Microbiota intestinal das raças milho e arroz de Spodoptera frugiperda: diversidade e função

The insect gut microbiota is an important factor that contributes to various aspects of the physiology and ecology of their host. In this study we tested the hypothesis that the gut-associated symbionts of Spodoptera frugiperda, an important agricultural pest, may be playing a relevant role in the process of adaptation to the host plants of genetically distinct host-adapted strains, known as corn and rice strains. To this end, we characterized the gut microbiota composition of the strains using next generation 16S rRNA sequencing by sampling larvae in field conditions, evaluating the effect of strain, host plant and population origin. We also analyzed the composition of the gut microbiota under controlled conditions, including in the latter the analysis of the hindgut. We also sought to understand the origin of the microbiota associated with the caterpillars in two ways: by assessing the microbiota present in the ingested food, and by investigating the presence of bacteria in the eggs and reproductive tissues of S. frugiperda using FISH and confocal microscopy. To explore the functional aspects of these interactions, we used a metatranscriptomic approach to profile differentially expressed genes between strains in the gut of S. frugiperda and the transcriptional profile of the bacteria associated with the strains. Finally, we also used metabolomics to compare the metabolic profile of strains fed on different food sources. We found that the composition and structure of the gut microbiota between the strains was not different in the tests performed. We found that the gut microbiota of S. frugiperda is greatly modulated by the food ingested but is not a reflex of it. Additionally, we provided indications of vertical transmission of bacteria by detecting bacteria in eggs and oocytes of S. frugiperda. At the functional level, we found a metabolically active bacterial community that functioned equally in both strains of S. frugiperda, except when the food source was the artificial diet. In contrast, we found that the strains responded differently at the transcriptional level to the ingested food. Similarly, the metabolic profile of the midgut of the strains also differed for each food source tested. Finally, our findings provide additional support for Enterococcus as a core member of the bacterial community associated with the larval gut of S. frugiperda, as this genus was found metabolically active and consistently associated with the gut of S. frugiperda under all conditions analyzed, supporting the hypothesis that Enterococcus maintain true symbiotic mutualistic relationships with S. frugiperda.A microbiota intestinal de insetos é um importante fator que contribui para vários aspectos da fisiologia e ecologia do seu hospedeiro. Neste estudo nós testamos a hipótese de que os simbiontes associados ao intestino de Spodoptera frugiperda, uma importante praga agrícola, podem estar desempenhando um papel relevante no processo de adaptação às plantas hospedeiras de suas raças geneticamente distintas, as raças \"milho\" e \"arroz\". Para este fim, caracterizamos a microbiota intestinal das raças utilizando sequenciamento de nova geração do 16S rRNA de espécimes coletados em condições de campo para a avaliação do efeito da raça, da planta hospedeira e da origem da população. Nós também analisamos a composição da microbiota intestinal sob condições controladas, incluindo neste último, a análise do intestino posterior. Também procuramos compreender a origem da microbiota associada às lagartas de duas formas: avaliando a microbiota presente nos alimentos ingeridos e buscando investigar a presença de bactérias nos ovos e tecidos reprodutivos de S. frugiperda usando FISH e microscopia confocal. Para explorar os aspectos funcionais destas interações, utilizamos uma abordagem metatranscritômica, para definir o perfil de genes diferentemente expressos no intestino das raças de S. frugiperda e o perfil transcricional das bactérias associadas ao intestino dessas raças. Finalmente, utilizamos a abordagem metabolômica de forma holística, comparando o perfil metabólico das raças ao fornecê-las diferentes fontes alimentares. Nós não encontramos diferenças na composição e na estrutura da microbiota intestinal das raças. Verificamos que a microbiota intestinal de S. frugiperda é principalmente modulada pelo alimento ingerido, mas não é reflexo dele. Adicionalmente nós fornecemos indicações de transmissão vertical de bactérias por meio da detecção de bactérias nos ovos e oócitos de S. frugiperda. Ao nível funcional, encontramos uma comunidade bacteriana metabolicamente ativa que funcionou da mesma forma nas raças de S. frugiperda, com exceção de quando a dieta artificial foi oferecida com alimento as lagartas. Em contrapartida, verificamos que as raças respondem diferentemente ao nível transcricional ao alimento ingerido. Da mesma forma, o perfil metabólico do intestino médio das raças também diferiu em cada substrato alimentar. Finalmente, nossas descobertas fornecem apoio adicional para Enterococcus como membro central da comunidade bacteriana associada ao intestino larval de S. frugiperda, pois este gênero foi encontrado metabolicamente ativo e consistentemente associado ao intestino de S. frugiperda em todas as condições analisadas, apoiando a hipótese de que estas bactérias mantêm relações verdadeiras de mutualismo com S. frugiperda

Regulation of the gut microbiota of permissive and non-permissive hosts parasitized by Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae)

Parasitoides interferem no sistema imunológico de seus hospedeiros, influenciando a expressão de genes relacionados à resposta celular e humoral, podendo interferir na relação hospedeiro - microbiota intestinal. Além disso, parasitoides induzem alterações fisiológicas no hospedeiro que alteram o consumo e a utilização de alimento, e que podem influenciar a microbiata intestinal do mesmo. Alterações nessa microbiota poderiam afetar as relações e contribuições ao hospedeiro e, consequentemente, influenciar o desenvolvimento do próprio parasitoide. O objetivo deste trabalho foi o de verificar o efeito do parasitismo por Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) na estrutura e no potencial funcional de contribuição da microbiota intestinal de Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae), hospedeiro permissivo, e de Spodoptera frugiperda (J.E. Smith) (Lepidoptera: Noctuidae), hospedeiro não-permissivo. Além disso, buscou-se verificar se as secreções utilizadas pelo parasitoide (veneno, fluidos do cálice e virus simbionte) na regulação hospedeira estariam associadas à manipulação da microbiota intestinal do hospedeiro. O efeito do parasitismo na microbiota intestinal associada às porções antero-mediana e posterior do intestino dos hospedeiros estudados foi avaliado na fase inicial (1 DAP - dia após o parasitismo), intermediária (5 DAP) e final (9 DAP) do desenvolvimento larval do parasitoide. A avaliação foi feita por meio da comparação da diversidade e abundância de bactérias associadas ao trato intestinal de D. saccharalis e S. frugiperda parasitadas ou não por C. flavipes. A caracterização das bactérias foi feita via análise metagenômica em plataforma Illumina MiSeq utilizando a região V4 do gene ribossomal 16S. O pacote de softwares QIIME foi utilizado para a atribuição taxonômica das mesmas e o potencial funcional foi inferido por meio do software PICRUSt. O parasitismo afetou a abundância e diversidade de unidades taxonômicas operacionais (UTOs) da microbiota intestinal da porção antero-mediana e posterior de ambos hospedeiros. As alterações observadas para as duas regiões intestinais investigadas não seguiram o mesmo padrão ao longo do desenvolvimento do parasitoide. As análises realizadas também demonstraram que as alterações da microbiota induzidas pelo parasitismo refletiram em alterações significativas no potencial funcional de contribuição da microbiota associada ao trato digestivo de D. saccharalis e S. frugiperda. As análises da microbiota de lagartas pseudo-parasitadas demonstraram que as secreções maternas injetadas pela fêmea do parasitoide no momento do parasitismo estão envolvidas, pelo menos parcialmente, com os processos que levam às modificações na diversidade e abundância da microbita intestinal hospedeira, assim como de seu potencial de contribuição funcional. Esses resultados indicam que outros fatores/alterações produzidos em condições normais de parasitismo, seja pela influência de secreções de teratócitos e das próprias larvas do parasitoide em desenvolvimento também estão envolvidos na manipulação da microbiota hospedeira. Várias das alterações observadas no potencial de contribuição da microbiota intestinal do hospedeiro podem refletir sua qualidade nutricional e, consequentemente, favorecer sua exploração pelo parasitoide. Assim, o processo de regulação hospedeira por parasitoides se estende ao conjunto de organismos associados que compõem o holobionte representado pela lagarta hospedeira.Parasitoids interfere with the immune system of their hosts by influencing the expression of genes related to cellular and humoral responses, which may interfere with the host - gut microbiota relationship. Furthermore, parasitoids induce physiological changes in the host, modifying food consumption and utilization, influencing then the host gut microbiota. These changes can affect the relationship and contributions of the gut microbiota to the host and therefore influence parasitoid development. This study aimed to evaluate the effect of parasitism by Cotesia flavipes (Cameron) (Hymenoptera: Braconidae) in the structure and potential functional contribution of the gut microbiota of the permissive host Diatraea saccharalis (F.) (Lepidoptera: Crambidae) and the non-permissive host Spodoptera frugiperda (JE Smith) (Lepidoptera: Noctuidae) . In addition, the participation of the secretions female parasitoids (venon, calyx fluid and symbiotic virus) use in host regulation in the manipulation of the host gut microbiota was also investigated. The effects of host parasitization on the microbiota associated with the anterior (foregut-midgut) and posterior (hindgut) portions of host gut were evaluated at the early (1 DAP - day after parasitism), intermediate (5 DAP) and final (9 DAP) stages of parasitoid larval development. The diversity and abundance of the gut microbiota of D. saccharalis and S. frugiperda was compared in between parasitized and non-parasitized larvae by C. flavipes. The gut microbiota was characterized by sequencing the V4 region of the 16S ribosomal gene using the Illumina MiSeq platform. The software package QIIME was used for taxonomic attribution and the PICRUSt software was used to infer the potential funcional contribution of the gut microbiota. Host parasitization affected the abundance and diversity of operational taxonomic units (OTUs) of the two gut regions investigated (foregut-midgut and hindgut) in both hosts. The changes observed for both gut regions did not follow the same pattern throughout parasitoid development. Changes in the gut microbiota induced by parasitization reflected in significant changes in the potential of the functional contribution of the gut microbiota associated with D. saccharalis and S. frugiperda. Analyses of pseudo-parasitized larvae demonstrated that the maternal secretions female parasitoids inject when ovipositing are involved, at least partially, with the processes that lead to changes in the abundance, diversity and potential functional contribution of the host gut microbita. These results indicate that other factors / changes produced during normal parasitization, such as secretions from teratocytes and/or the developing parasitoid larvae can also be involved in the manipulation of host gut microbiota. Several of the changes observed in the potential contribution of the host gut microbiota may reflect its nutritional quality and therefore favor host exploitation by parasitoids. Thus, the process of host regulation by parasitoids also involves the regulation of the gut-associated bacteria, which altogether comprise the holobionte represented by the host larvae

Aumento da Sobrevivência de Aedes (Stegomyia) aegypti (Linnaeus), em Condições de Laboratório, pela Ingestão de Néctar Extrafloral de Euphorbia milii Des Moul. (Euphorbiaceae)

The objective this study was to determine if in laboratory, Aedes (Stegomyia) aegypti (L.), an important vector of dengue and yellow fever, feeds on the nectar of Euphorbia milii Des Moul (Euphorbiaceae) , plant commonly used in homes as a hedge, and evaluate the effect of feeding on survival. The lifetime of both sexes was checked daily and a test for fructose was used for verification of sugar intake by mosquitoes. The daily access to the nectar gave a significant increase in the lifetime of males and females (12.8 and 18.4 days, respectively) in relation to mosquitoes maintained only with water (6.4 and 7.4 days, respectively). Plants in domestic environments, producing nectar and suitable for feeding by mosquitoes of the same, as well as E. milii, have the potential to play a significant role in the energy budget of mosquitoes. An increase in the survival of females can mean an increased likelihood of infection and disease transmission in males and an increased likelihood of insemination of females. Although often overlooked in research and control tactics, the propensity of the mosquito Ae. aegypti ingesting sugars can be a variable that confers advantages to this vector.O objetivo deste estudo foi determinar em laboratório se Aedes (Stegomyia) aegypti (L.), importante vetor da dengue e febre amarela, alimenta-se do néctar de Euphorbia milii Des Moul (Euphorbiaceae) , planta comumente utilizada nos domicílios como cerca viva, e avaliar o efeito desta alimentação em sua sobrevivência. O tempo de vida de ambos os sexos foi acompanhado diariamente e um teste de detecção de frutose foi utilizado para a comprovação da ingestão de açúcar pelos mosquitos. O acesso diário ao néctar conferiu um aumento significativo no tempo de vida de machos e fêmeas (12,8 e 18,4 dias, respectivamente), em relação aos mosquitos mantidos somente com água (6,4 e 7,4 dias, respectivamente). Plantas em ambientes domésticos, produtoras de néctar e adequadas à alimentação do mesmo pelos mosquitos, assim como E. milii, possuem o potencial de desempenhar um significativo papel no orçamento energético de mosquitos. Um aumento na sobrevivência de fêmeas pode significar um aumento na probabilidade de infecção e transmissão de agentes patogênicos e nos machos um aumento na probabilidade de inseminação das fêmeas. Ainda que frequentemente desconsiderada em pesquisas ou táticas de controle, a propensão do mosquito Ae. aegypti em ingerir açúcares pode ser uma variável que confira vantagens a este vetor

Aumento da Sobrevivência de Aedes (Stegomyia) aegypti (Linnaeus), em Condições de Laboratório, pela Ingestão de Néctar Extrafloral de Euphorbia milii Des Moul. (Euphorbiaceae)

The objective this study was to determine if in laboratory, Aedes (Stegomyia) aegypti (L.), an important vector of dengue and yellow fever, feeds on the nectar of Euphorbia milii Des Moul (Euphorbiaceae) , plant commonly used in homes as a hedge, and evaluate the effect of feeding on survival. The lifetime of both sexes was checked daily and a test for fructose was used for verification of sugar intake by mosquitoes. The daily access to the nectar gave a significant increase in the lifetime of males and females (12.8 and 18.4 days, respectively) in relation to mosquitoes maintained only with water (6.4 and 7.4 days, respectively). Plants in domestic environments, producing nectar and suitable for feeding by mosquitoes of the same, as well as E. milii, have the potential to play a significant role in the energy budget of mosquitoes. An increase in the survival of females can mean an increased likelihood of infection and disease transmission in males and an increased likelihood of insemination of females. Although often overlooked in research and control tactics, the propensity of the mosquito Ae. aegypti ingesting sugars can be a variable that confers advantages to this vector.O objetivo deste estudo foi determinar em laboratório se Aedes (Stegomyia) aegypti (L.), importante vetor da dengue e febre amarela, alimenta-se do néctar de Euphorbia milii Des Moul (Euphorbiaceae) , planta comumente utilizada nos domicílios como cerca viva, e avaliar o efeito desta alimentação em sua sobrevivência. O tempo de vida de ambos os sexos foi acompanhado diariamente e um teste de detecção de frutose foi utilizado para a comprovação da ingestão de açúcar pelos mosquitos. O acesso diário ao néctar conferiu um aumento significativo no tempo de vida de machos e fêmeas (12,8 e 18,4 dias, respectivamente), em relação aos mosquitos mantidos somente com água (6,4 e 7,4 dias, respectivamente). Plantas em ambientes domésticos, produtoras de néctar e adequadas à alimentação do mesmo pelos mosquitos, assim como E. milii, possuem o potencial de desempenhar um significativo papel no orçamento energético de mosquitos. Um aumento na sobrevivência de fêmeas pode significar um aumento na probabilidade de infecção e transmissão de agentes patogênicos e nos machos um aumento na probabilidade de inseminação das fêmeas. Ainda que frequentemente desconsiderada em pesquisas ou táticas de controle, a propensão do mosquito Ae. aegypti em ingerir açúcares pode ser uma variável que confira vantagens a este vetor

Biological invasions alter environmental microbiomes: A meta-analysis.

Biological invasions impact both agricultural and natural systems. The damage can be quantified in terms of both economic loss and reduction of biodiversity. Although the literature is quite rich about the impact of invasive species on plant and animal communities, their impact on environmental microbiomes is underexplored. Here, we re-analyze publicly available data using a common framework to create a global synthesis of the effects of biological invasions on environmental microbial communities. Our findings suggest that non-native species are responsible for the loss of microbial diversity and shifts in the structure of microbial populations. Therefore, the impact of biological invasions on native ecosystems might be more pervasive than previously thought, influencing both macro- and micro-biomes. We also identified gaps in the literature which encourage research on a wider variety of environments and invaders, and the influence of invaders across seasons and geographical ranges