Activity and Expression of Midgut Proteases from Mexican and US Trichoplusia ni (Hübner) Strains Exposed to Bacillus thuringiensis

Abstract Proteases in the insect midgut have been associated with differences in susceptibility to Bacillus thuringiensis (Bt) insecticidal toxins. Therefore, we evaluated the protease activity of laboratory versus field strains of Trichoplusia ni that were previously characterized by their susceptibility to Bt Cry toxins or protoxins and antimicrobial peptide production (Tamez-Guerra et al. 2006, 2008). In addition, because aminopeptidases may be involved in Bt resistance, the expression of T. ni aminopeptidase N1 transcript (tnapn1) was analyzed by RT-PCR. These strains included Mexican (NL) and American (US) laboratory strains, as well as a field collected strain (GTO), and strains obtained by XenTari® selection from the laboratory strains (NLX and USX) or field strain (GTOX). The activity of proteases in midgut extracts were evaluated by in vitro assays or in-gel activity with specific substrates. The results indicated that the ratio of midgut protease activity (trypsin:chymotrypsin) was higher in the laboratory NL and US strains, but the differences did not correlate with Bt resistance. The ratio was slightly increased in the Xentari-selected field strain GTOX, and zymograms with Xentari or Cry1Ac as substrates suggested that both high and low molecular mass protease activities were increased in GTOX. Selection also resulted in 87% and 300% higher tnapn1 amplification in Xentari-selected NLX and USX, respectively. The relationship between Bt susceptibility, proteases and tnapn1 expression and activity alterations is discussed. Key Words: trypsin; chymotrypsin; Bt protoxins and toxins activation; aminopeptidase N1; enzymatic alterations Resumen Diferencias en la susceptibilidad de insectos a Bacillus thuringiensis (Bt) se han asociado a la actividad de proteasas intestinales del insecto. El presente estudio se realizó para evaluar la actividad de proteasas del intestino medio de cepas de Trichoplusia ni de laboratorio y campo en las que anteriormente se había caracterizado su susceptibilidad a protoxinas y toxinas Cry de Bt y producción de péptidos antimicrobiales (Tamez-Guerra et al. 2006, 2008). Debido a que la aminopeptidasa N1 se ha relacionado con la baja de susceptibilidad a Bt, también se analizó la amplificación de este transcrito (tnapn1) por RT-PCR entre las cepas de T. ni. Las cepas evaluadas fueron de laboratorio de México (NL) y Estados Unidos (US), así como las cepas colectadas de campo (GTO) o después de sobreexponer las larvas a XenTari® (NLX, USX y GTOX). La actividad de proteasas presentes en el extracto del intestino medio se evaluó en ensayos in vitro o en gel usando sustratos específicos. Los resultados mostraron que el rango entre la relación de tripsina:quimotripsina era mayor en las cepas de laboratorio NL y US, pero estas diferencias no mostraron correlación con la resistencia a Bt. El rango se incrementó ligeramente al seleccionar la cepa de campo GTOX con XenTari, mientras que los zimogramas usando Cry1Ac o XenTari como sustrato sugieren que se incrementó la actividad de proteasas de alta y baja masa molecular, especialmente en la cepa GTOX. También se observó un incremento del 87% y 300% en la expresión del tnapn1 en las cepas NLX y USX, respectivamente, seleccionadas con XenTari. Se discute la relación entre la susceptibilidad a Bt con la alteración de la expresión de tnapn1 y la actividad de proteasas. Palabras Clave: tripsina; quimiotripsina; activación de protoxinas y toxinas de Bt; aminopeptidasa N1; alteraciones enzimática

Asociación genética con el rendimiento deportivo en tenistas y voleibolistas de competencia

El rendimiento deportivo es una característica que depende de la interacción ambiental y de factores genéticos, por ello, un gran número de estudios han evaluado las variantes polimórficas relacionadas con tener un impacto en el desarrollo de atletas profesionales, encontrando marcadores genéticos vinculados a las condiciones físicas como resistencia, fuerza y la respuesta a deshidratación. La propuesta de este estudio fue explorar la asociación de los polimorfismos de un simple nucleótido en los genes AQP1, ACTN3 y ACE con el rendimiento en atletas de Tenis y Voleibol. La población consistió en 141 sujetos de ambos sexos; los tenistas fueron divididos en 3 categorías: Principiantes (16), Intermedios (25) y Profesionales elites (23); los deportistas de Voleibol fueron considerados un solo grupo de profesionales (34) y el grupo control de 43 sujetos representó una población que no tiene entrenamientos de alto rendimiento. ABSTRACT Human Athletic performance is a characteristic that depends of the environmental interaction and genetic factors, therefore, large number of studies have evaluated the polymorphism variants associated that have had an impact on the development of professional athletes, finding genetic markers related to physical performance as endurance, strength and response to dehydration. The purpose of this study was to explore the association between single nucleotide polymorphism (SNP) of AQP1, ACTN3 and ACE genes with elite performance of competitive athletes in Tennis and Volleyball. The study population consisted of 141 subjects of both sex; the Tennis players group were divided into three categories: beginners (16), intermediate (25) and professional-Elites (23); Volleyball players were considered as a single group of professional-elites athletes (34) and the control group consisted of 43 subjects who had not high performance training. Genotyping of samples were carried out by multiple PCR techniques and physical assessments were conducted by high performance trainers. Our results showed that the study population was not in HardyWeinberg equilibrium; also we did not find association between ACE gene and the different groups. The genotype XX of the ACTN3 gene was observed only among beginners and intermediate categories (4% and 2%) and AQP1 CC genotype was observed only in intermediated and professional-elites athletes. In conclusion, this study demonstrated that the ACNT3 and AQP1 genotypes are associated with the different categories, thus genotypes would be used as a tool for optimizing training plan

Análisis de polimorfismos genéticos en taekwondoínes de alto rendimiento relacionados al desempeño deportivo y su asociación a lesiones

Existen variaciones por las cuales un grupo de individuos puede desarrollar habilidades diferentes al resto de sus compañeros, el desempeño deportivo se basa en un proceso multifactorial en el que participa e influye el componente genético asociado a diversos factores, dentro de los cuales se encuentran las variantes alélicas predeterminados por los polimorfismos de un solo nucleótido (SNPs), son mutaciones en el material genético presentes en al menos 1% de la población, el cual puede ser una ventaja o desventaja según sus alelos y su respuesta al ambiente del ejercicio

Trichoplusia ni(Lepidoptera: Noctuidae) Survival, Immune Response, and Gut Bacteria Changes after Exposure toAzadirachta indica(Sapindales: Meliaceae) Volatiles

Se tienen reportes donde mencionan que los compuestos orgánicos volátiles (COVs) producidos por el árbol de neem (Azadirachta indica A. Juss.; Sapindales: Meliaceae) pueden alterar el crecimiento y desarrollo de algunos insectos. Además, la microbiota intestinal del insecto y la respuesta inmune son componentes clave en su desarrollo y se han relacionado con una mayor resistencia a algunos insecticidas. Al investigar la susceptibilidad y alteraciones fisiológicas de una plaga Lepidoptera, se observó la mortalidad de larvas de dos cepas del gusano falso medidor Trichoplusia ni (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae) después de su exposición a COVs de hojas, corteza y tallos (secos y molidos) del neem. Se observó una mortalidad del 79% y 63% de neonatas de las cepas NL (laboratorio) y Gto (campo), respectivamente, después de exponerlas a los COVs producidos por 10 gramos de hojas secas o tallos, además de diferencias en el peso de larvas y tamaño de pupas después de un periodo de incubación máximo de 30 días. Al analizar la amplificación de transcritos de genes de microbiota intestinal y genes de respuesta inmune relacionados con resistencia a insecticidas químicas, los resultados mostraron que el intestino de larvas de T. ni de la cepa NL expuestas a COVs sobre-traducían citocromo P450 (CYP4L4), PGRP, lisozima, atacina, cecropina, defensinas, galeromicina y lebocina al compararla frente a larvas no expuestas (control), mientras que no se observaron diferencias con la proteína ribosomal S5 (control interno) y la caspasa. Mismas muestras revelaron una amplificación reducida (27%) de transcritos para enterobacterias, lo que sugiere una represión bacteriana. El efecto de COV del neem en la respuesta inmune podría explicar en parte algún bloqueo en la muda larvaria o pupación. Debido a que hojas, tallos y corteza de neem se utilizan principalmente como fertilizante, se discute su uso potencial en programas de manejo de plagas para el control de T. ni en cultivos hospederos (coliflor, brócoli o repollo). ABSTRACT Volatile organic compounds (VOCs) produced by the neem tree (Azadirachta indica A. Juss.; Sapindales: Meliaceae) are known to alter growth and development of several insects. Additionally, the insect’s gut microbiota and immune response are key components in insect development and have been linked to increased resistance to insecticides. In the present study, larval mortality, immune response, and intestinal bacteria changes in the cabbage looper, Trichoplusia ni (Hübner) (Lepidoptera: Noctuidae), induced by VOCs of dried and milled neem leaves, stems, and bark were investigated. Exposure of neonates to 10 g of mixed dried leaves and stems resulted in 79 and 63% mortality of laboratory and field T. ni strains, respectively. In addition, differences were observed in larval weights and pupal sizes during 30 d of incubation. Further studies included transcript amplification of enterobacteria genes and genes related to immune responses and chemical synthetic insecticide resistance. Midguts from the VOC-exposed laboratory strain of T. ni larvae over-transcribed cytochrome P450 (CYP4L4), PGRP, lysozyme, attacin, cecropin, defensin, gallerimycin, and lebocin, compared with unexposed control larvae, whereas ribosomal protein S5 (internal control) and caspase transcripts did not show changes. These samples revealed reduced enterobacteria transcript amplification (27%), suggesting bacterial repression. The effect of neem VOCs on the immune response may in part explain the inhibitory effect on the molting process, in which chitin is broken down to release the old cuticle between instars. Because neem leaves, stems, and bark are widely used as fertilizers, their potential application in pest management programs for controlling T. ni on host crops (cauliflower, broccoli, or cabbage) is discussed