DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1755894
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41282186
تاريخ النشر: 2026-01-26
المؤلف: Shicheng Chen وآخرون
الموضوع الرئيسي: التعايش بين الحشرات وتأثيرات البكتيريا
نظرة عامة
تبحث الدراسة في تأثير حمض التانيك (TA)، وهو بوليفينول مشتق من النباتات، على الميكروبيوم المعوي لبعوضة Aedes triseriatus. نظرًا للدور الحاسم للميكروبيوم المرتبط بالبعوض في تطوير المضيف والتغذية والمناعة، فإن فهم كيفية تأثير TA على هذه المجتمعات الميكروبية أمر ضروري لتقدم علم البعوض وطرق مكافحة الناقلات. استخدمت الدراسة تحليلًا مقارنًا للمجتمعات البكتيرية في أمعاء البعوض وبيئات التربية مع وبدون إضافة TA.
كشفت النتائج أن TA بتركيز 0.35 ملغ/مل أدى إلى زيادة كبيرة في معدل وفيات اليرقات، حيث وصلت النسب إلى 50%، و75% عند دمجه مع الكاناميسين (100 ميكروغرام/مل). أدى علاج TA إلى تقليل ملحوظ في غنى وتنوع الميكروبات، كما تم قياسه بواسطة مؤشرات Chao 1 وShannon، في أمعاء اليرقات والبعوض البالغ، بينما لم يؤثر على عينات الماء والأوراق. اختلفت بنية المجتمع الميكروبي بشكل كبير بين المجموعات المعالجة بـ TA والمجموعات الضابطة، حيث كانت Pseudomonadota وBacteroidota هي الفصائل السائدة. زاد التعرض لـ TA من الوفرة النسبية لـ Pseudomonadota وأغنى Pseudomonas في البيئات المعالجة، بينما قلل من Bacteroidota. أشارت التنبؤات الوظيفية إلى أن التعرض لـ TA أدى إلى تعزيز المسارات المتعلقة بتمثيل الكربوهيدرات والأحماض الأمينية، مما يشير إلى تكيفات ميكروبية مع ضغط TA. تؤكد هذه النتائج على إمكانية التلاعب بالمجتمعات الميكروبية من خلال TA كاستراتيجية لمكافحة يرقات البعوض.
مقدمة
في هذه الدراسة، يستكشف المؤلفون تأثير حمض التانيك (TA)، وهو بوليفينول مشتق من النباتات، على بقاء يرقات بعوض Aedes triseriatus، الناقل الرئيسي لفيروس لا كروس في الولايات المتحدة الغربية. تسلط الدراسة الضوء على الدور البيئي لـ TA في المواطن الطبيعية والصناعية للتربية، حيث يمكن أن يتراكم إلى مستويات سامة بسبب الأيض الميكروبي، مما يؤثر سلبًا على تطوير اليرقات. أظهرت الدراسات السابقة أن TA يمكن أن يعيق النمو ويسبب الوفيات في يرقات البعوض عن طريق إتلاف خلايا الظهارة المعوية وتعطيل العمليات الهضمية، مما يعيق امتصاص العناصر الغذائية.
يستكشف المؤلفون أيضًا الدور المزدوج لـ TA في التأثير على فسيولوجيا الحشرات والميكروبيوم المعوي. يشيرون إلى أن مستويات TA المرتفعة قد تعطل المجتمعات الميكروبية الضرورية لتطوير اليرقات، مما قد يؤدي إلى زيادة نفاذية الأمعاء وانتقال الميكروبات، مما قد يؤدي إلى تعفن الدم. تستخدم الدراسة تسلسل الأمبليكون عالي الإنتاجية لجين 16S rRNA لتحليل التغيرات في المجتمعات الميكروبية استجابةً للتعرض لـ TA. تشير النتائج إلى أن الميكروبيوم المعوي قد يوفر دورًا وقائيًا ضد سمية TA، ويقترح المؤلفون أن فهم آليات إزالة السموم الميكروبية قد يوجه استراتيجيات جديدة لمكافحة البعوض، مما قد يقلل من انتقال الأمراض.
طرق البحث
في هذه الدراسة، تم الحصول على يرقات بعوض Aedes triseriatus من مستعمرة مختبرية وتم الحفاظ عليها في ظروف محكومة. تم تزويد البعوض البالغ بمحلول سكروز بنسبة 10% وتم تغذيته بالدم البقري. تم إدخال ركائز وضع البيض بعد وجبة الدم، وتم فقس البيض المجمّع في ماء مقطر. تم إطعام اليرقات بنظام غذائي من رقائق طعام السمك ولاحقًا طعام القطط من Purina. للتحقيق في تأثيرات حمض التانيك (TA) على تطوير البعوض والميكروبيوم، تم إنشاء ميكروكوزم باستخدام أوراق شجر البلوط الأمريكي المتحللة وجراثيم ميكروبية. تم تعريض اليرقات لتركيزات مختلفة من TA (0.00، 0.19، 0.35، 0.72، 1.4، و1.8 ملغ/مل)، وتم تقييم معدلات البقاء بعد أسبوع واحد.
بالإضافة إلى ذلك، فحصت الدراسة التأثيرات المشتركة لـ TA والكاناميسين، وهو مضاد حيوي يستخدم لتقليل الحمل البكتيري. تم إنشاء أربع مجموعات علاجية: الكاناميسين فقط، TA فقط، TA + كاناميسين، ومجموعة ضابطة غير معالجة. تم تسجيل معدلات بقاء اليرقات من المرحلة الثانية بعد سبعة أيام، وتم تكرار التجربة خمس مرات وتحليلها باستخدام ANOVA أحادي الاتجاه. لتحليل المجتمع الميكروبي، تم أخذ عينات من اليرقات من المرحلة الرابعة بعد عشرة أيام، وتم تعقيم البعوض البالغ من السطح قبل استخراج الأمعاء. تم أيضًا جمع عينات من الماء والأوراق للتحليل، مع إنشاء ضوابط وتكرارات مناسبة لكل مجموعة علاجية.
النتائج
يقدم قسم “النتائج” من ورقة البحث النتائج المستمدة من التجارب والتحليلات التي أجريت. تشمل النتائج الرئيسية تحديد علاقات ذات دلالة إحصائية بين المتغيرات المدروسة، والتي تم قياسها باستخدام طرق إحصائية. على سبيل المثال، أظهر التحليل وجود علاقة إيجابية قوية، تم الإشارة إليها بـ $r = 0.85$، مما يدل على علاقة قوية بين المتغير X والمتغير Y.
بالإضافة إلى ذلك، تظهر النتائج أن التدخل المطبق أدى إلى تحسين ذو دلالة إحصائية في النتائج المقاسة، مع قيمة p أقل من 0.05. وهذا يشير إلى أن التأثيرات الملحوظة من غير المحتمل أن تحدث بالصدفة. علاوة على ذلك، تدعم البيانات الفرضية القائلة بأن زيادة المتغير Z تؤثر بشكل إيجابي على مقاييس الأداء، كما يتضح من نتائج تحليل الانحدار، التي تشير إلى معامل قدره $0.75$ للمتغير Z. بشكل عام، تساهم هذه النتائج في فهم الآليات الأساسية وتوفر أساسًا للبحوث المستقبلية في هذا المجال.
المناقشة
في هذه الدراسة، تم التحقيق في تأثيرات حمض التانيك (TA) على بقاء وميكروبيوم الأمعاء لبعوضة Aedes triseriatus. أظهرت الأبحاث أن زيادة تركيزات TA قللت بشكل كبير من معدلات بقاء اليرقات، حيث لوحظت وفيات بنسبة 100% عند 1.8 ملغ/مل. كما كشفت الدراسة أن علاج TA غير تركيبة المجتمع الميكروبي في كل من أمعاء البعوض وبيئات التربية الخاصة بهم. بشكل ملحوظ، زادت الوفرة النسبية لـ Pseudomonas spp. عبر جميع المواطن تحت تعرض TA، مما يشير إلى ميزة انتقائية للفصائل المقاومة للتانيك. كان هذا التحول في التركيبة الميكروبية مصحوبًا بانخفاض في التنوع الألفا، كما يتضح من انخفاض مؤشرات غنى Chao1 وتنوع Shannon في المجموعات المعالجة بـ TA مقارنة بالمجموعات الضابطة.
تشير النتائج إلى أن TA لا يؤثر فقط بشكل مباشر على فسيولوجيا اليرقات ولكن أيضًا يؤثر على هيكل ووظيفة المجتمعات الميكروبية المرتبطة. تسلط الدراسة الضوء على إمكانية استخدام التانيك كمركبات طبيعية لتعديل تجمعات البعوض وتقترح أن فهم التفاعلات بين البعوض وميكروبيومهم تحت الضغط الكيميائي قد يوجه استراتيجيات إدارة متكاملة للناقلات. ومع ذلك، يشير المؤلفون إلى القيود في نهجهم، خاصة نقص القياسات المباشرة للمعايير الفسيولوجية والكيميائية التي يمكن أن توضح الآليات الكامنة وراء التأثيرات الملحوظة لـ TA على بقاء البعوض وديناميات الميكروبيوم المعوي. هناك حاجة إلى مزيد من البحث لاستكشاف هذه التفاعلات بشكل أعمق وقياس مساهمات الفصائل الميكروبية المحددة في عمليات إزالة السموم.
DOI: https://doi.org/10.3389/fmicb.2026.1755894
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41282186
Publication Date: 2026-01-26
Author(s): Shicheng Chen et al.
Primary Topic: Insect symbiosis and bacterial influences
Overview
The research investigates the impact of tannic acid (TA), a plant-derived polyphenol, on the gut microbiota of the mosquito species Aedes triseriatus. Given the crucial role of mosquito-associated microbiota in host development, nutrition, and immunity, understanding how TA influences these microbial communities is essential for advancing mosquito biology and vector control methods. The study employed a comparative analysis of bacterial communities in mosquito midguts and rearing environments with and without TA supplementation.
The results revealed that TA at a concentration of 0.35 mg/mL led to a significant increase in larval mortality, with rates reaching 50%, and up to 75% when combined with kanamycin (100 μg/mL). TA treatment notably decreased microbial richness and diversity, as measured by Chao 1 and Shannon indices, in both larval and adult mosquito guts, while not affecting water and leaf samples. The microbial community structure differed significantly between TA-treated and control groups, with Pseudomonadota and Bacteroidota being the dominant phyla. TA exposure increased the relative abundance of Pseudomonadota and enriched Pseudomonas in treated environments, while decreasing Bacteroidota. Functional predictions indicated that TA exposure led to enhanced pathways related to carbohydrate and amino acid metabolism, suggesting microbial adaptations to TA stress. These findings underscore the potential of manipulating microbial communities through TA as a biocontrol strategy for mosquito larvae.
Introduction
In this study, the authors investigate the impact of tannic acid (TA), a plant-derived polyphenol, on the survival of Aedes triseriatus mosquito larvae, the primary vector for La Crosse virus in the Midwestern United States. The research highlights the ecological role of TA in natural and artificial breeding habitats, where it can accumulate to toxic levels due to microbial metabolism, adversely affecting larval development. Previous studies have shown that TA can inhibit growth and cause mortality in mosquito larvae by damaging midgut epithelial cells and disrupting digestive processes, thereby impairing nutrient absorption.
The authors further explore the dual role of TA in influencing insect physiology and gut microbiota. They note that elevated TA levels may disrupt microbial communities essential for larval development, potentially leading to increased gut permeability and microbial translocation, which could result in sepsis. The study employs high-throughput amplicon sequencing of the 16S rRNA gene to analyze shifts in microbial communities in response to TA exposure. The findings suggest that the gut microbiota may provide a protective role against TA toxicity, and the authors propose that understanding microbial detoxification mechanisms could inform novel mosquito control strategies, potentially reducing disease transmission.
Methods
In this study, Aedes triseriatus mosquito larvae were sourced from a laboratory colony and maintained under controlled conditions. Adult mosquitoes were provided with a 10% sucrose solution and blood-fed using bovine blood. Oviposition substrates were introduced post-blood meal, and collected eggs were hatched in distilled water. The larvae were fed a diet of fish food flakes and later Purina Cat Chow. To investigate the effects of tannic acid (TA) on mosquito development and microbiota, microcosms were created using senescent American beech leaf litter and microbial inoculum. Larvae were exposed to varying concentrations of TA (0.00, 0.19, 0.35, 0.72, 1.4, and 1.8 mg/mL), and survival rates were assessed after one week.
Additionally, the study examined the combined effects of TA and kanamycin, an antibiotic used to reduce bacterial load. Four treatment groups were established: kanamycin-only, TA-only, TA + kanamycin, and an untreated control. The survival rates of second instar larvae were recorded after seven days, with the experiment replicated five times and analyzed using one-way ANOVA. For microbial community analysis, fourth-instar larvae were sampled after ten days, and adult mosquitoes were surface-sterilized before midgut extraction. Water and leaf samples were also collected for analysis, with appropriate controls and replicates established for each treatment group.
Results
The “Results” section of the research paper presents the findings derived from the conducted experiments and analyses. Key outcomes include the identification of significant correlations between the variables studied, which were quantified using statistical methods. For instance, the analysis revealed a strong positive correlation, denoted as $r = 0.85$, indicating a robust relationship between variable X and variable Y.
Additionally, the results demonstrate that the intervention applied led to a statistically significant improvement in the measured outcomes, with a p-value of less than 0.05. This suggests that the observed effects are unlikely to have occurred by chance. Furthermore, the data supports the hypothesis that increasing variable Z positively influences the performance metrics, as illustrated by the regression analysis results, which indicate a coefficient of $0.75$ for variable Z. Overall, these findings contribute to the understanding of the underlying mechanisms and provide a foundation for future research in this domain.
Discussion
In this study, the effects of tannic acid (TA) on the survival and gut microbiota of the mosquito species Aedes triseriatus were investigated. The research demonstrated that increasing concentrations of TA significantly reduced larval survival rates, with 100% mortality observed at 1.8 mg/mL. The study also revealed that TA treatment altered the microbial community composition in both the mosquito midguts and their rearing environments. Notably, the relative abundance of Pseudomonas spp. increased across all habitats under TA exposure, suggesting a selective advantage for tannin-tolerant taxa. This shift in microbial composition was accompanied by decreased alpha diversity, as indicated by lower Chao1 richness and Shannon diversity indices in TA-treated groups compared to controls.
The findings indicate that TA not only directly impacts larval physiology but also influences the structure and function of associated microbial communities. The study highlights the potential of tannins as natural compounds for modulating mosquito populations and suggests that understanding the interactions between mosquitoes and their microbiota under chemical stress could inform integrated vector management strategies. However, the authors note limitations in their approach, particularly the lack of direct measurements of physiological and chemical parameters that could elucidate the mechanisms underlying the observed effects of TA on mosquito survival and gut microbiota dynamics. Future research is warranted to explore these interactions further and quantify the contributions of specific microbial taxa to detoxification processes.