DOI: https://doi.org/10.18524/2307-4663.2019.1(45).154099

ДИНАМІКА ЧАСТОТ ГЕНОТИПІВ WOLBACHIA В ПРИРОДНІЙ ПОПУЛЯЦІЇ DROSOPHILA MELANOGASTER З УМАНІ ПРИ ВПЛИВІ КЛІМАТИЧНИХ ФАКТОРІВ

Н. В. Гора, С. В. Серга, О. М. Майстренко, І. А. Козерецька

Анотація


Мета. Визначити можливий вплив кліматичних параметрів на частоту генотипів Wolbachia в популяції Drosophila melanogaster Умані протягом семи років. Методи. Для визначення рівня інфікованості Wolbachia в ізосамкових лініях, збір яких здійснювався впродовж літньо-осіннього періоду 2013 р. та 2015–2017 рр. з Умані, було проведено полімеразну ланцюгову реакцію (ПЛР) зі специфічними праймерами до генів 16S rRNA та wsp (Wolbachia surface protein) бактерії. Для визначення wMel та wMelCS генотипів Wolbachia було проведено ПЛР з маркерами наявності IS5 інсерції в локусі WD1310 та зміни кількості мінісателітних повторів у VNTR-141 локусі. Результати статусу інфекції мух за 2011–2012 рр. та 2014 р. були включені з наших попередніх робіт. Дані кліматичних факторів (середня температура, точка роси та кількість опадів за сезон) для зими та літа кожного року дослідження були отримані з погодних баз даних. Статистичний аналіз взаємодії генотипів Wolbachia та кліматичних факторів було проведено в R v.3.5.0, використовуючи множинний регресійний аналіз. Результати. Виявлено зниження частоти інфікованості Wolbachia та переважання wMel генотипу в природній популяції Drosophila melanogaster Умані протягом років моніторингу. Також було встановлено низькі частоти рідкісного в природних умовах wMelCS генотипу. Частота wMelCS була зумовлена сумісним впливом середньої температури та вологості влітку (p = 0.03662, R^2 = 0.9995). Висновки. Кліматична мінливість впливає на генотип wMelCS бактерії Wolbachia у природній популяції D. melanogaster з Умані.


Ключові слова


Drosophila melanogaster; Wolbachia; wMelCS; дрозофіла; ендосимбіонт; кліматичні фактори; Умань; Україна

Повний текст:

PDF (English)

Посилання


Arnold PA, Levin S, Stevanovic AL, Johnson K. Wolbachia-infected Drosophila prefer cooler temperatures. Ecological Entomology. 2018;44(1): een.12696.

Brownlie JC, Cass BN, Riegler M, Witsenburg JJ, Iturbe-Ormaetxe I, McGraw EA, O’Neill SL. Evidence for metabolic provisioning by a common invertebrate endosymbiont, Wolbachia pipientis, during periods of nutritional stress. PLoS Pathog. 2009; 5(4): e1000368.

Elnagdy S, Messing S, Majerus MEN. Two strains of male-killing Wolbachia in a ladybird, Coccinella undecimpunctata, from a hot climate. PloS One. 2013; 8(1): e54218.

Fry AJ, Palmer MR, Rand DM. Variable fitness effects of Wolbachia infection in Drosophila melanogaster. Heredity (Edinb). 2004; 93(4): 379–389.

Giordano R, Oneill SL, Robertson HM. Wolbachia infections and the expression of cytoplasmic incompatibility in Drosophila sechellia and D. mauritiana. Genetics. 1995; 140: 1307–1317.

Gora NV, Kostenko ND, Maistrenko OM, Serga SV, Kozeretsk IA. The lack of correlation between the level of radioactive contamination and infection with Wolbachia in natural populations of Drosophila melanogaster from Ukraine. The Journal of V.N.Karazin Kharkiv National University. Series «Biology». 2016; 26: 60-64. (in Ukrainian)

Hamm CA, Begun DJ, Vo A, Smith CC, Saelao P, Shaver AO, Turelli M. Wolbachia do not live by reproductive manipulation alone: infection polymorphism in Drosophila suzukii and D. subpulchrella. Mol. Ecol. 2014; 23(19): 4871–4885.

Hoffmann AA. Partial cytoplasmic incompatibility between two Australian populations of Drosophila melanogaster. Entomol. Exp. Appl. 1988; 48(1): 61–67.

Hoffmann AA, Clancy D, Duncan J. Naturally-occurring Wolbachia infection in Drosophila simulans that does not cause cytoplasmic incompatibility. Heredity (Edinb). 1996; 76(1): 1–8.

Hurst GD, Johnson AP, Schulenburg JHG, Fuyama Y. Male-killing Wolbachia in Drosophila: a temperature-sensitive trait with a threshold bacterial density. Genetics. 2000; 156.2: 699–709.

Ilinsky YY, Zakharov IK. The endosymbiont Wolbachia in Eurasian populations of Drosophila melanogaster. Russ. J. Genet. 2007. 43(7): 748–756.

Inoue Y, Watanabe TK. Chromosomal polymorphism in isofemale lines and cage populations of Drosophila melanogaster. Evolution. 1992; 46(3): 797–806.

Kriesner P, Conner WR, Weeks AR, Turelli M, Hoffmann AA. Persistence of a Wolbachia infection frequency cline in Drosophila melanogaster and the possible role of reproductive dormancy. Evolution (N. Y). 2016; 70(5): 979–997.

Kulbida MI., Ielistratova LO, Barabash MB. Current climate conditions in Ukraine. Problems of environmental protection and ecological safety. 2013; 35: 118–130. (in Ukrainian)

Nunes MDS, Nolte V, Schlo C. Nonrandom Wolbachia infection status of Drosophila melanogaster strains with different mtDNA haplotypes. Molecular biology and evolution. 2008; 25(11): 2493-2498.

O’Neill SL, Giordano R, Colbert AM, Karr TL, Robertson HM. 16S rRNA phylogenetic analysis of the bacterial endosymbionts associated with cytoplasmic incompatibility in insects. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1992; 89(7): 2699–702.

Olsen K, Reynolds KT, Hoffmann AA. A field cage test of the effects of the endosymbiont Wolbachia on Drosophila melanogaster. Heredity (Edinb). 2001; 86(6): 731–737.

Perrot-Minnot MJ, Guo LR, Werren JH. Single and double infections with Wolbachia in the parasitic wasp Nasonia vitripennis: effect on compatibility. Genetics. 1996; 143: 961–972.

Riegler M, Sidhu M, Miller WJ, O’Neill SL. Evidence for a global Wolbachia replacement in Drosophila melanogaster. Curr. Biol. 2005; 15(15): 1428–1433.

Serga S, Maistrenko O, Rozhok A, Mousseau T, Kozeretska I. Fecundity as one of possible factors contributing to the dominance of the wMel genotype of Wolbachia in natural populations of Drosophila melanogaster. Symbiosis. 2014; 63(1): 11–17.

Stevanovic AL, Arnold PA, Johnson KN. Wolbachia-mediated antiviral protection in Drosophila larvae and adults following oral infection. Appl. Environ. Microbiol. 2015: AEM.02841-15.

Team R. C. R: A language and environment for statistical computing. 2018.

Toju H, Fukatsu T. Diversity and infection prevalence of endosymbionts in natural populations of the chestnut weevil: relevance of local climate and host plants. Mol. Ecol. 2011; 20(4): 853–868.

Truitt AM, Kapun M, Kaur R, Miller WJ. Wolbachia modifies thermal preference in Drosophila melanogaster. Environ. Microbiol. 2018; 00(00): 00–00.

Zhou W, Rousset F, O’Neill S. Phylogeny and PCR–based classification of Wolbachia strains using wsp gene sequences. Proceedings of the Royal Society of London B: Biological Sciences. 1998; 265(1395): 509-515.

Zhu YX, Song YL, Zhang YK, Hoffmann AA, Zhou JC, Sun JT, Hong XY. Incidence of facultative bacterial endosymbionts in spider mites associated with local environments and host plants. Appl. Environ. Microbiol. 2018; 84(6): e02546-17.

Zug R, Hammerstein P. Wolbachia and the insect immune system: what reactive oxygen species can tell us about the mechanisms of Wolbachia–host interactions. Front. Microbiol. 2015; 6: 1–16


Пристатейна бібліографія ГОСТ






Creative Commons License
Ця робота ліцензована Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

ISSN 2076-0558 (Print); 2307-4663 (Online)

DOI 10.18524/2307-4663