ردیابی و شیوع همزیست‌های درونی Wolbachia و Cardinium در جمعیت‌‌های کنه‌ قرمز اروپایی Panonychus ulmi

کد مقاله : 1190-24IPPC (R2)
نویسندگان
دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
همزیست‌های درونی Wolbachia و Cardinium گروهی از باکتری‌های ارثی هستند که طیف گسترده‌ای از بندپایان را آلوده می‌کنند. این باکتری‌های همزیست‌ می‌توانند بر فنوتیپ‌های تولیدمثلی و شایستگی میزبان اثر بگذارند. گرچه، آلودگی به Wolbachia و Cardinium در میزبان‌های زیادی مشاهده شده است، اما در رابطه با آلودگی مشترک به دو همزیست در کنه قرمز اروپایی تاکنون مطالعه‌ای صورت نگرفته است. هدف از این مطالعه، ردیابی و تعیین شیوع همزیست‌های درونی Wolbachia و Cardinium در جمعیت‌های کنه قرمز اروپایی Panonychus ulmi بود. بدین منظور نمونه‌برداری از باغات سیب شهرستان ارومیه از استان آذربایجان غربی (یک جمعیت) و باغات شهرستان‌های سمیرم و پادنا از استان اصفهان (به ترتیب یک و دو جمعیت) انجام شد. برای ردیابی همزیست، استخراج DNA از جمعیت‌های جمع‌آوری شده به روش موری تامسون انجام گرفت. برای تکثیر توالی این دو همزیست باکتریایی از آغازگر اختصاصی Wolbachia، که توالی ناحیه‌ای نزدیک به 600 جفت باز ژن wsp را تکثیر و آغازگر اختصاصی Cardinium، که قطعه‌ای در حدود 450 جفت باز، 16SrDNA را تکثیر می‌کند، استفاده شد. در همه جمعیت‌ها پس از انجام آزمایش PCR، هر دو همزیست Wolbachia و Cardinium ردیابی شدند. پس از توالی‌یابی نمونه‌ها و هم‌ردیف سازی آن‌ها در بانک ژن، برای همزیست Cardinium تشابه %03/98 با Cardinium گزارش شده در کنه Oppiellla nova (Oribatida) از استرالیا و برای همزیست Wolbachia شباهت %34/98 با Wolbachia گزارش شده در زنبور پارازیتوئید Cotesia glomerata (Braconidae) از ژاپن مشاهده شد. پس از توالی‌یابی نمونه‌ها، تبارنمای مولکولی با استفاده از نرم‌افزار MEGA7 برای این دو همزیست باکتریایی رسم شد. نتایج تبارنمای مولکولی نشان داد هیچ ارتباط فیلوژنی بین همزیست‌های Cardinium و Wolbachia و میزبان‌های آن‌ها دیده نمی‌شود، که می‌تواند نشانگر انتقال افقی بین میزبان‌های مختلف علاوه بر انتقال عمودی باشد. شیوع هر دو همزیست با استفاده از آغازگرهای اختصاصی و استخراج DNA از 10 کنه ماده در چهار جمعیت جمع‌آوری شده P. uimi مورد بررسی قرار گرفتند. در چهار جمعیت مورد بررسی آلودگی به Cardinium با فراوانی بین 10 تا 100 درصد و آلودگی به Wolbachia با فراوانی 10 تا 70 درصد مشاهده شد. همچنین آلودگی به هر دو همزیست با فراوانی بین 10 تا 60 درصد گزارش شد. در تمام جمعیت‌های مورد بررسی در این پژوهش آلودگی به هر دو همزیست مشاهده شد اما میزان آلودگی بهCardinium بیشتر از Wolbachia تعیین شد. باتوجه به نتایج موجود در این پژوهش که نشان دهنده شیوع گسترده این دو همزیست درونی در کنه قرمز اروپایی است، بررسی تاثیر این همزیست‌های باکتریایی بر این کنه می‌تواند در شناخت پویایی جمعیت آفت و کنترل آن مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه ها
 
Title
Detection and prevalence of Wolbachia and Cardinium endosymbionts in the populations of European red mite, Panonychus ulmi
Authors
Abstract
Wolbachia and Cardinium endosymbionts are maternally inherited bacteria that infect a wide range of arthropods. These endosymbionts can affect the reproductive phenotype and fitness of their hosts. Although infection with Wolbachia and Cardinium occur in many hosts, there has been no study on the dual infection symbionts in the European red mite, Panonychus ulmi. The aim of current study was to detect and determine the prevalence of Wolbachia and Cardinium in P. ulmi populations. For this purpose, sampling was performed in apple orchards of West Azarbaijan province, Urmia and Isfahan province, Semirom and Padena (two populations). For detection of endosymbints, DNA was extracted from European red mite populations by Mori Thomson method. PCR examination was performed using specific primers of Wolbachia which amplified a 600 bp fragment of the wsp gen and specific primers of Cardinium which amplified a 450 bp fragment of 16SrDNA. In all populations, the occurrence of both endosymbionts, Wolbachia and Cardinium, was confirmed by PCR detection. Sequencing and alignment of the sequenced fragments resulted in, a similarity of 98.03% for Cardinium endosymbiont with Cardinium reported in the Oppiella nova (Oribatida) mite from Australia and a similarity of 98.34% for Wolbachia endosybiont with Wolbachia reported in the Cotesia glomerata (Braconidae) parasitic wasp from Japan. After sequencing, a phylogenetic tree was constructed using MEGA7 software for both bacterial endosymbiont. The phylogenetic trees showed no phylogenetic relationship between Cardinium and Wolbachia endosymbionts and their hosts, which could indicate horizontal transmission between different hosts in addition to vertical transmission. Both symbionts were detected, using specific primers and DNA extraction 10 female mite, in four tested P.ulmi populations. Four populations appeared to be infected with Cardinium (10-100%) and infected with Wolbachia (10-70%). Tetsted populations appeared to be dually infected with both Wolbachia and Cardinium (10-60%). All populations studied in this study were infected to both symbionts, but infection to Cardinium endosymbiont was found higher than Wolbachia endosymbiont. Therefore, based on the results of this study, which shows the widespread prevalence of these two edosymbionts in European red mite populations, investigation of their effects on this mite, can be used in the population dynamic studies or management programs.
Keywords
Acari, bacterial endosymbiont, Phylogenetic tree