Published March 31, 2021 | Version v1
Publication Open

Immune function differences between two color morphs of the red palm weevil <i>Rhynchophorus ferrugineus</i> (Coleoptera: Curculionidae) at different life stages

Creators

  • 1. Fujian Agriculture and Forestry University
  • 2. Ministry of Education of the People's Republic of China
  • 3. Khwaja Fareed University of Engineering and Information Technology
  • 4. University of Agriculture Faisalabad

Description

Abstract Several studies demonstrated that in insects cuticle melanism is interrelated with pathogen resistance, as melanin‐based coloration and innate immunity possess similar physiological pathways. For some insects, higher pathogen resistance was observed in darker individuals than in individuals with lighter cuticular coloration. Here, we investigated the difference in immune response between two color morphs (black and red) and between the life stages (pupa and adult) of the red palm weevil Rhynchophorus ferrugineus (Coleoptera: Curculionidae). Here in this study, cuticle thickness, microbial test (antimicrobial activity, phenoloxidase activity, and hemocyte density), and immune‐related gene expression were evaluated at different stages of RPW. Study results revealed that cuticle thickness of black phenotype was thicker than red phenotype at old‐pupa stage, while no significant difference found at adult stage. These results may relate to the development processes of epidermis in different stages of RPW. The results of antimicrobial activity, phenoloxidase (PO) activity, and hemocyte density analyses showed that adults with a red phenotype had stronger pathogen resistance than those with a black phenotype. In addition to antimicrobial activity and PO activity, we tested relative gene expression in the fat body of old pupae. The results of hemolymph antimicrobial analysis showed that old pupae with a red phenotype were significantly different from those with a black phenotype at 12 hr after Staphylococcus aureus injection, suggesting that red phenotype pupae were more sensitive to S. aureus . Examination of gene expression in the fat body also revealed that the red phenotype had a higher immune response than the black phenotype. Our results were inconsistent with the previous conclusion that dark insects had increased immune function, suggesting that the relationship between cuticle pigmentation and immune function in insects was not a direct link. Additional possible factors that are associated with the immune response, such as life‐history, developmental, physiological factors also need to be considered.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

الخلاصة أظهرت العديد من الدراسات أن الميلانينية الجلدية في الحشرات مرتبطة بمقاومة مسببات الأمراض، حيث أن التلوين القائم على الميلانين والمناعة الفطرية يمتلكان مسارات فسيولوجية مماثلة. بالنسبة لبعض الحشرات، لوحظت مقاومة أعلى لمسببات الأمراض في الأفراد ذوي البشرة الداكنة مقارنة بالأفراد ذوي لون البشرة الفاتح. هنا، قمنا بالتحقيق في الفرق في الاستجابة المناعية بين اثنين من الأشكال اللونية (الأسود والأحمر) وبين مراحل الحياة (الشرانق والبالغين) من سوسة النخيل الحمراء Rhynchophorus ferrugineus (غمدية الأجنحة: Curculionidae). هنا في هذه الدراسة، تم تقييم سماكة البشرة، والاختبار الميكروبي (نشاط مضادات الميكروبات، ونشاط الفينولوكسيداز، وكثافة الخلايا الدموية)، والتعبير الجيني المناعيالمرتبط في مراحل مختلفة من RPW. كشفت نتائج الدراسة أن سمك بشرة النمط الظاهري الأسود كان أكثر سمكًا من النمط الظاهري الأحمر في مرحلة الخادرة القديمة، في حين لم يتم العثور على فرق كبير في مرحلة البلوغ. قد تتعلق هذه النتائج بعمليات تطور البشرة في مراحل مختلفة من RPW. أظهرت نتائج النشاط المضاد للميكروبات ونشاط الفينولوكسيداز (PO) وتحليلات كثافة الخلايا الدموية أن البالغين الذين لديهم نمط ظاهري أحمر لديهم مقاومة أقوى لمسببات الأمراض من أولئك الذين لديهم نمط ظاهري أسود. بالإضافة إلى نشاط مضادات الميكروبات ونشاط PO، اختبرنا التعبير الجيني النسبي في الجسم الدهني للشرانق القديمة. أظهرت نتائج التحليل المضاد للميكروبات الدموية أن الشرانق القديمة ذات النمط الظاهري الأحمر كانت مختلفة بشكل كبير عن تلك التي لديها نمط ظاهري أسود في 12 ساعة بعد حقن المكورات العنقودية الذهبية، مما يشير إلى أن النمط الظاهري الأحمر كان أكثر حساسية للشرانق الذهبية . كما كشف فحص التعبير الجيني في الجسم الدهني أن النمط الظاهري الأحمر كان له استجابة مناعية أعلى من النمط الظاهري الأسود. كانت نتائجنا غير متسقة مع الاستنتاج السابق بأن الحشرات الداكنة زادت من وظيفة المناعة، مما يشير إلى أن العلاقة بين تصبغ البشرة والوظيفة المناعية في الحشرات لم تكن صلة مباشرة. يجب أيضًا مراعاة العوامل المحتملة الإضافية المرتبطة بالاستجابة المناعية، مثل تاريخ الحياة والعوامل التنموية والفسيولوجية.

Translated Description (French)

Résumé Plusieurs études ont démontré que chez les insectes, le mélanisme des cuticules est lié à la résistance aux agents pathogènes, car la coloration à base de mélanine et l'immunité innée possèdent des voies physiologiques similaires. Pour certains insectes, une résistance plus élevée aux agents pathogènes a été observée chez les individus plus foncés que chez les individus ayant une coloration cuticulaire plus claire. Ici, nous avons étudié la différence de réponse immunitaire entre deux morphes de couleur (noir et rouge) et entre les stades de vie (pupe et adulte) du charançon rouge du palmier Rhynchophorus ferrugineus (Coleoptera : Curculionidae). Ici, dans cette étude, l'épaisseur de la cuticule, le test microbien (activité antimicrobienne, activité de la phénoloxydase et densité des hémocytes) et l'expression génique liée au système immunitaire ont été évalués à différents stades du RPW. Les résultats de l'étude ont révélé que l'épaisseur de la cuticule du phénotype noir était plus épaisse que celle du phénotype rouge au stade de l'ancienne nymphe, alors qu'aucune différence significative n'a été trouvée au stade adulte. Ces résultats peuvent concerner les processus de développement de l'épiderme à différents stades du RPW. Les résultats des analyses de l'activité antimicrobienne, de l'activité de la phénoloxydase (PO) et de la densité des hémocytes ont montré que les adultes présentant un phénotype rouge présentaient une résistance aux agents pathogènes plus forte que ceux présentant un phénotype noir. En plus de l'activité antimicrobienne et de l'activité PO, nous avons testé l'expression relative des gènes dans le corps adipeux des vieilles nymphes. Les résultats de l'analyse antimicrobienne de l'hémolymphe ont montré que les vieilles pupes avec un phénotype rouge étaient significativement différentes de celles avec un phénotype noir 12 heures après l'injection de Staphylococcus aureus, suggérant que les pupes de phénotype rouge étaient plus sensibles à S. aureus . L'examen de l'expression des gènes dans le corps adipeux a également révélé que le phénotype rouge avait une réponse immunitaire plus élevée que le phénotype noir. Nos résultats étaient incompatibles avec la conclusion précédente selon laquelle les insectes noirs avaient une fonction immunitaire accrue, suggérant que la relation entre la pigmentation de la cuticule et la fonction immunitaire chez les insectes n'était pas un lien direct. D'autres facteurs possibles associés à la réponse immunitaire, tels que l'historique de vie, les facteurs physiologiques et de développement, doivent également être pris en compte.

Translated Description (Spanish)

Resumen Varios estudios demostraron que en los insectos el melanismo de la cutícula está interrelacionado con la resistencia a los patógenos, ya que la coloración basadaen melanina y la inmunidad innata poseen vías fisiológicas similares. Para algunos insectos, se observó una mayor resistencia a los patógenos en los individuos más oscuros que en los individuos con una coloración cuticular más clara. Aquí, investigamos la diferencia en la respuesta inmune entre dos morfos de color (negro y rojo) y entre las etapas de la vida (pupa y adulto) del picudo rojo de la palma Rhynchophorus ferrugineus (Coleoptera: Curculionidae). Aquí, en este estudio, se evaluaron el grosor de la cutícula, la prueba microbiana (actividad antimicrobiana, actividad de fenoloxidasa y densidad de hemocitos) y la expresión génica relacionadacon el sistema inmunitario en diferentes etapas del RPW. Los resultados del estudio revelaron que el grosor de la cutícula del fenotipo negro era más grueso que el fenotipo rojo en la etapa depupa vieja, mientras que no se encontraron diferencias significativas en la etapa adulta. Estos resultados pueden estar relacionados con los procesos de desarrollo de la epidermis en diferentes etapas del RPW. Los resultados de los análisis de actividad antimicrobiana, actividad de fenoloxidasa (PO) y densidad de hemocitos mostraron que los adultos con un fenotipo rojo tenían una mayor resistencia a los patógenos que aquellos con un fenotipo negro. Además de la actividad antimicrobiana y la actividad PO, probamos la expresión génica relativa en el cuerpo graso de pupas viejas. Los resultados del análisis antimicrobiano de hemolinfa mostraron que las pupas viejas con un fenotipo rojo eran significativamente diferentes de aquellas con un fenotipo negro a las 12 horas después de la inyección de Staphylococcus aureus, lo que sugiere que las pupas de fenotipo rojo eran más sensibles a S. aureus . El examen de la expresión génica en el cuerpo graso también reveló que el fenotipo rojo tenía una respuesta inmune más alta que el fenotipo negro. Nuestros resultados fueron inconsistentes con la conclusión anterior de que los insectos oscuros habían aumentado la función inmune, lo que sugiere que la relación entre la pigmentación de la cutícula y la función inmune en los insectos no era un vínculo directo. También se deben considerar posibles factores adicionales asociados con la respuesta inmunitaria, como el historial de vida, el desarrollo y los factores fisiológicos.

Files

ece3.7474.pdf

Files (15.9 kB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:059ea523785c309499c14a3b5610ff0a
15.9 kB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
اختلافات وظيفة المناعة بين اثنين من الأشكال اللونية لسوسة النخيل الحمراء <i>Rhynchophorus ferrugineus</i> (غمدية الأجنحة: Curculionidae) في مراحل الحياة المختلفة
Translated title (French)
Différences de fonction immunitaire entre deux morphes de couleur du charançon rouge du palmier <i>Rhynchophorus ferrugineus</i> (Coleoptera&nbsp;: Curculionidae) à différents stades de la vie
Translated title (Spanish)
Diferencias de función inmune entre dos morfos de color del picudo rojo de la palma <i>Rhynchophorus ferrugineus</i> (Coleoptera: Curculionidae) en diferentes etapas de la vida

Identifiers

Other
https://openalex.org/W3144756236
DOI
10.1002/ece3.7474

Is supplement to
https://openalex.org/W71417438 (Other)
https://openalex.org/W4293066289 (Other)
https://openalex.org/W4244273699 (Other)
https://openalex.org/W2921340221 (Other)
https://openalex.org/W2892093130 (Other)
https://openalex.org/W2587458218 (Other)
https://openalex.org/W2560657667 (Other)
https://openalex.org/W2329104403 (Other)
https://openalex.org/W2186551298 (Other)
https://openalex.org/W2131689018 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
Pakistan

References

  • https://openalex.org/W1887600644
  • https://openalex.org/W1930952977
  • https://openalex.org/W1969157447
  • https://openalex.org/W1978852670
  • https://openalex.org/W1982257688
  • https://openalex.org/W1983162461
  • https://openalex.org/W1983627469
  • https://openalex.org/W1987208905
  • https://openalex.org/W1987956305
  • https://openalex.org/W1990751466
  • https://openalex.org/W1991807082
  • https://openalex.org/W1998949470
  • https://openalex.org/W2005562705
  • https://openalex.org/W2007480067
  • https://openalex.org/W2017482741
  • https://openalex.org/W2021059406
  • https://openalex.org/W2027182484
  • https://openalex.org/W2047267173
  • https://openalex.org/W2056466539
  • https://openalex.org/W2060656097
  • https://openalex.org/W2067251433
  • https://openalex.org/W2074798952
  • https://openalex.org/W2078587953
  • https://openalex.org/W2083462524
  • https://openalex.org/W2102517829
  • https://openalex.org/W2102567265
  • https://openalex.org/W2105727504
  • https://openalex.org/W2106638065
  • https://openalex.org/W2107362086
  • https://openalex.org/W2112467050
  • https://openalex.org/W2132739522
  • https://openalex.org/W2143733290
  • https://openalex.org/W2156205730
  • https://openalex.org/W2287323837
  • https://openalex.org/W2349289192
  • https://openalex.org/W2412678729
  • https://openalex.org/W2552049830
  • https://openalex.org/W2560538920
  • https://openalex.org/W2583770040
  • https://openalex.org/W2619364688
  • https://openalex.org/W2897851206
  • https://openalex.org/W29845402
  • https://openalex.org/W3021194431
  • https://openalex.org/W3028447043
  • https://openalex.org/W3082289712
  • https://openalex.org/W3144756236
  • https://openalex.org/W4237407758