ISSN 0564-3783  



Головна
Контакти
Архів  
Тематика журналу
Підписка
До уваги авторів
Редколегія
Мобільна версія


In English

Export citations
UNIMARC
BibTeX
RIS





Кліматичні фактори та частоти інфікування Wolbachia в природних популяціях Drosophila melanogaster

Гора Н.В., Серга С.В., Майстренко О.М., Сьлєнзак-Парнікоза А., Парнікоза І.Ю., Тарасюк О.М., Демидов С.В., Козерецька І.А.

Оригінальна работа 




Ендосимбіотичні бактерії Wolbachia широко поширені в природних популяціях Drosophila melanogaster, яка є космополітичним і синантропним видом. Різні аспекти інфікування Wolbachia активно вивчаються в артропод, включаючи дрозофілу. Однак, вплив кліматичних факторів на рівні інфікованості Wolbachia в природних популяціях дрозофіли досліджений недостатньо. В роботі проведено аналіз впливу середніх значень температури, кількості опадів та рівня потенційної евапотранспірації  на частоти інфікованості Wolbachia у досліджуваних нами 10 популяціях D. melanogaster (зібраних в Європі) разом з даними з робіт інших авторів як для різних континентів, так і для кліматичних зон всього світу (280 популяцій – 10806 ізосамкових ліній). Встановлено вплив всіх досліджених кліматичних факторів на частоту інфікованості Wolbachia. Найвищі рівні інфікованості спостерігаються в діапазоні 20–25 ºC середньої річної температури, що відповідає умовам утримання мух в лабораторії. Засвідчено клінальний розподіл рівнів інфікованості Wolbachia в Євразійських популяціях дрозофіли. Також кліматичні фактори мають більш сильний вплив на інфікованість в моделях логістичних регресій для кліматичних зон, ніж для континентів.

РЕЗЮМЕ. Эндосимбиотические бактерии Wolbachia широко распространены в природных популяциях Drosophila melanogaster, которая является космополитическим и синантропным видом. Различные аспекты инфицирования Wolbachia активно изучаются у артропод, включая дрозофилу. Однако, влияние климатических факторов на уровне инфицированности Wolbachia в природных популяциях дрозофилы исследовано недостаточно. В работе проведен анализ влияния средних значений температуры, количества осадков и уровня испарения на частоты инфицированности Wolbachia в исследуемых нами 10 популяциях D. melanogaster (собраны в Европе) вместе с данными из работ других авторов как для различных континентов, так и для климатических зон (280 популяций – 10806 изосамковых линий). Показано наличие влияния климатических факторов на частоту инфицирования Wolbachia. Наиболее высокие уровни инфицирования наблюдаются в диапазоне 20–25 ºC средней годовой температуры, что соответствует условиям содержания мух в лаборатории. Описано клинальное распределение уровней инфицирования Wolbachia в Евразийских популяциях дрозофилы. Также климатические факторы имеют более сильное влияние на частоту инфицирования Wolbachia в моделях логистических регрессий для климатических зон, в сравнении с таковыми континентов.

Ключові слова: Wolbachia, Drosophila melanogaster, ендосимбіоз, кліматичні факотри
Wolbachia, Drosophila melanogaster, эндосимбиоз, климатические факотры

Цитологія і генетика 2020, том 54, № 3, C. 16-27

  1. Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Україна, Київ, 01601, вул. Володимирська, 60
  2. Європейська молекулярно­біологічна лабораторія, Німеччина, Гайдельберг, 69117, Меєрхофстрасс, 1
  3. Група захисту вовків Ельблонзької височини, Польща, Вармінсько­Мазурське воєводство, 82­340, Толькмицько, Бжезіна, 2а
  4. Державна установа Національний антарктичний науковий центр Міністерства науки і освіти України, Україна, Київ, 01601, бул. Тараса Шевченка, 16
  5. Брестський державний університет імені О.С. Пушкіна, Республіка Білорусь, Брест, 224016, бульвар Космонавтів, 21

E-mail: nazaragora gmail.com

Гора Н.В., Серга С.В., Майстренко О.М., Сьлєнзак-Парнікоза А., Парнікоза І.Ю., Тарасюк О.М., Демидов С.В., Козерецька І.А. Кліматичні фактори та частоти інфікування Wolbachia в природних популяціях Drosophila melanogaster, Цитологія і генетика., 2020, том 54, № 3, C. 16-27.

В "Cytology and Genetics". Якщо тільки можливо, цитуйте статтю по нашій англомовній версії:
N. V. Gora, S. V. Serga, O. M. Maistrenko, A. Ślęzak-Parnikoza, I. Yu. Parnikoza, A. N. Tarasiuk, S. V. Demydov & I. A. Kozeretska Climate Factors and Wolbachia Infection Frequencies in Natural Populations of Drosophila melanogaster, Cytol Genet., 2020, vol. 54, no. 3, pp. 189–198
DOI: 10.3103/S0095452720030044


Посилання

1. O’Neill, S.L., Werren, J.H., and Hoffmann, A.A., Influential Passengers: Inherited Microorganisms and Arthropod Reproduction, Oxford University Press, 1997.

2. Teixeira, L., Ferreira, A., and Ashburner, M., The bacterial symbiont Wolbachia induces resistance to RNA viral infections in Drosophila melanogaster,PLoS Biol., 2008, vol, 6, no. 12, e1000002.

3. Serga, S., Maistrenko, O., Rozhok, A., Mousseau, T., and 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, vol. 63, no. 1, pp. 11–17.

4. Hoffmann, A.A., Clancy, D.J., and Merton, E., Cytoplasmic incompatibility in Australian populations of Drosophila melanogaster,Genetics, 1994, vol. 136, no. 3, pp. 993–999.

5. Riegler, M., Sidhu, M., Miller, W.J., and O’Neill, S.L., Evidence for a global Wolbachia replacement in Drosophila melanogaster, Curr. Biol., 2005, vol. 15, no. 15, pp. 1428–33.

6. Ilinsky, Y.Y. and Zakharov, I.K., The endosymbiont Wolbachia in Eurasian populations of Drosophila melanogaster,Russ. J. Genet., 2007, vol. 43, no. 7, pp. 748–756.

7. Richardson, M.F., Weinert, L.A., Welch, J.J., Linheiro, R.S., Magwire, M.M., Jiggins, F.M., and Bergman, C.M., Population genomics of the Wolbachia endosymbiont in Drosophila melanogaster, PLoS Genet., 2012, vol. 8, no. 12, e1003129.

8. Kriesner, P., Conner, W.R., Weeks, A.R., Turelli, M., and Hoffmann, A.A., Persistence of a Wolbachia infection frequency cline in Drosophila melanogaster and the possible role of reproductive dormancy, Evolution, 2016, vol. 70, no. 5, pp. 979–997.

9. Serga, S.V. and Kozeretskaya, I.A., The puzzle of Wolbachia spreading out through natural populations of Drosophila melanogaster,Zh. Obshch. Biol., 2013, vol. 74, no. 2, pp. 99–111.

10. Corbin, C., Heyworth, E.R., Ferrari, J., and Hurst, G.D., Heritable symbionts in a world of varying temperature, Heredity, 2017, vol. 118, no. 1, p. 10–20.

11. Iturbe-Ormaetxe, I., Walker, T., and O’Neill, S.L., Wolbachia and the biological control of mosquito-borne disease, EMBO Rep., 2011, vol. 12, no. 6, pp. 508–518.

12. Rubel, F., Brugger, K., Haslinger, K., and Auer, I., The climate of the European Alps: shift of very high resolution Köppen–Geiger climate zones 1800–2100, Meteorologische Zeitschrift, 2017, vol. 26, no. 2, pp. 115–25. doi 10,1127/metz/2016/0816

13. O’Neill, S.L., Giordano, R., Colbert, A.M., Karr, T.L., and Robertson, H.M., 16S rRNA phylogenetic analysis of the bacterial endosymbionts associated with cytoplasmic incompatibility in insects, Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A., 1992, vol. 89, no. 7, pp. 2699–2702.

14. Zhou, W., Rousset, F., and O’Neill, S., Phylogeny and PCR-based classification of Wolbachia strains using wsp gene sequences, Proc. R. Soc. London, Ser. B, 1998, vol. 265, no. 1395, pp. 509–515.

15. Team, R.C., R: A Language and Environment for Statistical Computing, 2018.

16. Gora, N.V., Kostenko, N.D., Maistrenko, O.M., Serga, S.V., and Kozeretska, I.A., The lack of correlation between the level of radioactive contamination and infection with Wolbachia in natural populations of Drosophila melanogaster from Ukraine, J. V.N. Karazin Kharkiv Nat. Univ. Ser. Biol., 2016, vol. 26, pp. 60–64.

17. Gora, N.V., Serga, S.V., Maistrenko, O.M., Protsenko, O.V., and Kozeretska, I.A., The relationship of Wolbachia infection and different phenotypes in the Drosophila melanogaster natural populations from radioactively polluted and clear areas in Ukraine, Visn. Ukr. Tov. Genet. Sel., 2018, vol. 16, no. 2, pp. 227–234.

18. Gora, N.V., Serga, S.V., Maistrenko, O.M., and Kozeretska, I.A., Dynamics of frequencies of Wolbachia genotypes in Drosophila melanogaster population from Uman’ under influence of climate factors, Microbiol. Biotechnol., 2019, vol. 1, pp. 6–15.

19. Hoffmann, A.A., Hercus, M., and Dagher, H., Population dynamics of the Wolbachia infection causing cytoplasmic incompatibility in Drosophila melanogaster,Genetics, 1998, vol. 148, no. 1, pp. 221–231.

20. Montenegro, H., Solferini, V.N., Klaczko, L.B., and Hurst, G.D.D., Male-killing Spiroplasma naturally infecting Drosophila melanogaster,Insect. Mol. Biol., 2005, vol. 14, no. 3, pp. 281–287.

21. Verspoor, R.L., Haddrill, P.R., Genetic diversity, population structure and Wolbachia infection status in a worldwide sample of Drosophila melanogaster and D. simulans populations, PLoS One, 2011, vol. 6, no. 10, e26318.

22. Ventura, I.M., Martins, A.B., Lyra, M.L., Andrade, C.A., Carvalho, K.A., and Klaczko, L.B., Spiroplasma in Drosophila melanogaster populations: prevalence, male-killing, molecular identification, and no association with Wolbachia,Microb. Ecol., 2012, vol. 64, no. 3, pp. 794–801.

23. Early, A.M., Clark, A.G., Monophyly of Wolbachia pipientis genomes within Drosophila melanogaster: geographic structuring, titre variation and host effects across five populations, Mol. Ecol., 2013, vol. 22, no. 23, pp. 5765–5778.

24. Huang, W., Massouras, A., Inoue, Y., Peiffer, J., Ramia, M., Tarone, A.M., and Magwire, M.M., Natural variation in genome architecture among 205 Drosophila melanogaster Genetic Reference Panel lines, Genome Res., 2014, vol. 24, no. 7, pp. 1193–1208.

25. Webster, C.L., Waldron, F.M., Robertson, S., Crow-son, D., Ferrari, G., Quintana, J.F., and Lazzaro, B.P., The discovery, distribution, and evolution of viruses associated with Drosophila melanogaster,PLoS Biol., 2015, vol. 13, no. 7, e1002210.

26. Bykov, R.A., Yudina, M.A., Gruntenko, N.E., Zakharov, I.K., Voloshina, M.A., Melashchenko, E.S., and Ilinsky, Y.Y., Prevalence and genetic diversity of Wolbachia endosymbiont and mtDNA in Palearctic populations of Drosophila melanogaster,BMC Evol. Biol., 2019, vol. 19, no. 1, p. 48.

27. Roshina, N., Symonenko, A., Krementsova, A., Tsybul’ko, E.A., Alatortsev, V.E., Pasyukova, E.G., and Mukha, D., Drosophila melanogaster inhabiting northern regions of European Russia are infected with Wolbachia which adversely affects their life span, Vavilov J. Genet. Breed., 2018, vol. 22, no. 5, pp. 568–573.

28. Harris, I.P.D.J., Jones, P.D., Osborn, T.J., and Lister, D.H., Updated high-resolution grids of monthly climatic observations—the CRU TS3,10 Dataset, Int. J. Climatol., 2014, vol. 34, no. 3, pp. 623–642.

29. Hijmans, R.J., Raster: Geographic Data Analysis and Modeling, 2019.

30. Pierce D., ncdf4: Interface to Unidata netCDF (Version 4 or Earlier) Format Data Files, 2019.

31. Charlesworth, J., Weinert, L.A., Araujo-Jnr, E.V., and Welch, J.J., Wolbachia, Cardinium and climate: an analysis of global data, bioRxiv, 2018, vol. 490284.

32. Dillon, M.E., Wang, G., Garrity, P.A., and Huey, R.B., Review: thermal preference in Drosophila,Therm. Biol., 2009, vol. 34, no. 3, pp. 109–119.

33. Truitt, A.M., Kapun, M., Kaur, R., and Miller, W.J., Wolbachia modifies thermal preference in Drosophila melanogaster, Environ. Microbiol., 2018.

34. Perrot-Minnot, M.J., Guo, L.R., and Werren, J.H., Single and double infections with Wolbachia in the parasitic wasp Nasonia vitripennis effects on compatibility, Genetics, vol. 143, no. 2, pp. 961–972.

35. Rahimi-Kaldeh, S., Ashouri, A., Bandani, A., and Tomioka, K., The effect of Wolbachia on diapause, fecundity, and clock gene expression in Trichogramma brassicae (Hymenoptera: Trichogrammatidae), Dev. Genes Evol., 2017, vol. 227, no. 6, pp. 401–410.

36. Ruang-Areerate, T., Kittayapong, P., McGraw, E.A., Baimai, V., and O’Neill, S.L., Wolbachia replication and host cell division in Aedes albopictus,Curr. Microbiol., 2004, vol. 49, no. 1, pp. 10–12.

37. Nunes, M.D., Nolte, V., and Schlutterer, C, Non-random Wolbachia infection status of Drosophila melanogaster strains with different mtDNA haplotypes, Mol. Biol. Evol., 2008, vol. 25, no. 11, pp. 2493–2498.

38. Ilinsky, Y., Coevolution of Drosophila melanogaster mtDNA and Wolbachia genotypes, PLoS One, 2013, vol. 8, no. 1, pp. 1–11.

Copyright© ICBGE 2002-2021 Coded & Designed by Volodymyr Duplij Modified 29.11.21