaboliżmu tal-RNA, fosforilazzjoni tal-proteini u attività tal-polimerażi tad-DNA (Tabella Supplimentari S3, Figuri Supplimentari S4-S6). Tqabbil tal-espressjoni tal-ġeni relatata mal-ħidma tal-ħaddiem ma' 'ġeni reġina'. Biex jiġi ttestjat jekk il-ġeni regolati 'l fuq fil-bennejja humiex aktar simili għal ġeni espressi ħafna fl-irġejjen, qabbilna d-differenzi attwali ta' espressjoni speċifika għall-kompitu tal-ħaddiema mas-sett ta 'ġeni li huma speċifikament irregolati f'M. bellicosus meta mqabbla ma' rejiet u ħaddiema (reġina DEGminn hawn 'il quddiem )43.B'kollox 713 DEG kienu reġina speċifikament espressi43. Mill-593 ġene li kienu regolati 'l fuq fil-bennejja meta mqabbla mal-forgers, 108 (18.2 fil-mija) DEGs kienu DEGs reġina. B'kuntrast, mit-346 ġeni tal-foratur, 18 (5.2 fil-mija) DEG biss kienu jikkoinċidu ma 'DEGs reġina. Għalhekk, il-bennejja qasmu b'mod sinifikanti aktar ġeni mal-irġejjen milli għamlu dawk li jsawru （x²=24.15,df=1,p=8.94×10-7）. Fost il-ġeni li kienu maqsuma bejn il-bennejja u l-irġejjen kien hemm it-tliet ġeni vg (Fig. 1).

Preżenza ta' ooċiti u titri JH f'bennejja u forgers. Għalkemm id-daqsijiet tal-kampjuni huma żgħar, l-iskrinjar tal-bennejja u l-forgers għall-preżenza ta 'uroċiti jimplika effett ta' kompitu. It-tliet forjaturi kellhom uroċiti viżibbli, filwaqt li （biss）6 minn 14-il bennej kellhomhom（analiżi ta' kontinġenza∶ x²=3.24, P=0.072; Supplimentari

Diskussjoni

Vitellogenin huwa komuni li bbażat fuq id-diviżjoni tax-xogħol fost l-insetti soċjali. Simili għal 24,4647, antsl7), aħna skoprejna downregulation fl-espressjoni ta 'Vg Hymenoptera soċjali (eż. ġeni tan-naħal tal-għasel fil-ħaddiema termite għalf meta mqabbla mal-bennejja. Din il-komunalità ta' ko-għażla ta 'Vg biex tirregola d-diviżjoni tal-kompiti fost il-ħaddiema madwar insel, li huma separati b'aktar minn 133 miljun sena*@, hija impressjonanti. Studjajna t-tessuti tar-ras flimkien ma 'toraċi. Għalhekk jista' jidher sorprendenti li tiskopri sinjal Vg, li huwa marbut mar-riproduzzjoni. Madankollu, fit-termite C. Secundus, mill-inqas wieħed minn dawn il-ġeni Vg, Neofem3, huwa espress bl-istess mod fil-partijiet kollha tal-ġisem (ras, toraċi, addome) 2. Barra minn hekk, riżultati riċenti juru li t-tessuti tar-ras flimkien mat-toraċi huma adattati ħafna biex jistudjaw il-karatteristiċi tal-istorja tal-ħajja304, inkluża l-espressjoni tat-tliet ġeni Vg. li aħna misjuba li tkun upregulated fil-bennejja meta mqabbla ma 'forgers.Gisem tax-xaħam, it-tessut ewlieni magħruf li jissintetizza l-vitellogenin, iseħħ ukoll fit-toraċi.

Mekkaniżmi molekulari sottostanti d-diviżjoni tax-xogħol jirriflettu mekkaniżmi sottostanti tad-diviżjoni riproduttiva tax-xogħol. Daqstant impressjonanti huwa l-fatt li l-vitellogenins jikkaratterizzaw ukoll id-DOL riproduttiv bejn irġejjen u ħaddiema f'Hymenoptera soċjali u termites, bil-irġejjen ikunu kkaratterizzati minn kundizzjonijiet nutrittivi għoljin3050. L-ipoteżi tal-pjan ta 'l-ovarji5l, u r-riformulazzjoni tagħha bħala ipoteżi tal-pjan ta' l-art riproduttiva21,2452, jiddikjaraw li l-moduli ġenetiċi molekulari li jirregolaw ir-riproduzzjoni f'insetti solitarji ġew kooptati matul l-evoluzzjoni soċjali biex ikunu sottostanti DOL riproduttiv. Il-ħaddiema (fiżjoloġikament) jirriflettu l-istadju tal-għalf u l-kura tan-nisa ta 'insetti mhux ewsoċjali, filwaqt li l-irġejjen tal-insetti soċjali huma fiżjoloġikament ekwivalenti għall-insetti solitarji li jirriproduċu. Għaldaqstant, DOL riproduttiv jista 'jinkiseb permezz ta' diżakkoppjar u bidla eterokronika fl-espressjoni tal-moduli ġenetiċi korrispondenti derivati ​​minn antenati solitarji. Hemm appoġġ għal din l-ipoteżi f'Hymenoptera soċjali (eż.53-55), madankollu, inqas huwa magħruf għat-termites. Studju reċenti dwar it-termite anqas soċjalment kumpless C. Secundus kixef netwerk ta 'ġeni ko-espressi, il-modulu ċentrali tar-reġina (QCM), li jikkaratterizza l-irġejjen30.użi hesperidinImportanti, il-QCM fih ġeni mill-mogħdijiet ewlenin kollha magħrufa li jirregolaw il-karatteristiċi tal-istorja tal-ħajja, inklużi ġeni marbuta mas-sinjalar JH, il-mogħdija tal-fattur tat-tkabbir qisu l-insulina (IIS), u l-fekondità. Il-QCM kien fih ukoll l-orthologues tat-tliet Vgs kollha li jikkaratterizzaw ir-rġejjen M. bellicosus43 u li sibna regolati 'l fuq fil-bennejja meta mqabbla mal-forgers. Dan jappoġġja l-konklużjoni tagħna li d-diviżjoni tal-kompiti tirrifletti mekkaniżmi sottostanti DOL riproduttiv. Dan jipprovdi l-ewwel ħjiel li l-ipoteżi tal-pjan tar-riproduzzjoni tidher valida għat-termites ukoll.

L-għalf jallinja ruħu mal-kundizzjonijiet fiżjoloġiċi li qed jiddeterjoraw. Bħal fi studji oħra dwar insetti soċjali u solitarji?6, it-tħaffir fil-ħaddiema ta’ M. bellicosus jidher li huwa assoċjat ma’ espressjoni baxxa ta’ Vg u kundizzjonijiet fiżjoloġiċi ħżiena (indikati mill-preżenza ta’ ovoċiti), għalkemm id-daqs tal-kampjun huwa baxx għal dawn tal-aħħar. , li jeħtieġu aktar studji. B'kuntrast, il-bennejja kienu kkaratterizzati minn termini GO li jindikaw sinteżi ta 'proteini u metaboliżmu ta' enerġija għolja, inklużi proċessi glikolitiċi.

Ir-rwol tal-astroċiti fit-termites jidher kumpless u l-lejl ivarja bejn l-ispeċi*5.Fit-termite Reticulitermes speratus, l-astroċiti ġew deskritti bħala ġibjun ta’ nitroġenu fil-forma ta’ aċidu uriku, li suppost jikkontribwixxu għas-sopravivenza tat-termites billi jiffunzjonaw bħala antiossidanti. Fl-ispeċi Macrotermes, inkluż M bellicosus, l-okkorrenza ta 'uroċiti bajdani (bħala urate jew aċidu uriku) ġiet assoċjata ma' stress jew xjuħija8840 Peress li l-ħaddiema studjati kienu ta 'età simili, l-età mhux probabbli li tispjega d-differenza fil-preżenza ta' uroċiti. Aktar appoġġ għal assoċjazzjoni ma 'stress, għall-inqas f'xi speċi, ġej minn C. secundus. Studji proprji li segwew individwi termite fuq perjodi estiżi, urew li individwi tal-kasti kollha jistgħu jakkwistaw ooċiti waqt kundizzjonijiet stressanti, bħal infestazzjoni bid-dud jew kwalità fqira tal-ikel. Jinħtieġu aktar studji biex jifhmu r-rwol tal-uroċiti fit-termites.

B'kuntrast ma' Hymenoptera soċjali, madankollu, aħna ma sibniex differenzi fit-titri JH bejn il-foragers u l-bennejja f'M. bellicosus, iżda d-daqs tal-kampjun huwa żgħir speċjalment għall-forgers (Fig.2). . Madankollu, fi studji dwar Hymenoptera soċjali, il-ħaddiema li jfittxu l-ikel ħafna drabi huma mqabbla ma 'ħaddiema li jreddgħu, li naturalment huma differenti fl-età, jekk mhux ikkontrollati fit-twaqqif sperimentali. Tittri JH għoljin huma magħrufa li jallinjaw mat-tixjiħ f'insetti solitarji57 u sciċjali23.58.59.Għalhekk, kundizzjonijiet fiżjoloġiċi ħżiena jidhru li jwasslu għal bidla tal-kompitu għal għalf aktar milli livelli JH. Dan intwera primarjament f'xi Hymenoptera soċjali (eż.21,

Dan jista' jwassal għal ipoteżi kif id-diviżjoni tal-kompiti tista' tinżamm b'mod stabbli permezz ta' infurzar mill-ġdid ta' mekkaniżmi ta' feedback ikkawżati minn interazzjonijiet soċjali. Jekk status ta' nutriment baxx iqanqal lill-individwi biex jibagħtu l-għalf u jekk il-foragers li jirritornaw huma 'eżawriti' b'mod permanenti billi jittallbu stimi, tista' tirriżulta diviżjoni stabbli tat-tank.

Ġew imressqa ideat simili

Il-foraturi jinvestu inqas f'mekkaniżmi kontra t-tixjiħ. Id-dejta tad-DEG tagħna tappoġġja l-ipoteżi li mortalità estrinsika miżjuda dipendenti fuq l-età tallinja ma 'tixjiħ intrinsiku maqful42. Mortalità estrinsika għolja dipendenti fuq l-età tista 'tagħżel għal ħajja mqassra u investiment imnaqqas f'mekkaniżmi li jipprevjenu t-tixjiħ. Il-forgers kellhom espressjoni aktar baxxa ta 'ġeni anti-ossidanti mill-bennejja. Dawn il-ġeni jtaffu l-ħsara mill-istress ossidattiv ikkawżat minn livelli elevati ta 'ROS (speċi ta' ossiġnu reattiv)6 Biex fil-qosor, ir-riżultati tagħna jappoġġjaw l-ipoteżi li t-termites ħadu ġeni simili bħal Hymenoptera soċjali sottostanti tad-diviżjoni tal-kompiti fil-ħaddiema. Barra minn hekk, dawn il-ġeni jikkaratterizzaw id-DOL riproduttiv f'insetti soċjali b'mod ġenerali. Barra minn hekk, il-ħaddiema ta’ M.bellicosus li jfittxu l-ikel jidhru li huma f’kundizzjoni fiżjoloġika agħar minn bennejja ta’ età simili, kif indikat, pereżempju, mill-espressjoni aktar baxxa tal-ġeni tal-vitellogenin, il-preżenza ta’ uroċiti, u l-espressjoni aktar baxxa ta’ catalases u SODs li jista 'jżomm il-livelli ta' ROS taħt kontroll. Dan jappoġġja l-ipoteżi li stat fiżjoloġiku individwali aktar milli età intrinsika jqanqal il-bidla għall-għalf. Fl-aħħarnett, f'konformità mat-tbassir mit-teorija tal-istorja tal-ħajja li l-mortalità estrinsika għolja dipendenti fuq l-età tista 'tagħżel għal tixjiħ intrinsiku aktar mgħaġġel (senescence), il-forgers jidhru li jinvestu inqas f'mekkaniżmi kontra t-tixjiħ minn bennejja, li huma inqas esposti għal riskji ta' mortalità estrinsiċi.

Metodi

Esperiment tat-traskriptome. Teħid ta' kampjuni u ġenerazzjoni ta' data tat-traskriptome. Inġabru kampjuni ta' M. bellicosus fil-Park Nazzjonali ta' Comoe (koordinati 8946'N 3 grad 47'W, Cote d'Ivoire). Għall-analiżi tat-transcriptome, użajna 14-il ħaddiem minuri ta' età simili, stmati mill-ilbies tax-xedd, kif deskritt taħt Ġenerazzjoni ta' JH u sett ta' data uroċiti'*. Kull individwu oriġina minn kolonja differenti biex jipprovdi kampjuni indipendenti. Individwi nġabru waqt li kienu qed iwettqu kompiti ta' bini (n=7) jew għalf (n=7). Traskritomi ġew iġġenerati mill-irjus tat-termites flimkien mat-toraċi. Studji reċenti juru li l-kampjuni tar-ras flimkien mat-toraċi huma l-aktar adattati għal studji tat-traskriptome fit-termites peress li mogħdijiet ewlenin li huma sottostanti r-regolamentazzjoni tal-karatteristiċi tal-istorja tal-ħajja, inkluża l-fekondità fl-irġejjen, huma espressi f'dawn it-tessuti *

Il-kampjuni ġew ippreparati u ġġenerati eżattament fl-istudju preċedenti tagħna li minnu użajna d-dejta tal-espressjoni tar-reġina (inkluża l-preparazzjoni tal-kampjuni u l-analiżi mill-istess persuna)43. Imbagħad intbagħtu lejn BGI, Ħong Kong fuq silġ niexef. Il-preparazzjoni tal-librerija saret mill-BGI bl-użu tat-TruSeq RNA Kit wara l-protokoll tal-preparazzjoni tal-kampjun BGI. Dettalji għal kull kampjun jistgħu jinstabu taħt Bioproject ID PRJNA727164.Libreriji amplifikati ġew sekwenzati fuq pjattaforma Illumina HiSeq 4000 bi strateġiji ta '100 bp paired-end (PE) qari, li jiġġeneraw mill-inqas 4 Gigabases ta' data mhux maħduma għal kull kampjun. Wara s-sekwenzjar, is-sekwenzi tal-indiċi mill-qari tal-magni ġew demultiplexed (ssortjati u mneħħija) b'għodda proprjetarja BGI-inhouse.

Ipproċessar minn qabel ta 'qari mhux maħdum RNASeq. Il-qari ta' sekwenza mhux ipproċessata mill-kampjuni kollha pprovduti minn BGI intużaw għall-passi ulterjuri kollha. Wara l-kontroll tal-kwalità b'FastQC v. {{0}}.11.967, qari tas-sekwenza mhux ipproċessat ġew iċċekkjati għal tul minimu ta '70 bp u adapters (inklużi żewġ adapters inhouuse BGI) ġew mirquma bl-użu ta' Trimmomatic v.0.3968. It-tirqim u passi oħra sussegwenti ġew iffaċilitati minn GNU parallel v.2014102269.

Espressjoni tal-ġeni u mapping kontra l-ġenoma ta 'Macrotermes natalensis.... Aħna użajna l-ġenoma tal-Mac-proteomes natalensis (Haviland 1898) verżjoni 1.0 bħala s-sinsla ta' nnapping fl-istudju tagħna li jservi tajjeb għal dan il-għan43. Qari mhux maħduma mirquma u mnaddfa ġew napped mal-ġenoma M. natalensis bl-użu tal-programm Hisat2 v.2.2.0 b'settings default7.Il-fajls bam li rriżultaw ġew magħżula skond l-isem tal-ġene bl-użu ta' SAMtools （v.1.5）².HTSeq v .0.9.12 imbagħad intuża biex jingħaddu l-qari mhux ippjanati għal kull ġene （stranded=le, tip{=gen,mode=unjoni, ordni= isem) għal kull kampjun. Ġiet ikkumpilata tabella b'test sempliċi li tiġbor fil-qosor il-kampjuni kollha (Tabella Supplimentari S6).

Analiżi tal-espressjoni tal-ġeni. DESeq2v.1.18.1 intuża f'R v.3.4.4 biex tanalizza l-espressjoni tal-ġeni differenzjali bejn il-bennejja u l-forest7475. Biex nittestjaw għal differenzi expressioln pairwise, użajna l-mudell lineari ġeneralizzat b'distribuzzjoni binomjali negattiva kif implimentat f'DESeq2. Aħna qabbilna l-espressjoni tal-ġeni differenzjali bejn żewġ kompiti, bennejja u forgers (Tabelli SupplimentariS1-S2,S4). Il-valuri p aġġustati mill-FDR (padj) intużaw biex jikkoreġu għal testijiet multipli. Biex tanalizza s-similaritajiet bejn l-espressjoni tal-ġene tal-bennej/forager u l-irġejjen, qabbilna l-koinċidenza tal-listi DEG: Qabajna ġeni li kienu regolati 'l fuq fl-irġejjen meta mqabbla mal-kasti l-oħra kollha minn studju preċedenti mal-ġeni regolati 'l fuq fil-bennejja meta mqabbla ma' dawk li jsellfu mill- studju kurrenti (Fig.1). Bl-istess mod, qabbilna l-koinċidenza bejn il-ġeni tar-reġina u dawk upregulated fil-forgers meta mqabbla mal-bennejja (Fig.1).

Annotazzjoni funzjonali u analiżi GO. L-notazzjoni funzjonali tas-sekwenzi tal-aċidu amminiku (AA) tal-ġeni M.natalensis li jikkodifikaw il-proteini saret f'Interproscan v.5.41-78.077.Id-databases mfittxija kienu pfam, panther, cdd, coils, gene3d, hamap, pirsf , prints, sfld u superfamily. Aħna estrajna l-annotazzjoni GO għal kull sekwenza AA u daħliet kombinati mid-databases kollha għal kull wieħed. Aħna użajna NCBI BLASTX v. 2.2.31 plus biex inqabblu s-sekwenzi ta' kodifikazzjoni tal-ġenoma M. natalensis mad-database tal-proteini NCBI nr (aċċessat f'Novembru 2015)78. Applikajna TopGOv.2.30.1** biex inqabblu l-ġeni tal-bennej u tal-forager; eżaminajna l-ġerarkija tal-GO u t-termini rappreżentati żżejjed u bnejna rappreżentazzjonijiet grafiċi. Weanalizza Proċess Bijoloġiku (BP), Komponent Ċellulari (CC) u Funzjoni Molekulari (MF) (Tabella Supplimentari S3).

Ġenerazzjoni ta' sett ta' data JH u uroċiti. Individwi M. bellicosus inġabru fl-għalqa fil-Park Nazzjonali ta' Comoe (ara hawn fuq). Il-kwantità ta' uroċiti kienet stmata fil-qasam bħala għolja jew baxxa skond il-preżenza ovvja jew in-nuqqas ta' uroċiti kbar. Huma viżibbli bħala 'kristalli'/tikek bojod fil-ġisem tax-xaħam permezz tar-rita trasparenti tat-termites. Minn dawn l-istess individwi ttieħdu kampjuni tal-emolymph għall-kejl tal-JH. Biex tagħmel dan, żaqqhom ġew imtaqqbin b'pin, u qtar ħerġin ta 'emolymph ġew assorbiti f'kapillari tal-ħġieġ kalibrati (5 μL pipetti kapillari ta' użu wieħed, Neolab, Hirschmann, Eber-stadt, il-Ġermanja) (għal aktar dettalji ara35). Għal kejl ta' JH, alikwoti tal-emolinfa ta' individwi singoli ta' 1 uL ġew imdewweb immedjatament f'0.5 mL aċetonitrile. Dawn il-kampjuni ġew maħżuna fi grad-20 (ħlief għat-trasport mill-għalqa għal-laboratorju) f'kunjetti tal-ħġieġ b'tapp bil-kamin b'tapp tat-Teflon. L-individwi mejta li kien fadal ġew maħżuna fl-etanol għad-determinazzjoni tal-età fil-laboratorju billi jiġi studjat l-ilbies tal-mandibbli taħt mikroskopju dissecting. Għalhekk, konna nafu biss b’ħarsa b’lura l-età tal-individwi u kellna niċħdu kampjuni, li kienu qodma wisq (mandibleli mikula ħafna; prinċipalment forgers) jew żgħar wisq (mandibles fil-biċċa l-kbira mhux użati; ftit bennejja). Dan naqqas u ppreġudika d-daqs tal-kampjun tagħna sabiex fl-aħħar kellna kampjuni tal-emolymph minn 14-il ħaddiem minuri tal-bini antik u 3 ħaddiema minuri qodma li jfittxu l-ikel. Kull individwu oriġina minn kolonja differenti biex jipprovdi kampjun indipendenti.

JH ġie estratt wara protokoll ta' separazzjoni ta' fażi likwida8, kif deskritt f'³5. Il-protokoll RIA, dilwizzjonijiet ta' l-antiserum speċifiku għal JH, konċentrazzjoni ta' radjuattività ta' [10-3H(n)]-ormon żgħir III (attività speċifika 19.4 Ci/mmol Perkin Elmer Life Sciences, Waltham,MA), u l-medda tal-kurva standard (50-10 ng)stabbilita bl-ormon tal-minorenni mhux ittikkettat III (Fluka, Buchs, l-Isvizzera), bl-istess mod bħal fl-istudju preċedenti tagħna35. Tittri JH tal-kampjuni ġew ikkalkulati abbażi ta' rigressjoni mhux lineari ta' erba' parametri fuq valuri tal-kurva standard (Spreadsheet tal-Kalkoli tal-ImmunoAssay, Bachem, Bubendorf, l-Isvizzera) u huma espressi bħala ekwivalenti JH-III （pg/μL hemolymph）. JH-III huwa l-unika frazzjoni JH prodotta minn termite corpora allata u misjuba fl-emolymph **

L-ooċiti u s-settijiet tad-dejta JH ġew analizzati bl-użu ta 'statistika mhux parametrika. Aħna qabblu l-frekwenza tal-okkorrenza tal-ooċiti bejn il-forgers u l-bennejja bl-użu ta 'analiżi ta' kontinġenza, filwaqt li l-kwantità ta 'titri JH bejn il-forgers u l-bennejja ġiet analizzata bit-test U Mann Whitney. It-testijiet kollha kienu b'żewġ denbu u l-analiżi statistiċi saru b'IBM SPSS 23.082. Aħna ttestjajna l-qawwa ta 'dawn bl-użu ta' G*Power 3.1.9.783.84. Disponibbiltà tad-dejta

Id-dejta tas-sekwenza mhux maħduma użata f'din il-pubblikazzjoni ġiet iddepożitata fl-arkivju tal-NCBI SRA taħt l-adeżjoni PRJNA727164. Id-dejta użata biex jiġu ġġenerati ċifri hija pprovduta f'dan id-dokument.

Dan l-artikolu huwa estratt minn https://doi.org/10.1038/s41598-021-97515-w