بررسی تاثیر متقابل باکتری‌های همزیست ‌Cardinium و Wolbachia بر ویژگی‌های تولیدمثلی و پارامترهای جدول زندگی کنه قرمز اروپایی Panonychus ulmi

کد مقاله : 1191-24IPPC (R2)
نویسندگان
دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
باکتری‌های همزیست در حشرات و کنه‌ها به‌صورت گسترده وجود دارند. این همزیست‌های درونی که به‌صورت عمودی منتقل می‌شوند از طریق افزایش تعداد نتاج ماده، افزایش شایستگی و یا دستکاری تولیدمثل در میزبان آلوده، پایداری و گسترش خود را در جمعیت‌های میزبان حفظ می‌کنند. ناسازگاری سیتوپلاسمی اغلب به‌عنوان کاهش تعداد فرزند در تلاقی بین نرهای آلوده و ماده‌های فاقد آلودگی (و یا آلوده به یک استرین متفاوت) بیان می‌شود. ناسازگاری سیتوپلاسمی اغلب مربوط به همزیست‌های Wolbachia و Cardinium است. گرچه هر دو باکتری همزیست در بندپایان وجود دارند و ممکن است همزمان یک میزبان را آلوده کنند، در مورد تعامل این دو همزیست مطالعات کمتری وجود دارد. با توجه به اهمیت و خسارت‌های کنه قرمز اروپایی Panonychus ulmi در باغات سیب، در این مطالعه اثرات همزیست‌های Wolbachia و Cardinium بر ویژگی‌های زیستی P. ulmi بررسی شد. بدین منظور نمونه‌برداری از باغ سیب شهرستان شاهین دژ، استان آذربایجان غربی انجام و وجود همزیست‌های Wolbachia و Cardinium در این جمعیت با استفاده از آغازگرهای اختصاصی هر همزیست مورد بررسی قرار گرفت. جمعیت آلوده به هر دو همزیست با محلول %1/0 آنتی‌بیوتیک تتراسایکلین، به‌مدت دو نسل به‌صورت تغذیه‌ای تیمار شد و با حذف همزیست Cardinium، جمعیتی با همان زمینه ژنتیکی اما تنها آلوده به Wolbachia حاصل شد ( غلظت همزیست Wolbachia اندازه‌گیری نشد). تلاقی‌های مختلف بین نر و ماده دو جمعیت آلوده به هر دو همزیست و تنها آلوده به Wolbachia انجام گرفت. ناسازگاری در تلاقی بین نر آلوده به هر دو همزیست و ماده تنها آلوده به Wolbachia، به‌دلیل عدم کاهش در تعداد نتاج ماده در این تلاقی نسبت به سایر تلاقی‌ها، مشاهده نشد. در بررسی پارامترهای زیستی جدول زندگی، نرخ ذاتی رشد جمعیت، نرخ متناهی افزایش جمعیت، نرخ بقا ویژه سن و باروری ویژه سن در جمعیت تنها آلوده به Wolbachia نسبت به جمعیت آلوده به هر دو همزیست به‌طور معناداری بیشتر بود. تنها طول دوره پوره سن یک در جمعیت آلوده به هر دو همزیست نسبت به جمعیت آلوده به Wolbachia افزایش داشت. در سایر پارامترهای بررسی شده از قبیل باروری، طول دوره زندگی و بقا بین این دو جمعیت تفاوت معناداری مشاهده نشد. براساس نتایج این مطالعه ممکن است روابط پیچیده‌ای از هزینه و شایستگی بین این دو همزیست در آلودگی مضاعف مشاهده شود. بررسی تاثیر همزیست‌های باکتریایی مثل Wolbachia و Cardinium در آلودگی‌های مضاعف یا تکی بر رشد و تولیدمثل کنه قرمز اوپایی می‌تواند در شناخت پویایی جمعیت آفت و کنترل آن مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه ها
 
Title
The intraction Cardinium and Wolbachia endisymbionts on the reproductive phenotype and life table parameters in 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