Влияние жароустойчивости на микробиоту кишечника Sarcophaga peregrina (Diptera: Sarcophagidae) и их влияние на особенности жизненного цикла | Паразиты и переносчики болезней

Влияние жароустойчивости на особенности жизненного цикла

В контрольной группе и группе жароустойчивости наблюдались статистически значимые различия на разных стадиях развития, включая личиночную стадию (первую, вторую, третью и посткормовую), стадию куколки, время вылета и общее время развития, особенно на третьем этапе. возраст (см. Дополнительный файл 2: Таблица S2). Время роста личинок в группе теплового стресса было примерно на 25 часов короче, чем в контрольной группе, а время полного роста экспериментальной группы было примерно на 73 часа короче, чем в контрольной группе. Более того, частота их возникновения значительно снизилась после воздействия теплового стресса, что указывает на то, что тепловой стресс оказал значительное влияние на развитие заболеваний. С. перегрина.

На основе упомянутого выше статистического анализа времени развития в этом исследовании было проанализировано уравнение нелинейной регрессии длины тела личинки и времени развития (см. Дополнительный файл 2: Таблица S3), которое показало, что коэффициент корреляции (р²) соответствующих уравнений для двух групп было больше 0,99, с <0,001. Между тем, также была определена взаимосвязь между длиной тела личинки и временем развития (см. Дополнительный файл 1: Рисунок S2). Результаты показали, что длина тела в первом, втором и третьем возрастах личинок непрерывно увеличивается, а затем постепенно уменьшается в результате укорочения на посткормовой стадии. По сравнению с контрольной группой скорость роста личинок в группе теплового стресса была выше, а время развития значительно короче. Длина тела личинок раньше достигла своего пика, а максимальное значение длины тела было достоверно больше, чем в контрольной группе.

Влияние жароустойчивости на разнообразие бактерий в кишечнике

Число чтений необработанных данных варьировалось от 78 174 до 81 591, а количество чистых меток варьировалось от 39 377 до 70 614 после контроля качества. Качественная фильтрация и удаление химерных последовательностей дали 38 232–68 459 действительных маркеров (см. Дополнительный файл 2: Таблица S4), что указывает на высокое качество данных о последовательностях. Количество ASV колебалось от 53 до 689 в каждом образце (рис. 1а). Тепловой стресс влияет на численность отдельных ASV. Всего было идентифицировано 5012 ASV; 364 ASV были общими для двух групп, в то время как 2294 ASV были уникальными для группы с тепловым стрессом и 2354 ASV были уникальными для группы без стресса (см. Дополнительный файл 1: Рисунок S3). Эффект теплового стресса привел к уменьшению численности ASV, среди которых относительная численность 19 ASV значительно увеличилась после теплового стресса, в частности двух ASV (ASV_68 и ASV_41) с самой высокой численностью, тогда как относительная численность 23 ASV ASV, в частности ASV_15, уменьшились. , ASV_18, ASV_17, ASV_35, ASV_32, ASV_37, ASV_42, ASV_64 (критерий суммы рангов Уилкоксона, *с<0,05) (рис. 1б).

Тепловой стресс вызывал изменения в микробных сообществах. а Общее и уникальное количество ASV во всех выборках. Б Относительная численность ASV значительно снизилась после теплового стресса (критерий суммы рангов Уилкоксона, *с<0,05). С Альфа-разнообразие определялось с помощью индексного анализа Симпсона, где низкое значение индекса в экспериментальной группе указывает на то, что тепловой стресс может снизить разнообразие микробных сообществ. доктор Анализ неметрического многомерного масштабирования (NMDS) показал существенные различия в микробных сообществах на разных стадиях роста. С. перегрина После теплового стресса (р²= 0,58153, с <0,001)

Кривая разрежения показала, что данных о последовательностях было достаточно для всех образцов, а также визуально демонстрировались различия в видовом богатстве между образцами (см. Дополнительный файл 1: Рисунок S5). Кривая накопления видов имеет тенденцию постепенно выравниваться, что указывает на то, что выборка достаточна и может отражать видовое богатство. Кривая ранговой численности отражает численность и однородность видов в выборке (см. Дополнительный файл 1: Рисунок S6). Альфа-разнообразие определялось с помощью анализа Chao1, Гуда, Шеннона, наблюдаемых видов, Симпсона и покрытия PD. [phylogenetic diversity] Индексы всего дерева, где низкое значение индекса в экспериментальной группе указывало на то, что тепловой стресс может уменьшить разнообразие микробных сообществ. Более того, все значения индекса значительно снизились в конце периода куколки на протяжении всего цикла развития, что позволяет предположить, что изменения в микробиоте кишечника после теплового стресса могут оказывать значительное влияние на вылет взрослых куколок на более поздней стадии (рис. 1c, см. дополнительные сведения). файл 2: Таблица S5. Это может пролить свет на то, почему более высокие температуры приводят к снижению скорости появления микроорганизмов. Кроме того, бета-разнообразие — это степень разнообразия биологических сред, т.е. сравнение различий между образцами в разных группах. Эти различия сравниваются на основе сходства последовательностей ASV или структуры сообщества. Результаты показали, что существуют существенные различия в распределении и структуре микроорганизмов в кишечнике. Анализ неметрического многомерного масштабирования (NMDS) показал значительные различия в микробных сообществах между контрольной группой и группой лечения, а также различия на разных стадиях роста (р²= 0,58153, с <0,001) (рис. 1г).

Влияние жароустойчивости на распространение бактериального сообщества

Мы изучили влияние теплового стресса на микробиоту кишечника. С. перегрина , показав, что бактериальная композиция очень по-разному реагировала на воздействие при 40°C в течение 3 часов каждый день по сравнению с контролем. На уровне типа относительная численность Firmicutes увеличилась с 10,1 до 18,7% при тепловом стрессе, за ней следовали Bacteroidota (с 17,0 до 21,1%). В бактериальном сообществе доминировали протеобактерии, их относительная численность снизилась с 69,1 до 56,6%, за ними следовали актинобактерии (с 14,4 до 1,0%). На уровне рода относительное обилие Провиденсия , доминировавшего в бактериальном сообществе, значительно снизилась с 32,8 до 9,1%. Относительное изобилие Игнахинерия Она снизилась с 14,7 до 7,7%. Относительное изобилие ПротейПовышена с 7,7% до 18,3% Вольвартимонас(от 3,3 до 14,0%), Мурибакулазия(от 3,5 до 7,5%) и фекальный(от 0,4 до 3,5%) (рис. 2а).

а Относительная численность микробных сообществ на уровне рода. Б Тепловая карта, показывающая относительное обилие высшей бактериальной флоры между группой, подвергшейся тепловому стрессу, и контрольной группой, проанализированной с помощью ANOVA на уровне типа. С Канонический корреляционный анализ (CCA) указывает на взаимосвязь между образцами, факторами окружающей среды (тепловым стрессом) и микроорганизмами, где красные стрелки представляют эффект теплового стресса, а синие стрелки представляют различные микроорганизмы. Точки разного цвета обозначали образцы из разных групп. Угол между микроорганизмами и факторами окружающей среды указывает на положительную и отрицательную связь между видами и факторами окружающей среды (острый угол: положительная связь; тупой угол: отрицательная связь; прямой угол: нет связи).

Таксономическое отображение на разных стадиях жизни в ответ на жароустойчивость

Чтобы определить, существуют ли статистически значимые различия в разных группах на уровне типа, ANOVA показал, что относительная численность Proteobacteria, Bacteroidetes и Actinobacteria на разных стадиях роста С. перегрина Он значительно различался при тепловом стрессе (рис. 3 и см. Дополнительный файл 2: Таблица S6), при этом также была продемонстрирована относительная численность бактерий на разных стадиях роста, в частности Proteobacteria, Bacteroidetes и Actinobacteria (рис. 2b и см. Дополнительный файл). 1: Рисунок S6). На уровне рода относительное обилие Вольвартимонас , Игнахинерия , Провиденсия , мероидыИ Псевдосущественно отличались (см. Дополнительный файл 2: Таблица S7). Более того, эти результаты показали, что на разных стадиях роста в условиях теплового стресса наблюдались значительные различия в микробных сообществах. Например, относительное обилие ВольвартимонасОн был выше у личинок третьего возраста и значительно увеличивался после теплового стресса. Относительное изобилие ИгнахинерияОн был самым высоким на личиночной стадии третьего возраста, значительно снижался после теплового стресса и постепенно снижался на протяжении всего цикла роста. Помимо относительного обилия ПровиденсияОн был выше у новорожденных взрослых, но значительно снизился после воздействия теплового стресса (см. Дополнительный файл 1: Рисунок S7 и Дополнительный файл 2: Таблица S7). Канонический корреляционный анализ (ККА) также показал влияние теплового стресса на микроорганизмы (рис. 2в).

На карте цирка отображены соответствующие взаимоотношения между образцами и микробным сообществом, отражающие долю каждого микробного сообщества, доминирующего в разных группах. Внешний и внутренний круги левых полукругов представляют относительную численность на уровне типа и долю в разных группах. Внешний и внутренний круги правых полукругов представляют различные группы и долю видов на уровне типа соответственно.

Влияние амикацина на микробиоту средней кишки и особенности жизненного цикла

Амикацин — аминогликозид с высокой активностью в отношении аэробных грамотрицательных бактерий. Для дальнейшего изучения влияния изменений микробного сообщества на особенности жизненного цикла только что вылупившихся личинок кормили амикацином, чтобы нарушить микробиоту кишечника, а длина личинок в группе AM была значительно короче, чем в группе CL после достижения третьего возраста. личиночная стадия (рис. 4а). Более того, мы изучили влияние амикацина на весь цикл роста и показали, что время роста в группе АМ ​​было короче, чем в группе CL; В частности, разница была более значимой на этапе после кормления (с<0,01) (рис. 4b и см. дополнительный файл 2: таблица S8). Результаты подтвердили, что амикацин можно использовать для изучения влияния теплового стресса на личиночные кишечные бактерии, но необходимо дальнейшее изучение более подходящих концентраций. Кроме того, можно предварительно предположить, что грамотрицательные бактерии, являющиеся основной мишенью амикацина, играют важную роль в устойчивости личинок к вредному воздействию теплового стресса.

Влияние амикацина на микробиоту средней кишки и особенности жизненного цикла. а Влияние амикацина на длину личинок. Длина личинок в группе АМ ​​была значительно короче, чем в группе КЛ, после вступления в личиночную стадию на третьем возрасте. Б Амикацин повлиял на весь цикл роста, показав, что время роста в группе AM было короче, чем в группе CL.