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Endosymbiont diversity in natural populations of Tetranychus mites is rapidly lost under laboratory conditions
Heredity ( IF 3.1 ) Pub Date : 2020-02-11 , DOI: 10.1038/s41437-020-0297-9 Flore Zélé 1 , Inês Santos 1 , Margarida Matos 1 , Mylène Weill 2 , Fabrice Vavre 3 , Sara Magalhães 1
Heredity ( IF 3.1 ) Pub Date : 2020-02-11 , DOI: 10.1038/s41437-020-0297-9 Flore Zélé 1 , Inês Santos 1 , Margarida Matos 1 , Mylène Weill 2 , Fabrice Vavre 3 , Sara Magalhães 1
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Although the diversity of bacterial endosymbionts in arthropods is well documented, whether and how such diversity is maintained remains an open question. We investigated the temporal changes occurring in the prevalence and composition of endosymbionts after transferring natural populations of Tetranychus spider mites from the field to the laboratory. These populations, belonging to three different Tetranychus species (T. urticae, T. ludeni and T. evansi) carried variable infection frequencies of Wolbachia, Cardinium, and Rickettsia. We report a rapid change of the infection status of these populations after only 6 months of laboratory rearing, with an apparent loss of Rickettsia and Cardinium, while Wolbachia apparently either reached fixation or was lost. We show that Wolbachia had variable effects on host longevity and fecundity, and induced variable levels of cytoplasmic incompatibility (CI) in each fully infected population, despite no sequence divergence in the markers used and full CI rescue between all populations. This suggests that such effects are largely dependent upon the host genotype. Subsequently, we used these data to parameterize a theoretical model for the invasion of CI-inducing symbionts in haplodiploids, which shows that symbiont effects are sufficient to explain their dynamics in the laboratory. This further suggests that symbiont diversity and prevalence in the field are likely maintained by environmental heterogeneity, which is reduced in the laboratory. Overall, this study highlights the lability of endosymbiont infections and draws attention to the limitations of laboratory studies to understand host–symbiont interactions in natural populations.
中文翻译：
在实验室条件下，叶螨自然种群的内共生多样性迅速丧失
尽管节肢动物细菌内共生体的多样性已有充分记录，但是否以及如何维持这种多样性仍然是一个悬而未决的问题。我们研究了将叶螨自然种群从野外转移到实验室后内共生体的流行率和组成发生的时间变化。这些种群属于三种不同的叶螨属物种（二斑叶螨、鲁德叶螨和伊氏叶螨），携带沃尔巴克氏体、卡迪氏体和立克次氏体的感染频率各不相同。我们报告称，仅经过 6 个月的实验室饲养，这些种群的感染状况就发生了迅速变化，立克次体和卡迪氏菌明显消失，而沃尔巴克氏体显然要么达到固定状态，要么消失。我们发现沃尔巴克氏体对宿主寿命和繁殖力具有不同的影响，并在每个完全感染的群体中诱导不同水平的细胞质不相容性（CI），尽管所有群体之间使用的标记和完全 CI 救援没有序列差异。这表明这种效应在很大程度上取决于宿主基因型。随后，我们使用这些数据参数化了单倍二倍体中 CI 诱导共生体入侵的理论模型，这表明共生体效应足以解释它们在实验室中的动态。这进一步表明，现场共生体的多样性和普遍性很可能是通过环境异质性来维持的，而在实验室中环境异质性会降低。总体而言，这项研究强调了内共生体感染的不稳定性，并提请人们注意实验室研究在理解自然群体中宿主与共生体相互作用的局限性。
更新日期：2020-02-11
中文翻译：
在实验室条件下，叶螨自然种群的内共生多样性迅速丧失
尽管节肢动物细菌内共生体的多样性已有充分记录，但是否以及如何维持这种多样性仍然是一个悬而未决的问题。我们研究了将叶螨自然种群从野外转移到实验室后内共生体的流行率和组成发生的时间变化。这些种群属于三种不同的叶螨属物种（二斑叶螨、鲁德叶螨和伊氏叶螨），携带沃尔巴克氏体、卡迪氏体和立克次氏体的感染频率各不相同。我们报告称，仅经过 6 个月的实验室饲养，这些种群的感染状况就发生了迅速变化，立克次体和卡迪氏菌明显消失，而沃尔巴克氏体显然要么达到固定状态，要么消失。我们发现沃尔巴克氏体对宿主寿命和繁殖力具有不同的影响，并在每个完全感染的群体中诱导不同水平的细胞质不相容性（CI），尽管所有群体之间使用的标记和完全 CI 救援没有序列差异。这表明这种效应在很大程度上取决于宿主基因型。随后，我们使用这些数据参数化了单倍二倍体中 CI 诱导共生体入侵的理论模型，这表明共生体效应足以解释它们在实验室中的动态。这进一步表明，现场共生体的多样性和普遍性很可能是通过环境异质性来维持的，而在实验室中环境异质性会降低。总体而言，这项研究强调了内共生体感染的不稳定性，并提请人们注意实验室研究在理解自然群体中宿主与共生体相互作用的局限性。
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