Megőrzött metallomika két rovarcsaládban, amelyek százmillió évig külön fejlődtek

Polychronis Rempoulakis

NAÜ laboratóriumok, rovarkártevő laboratórium, FAO/NAÜ élelmiszer- és mezőgazdaság nukleáris technikáinak közös programja, Nemzetközi Atomenergia Ügynökség, Seibersdorf, Ausztria

Entomológiai Tanszék, Növényvédelmi Intézet, Agrárkutatási Szervezet (ARO), Volcani Center, Beit Dagan, Izrael

Negar Afshar

Biológiai és Vegyészettudományi Iskola, London Mary Mary Egyetem, Mile End Road, London, Egyesült Királyság

Beatriz Osorio

Departamento de Fisiología, Biofísica y Neurociencias, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Av. IPN 2508, Zacatenco, Mexikóváros, Mexikó

Barajas-Aceves Márta

Departamento de Biotecnología y Bioingenería, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Av. IPN 2508, Zacatenco, Mexikóváros, Mexikó

Szular Joanna

Biológiai és Vegyészettudományi Iskola, London Queen Mary University, Mile End Road, London, Egyesült Királyság

Sohel Ahmad

NAÜ laboratóriumok, rovarkártevő laboratórium, FAO/NAÜ élelmiszer- és mezőgazdaság nukleáris technikáinak közös programja, Nemzetközi Atomenergia Ügynökség, Seibersdorf, Ausztria

Thilakasiri Dammalage

NAÜ laboratóriumok, rovarkártevő laboratórium, FAO/NAÜ élelmiszer- és mezőgazdaság nukleáris technikáinak közös programja, Nemzetközi Atomenergia Ügynökség, Seibersdorf, Ausztria

Ulysses Sto Tomas

NAÜ laboratóriumok, rovarkártevő laboratórium, FAO/NAÜ élelmiszer- és mezőgazdaság nukleáris technikáinak közös programja, Nemzetközi Atomenergia Ügynökség, Seibersdorf, Ausztria

Eszter Nemny-Lavy

Entomológiai Tanszék, Növényvédelmi Intézet, Agrárkutatási Szervezet (ARO), Volcani Központ, Beit Dagan, Izrael

Mor Salomon

Citrus osztály, az Izraeli Cohen Biológiai Ellenőrző Intézet, Növénytermelő és Marketing Igazgatóság, Beit Dagan, Izrael

Marc J. B. Vreysen

NAÜ laboratóriumok, rovarkártevő laboratórium, FAO/NAÜ közös élelmiszeripari és mezőgazdasági nukleáris technikák programja, Nemzetközi Atomenergia Ügynökség, Seibersdorf, Ausztria

David Nestel

Entomológiai Tanszék, Növényvédelmi Intézet, Agrárkutatási Szervezet (ARO), Volcani Center, Beit Dagan, Izrael

Fanis Missirlis

Departamento de Fisiología, Biofísica y Neurociencias, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Av. IPN 2508, Zacatenco, Mexikóváros, Mexikó

Absztrakt

Bevezetés

A legyek és az összes organizmus evolúciójának kézenfekvő szempontja a fémek fiziológiai alkalmazása kofaktorként a fehérjékben (Cyert és Philpott 2013; Godfrey és Glass 2011; Hansch és Mendel 2009). A fém homeosztázis az étrendi felszívódás, valamint a szervezet tárolása és kiválasztása szabályozásának kombinációjából adódik annak biztosítására, hogy a szövetekben és sejtekben elegendő fémion álljon rendelkezésre biológiai felhasználásra (Mandilaras és mtsai 2013; Southon és mtsai 2013; Tang és Zhou 2013). Az étrendi felszívódás viszont folyamatos környezeti hatás alatt áll, és ez egy kulcsfontosságú ökológiai tényező, amely meghatározza az egyes fajok rést (Forbes et al. 2009; Lang et al. 2012; Sharon et al. 2010). Azt, hogy a speciális étrend és a természetes szelekció milyen mértékben befolyásolja a fém homeosztázis rendszereket különböző rovarrendekben, nem vizsgálták.

Korábbi kutatások azt mutatták, hogy a genetikai változás befolyásolhatja a fém homeosztázisát az alapkutatásban általánosan használt Drosophila melanogaster-ben. A D. melanogaster X-kromoszómájának mutációi drámai változásokat okozhatnak a test teljes cinkfelhalmozódásában (Afshar et al. 2013) és mutációkat egy vashordozóban (Bettedi et al. 2011), vagy heterozigóta legyek repülnek a vas tároló fehérje mutációi miatt. A ferritin (Gutierrez és mtsai 2013) kevesebb vasat halmoz fel testében. Hasonlóképpen, a Syntaxin 5 mutációira heterozigóta legyek kevesebb rézet halmoznak fel (Norgate és mtsai 2010). A fémkoncentrációk változása RNS interferenciával is felmerülhet (Bahadorani et al. 2010; Soriano et al. 2013; Xiao et al. 2014). Továbbá, amikor kilenc Drosophilidae-fajt választottak ki ökológiai és viselkedési különbségeik miatt, és mivel teljes genomjuk rendelkezésre állt (Clark és mtsai. 2007), ugyanazon lárvaközegben nevelkedtek, hasonló fémprofilt mutattak, ami arra utal, hogy az evolúciós léteznek olyan mechanizmusok, amelyek alakítják és konzerválják a fém homeosztázt (Sadraie és Missirlis 2011). Ebben a cikkben kitértünk arra a hipotézisre, hogy a laboratóriumi fenntartású Drosophilidae metallomák relatív stabilitása más gyümölcslegyekben is konzerválódik.

Ebben a vizsgálatban az újonnan megjelent felnőttek testében a különböző kártevőket képviselő 14 különböző gyümölcslégyfajhoz tartozó testben mértük meg a fémtartalmat. A D. ciliatus és a C. capitata egy populáció kivételével az összes többi rovart az IPCL létesítményekben tartották fenn. Míg a korábbi vizsgálatok csak egyetlen családon belül hasonlították össze a fajokat, amelyek talán 10–12 millió éves szétválasztást jelentenek, ezt az erőforrást arra használták, hogy a rovarfém homeosztázisán sokkal hosszabb ideig működő evolúciós mechanizmusokat értékeljék a Drosophilidae és a Tephritidae családok összehasonlításával. hogy 100 millió évig eltérő volt (Beverley és Wilson 1984; Wulbeck és Simpson 2000). Ezenkívül kísérleti úton bevezettek egy étrendi változót (olívaolaj-kiegészítést), hogy teszteljék annak hatását a fémfelhalmozódásokra, és megvizsgálják azt az elméletet, miszerint az olaj csökkenti a szöveti fémtartalmat. Csak néhány korábbi tanulmány foglalkozott azzal, hogy az olívaolajnak lehetnek-e fém kelátképző tulajdonságai, és ezek egyikében sem végeztek kísérleteket kísérleti állatokkal (Briante és mtsai 2003; Paiva-Martins és Gordon 2005; Visioli és Galli 2002).

Anyagok és metódusok

Rovarok

Asztal 1

A tanulmányban használt fajok jellemzői és eredete