ВЛИЯНИЕ ПОВЫШЕННОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ НА ВЫЖИВАЕМОСТЬ DROSOPHILA MELANOGASTER, ИНФИЦИРОВАННЫХ ПАТОГЕННЫМ ШТАММОМ БАКТЕРИЙ WOLBACHIA

Патогенный штамм Wolbachia wMelPop обнаруживается в центральной нервной системе, мышцах и сетчатке Drosophila melanogaster и сокращает выживаемость своего хозяина в два раза. Это делает возможным его применение для борьбы с насекомыми–вредителями сельского хозяйства и переносчи ками различных заболеваний человека. Любая симбиотическая ассоциация в природе находится под действием различных стрессов, таких, как голодание, пониженная или повышенная температура и другие, которые существенно влияют на особенности взаимоотношения партнеров.

В настоящей работе исследовано действие пониженной (16 °С) и повышенной (29 °С) температур на выживаемость и продолжительность жизни самок D. melanogaster, инфицированных Wolbachia штамма wMelPop; а также проведен анализ ультраструктуры клеток мозга и распределения в них бактерий. Увеличение времени содержания вылетевших имаго при повышенной температуре снижает их продолжительность жизни, причем влияние температуры проявляется после трех дней экспозиции. На 7-й день содержания мух при повышенной температуре в клетках их мозга появляются электронно-плотные структуры, напоминающие деградирующие бактерии, количество которых резко возрастает к 13-му дню инкубации при 29 °С. На основании данных популяционного и электронно-микроскопического анализа нами выделен критический период воздействия повышенной температуры с 7-го по 13-й день после начала экспозиции, после которого происходит резкое снижение выживаемости D. melanogaster.

1. Вайсман Н.Я., Илинский Ю.Ю., Голубовский М.Д. Популяционно-генетический анализ продолжительности жизни Drosophila melanogaster: сходные эффекты эндосимбионта Wolbachia и онкосупрессора lgl в условиях температурного стресса // Журн. общ. биологии. 2009. Т. 70. № 5. С. 438–447.

2. Кашнер Д. Жизнь микробов в экстремальных условиях. Л.: Мир, 1981. 522 с.

3. Жукова М.В., Воронин Д.А., Киселева Е.В. Изменение ультраструктуры симбиотических бактерий Wolbachia в яичниках и ранних эмбрионах Drosophila под влиянием повышенной температуры // Цитология. 2008. Т. 50. № 12. С. 1050–1060.

4. Bordenstein S.R., Bordenstein S.R. Temperature affects the tripartite interactions between bacteriophage WO, Wolbachia, and cytoplasmic incompatibility // PLoS One. 2011. V. 6. e29106.

5. Chapman R.F., Page W.W. Factors affecting the mortality of the grasshopper, Zonocerus variegatus, in Southern Nigeria // J. Anim. Ecol. 1979. V. 48. P. 271–288.

6. Clark M.E., Anderson C., Cande J., Karr T.L. Widespread prevalence of Wolbachia in laboratory stocks and the implications for Drosophila research // Genetics. 2005. V. 170. P. 1667–1675.

7. Cossins A., Bowler K. Temperature Biology of Animals. London: Chapman and Hall, 1987. 339 p.

8. Dobson S.L., Bourtzis K., Braig H.R. et al. Wolbachia infections are distributed throughout insect somatic and germ line tissues // Insect. Biochem. Mol. Biol. 1999. V. 29. P. 153–160.

9. Hayes S.F., Burgdorfer W. Reactivation of Rickettsia rickettsii in Dermacentor andersoni ticks: an ultrastructural analysis // Infect. Immun. 1982. V. 37. P. 779–785.

10. Kozek W.J. What is new in the Wolbachia/Dirofi laria interaction? // Vet. Parasitol. 2005. V. 133. P. 127–132.

11. Loesel R., Nässel D.R., Strausfeld N.J. Common design in a unique midline neuropil in the brains of arthropods // Arthropod Struct. Dev. 2002. V. 31. P. 77–91.

12. McGraw E.A., Merritt D.J., Droller J.N., O’Neill S.L. Wolbachia density and virulence attenuation after transfer into a novel host // Proc. Natl Acad. Sci. US. 2002. V. 99. P. 2918–2923.

13. Min K.T., Benzer S. Wolbachia, normally a symbiont of Drosophila, can be virulent, causing degeneration and early death // Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1997. V. 94. P. 10792–10796.

14. McMeniman C.J., Lane R.V., Cass B.N. et al. Stable introduction of a life-shortening Wolbachia infection into the mosquito Aedes aegypti // Science. 2009. V. 323. P. 141–144.

15. Moreira L.A., Iturbe-Ormaetxe I., Jeffery J.A. et al. A Wolbachia symbiont in Aedes aegypti limits infection with dengue, Chikungunya, and Plasmodium // Cell. 2009. V. 139. P. 1268–1278.

16. Petavy G., David J.R., Gilbert P., Moreteau B. Viability and rate of development at different temperatures in Drosophila: a comparison of constant and alternating thermal regimes // J. Therm. Biol. 2001. V. 26. P. 29–39.

17. Pintureau B., Pizzol J., Bolland P. Effects of endosymbiotic Wolbachia on the diapause in Trichogramma hosts and effects of the diapause on Wolbachia // Entomol. Exp. Appl. 2003. V. 106. P. 193–200.

18. Precht H.J., Christophersen H., Hensel H., Larcher W. Temperature and Life. Berlin: Springer-Verlag, 1973. 514 p.

19. Rasgon J.L., Gamston C.E., Ren X. Survival of Wolbachia pipientis in cell-free medium // Appl. Environ. Microbiol. 2006. V. 72. P. 6934–6937.

20. Reynolds E.S. The use of lead citrate at high pH as an electron-opaque stain for electron microscopy // J. Cell Biol. 1963. V. 17. P. 208–212.

21. Serbus L.R., Casper-Lindley C., Landmann F., Sullivan W. The genetics and cell biology of Wolbachia-host interactions // Annu. Rev. Genet. 2008. V. 42. P. 683–707.

22. Terasaki M., Runft L.L., Hand A.R. Changes in organization of the endoplasmic reticulum during Xenopus oocyte maturation and activation // Mol. Biol. Cell. 2001. V. 12. P. 1103–1116.

23. Thomas M.B., Blanford S. Thermal biology in insect-parasite interactions // Trends Ecol. Evol. 2003. V. 18. No. 7. P. 344–350.

24. van Opijnen T.V., Breeuwer J.A.J. High temperatures eliminate Wolbachia, a cytoplasmic incompatibility inducing endosymbiont, from the two-spotted spider mite // Exp. Appl. Acarol. 1999. V. 23. P. 871–881.

25. Wiwatanaratanabutr I., Kittayapong P. Effects of crowding and temperature on Wolbachia infection density among life cycle stages of Aedes albopictus // J. Invertebr. Pathol. 2009. V. 102. P. 220–224.