Post on 08-Jan-2017
Distribuição e efeitos da infecção de Wolbachia (Rickettsiales Rickettsiaceae)Wolbachia (Rickettsiales, Rickettsiaceae)
em colônias, populações e comunidades de formigas na Amazônia Central
Fabricio Beggiato Baccarogg
Wolbachia Wolbachia e seus hospedeirose seus hospedeiros
Insetos (66%)Crustáceos (35%)
Insetos (66%)Nematóides filariais (90%)
Chelicerados (20%)
3,3 milhões de espéciesde insetos infectados
ArtrópodesArtrópodes NematóidesNematóidescepas A e B cepas C e D
Bouchon et al. (1998); Hilgenboecker et al. (2008)
p p
2
MutualistaMutualista ParasitaParasitaMutualistaMutualista ParasitaParasita
Benefício CustoBuchnera em abelhas1,2: Wolbachia na maioria dos insetos3:
Genomas: Genomas:• reduzidos• pouco DNA repetitivo
• maiores• DNA repetitivo
recombinação entre cepas
taxa evolutiva
recombinação entre cepas
taxa evolutivataxa evolutiva taxa evolutiva
transmissão vertical transmissão vertical + horizontal
1‐Moran 1996; 2‐Moran & Bauman 2000; 3‐Wu et al. 20043
EfeitosEfeitos nosnos hospedeiroshospedeiros
Jiggins (2003)
Rousset et al. (1992)Rousset et al. (1992)
• Morte de machosStouthamer et al. (1993)
• Feminização
MaiorMaiornúmeronúmero de de fêmeasfêmeas
• Partenogênesefêmeasfêmeas
4
IncompatibilidadeIncompatibilidade citoplasmáticacitoplasmática
Prole inviávelW
0 W+
Proleinfectada
• Reduz a aptidãoW
0
+
preprodutiva entre fêmeasnão‐infectadas (0) X
h i f d (W)
0
Wmachos infectados (W) W+
• Sem prole em espécies diplóides; machos em espécies haplodiplóides Prole não‐
0
espécies haplodiplóides infectada0+
5
CicloCiclo de de vidavida das das formigasformigas
Haplometrose
Independente DependenteRainha + operáriasPleometrose
Fissão BrotamentoFissão Brotamento
Reprodutivovirgem
Rainhainseminada
+
Holldöbler & Wilson (1990); Boomsma & Ratnieks (1996)6
DinâmicaDinâmica dada incompatibilidadeincompatibilidade citoplasmáticacitoplasmáticaFertilidade relativa = FFidelidade da transmissão = μ(N. de filhos não infectados/N. de filhos infectados)
Fertilidade relativa = F
Pw = P0 = 0.5
Taxa de eclosão (produtividade funcional) = H
W 0; μ = 0.1F = 0.9 ; H = 0.1
W +W +
t+1 28 colônias infectadas22 colônias não‐infectadas
W 0
22 colônias não infectadas
0+
0+
7
0 8
1.0
0.6
0.8bachia
0 1F 0 9 H 0 1
Hoffman et al. (1990)
0.2
0.4
orWolb ; μ = 0.1F = 0.9 ; H = 0.1
0.0
1 11 21 31 41 511.0fe
cçãopo
Gerações do hospedeiro
0.8
ode inf
0.4
0.6
roporção
; μ = 0.2F = 0.8 ; H = 0.1
0 0
0.2
Pr
0.0
1 11 21 31 41 51
Gerações do hospedeiro 8
1 ‐ Determinar os efeitos da infecção porWolbachia na1 Determinar os efeitos da infecção por Wolbachia na aptidão reprodutiva e funcional em colônias de formigas
I f õ W lb hi di i tidã d tiInfecções por Wolbachia diminuem a aptidão reprodutiva e funcional das colônias de Ectatomma lugens?
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ÁreaÁrea de de estudoestudo: : ReservaReserva DuckeDucke ‐‐ AMAM
10
ColetaColeta das das colôniascolônias
20 colônias de Ectatomma lugens
Escavar os ninhosRainha
Sortear
Catação manual RainhaFêmeasMachos10 larvas10 larvas10 operárias
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Detecção da infecção por Detecção da infecção por WolbachiaWolbachia
• Extração de DNApor BioRad Chelex 100Extração de DNA por BioRad Chelex 100
• Polymerase Chain Reaction usando yprimers específicos para genes wsp A e B para Wolbachia
• Controles positivos, negativos e DNA da formiga (18S rDNA); amostras negativas serão re‐testadas
Vi uali a ão e el de a a o e 1%CepasCepas
• Visualização em gel de agarose 1% (brometo de etídio)
ppA e BA e B
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VariáveisVariáveis operacionaisoperacionais
Peso seco de todos os indivíduos por castas das colônias
Massa de indivíduos reprodutivosAptidão reprodutiva
Massa de indivíduos reprodutivos
número de operáriasVariáveis
Aptidão funcionalMasssa das operárias
Variáveis dependentes
Aptidão funcionalnúmero de operárias
Variável independente: proporção de operárias infectadas
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ResultadosResultados esperadosesperados
Regressão linear:
apo
r
zida
por
al produ
zida
ia(m
g)
nalp
rodu
zia(m
g)
massa
sexu
aop
erári
sssa
funcio
operári
Biom
Biom
as
Proporção de operárias infectadas0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0
Proporção de operárias infectadas
14
SolenopsisSolenopsis invictainvicta::
Equilíbrio estável ~ 84%
distribuição dedistribuição deSolenopsis invictanão infectado
i f t dinfectado
M monogínica
P poligínica
Shoemaker et al. 200315
p g
Fatores ambientais e taxa de infecçãoFatores ambientais e taxa de infecção
Em laboratório:(diversas espécies de Drosophila)(diversas espécies de Drosophila)
Temperatura1
2Recursos (alimento)2
Densidade da prole2Densidade da prole2
1‐Hoffmann et al. (1990); 2‐ Stevens & Wicklow (1992)16
ChelymorphaChelymorpha alternansalternans::
Keller et al. 200417
2 ‐ Investigar se a prevalência de Wolbachia varia entre g ppopulações de formigas em função da heterogeneidade ambiental?• Em escala local, a prevavalência de infecção por Wolbachia em Ectatomma lugens está correlacionada com a abertura de dossel?
• Em escala regional, a prevavalência de infecção por Wolbachia em Ectatomma lugens está correlacionada com a pluviosidade?
18
Escala local: parcelasEscala local: parcelas
Parque Nacional do Viruá‐RR 19
Escala regional: módulos e gradesEscala regional: módulos e grades
20
ColetaColeta das das formigasformigas::
1m2 de liteira + pitfall (48 h) + l1m de liteira + pitfall (48 h) +isca de sardinha (45 min)
parcela em curvade nível = 250 m
25 m 48 horas
Mini‐Winkler21
DNA DNA BarcodeBarcode
22
VariáveisVariáveis operacionaisoperacionaisE l l lAbertura do dossel: média de 6 pontos por parcela
Adobe Photoshop
Escala local
Adobe Photoshop
nº total de pixels% AD =
nº pixels brancos x 100
Escala regional
23
Número de meses secos (< 100 mm): fonte Worldclim
ResultadosResultados esperadosesperados
E l l l E l i lRegressão linear:
Escala local: Escala regional:
por
1.01.0
infecçãop
achia
porçãode
Wolb a
Prop
0 8
ú d
00
060
N = 13
Número de meses secos
N = 14Abertura do dossel (%)
24
WolbachiaWolbachia emem FormigasFormigas
A%
Europaespécies=50
B10%Florida
espécies = 1036%
B
NI58%
NI90% B
2%A+B4%Vários autores
90%
Jeyaprakash & Hoy (2000)
I d é iNI
A48%
NI50%
Indonésiaespécies=50A
22%
NI11%Panamá
Espécies = 9(Attini) = 7
A+B
B11%A+B
56%2%
Wenseleers et al. (1998) Van Borm et al. (2001); Werren et al. (1995) 25
Alta Alta transmissãotransmissão horizontal:horizontal:
(25 M de anos)
Wenseleers (2002)26
InteraçõesInterações ecológicasecológicas
Muscidifurax uniraptorNasonia vitripennis
wNitwNit A; A; wNvitwNvit BB
Raychoudhury et al .(2009)27
E E quantoquanto as as formigasformigas??
W lb hiDiversas espécies
Indonésia1 13% haplometróides50% pleometróides
Wolbachia
América do Sul2 78% monogínicas% l í
Solenopsis invicta
América do Sul 40% poligínicas
Wenseleers (2002)
Interações ecológicas = ?
1‐Wenseleers et al. (1998); 2‐ Shoemaker et al. (2003)28
ClassificaçãoClassificação emem guildasguildas
• Análise discriminante
d d• 18 medidas
• 171 espécies
Mata Atlântica: Rosas et al. (2008)29
GruposGrupos MorfológicosMorfológicos DescritosDescritos
1. Epigéicas generalistas grandes;
2 Epigéicas generalistas médias;2. Epigéicas generalistas médias;
3. Hipogéicas generalistas médias;
4. Hipogéicas generalistas pequenas;
5. Predadoras Dacetini
6. Predadoras camadas superficiais de solo;
7. Generalistas;
8. Mínimas generalistas;g
9. Cultivadoras de fungo
30
HipóteseHipótese tamanhotamanho‐‐granulometriagranulometria
311‐ Kaspari & Weiser (1999); 2‐ Parr et al. (2003); 3‐ Farji‐Brener et al. (2004);
3 ‐ Investigar a prevalência de infecção por Wolbachia em g p ç puma comunidade de formigas, na Amazônia Central
Aprevalência de infecção por Wolbachia está corelacionada comA prevalência de infecção por Wolbachia está corelacionada com hábitos alimentares das espécies?
32
ÁreaÁrea de de estudoestudo: ESEC : ESEC MaracáMaracá ‐‐ RRRR
33
SeleçãoSeleção dos dos espécimesespécimes
Total 900 sub‐amostras:207 espécies3 433 ocorrências
Sortear 1 indivíduo de cada espéciede 10 parcelas
3.433 ocorrências32.678 indivíduos Pelo menos 1 indivíduo de cada
parcela
25
30
celas
15
20
ro de parc
5
10
Númer
0
0 50 100 150 200
Nú d é iNúmero de espécies
Total = 764 PCRs / 87 espécies 34
AnálisesAnálises dos dadosdos dados
Matriz guildas Matriz infecçãoGuildas sp 1 sp 2 sp 3 Guildas sp 1 sp 2 sp 3Guildas sp.1 sp.2 sp.3
Pred. G 1 0 0
Pred. P 0 1 0
Guildas sp.1 sp.2 sp.3
Pred. G 1 0 0
Pred. P 0 1 0
Pred. sub G 0 0 1
Pred. sub P 0 0 0
Pred. sub G 0 0 1
Pred. sub P 0 0 0
Mantel
Fungos 0 0 0
Minimas 0 0 0
Gen 0 0 0
Fungos 0 0 0
Minimas 0 0 0
Gen 0 0 0Gen. 0 0 0 Gen. 0 0 0
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ResultadosResultados esperadosesperados
36