دوره 15، شماره 4 - ( زمستان 1403 )                   جلد 15 شماره 4 صفحات 128-117 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Gharehdaghi L, Tahmasbi G, Harkinezhad T. (2024). A Study on the Possibility of Molecular Communication between Honey Bees and Sunflower through the Interspecies Transfer of Small RNAs. Res Anim Prod. 15(4), 117-128. doi:10.61186/rap.15.4.117
URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1445-fa.html
قره داغی لیلا، طهماسبی غلامحسین، هرکی نژاد طاهر. مطالعه امکان ارتباط مولکولی بین زنبور عسل و گیاه آفتابگردان از طریق انتقال بین گونه‎ ای RNA‎های کوچک پژوهشهاي توليدات دامي 1403; 15 (4) :128-117 10.61186/rap.15.4.117

URL: http://rap.sanru.ac.ir/article-1-1445-fa.html


1- بخش تحقیقات علوم دامی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی آذربایجان شرقی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تبریز، ایران
2- بخش تحقیقات زنبور عسل، مؤسسه تحقیقات علوم دامی کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، ایران
3- گروه علوم دامی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
چکیده:   (856 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: زنبورعسل افزون بر تولید محصولات گوناگون مهمترین نقش خود را در طبیعت با دخالت در عمل گرده ‎افشانی و افزایش تولید محصولات کشاورزی و احیای محیط زیست ایفا می ‎کند، به‎ طوری‎که تقریباً یک سوم تولید منابع غذایی بشر مستقیم یا غیرمستقیم به گرده‎ افشانی حشرات (زنبورعسل در رأس آنها) بستگی دارد. همچنین بررسی‎ ها نشان می‎ دهد که در کشورهای مختلف، نقش زنبورعسل در افزایش تولیدات کشاورزی 69 تا 143 برابر تولیدات مستقیم آن می‎ باشد. با گذشت بیش از یک دهه از شروع مطالعات مربوط به انتقال غذایی miRNAها بین موجودات مختلف و نقش تنظیمی آن‎ها در موجود میزبان، این بحث همچنان داغ و به‎ روز می ‎باشد. به‎ طوری‎که مطالعات محدودی در مورد نقش مصرف خوراکی miRNAها در زنبورعسل به‎ عنوان یک گرده‎ افشان مهم در صنعت کشاورزی و اکوسیستم طبیعی انجام شده است. امکان تنظیم بیان ژن بین گونه ‎های مختلف از طریق miRNAهای خوراکی، می ‎تواند سود ویژه ‎ای در رابطه متقابل گیاهان و گرده ‎افشان‎ های آن‎ها داشته باشد به ‎طوری‎که گیاهان می‎ توانند بیان ژن حشرات گرده ‎افشان را از طریق انتقال RNAهای کوچک کنترل کنند. به بیان دیگر، miRNAها نه‎ تنها بین سلول‎ ها و بافت ‎های یک ارگانیسم، بلکه بین گونه‎ های مختلف نیز قابلیت انتقال داشته و همچنان عملکرد تنظیمی خود را حفظ می‎ کنند. با توجه به نقش حیاتی زنبورعسل در گرده ‎افشانی گیاهان، این حشره می‎ تواند به ‎عنوان مدل بهتری در این زمینه مطرح شود. بدین‎ منظور، مطالعه حاضر که با هدف بررسی وجود ارتباط مولکولی بین این حشره مفید اجتماعی و گیاه میزبان از طریق انتقال غذایی miRNAهای با منشأ خارجی بوده، می‎ تواند ابعاد جدید و گسترده‎ای از اثرات مفید این ارتباط را روشن کند.
مواد و روش‎ ها: جمع ‎آوری گرده توسط تله گرده از کندوهای زنبورعسل واقع در مزرعه آفتابگردان در منطقه شال قزوین-ایران در روزهای اوج گلدهی گیاه مزبور انجام گرفت. گرده جمع ‎آوری شده بلافاصله از لحاظ مورفولوژیکی بررسی و به‎ منظور حفظ تازگی و جلوگیری از تخریب RNA، به تانک ازت مایع منتقل شد. به‎ منظور انجام آزمایشات تغذیه‎ ای از چهار عدد کندو برای جمع‌‌آوری زنبور پرستار و تغذیه تحت شرایط کنترل شده استفاده شد. بدین‎ ترتیب حدود صد عدد زنبور جوان از هرکدام از کندوها به داخل قفس‌‌های مخصوص طراحی شده، منتقل شد. دو عدد از قفس‌‌ها به‎ عنوان شاهد (تغذیه با شربت شکر) و دو قفس به ‎عنوان تیمار تغذیه شده با گرده آفتابگردان در نظر گرفته شد. همچنین برای برقراری شرایط طبیعی کندو (فرمون ملکه، دما و رطوبت) در حین آزمایش، قفس‎ه ای حاوی زنبورهای پرستار در طبقه بالای کندو قرار داده شد. به‎ منظور شستشوی دستگاه گوارش زنبور، همه تیمارها به ‎مدت 48 ساعت با شربت شکر تغذیه شده، بعد از آن برای تشویق تغذیه بعدی حدود 3 ساعت زنبورها گرسنه نگه داشته شدند و در 24 ساعت بعدی تیمار شاهد همچنان با شربت شکر و تیمار بعدی با محلول 30 درصد شکر و 70 درصد گرده آفتابگردان تغذیه شد. بعد از اتمام آزمایشات تغذیه‎ ای، زنبوران با استفاده از سرما بیهوش شده و بافت روده میانی آن‎ها جمع ‎آوری و در ترایزول هموژنیزه شده و در دمای منفی هشتاد درجه سانتی ‎گراد تا زمان استخراج ذخیره گردید. استخراج RNA از گرده و بافت روده میانی زنبورعسل با استفاده از کیت miRNeasy mini Kit از شرکت کیاژن انجام گرفت و نمونه ‎ها برای توالی‎ یابی به شرکت Novogene بیجینگ چین فرستاده شد. بعد از توالی ‎یابی موفیت ‎آمیز Small RNA-Seq، با استفاده از آنالیزهای بیوانفورماتیکی، miRNAهای گرده آفتابگردان شناسایی و ردیابی آن‎ها در زنبورهای گروه‎های مختلف تغذیه شده انجام گرفت. در گام بعد، از تکنیک RT-qPCR برای تأیید نتایج حاصل از آنالیز بیوانفورماتیکی، استفاده شد.
یافته ‎ها: نتایج آنالیز بیوانفورماتیکی حاکی از ردیابی یازده miRNAی گیاهی (miR-148a، miR-26a، miR-21-5p، miR-143، miR-27a، miR-203، let-7g، miR-126، miR-30d، miR-101 و miR-103در زنبوران تغذیه شده با گرده آفتابگردان بود در حالی‎که در زنبوران گروه کنترل هیچ miRNA گیاهی یافت نشد. برای راستی آزمایی نتایج حاصل از آنالیز بیوانفورماتیکی، به‎ طور تصادفی الگوی بیان چهار مورد از miRNAهای منتقل شده (let-7g، miR-21-5p، miR-126 و148 miR-) با روش RT-qPCR تأیید شد که نشانگر نقش احتمالی miRNAهای گیاهی ردیابی شده در تنظیم بیان ژن زنبورعسل می‎ باشد.
نتیجه‎ گیری: این یافته‌ها شواهد قانع‌کننده‌ای را برای انتقال موفق میکروRNAها (miRNAها) از گیاه میزبان به بدن زنبورهای عسل از طریق رژیم غذایی ارائه می‌دهند. این پدیده به ارتباطات پیچیده بین زنبورهای عسل و گیاهانی که گرده‌افشانی می‌کنند، تأکید می‌کند و نقش حیاتی زنبورهای عسل در حفظ سلامت اکوسیستم و تولیدات کشاورزی را برجسته می‌سازد. بحث جاری درباره انتقال رژیمی ‎miRNAهای گیاهی در گونه‌های مختلف، پتانسیل نقش‌های تنظیمی آن‌ها در تأثیرگذاری بر بیان ژن در موجودات میزبان را نشان می‌دهد. کشف یک رابطه مولکولی بین زنبورهای عسل و گیاهان میزبان از طریق miRNAها، راه‌های جدیدی را برای درک تعاملات پیچیده‌ای که در اکوسیستم‌ها رخ می‌دهد، به‎ ویژه بین حشرات گرده‌افشان و گیاهان گلدار، باز می‌کند. با پیشرفت بیشتر در ابعاد گسترده این رابطه مولکولی، به‌طور فزاینده‌ای روشن می‌شود که این تعاملات می‌توانند به‌عنوان یک نقشه راه برای مطالعات آینده عمل کنند. چنین تحقیقاتی می‌تواند بر روی افزایش تولید کندو از طریق پرورش انتخابی گیاهانی که مزایای تغذیه‌ای و ژنتیکی را برای زنبورهای عسل بهینه می‌کنند، متمرکز شود. علاوه بر این، درک اینکه چگونه این miRNAهای منتقل‌شده بر سیستم ایمنی زنبورهای عسل تأثیر می‌گذارند، ممکن است منجر به توسعه استراتژی‌های بهبودی برای مقاومت در برابر بیماری‌ها شود که در نهایت به نفع هر دو جمعیت زنبور و شیوه‌های کشاورزی وابسته به خدمات گرده‌افشانی آن‌ها خواهد بود.

 
متن کامل [PDF 1150 kb]   (169 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: تخصصي
دریافت: 1402/11/4 | پذیرش: 1403/2/11

فهرست منابع
1. Arabpour, Z., Mohammadabadi, M., & Khezri, A. (2021). The expression pattern of p32 gene in femur, humeral muscle, back muscle and back fat tissues of Kermani lambs. Agricultural Biotechnology Journal, 13 (4), 183-200.
2. Ashby, R., Forêt, S., Searle, I., & Maleszka, R. (2016). MicroRNAs in honey bee caste determination. Scientific Reports, 6(1), 1-5. [DOI:10.1038/srep18794]
3. Bahador, Y., Mohammadabadi, M., Khezri, A., Asadi, M., & Medhati, L. (2016). Study of genetic diversity in honey bee populations in Kerman province using ISSR markers. Research on Animal Production, 7(13), 192-186. [In Persian] [DOI:10.18869/acadpub.rap.7.13.192]
4. Bartel, DP. (2004). MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function. Cell, 116, 281-97. [DOI:10.1016/S0092-8674(04)00045-5]
5. Chin, A. R., Fong, M. Y., Somlo, G., Wu, J., Swiderski, P., Wu, X., & Wang, S.E. (2016). Cross-kingdom inhibition of breast cancer growth by plant MIR159. Cell Research, 26, 217-228. [DOI:10.1038/cr.2016.13]
6. Cocucci, E., Racchetti, G., & Meldolesi, J. (2009). Shedding microvesicles: artefacts no more. Trends in Cell Biology, 19(2), 43-51. [DOI:10.1016/j.tcb.2008.11.003]
7. Ebadi, R., & Ahmadi, A. (2004). Honey bee culture. First edition, Arkan Press. [In Persian]
8. Fire, A., Xu, S., Montgomery, MK., Kostas, SA., Driver, SE., & Mello, C C. (1998). Potent and specific genetic interference by double-stranded RNA in Caenorhabditis elegans. Nature, 391(6669), 806. [DOI:10.1038/35888]
9. Friedman, R. C., Farh, K. K., Burge, C. B., & Bartel, D. P. (2009). Most mammalian mRNAs are conserved targets of microRNAs. Genome Research, 19(1), 92-105. [DOI:10.1101/gr.082701.108]
10. Garbian, Y., Maori, E., Kalev, H., Shafir, S., & Sela, I. (2012). Bidirectional transfer of RNAi between honey bee and Varroa destructor: Varroa gene silencing reduces Varroa population. PLoS Pathogen, 8, e1003035. [DOI:10.1371/journal.ppat.1003035]
11. Hirschi, K. D. (2012). New foods for thought. Trends Plant Science, 17, 123-5. [DOI:10.1016/j.tplants.2012.01.004]
12. Hunter, M.P., Ismail, N., Zhang, X., Aguda, B.D., Lee, E.J., Yu, L., Xiao, T., Schafer, J., Lee, M.L., Schmittgen, T.D., & Nana-Sinkam, S.P. (2008). Detection of microRNA expression in human peripheral blood microvesicles. PloS One, 3(11), e3694. [DOI:10.1371/journal.pone.0003694]
13. Huvenne, H., & Smagghe, A. (2010). Mechanisms of dsRNA uptake in insects and potential of RNAi for pest control: a review. Journal of Insect Physiology, 56, 227-35. [DOI:10.1016/j.jinsphys.2009.10.004]
14. Ivashuta, S. I., Petrick, J. S., Heisel, S. E., Zhang, Y., Guo, L., Reynolds, T. L., Rice, J.F., Allen, E., & Roberts, J. K. (2009). Endogenous small RNAs in grain: Semi-quantification and sequence homology to human and animal genes. Food and Chemical Toxicology, 47, 353-360. [DOI:10.1016/j.fct.2008.11.025]
15. Ivashuta, S., Zhang, Y., Wiggins, B.E., Ramaseshadri, P., Segers, G. C., Johnson, S., Meyer, S.E., Kerstetter, R. A., McNulty, B. C., Bolognesi, R., & Heck, G.R. (2015). Environmental RNAi in herbivorous insects. RNA, 21(5), 840-50. [DOI:10.1261/rna.048116.114]
16. Jarosch, A., & Moritz, R. F. A. (2011). Systemic RNA-interference in the honeybee Apis mellifera: tissue dependent uptake of fluorescent siRNA after intra-abdominal application observed by laser-scanning microscopy. Journal of Insect Physiology, 57, 851-7. [DOI:10.1016/j.jinsphys.2011.03.013]
17. Jonathan, W. S., Andrew, E., Stephanie, K., Aaron., L. B., & Stephen, Y. C. (2013). Ineffective delivery of diet-derived microRNAs to recipient animal organisms. RNA Biology, 10(7), 1107-1116. [DOI:10.4161/rna.24909]
18. Klein, A. M., Vaissiere, B.E., Cane, J. H., Steffan-Dewenter, I., Cunningham, S.A., Kremen, C., & Tscharntke, T. (2007). Imortance of pollinators in changing landscape for world crops. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 274(1608), 303-313. [DOI:10.1098/rspb.2006.3721]
19. Lee, H. R., Mitra, J., Lee, S., Gao, S. J., Oh, T. K., Kim, M. H., Ha, T., & Jung, J. U. (2016). Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus viral interferon regulatory factor 4 (virf4) perturbs the g1-s cell cycle progression via deregulation of the cyclin d1 gene. Journal of Virology, 90, 1139-1143. [DOI:10.1128/JVI.01897-15]
20. Li, X., Zhang, M., & Zhang, H. (2011). RNA interference of four genes in adult Bactrocera dorsalis by feeding their dsRNAs. PLoS One, 6(3), e17788. [DOI:10.1371/journal.pone.0017788]
21. Mao, Y. B., Cai, W. J., Wang, J. W., Hong, G. J., Tao, X. Y., Wang, L. J., Huang, Y. P., & Chen, X. Y. (2007). Silencing a cotton bollworm P450 monooxygenase gene by plant-mediated RNAi impairs larval tolerance of gossypol. Nature Biotechnology, 25(11), 1307-13. [DOI:10.1038/nbt1352]
22. Masood, M., Everett, C. P., Chan, S. Y., & Snow, J. W. (2016). Negligible uptake and transfer of diet-derived pollen microRNAs in adult honey bees. RNA Biology, 13(1), 109-18. [DOI:10.1080/15476286.2015.1128063]
23. Masoudzadeh, S. H., Mohammadabadi, M. R., Khezri, A., Kochuk-Yashchenko, O. A., Kucher, D. M., Babenko, O. I., ... & Titarenko, I. V. (2020). Dlk1 gene expression in different Tissues of lamb. Iranian Journal of Applied Animal Science, 10, 669-677.
24. Mohamadipoor Saadatabadi, L., Mohammadabadi, M., Amiri Ghanatsaman, Z., Babenko, O., Stavetska, R., Kalashnik, O., ... & Asadollahpour Nanaei, H. (2021). Signature selection analysis reveals candidate genes associated with production traits in Iranian sheep breeds. BMC Veterinary Research, 17(1), 1-9. [DOI:10.1186/s12917-021-03077-4]
25. Mohammadabadi, M., Masoudzadeh, S. H., Khezri, A., Kalashnyk, O., Stavetska, R. V., Klopenko, N. I., ... & Tkachenko, S. V. (2021). Fennel (Foeniculum vulgare) seed powder increases Delta-Like Non-Canonical Notch Ligand 1 gene expression in testis, liver, and humeral muscle tissues of growing lambs. Heliyon, 7(12). [DOI:10.1016/j.heliyon.2021.e08542]
26. Mohammadabadi, M. (2019). Expression of calpastatin gene in Raini Cashmere goat using Real Time PCR. Agricultural Biotechnology Journal, 11, 219-235.
27. Mohammadabadi, M., & Nanaei, H. A. (2021). Leptin gene expression in Raini Cashmere goat using real time PCR. Agricultural Biotechnology Journal, 13, 197-214.
28. Nazzi, F., Brown, S. P., Annoscia, D., Del Piccolo, F., Di Prisco, G., Varricchio, P., Della Vedova, G., Cattonaro, F., Caprio, E., & Pennacchio, F. (2012). Synergistic parasite-pathogen interactions mediated by host immunity can drive the collapse of honeybee colonies. PLoS Pathogens, 8(6), e1002735. [DOI:10.1371/journal.ppat.1002735]
29. Petrick, J. S., Brower-Toland, B., Jackson, A. L., & Kier, L. D. (2013). Safety assessment of food and feed from biotechnology-derived crops employing RNAmediated gene regulation to achieve desired traits: a scientific review. Regulatory Toxicology and Pharmacology, 66, 167-76. [DOI:10.1016/j.yrtph.2013.03.008]
30. Pfeffer, S., Zavolan, M., Grässer, F. A., Chien, M., Russo, J. J., Ju, J., John, B., Enright, A. J., Marks, D., & Sander, C. (2004). Identification of virus-encoded microRNAs. Science, 304, 734-736. [DOI:10.1126/science.1096781]
31. Rusek, A. M., Abba, M., Eljaszewicz, A., Moniuszko, M., Niklinski, J. & Allgayer, H. (2015). MicroRNA modulators of epigenetic regulation, the tumor microenvironment and the immune system in lung cancer. Molecular Cancer, 14(1), 34. [DOI:10.1186/s12943-015-0302-8]
32. Seyeddokht, A., Rahmaninia, J., Karami, H. (2023). Classification of microRNA precursors using reduced features of dinucleotide repeats in cattle (Bos Taurus). Research on Animal Production, 14(41), 33-44. [In Persian] [DOI:10.61186/rap.14.41.33]
33. Shahsavari, M., Mohammadabadi, M., Khezri, A., Asadi Fozi, M., Babenko, O., Kalashnyk, O., ... & Tkachenko, S. (2023). Correlation between insulin-like growth factor 1 gene expression and fennel (Foeniculum vulgare) seed powder consumption in muscle of sheep. Animal Biotechnology, 34(4), 882-892. [DOI:10.1080/10495398.2021.2000997]
34. Taheri, M., & Rezaei, M. (2022). The Effect of using Organic Acid, Prebiotics and Probiotics as a Supplement in Stimulant Syrup on the Performance of Iranian Bee Colonies. Research on Animal Production, 13(36), 172-178. [In Persian] [DOI:10.52547/rap.13.36.172]
35. Timmons, L., Court, D. L., & Fire, A. (2001). Ingestion of bacterially expressed dsRNAs can produce specific and potent genetic interference in Caenorhabditis elegans. Gene, 263, 103-12. [DOI:10.1016/S0378-1119(00)00579-5]
36. Vickers, K. C., Palmisano, B. T., Shoucri, B. M., Shamburek, R. D., & Remaley, A. T. (2011). MicroRNAs are transported in plasma and delivered to recipient cells by high-density lipoproteins. Nature Cell Biology, 13, 423-433. [DOI:10.1038/ncb2210]
37. Wallberg, A., Han, F., Wellhagen, G., & Dahle, B. (2014). Worldwidw survey of genome sequence variation provides insight into the evolutionary history of the honey bee Apis mellifera. Nature Genetics, 46, 1081-1088. [DOI:10.1038/ng.3077]
38. Wang, Z. Z., Ye, X. Q., Shi, M., Li, F., Wang, Z. H., & Zhou, Y. N. (2018). Parasitic insect-derived miRNAs modulate host development. Nature Communication, 9(1),1-9. [DOI:10.1038/s41467-024-52768-7]
39. Waster, N. M., & Ollerton, J. (2006). Plant-pollinator interactions: From specialization to generalization. University of Chicago Press, 98(4), 899-900. [DOI:10.1093/aob/mcl174]
40. Witwer, K. W. (2012). XenomiRs and miRNA homeostasis in health and disease: evidence that diet and dietary miRNAs directly and indirectly influence circulating miRNA profiles. RNA Biology, 9, 1147-54. [DOI:10.4161/rna.21619]
41. Yu, N., Christiaens, O., Liu, J., Niu, J., Cappelle, K., & Caccia, S. (2012). Delivery of dsRNA for RNAi in insects: an overview and future directions. Insect Science, 20, 4-14. [DOI:10.1111/j.1744-7917.2012.01534.x]
42. Zhang, L., Hou, D., Chen, X., Li, D., Zhu, L., & Zhang, Y. (2012). Exogenous plant MIR168a specifically targets mammalian LDLRAP1: evidence of cross-kingdom regulation by microRNA. Cell Research, 22(1), 107-26. [DOI:10.1038/cr.2011.158]
43. Zhang, Y., Wiggins, B. E., Lawrence, C., Petrick, J., Ivashuta, S., & Heck, G. (2012). Analysis of plant-derived miRNAs in animal small RNA datasets. BMC Genomics, 13, 1-1. [DOI:10.1186/1471-2164-13-381]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به پژوهشهای تولیدات دامی می باشد.

طراحی و برنامه نویسی : یکتاوب افزار شرق

© 2025 CC BY-NC 4.0 | Research On Animal Production

Designed & Developed by : Yektaweb