Valutazione dell'espressione genica di peptidi antimicrobici in Tenebrio molitor allevato su scarti agroalimentari locali.

Considering the possibility to growth on various agro-food by-products, Tenebrio molitor L. (Coleoptera: Tenebrionidae) rearing can be performed following the principles of the circular-economy. In insect mass rearings, it is important to assess the impact of different diets on the insect’s immune system as well as on its growth performance. The aim of this research was to evaluate the use of some local agro-food by-products in the rearing of T. molitor. In particular, the variation of the expression level of three antimicrobial peptides (AMPs), Coleoptericin-1, Cecropin-2 and Tenecin-3, was evaluated in larvae fed on different diets. Moreover, the most promising diet was selected to evaluate possible effects on the expression of different AMPs of the maintenance in a refrigerated climate chamber of live larvae. In order to valorise the agro-food by-products available in the considered production area, all the farms involved were selected within a radius of 100 km from the insect farm. In total, 4 diets were tested: i) a diet based on wheat bran used as a control (CRU), ii) diet TM2 composed of wheat groats, wafer dough, vinasse, and coffee silver film, breading waste, feed waste iii) diet TM3 composed of wafer dough, breading waste, feed waste, and panettone, iv) diet TM6 composed of rice husk, rice chaff, rice middling, breading waste, and feed waste. Fourth-instar larvae, originated from different age-matched rearings fed a wheat bran and soybean diet were grouped and divided into groups of 10,000 larvae each. For each diet, three replicates of 10,000 larvae were set up. Larval samples were collected when the weekly weight gain was equal to or less than 50% compared to the one recorded the previous week. Subsequently, individuals were fasted for 24 hours until subsequent analyses. For the second experimental trial, rearings were set up on diet TM6 and CRU, used as a control. At the end of the rearing period, the larvae were sieved and stored at 6°C for 7 and 14 days and then administrated in vivo to poultry. The gene expression analysis highlighted the overexpression of the Coleoptericin-1 in the larvae reared on TM3 and TM6 diet (fold change 8.49 and 9.77). In insects fed the TM2 diet, an underexpression of all the analysed genes was recorded. Following the cold storage period, an increase in the expression of the gene encoding for Coleoptericin-1 was observed in larvae reared on both diets (CRU and TM6). A higher overexpression of the gene was observed in larvae fed the TM6 diet. The results obtained confirm the impact of the diet on the insect's immune responses, highlighting the need not to undermine this aspect when formulating and evaluating new diets for the insect mass rearing. Furthermore, the increase in gene expression observed in larvae maintained in cold storage opens new scenarios for the enhancement of in vivo larval administration and the reduction of antibiotic applications in livestock farming.

Grazie alla possibilità di svilupparsi su diversi scarti dell’industria agroalimentare, l’allevamento di Tenebrio molitor L. (Coleoptera: Tenebrionidae) può essere condotto secondo i principi della circular-economy. Nell’allevamento massale di insetti è importante valutare l’impatto delle diverse diete anche sul sistema immunitario oltreché sulle performance di crescita. L’obiettivo della presente ricerca è stato quello di valutare l’impiego di alcuni sottoprodotti agroalimentari locali sull’allevamento di T. molitor. In particolare, la variazione dell’espressione di geni codificanti per tre peptidi antimicrobici (AMPs), la Coleoptericina-1, la Cecropina-2 e la Tenecina-3, è stata valutata in larve allevate su diverse diete. Inoltre, la dieta più promettente è stata usata per valutare possibili effetti sull’espressione dei diversi AMPs del mantenimento di larve vive in cella climatica refrigerata. Al fine di valorizzare i materiali provenienti dall'area produttiva considerata, tutte le aziende coinvolte sono state selezionate nel raggio di 100 km dalla sede dell’allevamento. In totale sono state saggiate 4 diete: i) dieta a base di sola crusca usata come testimone (CRU), ii) dieta TM2 composta da semola di frumento, impasto per wafer, vinaccia, tegumento esterno del chicco di caffè, scarti di impanatura e di mangimi, iii) dieta TM3 composta da impasto per wafer, scarti di impanatura, scarti di mangime e panettone, iv) dieta TM6 composta da lolla di riso, pula di riso, farina di riso, scarti di impanatura e di mangimi. Larve di IV età, provenienti da diversi allevamenti coetanei condotti su dieta a base di crusca e soia, sono state raggruppate e divise in gruppi da 10.000 larve ciascuno. Per ogni dieta sono state allestite 3 repliche da 10.000 larve ciascuna. Campioni di larve sono stati raccolti quando l'incremento in peso delle larve era uguale o inferiore al 50% rispetto a quanto registrato la settimana precedente. Successivamente, gli individui sono stati mantenuti a digiuno per 24 ore per poi essere processati per l’analisi. Per la seconda prova sperimentale, gli allevamenti sono stati allestisti con dieta TM6 e con dieta CRU, usata come testimone. Al termine del periodo di allevamento, le larve sono state setacciate e conservate a 6° C per 7 e 14 giorni per poi essere somministrate in vivo a polli in allevamento. L’analisi dell’espressione dei geni codificanti i diversi AMPs ha evidenziato una sovraespressione solo della Coleoptericina-1 nelle larve allevate su dieta TM3 e TM6 (fold change 8,49 e 9,77). In insetti allevati con dieta TM2 è stata osservata una sottoespressione di tutti i geni analizzati. In seguito al periodo di conservazione in cella climatica, è stato osservato un aumento dell’espressione del gene codificante per la Coleoptericina-1 nelle larve allevate su entrambe le diete (CRU e TM6). Una maggiore sovraespressione del gene è stata osservata in larve allevate su dieta TM6. I risultati ottenuti confermano l’impatto della dieta sulle risposte immunitarie dell’insetto evidenziando la necessità di non trascurare questo aspetto durante la formulazione e la valutazione di nuove diete per l’allevamento massale di insetti. Inoltre, l’aumento di espressione genica osservato in larve mantenute in cella refrigerata apre nuovi scenari per la valorizzazione della somministrazione delle larve in vivo e la riduzione dell’impiego di antibiotici in ambito zootecnico.