Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Tăng cường biểu hiện gen protein liên kết DNA methyltransferase 1 trong khả năng chịu nhiệt của á nhện săn mồi Neoseiulus barkeri đã được quen với nhiệt độ cao
Tóm tắt
Á nhện săn mồi, những kẻ thù tự nhiên quan trọng của các loài sâu hại hút nhựa nhỏ, thường có khả năng chịu đựng các áp lực môi trường biến đổi khác nhau. Việc methyl hóa DNA đã được chứng minh đóng vai trò then chốt trong việc điều tiết các thay đổi phiên mã phản ứng lại với căng thẳng môi trường. Để điều tra xem khả năng chịu nhiệt của một dòng á nhện săn mồi Neoseiulus barkeri Hughes đã thích nghi với nhiệt độ cao (HTAS) có liên quan đến cơ chế methyl hóa DNA hay không, chúng tôi đã clon và giải trình tự protein 1 liên kết với DNA methyltransferase 1 (DMAP1). Phân tích PCR định lượng thời gian thực về độ dồi dào của bản sao cho thấy NbDMAP1 được biểu hiện rộng rãi ở tất cả các giai đoạn phát triển của N. barkeri và cũng tăng đáng kể sau khi tiếp xúc với 38 °C và 42 °C. Biểu hiện của NbDMAP1 trong á nhện săn mồi HTAS N. barkeri cho thấy sự tăng đáng kể so với dòng N. barkeri thông thường sau khi tiếp xúc với 42 °C. Tuy nhiên, việc cho ăn RNA sợi đôi đặc hiệu cho NbDMAP1 đã làm giảm đáng kể khả năng chịu nhiệt của HTAS và cũng làm tăng tỷ lệ tử vong của nó. Nghiên cứu này gợi ý rằng methyl hóa DNA đóng vai trò tiềm năng trong khả năng chịu nhiệt của N. barkeri, đây là một cơ chế quan trọng cho sự thành công trong việc định cư của nó dưới các điều kiện nhiệt độ và thương mại hóa để kiểm soát sâu hại.
Từ khóa
#methyl hóa DNA #á nhện săn mồi #Neoseiulus barkeri #chịu nhiệt #môi trường nhiệt độ caoTài liệu tham khảo
Al-Azzazy MM, Al-Rehiayani SM, Abdel-Baky NF (2018) Life tables of the predatory mite Neoseiulus cucumeris (Acari: Phytoseiidae) on two pest mites as prey, Aculops lycopersici and Tetranychus urticae. Arch Phytopathol Plant Protect 51:637–648
Berger SL, Kouzarides T, Shiekhattar R, Shilatifard A (2009) An operational definition of epigenetics. Genes Dev 23:781–783
Campos C, Valente LMP, Fernandes JMO (2012) Molecular evolution of zebrafish dnmt3 genes and thermal plasticity of their expression during embryonic development. Gene 500:93–100
Campos C, Valente L, ConceiL ES, Fernandes J (2013) Temperature affects methylation of themyogenin putative promoter, its expression and muscle cellularity in Senegalese sole larvae. Epigenetics 8:389–397
Dai TM, Lu ZC, Liu WX, Wan FH, Hong XY (2017) The homology gene BtDnmt1 is essential for temperature tolerance in invasive Bemisia tabaci Mediterranean cryptic species. Sci Rep 7:3040
Flores KB, Wolschin F, Amdam GV (2013) The role of methylation of DNA in environmental adaptation. Integr Biol 53:359–372
Ghazy NA, Osakabe M, Negm MW, Schausberger P, Gotoh T, Amano H (2016) Phytoseiid mites under environmental stress. Biol Control 96:120–134
Ghazy NA, Suzuki T, Amano H (2018) Development and reproduction of Neoseiulus californicus (Acari: Phytoseiidae) and Tetranychus urticae (Acari: Tetranychidae) under simulated natural temperature. Environ Entomol 47:1005–1012
Goll MG, Bestor TH (2005) Eukaryotic cytosine methyltransferases. Annu Rev Biochem 74:481–514
Guzman C, Aguilar-Fenollosa E, Sahun RM, Boyero JR, Vela JM, Wong E, Jaques JA, Montserrat M (2016) Temperature-specific competition in predatory mites: implications for biological pest control in a changing climate. Agric Ecosyst Environ 216:89–97
Head JA (2014) Patterns of DNA Methylation in animals: an ecotoxicological perspective. Integr Comp Biol 54:77–86
Hellman A, Chess A (2007) Gene body-specific methylation on the active X chromosome. Science 315:1141–1143
Huyen LT, Tung ND, Lan DH, Chi CV, Patrick DC, Dinh NV (2017) Life table parameters and development of Neoseiulus longispinosus (Acari: Phytoseiidae) reared on citrus red mite, Panonychus citri (Acari: Tetranychidae) at different temperatures. Syst Appl Acarol 22:1316–1326
Jaenisch R, Bird A (2003) Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals. Nat Genet 33:245–254
Jafarian F, Jafari S (2016) The effect of temperature on life history and demographic parameters of Eotetranychus frosti (Acari: Tetranychidae). Syst Appl Acarol 21:957–966
Jensen K, Kristensen TN, Overgaard J, Toft S, Sorensen JG, Holmstrup M (2017) Cold acclimation reduces predation rate and reproduction but increases cold- and starvation tolerance in the predatory mite Gaeolaelaps aculeifer Canestrini. Biol Control 114:150–157
Kalile MO, Cardoso AC, Pallini A, Fonseca MM, Elliot SL, Fialho VS, da Carvalho ST, Janssen A (2020) A predatory mite as potential biological control agent of Diaphorina citri. BioControl 66:237–248
Kay S, Skowronski D, Hunt BG (2018) Developmental DNA methyltransferase expression in the fire ant Solenopsis invicta. Insect Sci 25:57–65
Lee GE, Kim JH, Taylor M, Muller MT (2010) DNA methyltransferase 1-associated protein (DMAP1) is a co-repressor that stimulates DNA methylation globally and locally at sites of double strand break repair. J Bio Chem 285:37630–37640
Livak KJ, Schmittgen TD (2001) Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2-ΔΔCt method. Methods 25:402–408
Lyko F (2018) The DNA methyltransferase family: a versatile toolkit for epigenetic regulation. Nat Rev Genet 19:81–92
Marian CO, Bordoli SJ, Marion G, Santarella RA, Jackson LP, Olga D, Michael B, Robert M, Bass HW (2003) The maize single myb histone 1 gene, Smh1, belongs to a novel gene family and encodes a protein that binds telomere DNA repeats in vitro. Plant Physiol 133:1336–1350
McGregor R, Crisp K, Castiglia C (2020) Feeding lifestyles of the Phytoseiidae revisited: searching for a factitious rearing host for Neoseiulus fallacis (Acari: Phytoseiidae). BioControl 65:593–599
Montserrat M, Sahun RM, Guzman C (2013) Can climate change jeopardize predator control of invasive herbivore species? A case study in avocado agro-ecosystems in Spain. Exp Appl Acarol 59:27–42
Norouzitallab P, Baruah K, Vandegehuchte M, van Stappen G, Catania F, Vanden Bussche J, Vanhaecke L, Sorgeloos P, Bossier P (2014) Environmental heat stress induces epigenetic transgenerational inheritance of robustness in parthenogenetic Artemia model. Faseb J 28:3552–3563
Oh BK, Kim H, Park HJ, Shim YH, Choi J, Park C, Park YN (2007) DNA methyltransferase expression and DNA methylation in human hepatocellular carcinoma and their clinicopathological correlation. Int J Mol Med 20:65–73
Rountree MR, Bachman KE, Baylin SB (2000) DNMT1 binds HDAC2 and a new co-repressor, DMAP1, to form a complex at replication foci. Nat Genet 25:269–277
Shakarami J, Bazgir F (2017) Effect of temperature on life table parameters of Phytoseius plumifer (Phytoseiidae) fed on Eotetranychus hirsti (Tetranychidae). Syst Appl Acarol 22:410–422
Shimoda T, Kagawa Y, Mori K, Hinomoto N, Hiraoka T, Nakajima T (2017) A novel method for protecting slow-release sachets of predatory mites against environmental stresses and increasing predator release to crops. BioControl 62:495–503
Skjærven KH, Hamre K, Penglase S, Finn RN, Olsvik PA (2014) Thermal stress alters expression of genes involved in one carbon and DNA methylation pathways in Atlantic cod embryos. Comp Biochem Phys A 173:17–27
Steward N, Ito M, Yamaguchi Y, Koizumi N, Sano H (2002) Periodic DNA methylation in maize nucleosomes and demethylation by environmental stress. J Biol Chem 277:37741–37746
Tian CB, Li YY, Wang X, Fan WH, Wang G, Liang JY, Wang ZY, Liu H (2019) Effects of UV-B radiation on the survival, egg hatchability and transcript expression of antioxidant enzymes in a high-temperature adapted strain of Neoseiulus barkeri. Exp Appl Acarol 77:527–543
Tian C, Li Y, Wu Y, Chu W, Liu H (2021) Sustaining induced heat shock protein 70 confers biological thermotolerance in a high-temperature adapted predatory mite Neoseiulus barkeri (Hughes). Pest Manage Sci 77:939–948
Wang C, Yang J, Pan Q, Yu S, Luo R, Liu H, Li H, Cong L, Ran C (2018) Screening of reference genes using real-time quantitative PCR for gene expression studies in Neoseiulus barkeri Hughes (Acari: Phytoseiidae). Bull Entomol Res 109:443–452
Zhang J, Xing YR, Li Y, Yin CL, Ge C, Li F (2015) DNA methyltransferases have an essential role in female fecundity in brown planthopper, Nilaparvata lugens. Biochem Bioph Res Commun 464:83–88
Zhang GH, Li YY, Zhang KJ, Wang JJ, Liu YQ, Liu H (2016) Effects of heat stress on copulation, fecundity and longevity of newly-emerged adults of the predatory mite, Neoseiulus barkeri (Acari: Phytoseiidae). Syst Appl Acarol 21:295–306
Zhang GH, Li YY, Tian CB, Xu YJ, Zhou HW, Huang J, Wang JJ, Liu H (2018) Intraspecific variations on thermal susceptibility in the predatory mite Neoseiulus barkeri Hughes (Acari: Phytoseiidae): responding to long-term heat acclimations and frequent heat hardenings. Biol Control 121:208–215
Zilberman D, Gehring M, Tran RK, Ballinger T, Henikoff S (2007) Genome-wide analysis of Arabidopsis thaliana DNA methylation uncovers an interdependence between methylation and transcription. Nat Genet 39:61–69