การศึกษาความแปรผันของ Bacteriophage WO ยีน ในแบคทีเรีย Wolbachia ในยุงลาย Aedes albopictus และความเกี่ยวข้องในการเกิด cytoplasmic incompatibilit

Titleการศึกษาความแปรผันของ Bacteriophage WO ยีน ในแบคทีเรีย Wolbachia ในยุงลาย Aedes albopictus และความเกี่ยวข้องในการเกิด cytoplasmic incompatibilit
Publication TypeReport
Year of Publication2010
Authorsอหันทริก, อรุณี
Series Editorใบไม้, วิสุทธิ์
Date Published2010
Institutionมหาวิทยาลัยมหิดล
Typeโครงการวิจัย
Report NumberMRG5080332
ISBN NumberMRG5080332
KeywordsAedes albopictus, pk1, prophage WO gpl, real-time quantitative PCR., Wobachia, ความแปรผันของ Bacteriophage WO, แบคทีเรีย Wolbachia ในยุงลาย Aedes albopictus
Abstract

แบคทีเรีย Wolbachia สามารถอาศัยอยู่กับโฮสด์แบบซิมไบโอซิส แบคทีเรียชนิดนี้สามารถถูกถ่ายทอดจากโฮสด์รุ่น
หนึ่งสู่อีกรุ่นหนึ่งได้ และอาจมีผลกระทบต่อการเปลี่ยนแปลงการสืบพันธ์ของโฮสด์ เช่น การเข้ากันไม่ได้ของไซโทพลาสซึม
(cytoplasmic incompatibility,CI) ทำให้ลูกที่เกิดมาตาย ปริมาณ (density) ของ Wolbachia มีแนวโน้วสัมพันธ์กัน
อัตราการเกิด CI นอกจากนี้การเปลี่ยนแปลงของปริมาณ Wolbachia ยังอาจสัมพันธ์กับปริมาณของ bacteriophage ที่อาศัย
อยู่กับแบคทีเรียชนิดนี้ (bacteriophage WO)
ในงานวิจัยครั้งนี้คณะผู้วิจัยได้ทำการศึกษาปริมาณของ bacteriophage WO gp1 รวมทั้งปริมาณของ Wolbachia A
และ Wolbachia B ในระยะตัวอ่อน ดักแด้ ตัวเต็มวัยอายุ 3 วัน และตัวเต็มวัยอายุ 21 วัน ของยุงลาย Aedes albopicnus โดย
ใช้เทคนิค Real-time quantitative PCR (RTQ-PCR) ผลที่ได้คือ ปริมาณของ Wolbachia B มีแนวโน้มไปในทางเดียวกัน
กับ gpI ในระยะต่าง ๆ ระหว่างการเจริญเติบโตซึ่งไม่พบแนวโน้มเดียวกันนี้ระหว่าง bacteriophage WO gp1 กับ
Wolbachia A ดังนั้นการศึกษาครั้งนี้ซึ่งเป็นการรายงานครั้งแรกของความสัมพันธ์ที่ใกล้ชิดกันมากกว่าระหว่าง Wolbachia B
และ bacteriophage WO gpl และให้แนวคิดว่า bacteriophage WO gpl อาจมีความเกี่ยวข้องกับ CI โดยต้องทำการศึกษา
ในสิ่งมีชีวิตแต่ละชนิดโดยเฉพาะถ้าจะนำไปใช้ในการแทนที่ประชากร (population replacement) หรือใช้ระบบ gene
drive system เพื่อลดจำนวนประชากรยุง
นอกจากนี้คณะผู้วิจัยยังทำการศึกษาปริมาณของ prophageWO ort7 และ Wolbachia ระหว่างการเจริญเติบโตของ
ยุงลายสายพันธ์ KOH (มี Wolbachia ชนิด A) โดยใช้เทคนิค RTQ-PCR ปริมาณ prophageWO ort7 ไม่ได้มีแนวโน้มไป
ทางเดียวกันกับ Wolbachia โดยปริมาณ Wolbachia จะสูงในระยะหลังของการเจริญของยุง (ตัวเต็มวัย) ในขณะที่ปริมาณของ
prophageWO ort7 จะต่ำในระยะตัวเต็มวัย ยุงตัวเต็มวัยอายุ 12 วันมีปริมาณ Wolbachia สูงกว่าในระยะอื่น ในขณะที่ตัว
อ่อนระยะที่ 4 มีปริมาณ prophageWO ort7 สูงกว่าในระยะอื่นๆ
ผลการทดลองในแง่ของ Transcription patterns ของยีนสองชนิด คือ gpl และ pk1 แสดงให้เห็นถึงการที่มีการ
transcribe ของยีนทั้งสองชนิดในบางระยะของยุงลาย (ตัวอ่อนระยะที่ 2 ตัวอ่อนระยะที่ 4 และตัวเต็มวัยตัวเมีย สำหรับ pk1
ยีน ส่วนใน gpl พบการ transcribe ในระยะ ตัวอ่อนระยะที่ 2 และตัวเต็มวัยตัวเมีย) งานวิจัยครั้งนี้ผู้วิจัยยังได้ทำการศึกษา
ปริมาณเฉลี่ยของ gpl และ pk1 ในเนื้อเยื่อจากอวัยวะส่วนต่างๆ ของยุงลายเพื่อดูความสัมพันธ์ หรือหน้าที่อาจเกี่ยวข้องกับ
CI ว่าพบปริมาณสูงในอวัยวะสืบพันธ์หรือไม่ ผลที่ได้คือ จะพบปริมาณยีนทั้งสองมากที่สุดในส่วนของรังไข่ รองลงมาคือใน
ส่วนของอัณฑะ ซึ่งเป็นการสนับสนุนบทบาทของยีนทั้งสองชนิดในการเกี่ยวข้องกับ CI เมื่อทำการเปรียบเทียบลำดับ DNA
ของ pk1 ในยุงลาย ยุงรำคาญ และผีเสื้อกลางคืน พบว่า pk1 ยีนในยุงลายมีวิวัฒนาการใกล้กับ pk1 ในยุงรำคาญ มากกว่ากับ
ผีเสื้อกลางคืน ซึ่งอาจเป็นการสนับสนุนวิวัฒนาการที่ใกล้ชิดกันมากกว่าในส่วนของ pk1 ยีน ระหว่างยุงลายกับยุงรำคาญ

Wolbachia are matermally inherited symbiotic bacteria that capable of inducing an
extensive range of reproductive abnormalities in their hosts, including cytoplasmic
incompatibility (CI) Its density is likely to influence the penetrance of CI in incompatible
crosses, In addition, the variations of Wolbachia density could also be linked with phage WO
density, In this study, prophage WO gpl, including Wolbachia A and Wolbachia B densities
were determined during mosquito development by using real-time quantiative PCR (RTQ-PCR).
An intersting result was found for the same flux of prophage WO gpl and Wolbachia
B densities in larva,pupa, 3-day-old adult, and 21-day-old adult of Aedes albopictus mosquito
(Wolbachia superinfection). The results determined that Wolbachia B and prophage WO gpl
developed with the same fluctuation from larval stage through adult stage. However,the same
tendency was not observed with Wolbachia A and phage WO gpl. Hence, this bacteriophage
gene is more closely associated with Wolbachia B strain than in Wolbachia A in their relative
density variations, Assessment of the density data reported herein is the first to suggest the
possible association of prophage WO gpl in CI mechanisms in consequence of the same
fluctuation during development with Wolbachia B gene density in Aedes albopictus mosquito.
In addition, in this study we also determined relative density of prophageWO orf7 and
Wolbachia during early develomental and adult stages of singly infected Aedes albopictus
mosquito (Wolbachia A infected) by using real-time quantiative PCR (RTQ-PCR). The result
determined that PhageWO and Wolbachia did not develop at the same rate. Relative
Wolbachia density (bacteria-to-host ratio) was low in the adult stages.
Furthermore, twelve-day-old adults of singly infected female mosquito had the highest
Wolbachia density. On the contrary, larval stage 4(L4) contained the highest prophageWO-B
orf7 density. The association of hosts/Wolbachia/phage among diverse species is different.
Thus if phage and Wolbachia are involved in CI mechanism, the information of this
association should be studied for each specific type of organism for future use of population
replacement or gene drive system.
Moreover, development stages were examined for transciption patterns of pk1 and
gpl genes.The results provide evidencec for the presence of activety transcribed virions in
some mosquito stages Zlarval stage2, larval stage 4 and female adult for pk1 and larval stage2
and female adult for gpl). Furthermore,in this work, mean relative densities of tissues of gpl
and ankyrin protein Zpk1 gene) were determined by RTQ-PCR to study the possible function
and correlation of these genes with CI and with Wolbachia genes in Aedes mosquitoes. The
highest relative densities were found in the ovary while the testis was a little lower than in the
ovary in both gpl and pk1. This implies the roles of both genes in relation with CI. The
sequence data provides closer relationship pf pk1 from Aedes albopictus and Culex evolutionary
relationship of pk1 gene of Aedes albopictus and Culex pipens

URLhttp://elibrary.trf.or.th/project_content.asp?PJID=MRG5080332
Alternate TitleVariations of Bacteriophage WO gene in Wolbachia of Aedes albopictus and Correlation with Cytoplasmic Incompatibility