Bactérias simbiontes foram fundamentais no processo evolutivo de eucariotos. Em insetos, essa associação permitiu a exploração de novos nichos ecológicos pela íntima associação estabelecida com bactérias que fornecem nutrientes essenciais a hospedeiros cuja dieta apresenta limitação em sua composição nutritiva, assim como proteção a condições de estresse e fatores bióticos e abióticos. Um grande número de associações facultativas, aquelas em que o simbionte não é essencial para a sobrevivência do hospedeiro, mas pode impactar na aptidão biológica, tem sido descobertas. Pentatomídeos estão comumente associados a bactérias extracelulares facultativas presentes nas invaginações da região final do intestino médio, sendo alvos de investigação para a determinação da diversidade de simbiontes e, principalmente, sua função na interação com o inseto hospedeiro. Porém, na ausência destes simbiontes, o desenvolvimento e a aptidão reprodutiva do hospedeiro podem ser prejudicados. Adicionalmente, bactérias livres associadas a insetos podem se associar a outros tecidos, como as estruturas reprodutivas, e causar efeitos nocivos ao hospedeiro. A intensidade dos efeitos induzidos por essa microbiota depende de vários fatores, como a sua diversidade, a idade e o tecido do hospedeiro. Nesta tese utilizamos como modelo de estudo o percevejo Euschistus heros (F.) (Hemiptera: Pentatomidae), uma importante praga de diversas culturas agrícolas, para investigar i) a diversidade de simbiontes cultiváveis associada às estruturas reprodutivas (ovários, espermateca e vesícula seminal) e digestivas (criptas da região final do intestino médio); ii) a diversidade de simbiontes associada a embriões e ventrículos do intestino médio de ninfas de último ínstar e adultos; o efeito de tratamentos para a eliminação de bactérias associadas iii) à vesícula seminal e iv) região V4 do intestino médio na aptidão reprodutiva de E. heros. A região V4 do intestino médio, ovário, espermateca e vesícula seminal apresentou Proteobacteria (Enterobacteriaceae) e Firmicutes (Enterococcaceae e Staphylococcaceae) como simbiontes cultiváveis, sendo a região V4 do intestino médio a mais diversa entre as estruturas avaliadas. Entre os filotipos isolados, foram encontrados filotipos comuns a todas as estruturas analisadas, mas também aqueles associados exclusivamente ao trato reprodutivo e aparelho digestivo. A análise de metagenômica indicou o embrião de E. heros como sendo o mais diverso, seguido pelas regiões V1 e V2 do intestino médio de ninfas e adultos. A região V4 foi a menos diversa, sendo habitada praticamente por uma Enterobacteriaceae. A espermateca e a vesícula seminal são naturalmente infectadas por simbiontes e a eliminação dessas bactérias após tratamento com antibióticos não resultou em alterações na capacidade reprodutiva de fêmeas. O tratamento de adultos com antibióticos e a esterilização superficial dos ovos não interferiu no desenvolvimento e reprodução de E. heros, ocorrendo, porém, redução da fertilidade e na mortalidade de ninfas quando os parentais foram alimentados com antibióticos. / Bacterial symbionts are fundamental in the evolutionary process of eukaryotes. In insects this association allowed the exploitation of new ecological niches, because the bacteria provide essential nutrients for those whose diet is nutritionally limited. Bacterial symbionts also provide protection against biotic and abiotic factors, allowing insects to exploit a range of food types. In recent years, a large number of facultative associations have been discovered. In such associations, symbionts are not essential for host survival, but may have a significant impact on insect host fitness. Pentatomids are commonly associated with facultative extracellular bacteria present in the invaginations of the posterior region of the midgut and have been targeted in studies for the determination of the diversity and function of these symbionts. However, associations with symbionts can impose adaptive costs to the host; therefore, in the absence of these symbionts, the development and reproduction of the host may be impaired. In addition, facultative symbionts can be potentially pathogenic bacteria, and can infect the host\'s reproductive system. The intensity of the effects induced by this microbiota depends of several factors, such as its diversity, age and host tissue infected. Transmission of the microbiota usually occurs vertically by specific mechanisms shortly after egg hatching, such as the contamination of the surface of the eggs by a gelatinous mass during deposition and by the deposition of bacterial capsules next to the eggs. Symbionts can be acquired from the environment at each generation, depending on the host species. In here, we used Euschistus heros (F.) (Hemiptera: Pentatomidae), an important agricultural pest of several crops, as a model to investigate: i) the diversity of culturable symbionts of E. heros (ovaries, spermatheca and seminal vesicle) and digestive tract (crypts of the posterior region of the midgut); ii) the diversity of non-culturable symbionts present along the midgut, in embryos, last instar and adults; the effects of symbionts associated with the iii) seminal vesicle and iv) the V4 region of the midgut on the reproductive fitness of E. heros. Our data show that the diversity of culturable symbionts associated with the V4 region of the midgut, ovary, spermatheca and seminal vesicle is represented by Proteobacteria (Enterobacteriaceae) and Firmicutes (Enterococcaceae and Staphylococcaceae). The V4 region of the midgut was the most diverse among the evaluated structures. In addition, unique culturable phylotypes were found in the reproductive and digestive tract. Metagenomic analysis indicated the embryo of E. heros carried the most diverse microbiota, followed by the V1 and V2 region of the gut. The V4 region was mosly inhabited by an Enterobacteriaceae. Symbionts associated with the spermatheca and the seminal vesicle naturally infect E. heros and do not affect the reproductive capacity of females. The sterilization of the egg surface did not interfere directly with the development and reproduction of E. heros, but the progenie of couples treated with antibiotics presented reduced fertility and nymphal mortality.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-05012018-181946 |
| Date | 13 July 2017 |
| Creators | Scopel, Wanessa |
| Contributors | Cônsoli, Fernando Luis |
| Publisher | Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP |
| Source Sets | Universidade de São Paulo |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | Tese de Doutorado |
| Format | application/pdf |
| Rights | Reter o conteúdo por motivos de patente, publicação e/ou direitos autoriais. |
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