Wolbachia é uma bactéria intracelular encontrada tanto nos tecidos somáticos quanto nos reprodutivos de diversas espécies de artrópodes e nematódeos. Estudos filogenéticos baseados nos genes 16S e ftsZ indicaram que o gênero Wolbachia congrega seis supergrupos taxonômicos (\"A\" a \"F\"). Infecções por Wolbachia têm sido associadas a diversas alterações na reprodução de seus hospedeiros, p. exemplo, a incompatibilidade citoplasmática (IC), partenogênese, feminização de machos genéticos e morte dos machos. A identificação das diferentes cepas da bactéria é mais precisa quando a análise por locos múltiplos (MLST) é aplicada. Infecção por Wolbachia foi descrita em diversas espécies de moscas-das-frutas da familia Tephritidae, Bactrocera ascita, Rhagoletis cerasi, Ceratitis capitata, nas quais a bactéria induz a incompatibilidade citoplasmática. No gênero Anastrepha, endêmico do Continente Americano, infecção por Wolbachia foi descrita em várias espécies pela análise do gene wsp, existindo também a indicação de que IC mediada por Wolbachia ocorra em duas espécies do grupo fraterculus. A ocorrência de IC aliada à sugestão do emprego da Wolbachia em programas de controle populacional das moscas-das-frutas, impõem a necessidade de uma caracterização mais precisa das diferentes cepas da Wolbachia. No presente trabalho foram amplificados e sequenciados fragmentos dos genes gatB, coxA, hcpA, ftsZ e fbpA, que integram a metodologia de MLST (\"Multiloci Sequence Typing\") e do gene wsp da Wolbachia. Foram analisadas amostras populacionais do complexo de espécies crípticas de Anastrepha fraterculus do Brasil e da Argentina, Peru, Equador, Colômbia, Guatemala e México, além de amostras de Anastrepha obliqua do Brasil. Todas as amostras estavam infectadas com Wolbachia do supergrupo \"A\". Para os cinco genes, foram encontrados haplótipos únicos e outros já descritos anteriormente, determinando, assim, os alelos de cada um presentes nas amostras. O conjunto de cinco alelos de cada amostra determinou a linhagem da bactéria que estava presente. Comparação entre as análises filogenéticas das sequências de cada um dos genes isoladamente, mostrou discordância nas relações entre os alelos e amostras populacionais. As sequências dos cinco genes concatenadas, com 2079 pb, foram analisadas tendo sido encontrados 20 linhagens, com distâncias variando de 0,001 a 0,058. A análise filogenética isolou as linhagens de Wolbachia obtidas das amostras de Anastrepha em clados distintos, demonstrando que diferentes linhagens estão presentes nesses hospedeiros e regiões geográficas. Mostrou, também, que pode ocorrer mais que uma cepa de Wolbachia em uma mesma amostra populacional. Uma das linhagens foi detectada em duas espécies do complexo fraterculus e é, também, a mais comumente encontrada (ST1) em diferentes organismos. As sequências do wsp tinham cerca de 500 pb, tendo sido encontradas 22 sequências distintas. O nível de variabilidade de nucleotídeos não é uniforme ao longo do gene, formando um padrão com quatro regiões hipervariáveis, \"HVRs\". As distâncias genéticas entre os haplótipos de wsp mostrou uma variação de 0,001 a 0,235. Foram observadas evidências de recombinação intragência entre os haplótipos do gene wsp. A análise filogenética também isolou os haplótipos de Wolbachia em clados distintos, porém, em contraste com o MLST, a árvore do gene wsp, não suporta os grupos monofiléticos gerados pelo MLST. Os resultados mostram que linhagens similares de Wolbachia estão disseminadas por vasta extensão do Continente Americano, além da presença de linhagens específicas em determinadas áreas geográficas. Análises de ovários e testículos de indivíduos infectados e não infectados (curados por tratamento térmico) de A. sp. 1 e de A. obliqua foram feitas para avaliar possíveis efeitos da Wolbachia nesses hospedeiros. A análise das preparações dos ovários, coradas pelo DAPI, não mostrou diferenças perceptíveis nesta análise morfológica entre fêmeas infectadas e não infectadas, de ambas as espécies. A produção de espermatozoides aumenta progressivamente durante alguns dias, após a emergência das imagos, e cai nos dias seguintes. A análise da produção de espermatozoides pelos machos infectados e pelos curados mostrou que as diferenças entre eles não foram significativas, em ambas as espécies de hospedeiros. Foram feitas estimativas da fecundidade de fêmeas infectadas e não infectadas, de ambas as espécies. Mostrou-se que fêmeas infectadas são mais fecundas que as não infectadas em A. sp.1, mas mostram fecundidade similar em A. obliqua. As taxas de eclosão de larvas foram também estimadas em cruzamentos intraespecíficos compatíveis (fêmeas infectadas ou não cruzadas com machos não infectados) e cruzamentos incompatíveis (fêmeas não infectadas cruzadas com machos infectados) de ambas as espécies. A fertilidade foi significativamente mais elevada entre os ovos produzidos pelas fêmeas infectadas, de ambas as espécies. Foi observado que machos infectados, em ambas as espécies, estão relacionados com os cruzamentos onde ocorreram as taxas mais altas de eclosão. Analisando os cruzamentos incompatíveis, foi demonstrada a presença de incompatibilidade citoplasmática (IC), como seria esperado pela atuação da Wolbachia. Foi mostrado um alto valor para os índices de IC em A. sp,1 (IC= 54,01%) e em A. obliqua (IC = 66,2%). Os resultados sugerem que podem existir relações mutualísticas insipientes da Wolbachia com suas espécies de Anastrepha hospedeiras / Wolbachia is an intracellular bacteria found in somatic and in the reproductive tissues of various arthropods and nematodes. Phylogenetic studies based on 16S and ftsZ genes indicated the existence of six Wolbachia taxonomic supergroups (\"A\" through \"F\"). Infection of Wolbachia have been linked to several changes in the reproduction of their hosts, like cytoplasmic incompatibility (CI), parthenogenesis, feminization of genetic males and male killing. T Wolbachia infection has been described in several species of fruit flies of the family Tephritidae, like Bactrocera ascita, Rhagoletis cerasi, Ceratitis capitata, in which the bacteria induces cytoplasmic incompatibility. In Anastrepha, endemic to the American Continent, Wolbachia infection has been described in several species by analysis of the wsp gene, and there is also indications that Wolbachia-mediated CI occurs in two species of the fraterculus group. The occurrence of CI coupled with the suggestion of the use of Wolbachia in population supression programs, impose the need for a more precise characterization of the different strains of Wolbachia. The identification of the different strains of the bacteria is most accurate when the methodology of multiple loci (MLST) is applied. In this study fragments of genes gatB, coxA, hcpA, ftsZ and fbpA, integrating the methodology MLST, and of wsp gene were amplified and sequenced. Population samples of the Anastrepha fraterculus.complex of cryptic species from Brasil, Argentina, Peru, Ecuador, Colombia, Guatemala and Mexico, and samples of A. oblique from Basil were analysed. All samples were infected with supergroup \"A\" Wolbachia. For each of the five MLST genes, unique as well already known haplotypes were found. Phylogenetic analyses of each gene isolated showed incongruences in the relationships among haplotypes and population samples. The concatenated sequences of the five genes, with 2079 bp, were analyzed and 20 haplotypes were found, with distances ranging from 0.001 to 0.058. Phylogenetic analysis of Wolbachia isolated haplotypes into distinct clades, demonstrating that different strains of Wolbachia were present in these hosts, and in distinct geographic areas. Hosts specific haplotypes were found as well as more than one strain of Wolbachia was found in given population samples. A haplotypes (ST1) was detected in two species of the complex and is also the most commonly found in different organisms. Twenty two different sequences of about 500 bp were found for the wsp gene. The level of nucleotide variability is not uniform along the gene, forming a pattern with four hypervariable regions, HVRs. Genetic distances between haplotypes showed a variation from 0.001 to 0.235. Phylogenetic analysis of the haplotypes also isolated Wolbachia into distinct clades, but in contrast to the MLST, the tree formed by wsp gene does not support the monophily of some groups. The data show that strains of Wolbachia are disseminated along the American Continent, and also that there are specific strains in determined geographic areas. Analyses of ovaries and testes from infected and non infected (cured by heat treatment) individuals of A. sp. 1 and A. obliqua were made in search of possible effects of Wolbachia on its hosts. Ovaries from infected and cured females of both species, stained by DAPI, showed no visible differences in this morphological analysis. The production of sperms increases during few days after ermergence and drops out later one. Analysis of infected and cured males showed that the production of sperms were not significant between them, for both the host species. Fecundity of infected females of A, sp.1 was significantly higher than that of cured females, but was similar in A. obliqua, Egg hatching was scored in compatible intraspecies crosses and also in incompatibles crosses, of both species. Fertility was significntly higher for infected females of both species. Infected males of both species were found associated to crosses in which the higher egg hatching was observed. Analyses of incompatible crosses showed that CI occurred at high rates in A. sp.1 (CI = 54.01%) and in A. obliqua (CI = 66.2%). The data suggest that an incipient mutualism may be present in the relationships of Wolbachia and its Anastrepha hosts
| Identifer | oai:union.ndltd.org:usp.br/oai:teses.usp.br:tde-23072013-145455 |
| Date | 10 April 2013 |
| Creators | Prezotto, Leandro Fontes |
| Contributors | Scheepmaker, Denise Selivon |
| 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 | Liberar o conteúdo para acesso público. |
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