Aspectos cualitativos y cuantitativos de la infección con Wolbachia en la tribu Naupactini (Coleoptera, Curculionidae) y su relación con la reproducción

• Autores: Fernández Goya, Lucía
• Año de publicación: 2023
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Rodriguero, Marcela Silvina; Confalonieri, Viviana Andrea
• Materia: WOLBACHIA; GORGOJOS; PARTENOGENESIS; CARGA BACTERIANA; ENDOSIMBIONTES; TRANSFERECIA HORIZONTAL; WOLBACHIA; WEEVILS; PARTHENOGENESIS; BACTERIAL LOAD; ENDOSYMBIONTS; HORIZONTAL TRANSFER
• Institución: Universidad Nacional de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

La tribu Naupactini comprende una gran diversidad de gorgojos neotropicales con alta incidencia de reproducción partenogenética en los que es frecuente la infección con Wolbachia pipientis. Esta bacteria aumenta su prevalencia global a través de la manipulación de la reproducción de sus hospedadores y de una elevada tasa de transferencia horizontal, lo que la convirtió en la mayor pandemia desde el origen de la vida. Existe una asociación entre la densidad de Wolbachia, el modo reproductivo y la bacteriota residente de los miembros de esta tribu, tal que las especies partenogenéticas presentan alta densidad de Wolbachia y coinfección con Rickettsia sp., mientras que las especies de reproducción sexual están infectadas con baja densidad o libres de la infección con Wolbachia y coinfectadas con Spiroplasma sp.. En el presente trabajo se estudió la importancia de la densidad de Wolbachia en la reproducción de los linajes partenogenéticos del naupactino Pantomorus postfasciatus. Además, se estudió la localización y densidad tisulares de dicho microorganismo y su colocalización con otros miembros dominantes de la bacteriota no solo en P. postfasciatus, sino también en gorgojos que se reproducen sexualmente, a saber: Naupactus dissimulator y Naupactus xanthographus. Finalmente, se identificaron posibles genes candidatos de Wolbachia que podrían estar involucrados en la transición hacia la partenogénesis y también posibles agentes de transferencia horizontal de este endosimbionte. A partir de una serie de experimentos de cura con antibiótico y cuantificaciones relativas mediante PCR en tiempo real, se estableció que altas densidades de Wolbachia y/o Rickettsia sp. resultan indispensables para la reproducción de los linajes partenogenéticos de P. postfasciatus. Asimismo, se observó que la distribución de Wolbachia es ubicua en los tejidos de sus hospedadores, tanto en especies infectadas con alta densidad (reproducción partenogenética) como en especies infectadas con baja densidad (reproducción sexual) y co-localiza con altas densidades de las bacterias Rickettsia sp. o Spiroplasma sp. en toda su distribución, respectivamente. Utilizando técnicas de secuenciación de próxima generación se obtuvieron las secuencias genómicas de dos cepas de Wolbachia asociadas a gorgojos partenogenéticos y fueron comparadas con cepas inductoras de la partenogénesis, identificándose 36 genes propios de cepas asociadas a hospedadores diplo-diploides con reproducción partenogenética. Finalmente, el hallazgo de larvas en la cavidad abdominal de diversas especies de Naupactini condujo a la identificación de varios parasitoides a través del análisis del código de barras del ADN (DNA barcoding). Dos casos pertenecieron a la familia Tachinidae (Diptera) y otro a la familia Braconidae (Hymenoptera); en este último se verificó la infección con la misma cepa de Wolbachia que su hospedador, por lo que se hipotetiza que algunos parasitoides podrían actuar como vehículos de la transmisión horizontal.
The Naupactini tribe harbours a great diversity of Neotropical weevils with a high incidence of parthenogenetic reproduction in which infection with Wolbachia pipientis is frequent. This bacterium that increases its prevalence by manipulating the reproduction of its hosts, and its high rate of horizontal transfer has made it the biggest pandemic since the origin of life. In this group of insects, there is an association between Wolbachia density, reproductive mode, and resident bacteriota, such that parthenogenetic species exhibit high Wolbachia density and coinfection with Rickettsia sp., while sexually reproducing species are infected with low density or free of infection with Wolbachia and coinfected with Spiroplasma sp.. The main focus of this work was to study the importance of Wolbachia density in the reproduction of the parthenogenetic lineages of the naupactine weevil Pantomorus postfasciatus. In addition, the tissue localization and density of this microorganism and its colocalization with other dominant members of the bacteriota were studied not only in P. postfasciatus but also in sexually reproducing weevils, namely: Naupactus dissimulator and Naupactus xanthographus. Finally, possible candidate genes involved in the transition to Wolbachia-mediated parthenogenesis and possible agents of horizontal transfer of this endosymbiont were identified. Through a series of curing experiments with antibiotic and relative quantifications by real-time PCR, it was established that high densities of Wolbachia and/or Rickettsia sp. are essential for the reproduction of parthenogenetic lineages of P. postfasciatus. Likewise, it was observed that Wolbachia is ubiquitously distributed in the tissues of its hosts, both in species infected with high density (parthenogenetic reproduction) and in species infected with low density (sexual reproduction) and co-localizes with high densities of Rickettsia sp. or Spiroplasma sp. in all tissues analyzed, respectively. Using next-generation sequencing techniques, the genomic sequences of two Wolbachia strains associated with parthenogenetic weevils were obtained and compared to other parthenogenesis-related strains. This allowed the identification of 36 genes exclusively shared between strains associated with parthenogenetic diplo-diploid hosts. Finally, the discovery of larvae in the abdominal cavity of various Naupactini species led to the identification of several parasitoids through DNA barcoding analysis. Two cases belonged to the Tachinidae family (Diptera) and another to the Braconidae family (Hymenoptera); in the latter, infection with the same Wolbachia strain as its host was verified, leading to the hypothesis that some parasitoids may act as vehicles for horizontal transmission.
Fil: Fernández Goya, Lucía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales; Argentina.