Wolbachia Seminar Master [Compatibility Mode]

دانشگاه تهران ، پرديس كشاورزي و منابع طبيعيگروه گياهپزشكي

د ی ار نا نار کار س

ا ا اتا ا اتا ن ضا اع ن ضا ع ما تاد را ماا تاد را ی::ا ندا رضا ر ع ید ندا رضا ر ع د

شاور تاد شاورا تاد وه::ا ی ید ر و وهد ی ید ر و یید

آبادی: : ارا ارا آبادیمد مد

MECHANISM OF WOLBACHIA

INTRUDECTION::مقدمهمقدمهCulexCulex باكتري هاي درون سلولي اولين بار دربافت هاي توليد مثلي پشه يباكتري هاي درون سلولي اولين بار دربافت هاي توليد مثلي پشه ي pipiensepipiense

WolbachiaWolbachia، و اين ريكتسياها نهايتا ، و اين ريكتسياها نهايتا شدندشدندگزارش گزارش 19241924توسط هرتيگ و ولباخ در سال توسط هرتيگ و ولباخ در سال

pipiensepipienseشدند د شدندنا د ..ناميده شدندناميده شدندpipiensepipienseنا

گللوويچ و الوان پي بردند كه برخي از كراس هاي خاص درون گونه گللوويچ و الوان پي بردند كه برخي از كراس هاي خاص درون گونه 19501950در دهه ي در دهه ي ا اا Cا lC lا ا ك ا ل ا ا آ گ ا ا اا ا ك ا ل ا ا آ گ ا ا ا غير بارور است، بعبارت ديگر آنها يا توليد نتاج كمتري داشتند و يا غير بارور است، بعبارت ديگر آنها يا توليد نتاج كمتري داشتند و يا CulexCulexاي پشه هاياي پشه هاي

..اينكه اصال داراي نتاج نبودنداينكه اصال داراي نتاج نبودند

فاكتور ناسازكاري داراي الگوي وراثت سيتوپالسميك است فاكتور ناسازكاري داراي الگوي وراثت سيتوپالسميك است ايناينالوان اظهار داشت كهالوان اظهار داشت كه و و ) ) بعبارت ديگر از طريق جنس ماده نه از طريق جنس نر به نسل بعد منتقل مي شودبعبارت ديگر از طريق جنس ماده نه از طريق جنس نر به نسل بعد منتقل مي شود((

د ك نامگذاري سيتوپالسم ناسازگاري را پديده داين ك نامگذاري سيتوپالسم ناسازگاري را پديده اين پديده را ناسازگاري سيتوپالسمي نامگذاري كرداين پديده را ناسازگاري سيتوپالسمي نامگذاري كرداين

ك))19711971((اا ك ا كاظ ك ا آنتCICIاظ كا ا ا ض ف ا ا ط ت ا كت ل ا ض آنتا كا ا ا ض ف ا ا ط ت ا كت ل ا ض ا


INTRUDECTIONبا حضور عوامل ريكتسيايي مرتبط است و اين فرضيه را با كاربرد آنتي با حضور عوامل ريكتسيايي مرتبط است و اين فرضيه را با كاربرد آنتي CICI، اظهار كرد كه، اظهار كرد كه))19711971((ين وبارين وبار

..بيوتيك بمنظور حذف عوامل فوق اثبات كردندبيوتيك بمنظور حذف عوامل فوق اثبات كردندگرديد گرديدمشاهده بامشاهده كه استرين همان از هايي ماده با آلوده هاي استرين از نرهايي باكه كه استرين همان از هايي ماده با آلوده هاي استرين از نرهايي آنتيكه آنتيمواد مواد مواد آنتيمواد آنتي كه نرهايي از استرين هاي آلوده با ماده هايي از همان استرين كه باكه نرهايي از استرين هاي آلوده با ماده هايي از همان استرين كه بامشاهده گرديدمشاهده گرديد

).).ناسازگاري يكطرفهناسازگاري يكطرفه((بودبود بيوتيكي تيمار شده اند، ناسازگارند، درحالي كه كراس عكس آن سازگاز بيوتيكي تيمار شده اند، ناسازگارند، درحالي كه كراس عكس آن سازگاز

سوسك آرد،سرخرطوميسوسك آرد،سرخرطومي::در طيف وسيعي از حشرات شاملدر طيف وسيعي از حشرات شاملCICIنمونه هايي ازنمونه هايي ازپس از آنپس از آن پپرديدرديدگگو مگس ميوه مشاهده و مگس ميوه مشاهده AedesAedesيونجه،زنبورهاي پارازيتوئيد،پشه ي يونجه،زنبورهاي پارازيتوئيد،پشه ي


INTRUDECTION CI CI اولين مورد كشف شده بعنوان عامل كاهنده در تعداد نتاج حاصل از كراس بين گونه هاي مشخص بود اولين مورد كشف شده بعنوان عامل كاهنده در تعداد نتاج حاصل از كراس بين گونه هاي مشخص بود. . و توارث سيتوپالسمي آن در كراس هاي بعدي نشان داده مي شدو توارث سيتوپالسمي آن در كراس هاي بعدي نشان داده مي شد ي ن ب س ر ر ن ي وپ ي ر و يو ن ب س ر ر ن ي وپ ي ر و و

در برخي موارد،حضور اين باكتري در تخمدان يا اندام تناسلي نر با روش هاي ميكروسكپي ، با كاربرد در برخي موارد،حضور اين باكتري در تخمدان يا اندام تناسلي نر با روش هاي ميكروسكپي ، با كاربرد يافت يافت CICIبا اين حال ارتباطات فيلوژنتيك بين باكتري هاي با اين حال ارتباطات فيلوژنتيك بين باكتري هاي . . يا با حرارت دهي تاييد شديا با حرارت دهي تاييد شدآنتي بيوتيك هاآنتي بيوتيك ها

ثل ل ا ثلا ل ا لا ا ا ا ل ا لا ا ا ا ل ا اا اا ا ..ناشناخته بودناشناخته بود19901990حشرات ميزبان مختلف تا اوايل دهه يحشرات ميزبان مختلف تا اوايل دهه يشده در بافت هاي توليد مثليشده در بافت هاي توليد مثلينشان داد كه ولباخيا داراي ارتباط مونوفيليتيك با ساير ريكتسيا ها نشان داد كه ولباخيا داراي ارتباط مونوفيليتيك با ساير ريكتسيا ها 1616SrDNASrDNAفيلوژني بر اساس توالي فيلوژني بر اساس توالي

. . مي باشدمي باشد1616SrDNASrDNAواگرايي در توالي واگرايي در توالي %%22با حدودبا حدود) ) A & BA & B((داراي دو زيرشاخهداراي دو زيرشاخهWolbachiaWolbachiaجنسجنس..هستندهستند س سج زيرج و زيرر و ور وب يب و ر يي ر يو و ر يي ر بو بي ي..وجود اين دو زير شاخه همچنين با ژ ن هاي كد كننده ي پروتئين نيز تاييد شدندوجود اين دو زير شاخه همچنين با ژ ن هاي كد كننده ي پروتئين نيز تاييد شدند

Wolbachia Wolbachia pipientispipientis يك گونه ي القا كنندهي ناسازگاري سيتوپالسمي است كه گونه ي تيپ جنس ، يك گونه ي القا كنندهي ناسازگاري سيتوپالسمي است كه گونه ي تيپ جنس ،WolbachiaWolbachia مي باشد و متعلق به شاخه ي مي باشد و متعلق به شاخه يBB در اين جنس استدر اين جنس است..


WOLBACHIA دردر وو كنندكنندميميپيداپيدا انتقالانتقال سيتوپالسمسيتوپالسمطريقطريقازازكهكههستندهستندريكتسياهاييريكتسياهاييWolbachiaWolbachiaجنسجنسهايهايباكتريباكتري

..دارنددارند وجودوجود بندپايانبندپايان ازاز وسيعيوسيعي يي محدودهمحدوده ))هاها تخمدانتخمدان وو هاها بيضهبيضه(( مثليمثلي توليدتوليد هايهاي بافتبافت

باعثباعث وو سركهسركه مگسمگس عصبيعصبي بافتبافت((استاست شدهشده مشاهدهمشاهده نيزنيز سوماتيكسوماتيك هايهاي بافتبافت دردر استثنايياستثنايي مواردموارد دردر ))شوندشوند ميمي بلوغبلوغ ازاز قبلقبل مرگمرگ

ميمي كاراييكارايي حداكثرحداكثر برايبراي خودخود زندگيزندگي محيطمحيط ازاز گيريگيري بهرهبهره خواهانخواهان زندهزنده موجوداتموجودات سايرساير مانندمانند ولباخياولباخيا منظورمنظورايناينبهبهباشندباشند منظورمنظورايناين بهبه..باشندباشند

بهبه وو دادهداده افزايشافزايش رارا خودخود جمعيتجمعيت بتواندبتواند تاتا آوردآورد ميمي بوجودبوجود رارا تغييراتيتغييراتي خودخود ميزبانميزبان دردر باكتريباكتري ايناين دستدستبيشتريبيشتريپراكنشپراكنش


WOLBACHIA


STRAIN استرين هاي ولباخيا:گگ

OFftsبراساس تعيين توالي ژن هايبراساس تعيين توالي ژن هاي ZZ1616ووS S rDNArDNAگانه اي براي اين گانه اي براي اين 66استرين هاياسترين هاي

AA--FF.(.( OF((باكتري تعيين گرديده است باكتري تعيين گرديده است A &A & BB ArthropodsArthropods No specialist, Nonessential

WOLBACHIAA &A & B B ArthropodsArthropods No specialist, NonessentialC & D C & D NematodesNematodes Specialist, EssentialE E SpringtailsSpringtails UnknownWOLBACHIAFF TermitesTermites

Unknown

ولباخيا هاي :استرينMECHANISM OF WOLBACHIA

:استرين هاي ولباخيا

گانه اي براي اين باكتري تعيين گرديده 6استرين هاي 16S rDNAو fts Zبراساس تعيين توالي ژن هاي . 1شكل ).A-F(است


STRAIN گروهگروهD & C D & C ::

)) (Mutualism) Mutualismبا ميزبان خود داراي رابطه همزيستيبا ميزبان خود داراي رابطه همزيستي••

OF

ي مزي ب ر ي ر و ن يزب يب مزي ب ر ي ر و ن يزب utuaب s )utua s )((

فقط در نماتد ها ديده شده استفقط در نماتد ها ديده شده است••OnchocerideaOnchoceridea oror filariafilaria nematodes (pathogen innematodes (pathogen in mamalesmamales)) OF OnchocerideaOnchoceridea or or filariafilaria nematodes (pathogen in nematodes (pathogen in mamalesmamales))

))embryogenesis . Larval development & adult survivalembryogenesis . Larval development & adult survival( ( براي ميزبان خود ضروري است براي ميزبان خود ضروري است ••

WOLBACHIAتخصصي هستند تخصصي هستند ••

دگ•• آل دگاعث آل ovariesاعث Embryos and hypodermsovaries Embryos and hypodermsWOLBACHIA•• باعث آلودگي باعث آلودگيovaries, Embryos and hypodermsovaries, Embryos and hypoderms

vertical transmission (vertical transmission)((فقط انتقال عمودي فقط انتقال عمودي ••


D & C groups :D & C groups :

Pre-treatment

Wolbachia inoocytes

Post-treatment

empty uterus

degenerated

FigureFigure2 2 . Vertical transverse of ovaries in a filarial nematode before and after . Vertical transverse of ovaries in a filarial nematode before and after tetracycline treatment and then staining tetracycline treatment and then staining

oocytes


STRAIN گروه هايA وB :

OFبند پايان و بخصوص حشرات را آلوده مي كنندبند پايان و بخصوص حشرات را آلوده مي كنند تاكنون دو مورد اين باكتري در حشرات ضروري گزارش تاكنون دو مورد اين باكتري در حشرات ضروري گزارش . . استثنااستثنا( ( براي موجود ضروري نيستند براي موجود ضروري نيستند ••

A bA b bidbid HC d li d ( l)( OF AsorbaraAsorbara::شده استشده است tabidatabida, , HymووCoccotrypes dactyliperda (col) .(در دوگونه ي مذكور ماده هاي تيمار شده با آنتي بيوتيك قادر به تخمگذاري نيستنددر دوگونه ي مذكور ماده هاي تيمار شده با آنتي بيوتيك قادر به تخمگذاري نيستند••دهند•• م تغ متعددي هاي مكان با را زبان م مثل د دهندتول م تغ متعددي هاي مكان با را زبان م مثل د تول

WOLBACHIAتوليد مثل ميزبان را با مكانيسم هاي متعددي تغيير مي دهندتوليد مثل ميزبان را با مكانيسم هاي متعددي تغيير مي دهند••بنظر نمي رسد كه ميزبان تخصصي داشته باشندبنظر نمي رسد كه ميزبان تخصصي داشته باشند••

وWOLBACHIA::بعنوان مثالبعنوان مثال وب ب Leptopilina heterotoma (parasitic wasp)(parasitic wasp)

DrosophilaDrosophila simulanussimulanus (host)host),,Drosophila Drosophila simulanussimulanus (host)host),,

تاكسونيا بين يا افقي Horizontal(نتقال / Intertaxon Transmission(MECHANISM OF WOLBACHIA

TRANSSMITIONHorizontal / Intertaxon(نتقال افقي يا بين تاكسونيا Transmission(

ي اكت افق انتقال ي دهنده نشان خ ل لك ات يطال اكت افق انتقال ي دهنده نشان خ ل لك ات تندطال ه ا اخ تندل ه ا اخ ل ..ولباخيا هستندولباخيا هستندمطالعات مولكولي بخوبي نشان دهنده ي انتقال افقي باكتريمطالعات مولكولي بخوبي نشان دهنده ي انتقال افقي باكتري

Lepidoptera Lepidoptera..داراي انتقال افقي بسياروسيعي استداراي انتقال افقي بسياروسيعي است) ) AdmAdm((اين باكتري اين باكتري AAيكي از استرين هاي شاخه يكي از استرين هاي شاخه

ColeopteraColeopteraHymenopteraHymenoptera ColeopteraColeoptera,,ووHymenopteraHymenoptera..

نيز رديابي شده است بطوري كه در باكتري هاي جدا شده از زنبور نيز رديابي شده است بطوري كه در باكتري هاي جدا شده از زنبور BB--WolbachiaWolbachiaانتقال افقي در انتقال افقي در د ئ ت از دا ئ ت از NasoniaNasoniaا giraultigiraultiانش ز انشگ ز ا))ProtocalliphoraProtocalliphora((گ ش ك نز ا ت ا ق ا اا ش ك نز ا ت ا ق ا ا NasoniaNasoniaپارازيتوئيدپارازيتوئيد giraultigiraultiو مگس ميزبانشو مگس ميزبانش))ProtocalliphoraProtocalliphora(( داراي قرابت بسيار نزديك شجره اي داراي قرابت بسيار نزديك شجره اي

..هستندهستندباين يافته اظهار ميدارد كه انتقال بين تاكسوني پارازيت و ميزبانش به عنوان يك مكانيسم تبادل اين اين يافته اظهار ميدارد كه انتقال بين تاكسوني پارازيت و ميزبانش به عنوان يك مكانيسم تبادل اين م ي ب ب ي پ ي بي ي به م ي ب ب ي پ ي بي ي ه

ديگر روش هاي داراي پتانسيل اين تبادل شامل شكارگرو شكار ميباشدديگر روش هاي داراي پتانسيل اين تبادل شامل شكارگرو شكار ميباشد..باكتري امكان پذير استباكتري امكان پذير است

ولباخيا )Distribution(پراكنشباكتريMECHANISM OF WOLBACHIA

DISTRIBUTION) Distribution(پراكنش باكتري ولباخيا

ال الا ااا ازاز19971997تا سالتا سال

حشرهحشره گونهگونه 8080IsopodeIsopodeگونهگونه1717

كنهكنه گونهگونه يكيكنماتدنماتدگونهگونهيكيك

......استاست شدهشده گزارشگزارش

!!!محدوديتي براي پراكنش اين باكتري ها شناخته نشده است ).).مي باشد و مسلما تا كنون بر تعداد اين ميزبان ها افزوده شده استمي باشد و مسلما تا كنون بر تعداد اين ميزبان ها افزوده شده است19971997آمار مربوط به سالآمار مربوط به سال((


DISTRIBUTIONدرصد گونه ها درصد گونه ها 1616وجود اين باكتري را در حدود وجود اين باكتري را در حدود neotropicalبررسي اخير حشراتبررسي اخير حشرات

::را از راسته هايرا از راسته هاي Coleoptera

DipteraHemiptera/Homoptera Hemiptera/Homoptera

Hymenoptera Lepidoptera

O h Orthoptera

ا(( اش كneotemprateش تا ا اال نتا كن تا ا اال نتا ))ن ). ). نيز نتايج باالرا تاييد كردنيز نتايج باالرا تاييد كرد neotemprateبررسي حشراتبررسي حشرات((

ساير نواحي جغرافيايي ؟؟؟ ميليون گونه ميليون گونه 1.51.5--55ميليون گونه حشرات بنابراين تعداد حشرات آلوده حدودميليون گونه حشرات بنابراين تعداد حشرات آلوده حدود1010--3030 ..اين پراكنش باكتري ولباخيا را فراوانترين باكتري درميان باكتري هاي پارازيت قرار مي دهداين پراكنش باكتري ولباخيا را فراوانترين باكتري درميان باكتري هاي پارازيت قرار مي دهد


NIO

NU

TI

IBU

TR

IIS

T

زنبور در توسطجنسماده ولباخيا باكتري انتقال از نمايي

DI

نمايي از انتقال باكتري ولباخيا توسط جنس ماده در زنبورNasonia vitripennis


CYTOPLASMIC ناساگاري سيتوپالسمي)Cytoplasmic Incompatibility(

INCOMPATIBILITUY، يك ناسازگاري توليدمثلي بين اسپرم و تخم است كه بطور معمول در ، يك ناسازگاري توليدمثلي بين اسپرم و تخم است كه بطور معمول در ))CICIاستريناسترين((ناسازگاري حاصل ازولباخياناسازگاري حاصل ازولباخيا

. . ديپلوئيد منجر به نرزايي مي گرددديپلوئيد منجر به نرزايي مي گردد - - گونه هاي ديپلوئيد منجر به مرگ زيگوت و در گونه هاي هاپلوگونه هاي ديپلوئيد منجر به مرگ زيگوت و در گونه هاي هاپلو


• The simple rule of cytoplasmicThe simple rule of cytoplasmic incompatibility (CI) is...

if the male has an infection that is not present in phis mate, it’s an incompatible cross

WX CIWX CI


CYTOPLASMIC W

W

X Normal egg hatch rateCYTOPLASMIC W

X

hatch rate

W Normal egg

INCOMPATIBILITUYhatch rateX

INCOMPATIBILITUY

WReduced egg hatch rateX

Y


ITU

YIC

B

ILI

SM

IT

IBL

AS

PA

TT

OP

OM

Nasonia vitripennis(C(نحوه ي ايجاد ناسازگاري ناشي از ولباخياY

TIN

CO

C I

Y


ITU

YHere is what a normal set of

h

IC

BIL

I chromosomes

SM

IT

IBL

AS

PA

T

But in an embryo resulting from an incompatible cross (ie., a CI mating)the paternal chromosomes become

TO

PO

M

pabnormally heterochromatic, forming a ‘chromosomal clump.’

CY

TIN

CO

C I

Y


ITU

YIC

B

ILI The ‘clump’ fails to form chromosomes,

leading to Developmental arrest (ie.,death) of diploid host organisms (e.g., mosquitoes).

SM

IT

IBL

AS

PA

TT

OP

OM In haplo-diploid insects, the loss

of paternal chromosomes due toCI is not lethal, but leads to all male broods

CY

TIN

CO all-male broods.

C I

Y


ITU

YIC

B

ILI

SM

IT

IBL

AS

PA

TT

OP

OM

CY

TIN

CO

C I

Y ،البته،البته))نرنرجنسجنس((اسپرماسپرمطريقطريقازازنهنهوويابنديابندميميانتقالانتقال ))مادهمادهجنسجنس((هاهاتخمتخمطريقطريقازازهاهاباكتريباكتريMECHANISM OF WOLBACHIA

ITU

Y مممم..پذيردپذيرد ميمي صورتصورت نيزنيز اسپرماسپرم طريقطريق ازاز انتقالانتقال نادرنادر مواردموارد دردر كهكه دارددارد وجودوجود نيزنيز استثناهايياستثناهايي

IC

BIL

ISM

IT

IBL

AS

PA

TT

OP

OM

CY

TIN

CO

نحوه ي تاثير ولباخيا در اسپرماتوژنز در نر آلوده و توليد اسپرم آلوده

C I

ناسازگاري ناسازگاريانواع ::انواعMECHANISM OF WOLBACHIA

CYTOPLASMIC::انواع ناسازگاريانواع ناسازگاري

Monodirectional(CYTOPLASMIC(تكسويه1 )Monodirectional(تك سويه.1ناسازگاري تك سويه بطور معمول زماني رخ مي دهد كه اسپرم حاصل از نرآلوده به ناسازگاري تك سويه بطور معمول زماني رخ مي دهد كه اسپرم حاصل از نرآلوده به

دهد انجام تلقيح غيرآلوده تخم سلول يك با دهدولباخيا انجام تلقيح غيرآلوده تخم سلول يك با يعني((ولباخيا حالت، اين درعكس يعنيتلقيح حالت، اين درعكس تلقيح تلقيح درعكس اين حالت، يعنيتلقيح درعكس اين حالت، يعني((ولباخيا با يك سلول تخم غيرآلوده تلقيح انجام دهدولباخيا با يك سلول تخم غيرآلوده تلقيح انجام دهد).).اسپرم نر غير آلوده با سلول تخم آلوده، كامال سازگار استاسپرم نر غير آلوده با سلول تخم آلوده، كامال سازگار است

)Bidirectional(دوسويه . 2

البتهالبته((ناسازگاري دوسويه زماني اتفاق مي افتد كه هردو فرد نرو ماده به اين باكتريناسازگاري دوسويه زماني اتفاق مي افتد كه هردو فرد نرو ماده به اين باكتري

INCOMPATIBILITUYآلوده باشند و اسپرم و تخمك حاصل از اين افراد با يكديگر كراس آلوده باشند و اسپرم و تخمك حاصل از اين افراد با يكديگر كراس ))سويه هاي مختلفسويه هاي مختلف

اگرهردو فرد با سويه هاي يكساني از اين باكتري آلوده با شند ، تلقيح بين اگرهردو فرد با سويه هاي يكساني از اين باكتري آلوده با شند ، تلقيح بين ( ( انجام دهندانجام دهندت ا ازگا ال كا ا تآن ا ازگا ال كا ا ).).آن ها كامال سازگار استآن ها كامال سازگار است))آن

Monodirectional CIMECHANISM OF WOLBACHIA

Monodirectional CI

در ناسازگاري يك سويه حشره نر يا ماده و يا

با ا تن د يه ت ا يك استرينهردو تنها با يك.ولباخيا آلوده هستند

ناسازگاري يك سويه

CYTOPLASMIC INCOMPATIBILITUY

Bidi ti l CIBidi ti l CI


Bidirectional CIBidirectional CI

در ناسازگاري دو سويهبحشره نر و ماده با و ر ر

مختلف از ولباخيا دواسترين .آلوده هستند

CYTOPLASMIC CYTOPLASMIC INCOMPATIBILITUY

Additive Incompatibility Additive Incompatibility MECHANISM OF WOLBACHIA

p yp y

An insect can be infected with more than oneinfection type...

حالتي كه در آن حشرات نرو مادهآلوده بيش از يك استرين ولباخيابا

تند .هستنده....با اتكا به قانون اصلي ناسازگاري

CYTOPLASMIC INCOMPATIBILITUYCO U

Additi I tibilitAdditi I tibilit


Additive Incompatibility Additive Incompatibility بيش از يك حالتي كه در آن حشرات نرو ماده با

ولباخيا هستنداسترين آلوده .آلوده هستنداسترين ولباخياAedes albopictus كه بطور معمول با

آلوده wAlbBو wAlbAهردو استرين تند دگ(ه آل الت نگ د داي دايره دو رنگ حالت آلودگي (هستند

).مضاعف را نشان مي دهد

PCR amplification بخوبي حاصله نتايج گردد، مي مالحظه كه بطوري

CYTOPLASMIC بطوري كه مالحظه مي گردد، نتايج حاصله بخوبي

نشان دهنده ي اين آلودگي مضاعف در استرين. اچ اين پشه ميباشد .آي

INCOMPATIBILITUY


چگونگي انتقال ولباخيا درون تخم ميزبانچگونگي انتقال ولباخيا درون تخم ميزبان

نحوه ي حركت ولباخيا در تخم و انتقال آن به قطب عقبي تخم نحوه ي حركت ولباخيا در تخم و انتقال آن به قطب عقبي تخم ا ا ل ا اال اا ا ل ا اال احتماال وابسته به شبكه ميكرو توبول هاي درون تخم استاحتماال وابسته به شبكه ميكرو توبول هاي درون تخم استا


رنگ آميزي تخم هاي درون تخمدان وجود و انتقال دهد م نشان تخم عقب قطب د ا 000ولباخيا 000ولباخيا را در قطب عقبي تخم نشان مي دهد

F.I.S.H. staining DAPI–F.I.S.H. staining

STAINING TECHNIQUESTAINING TECHNIQUE


جنين زاييجنين زاييمراحل مختلفمراحل مختلفولباخيا در طي ولباخيا در طي چگونگي جايگيريچگونگي جايگيري...... جنس نرو مادهجنس نرو ماده و تخمدان درو تخمدان در و انتقال به بيضه هاو انتقال به بيضه ها

Presence of Wolbachia in transinfected C. capitata embryos, ovaries, and testes.

(A) embryo ,Wolbachia localization at the mitotic spindles.

(B) The posterior part of embryo.

(C) Uniform distribution of Wolbachia bacteria in a postgastrulation embryo.

(D) Distribution of Wolbachia during oogenesis

(E) adult testes

(F) A sperm cyst. [Scale bars: 40 µ m (A, B, and D–F) and 100 µ m (C).]

ل ع ها M(كان d f A ti(MECHANISM OF WOLBACHIA

MODE

)Mode of Action(مكانيسم هاي عمل

ال)الف گا ا ناسازگاري سيتوپالسمي)الف MODEااگرچه هنوز مكانيسم دقيقي براي اين عمل باكتري مشخص نشده است،اما ظاهرا اين باكتري اگرچه هنوز مكانيسم دقيقي براي اين عمل باكتري مشخص نشده است،اما ظاهرا اين باكتري

ا ان كل ط ا ال ان كل ط ا ل

OF ::دو عمل عمده را بطور كلي انجام مي دهددو عمل عمده را بطور كلي انجام مي دهد

OF ACTION

)modification of sperm( دستكاري درساختاراسپرم در تر آلوده به باكتريدستكاري درساختاراسپرم در تر آلوده به باكتري..11

ACTION 22..توليد عوامل ترميم كنندهي اين تغييرات در سلول هاي تخم مادهتوليد عوامل ترميم كنندهي اين تغييرات در سلول هاي تخم ماده)rescue in the fertilized egg(،


MODE فرضيه هاي ارائه شده براي ناسازگاري سيتوپالسميفرضيه هاي ارائه شده براي ناسازگاري سيتوپالسمي

MODE

OF Lock & key hypothesis كليد-فرضيه ي قفل.1

OF ACTION

.Sink or Titration-Restitution h برگرداندن-فرضيه بردن. 2 ACTION

.Slow-Motion h فرضيه ي حركت آهسته . 3

MECHANISM OF WOLBACHIA N

ON

OF

T

IO O

AC

TD

E A

MO

DM

)Lock & key hypothesis( كليدكليد--فرضيه ي قفلفرضيه ي قفل..11

MECHANISM OF WOLBACHIA N

ON

OF

T

IO O

AC

TD

E A

MO

D

ض22 ضف Sink(برگرداندنبرگرداندنبردنبردنف or Titration Restitution h(

M

).Sink or Titration-Restitution h( برگرداندنبرگرداندن--بردنبردنفرضيهفرضيه..22


F O

ON

DE

TIO

OD

CT

MO

AC

ته3 آه كت يح ه ض Slow(ف Moution h( ).Slow-Moution h(فرضيه ي حركت آهسته .3


گگ

MOLECULAR ......ولباخيا طي مراحل جنين زايي در سنتروزوم جايگيري مي كندولباخيا طي مراحل جنين زايي در سنتروزوم جايگيري مي كند

IDENTIFICATIONFig. 6. Wolbachia localize to the centrosome during embryogenesis in N. vitripennis. Embryos from a female infected withWolbachia, fixed and stained for DNA (red) and tubulin (green).C Ofrom a female infected withWolbachia, fixed and stained for DNA (red) and tubulin (green). Inset, Wolbachia (arrow) can be seen clustered near the centrosomes (arrowhead) throughout the cell cycle.


MODE MODE

OF OF ACTION ACTION

فنوتيپ ناسازگاري ايجاد شده د رحشرات توسط ولباخيا به ساختار .5شكل.منحصر به فرد دوك هاي گونوميك وابسته است


MODE MODE

OF OF ACTION ACTION

مدلي براي چگونگي بهره بري ولباخيا از دوك هاي گونومريك. 4شكل گ ا ن ال ل ت بمنظور توليد هردو حالت نرزايي و مرگ درظ

Nasonia sp.


MODE MODE

OF OF ACTION ACTION

مدلي براي چگونگي بهره بري ولباخيا از دوك هاي گونومريك بمنظور توليد هردو حالت نرزايي و مرگ درجنس. 4شكل N iNasonia.


STRAIN PI Wolbachia))بب

STRAINبا با Trichogramma دريافتند كه تيمار برخي از ماده هاي استرين هاي ماده زا دردريافتند كه تيمار برخي از ماده هاي استرين هاي ماده زا در) ) 19901990((استوتامر و همكاران استوتامر و همكاران OF

..آنتي بيوتيك منجر به تغيير حالت آن ها به نر زايي مي گرددآنتي بيوتيك منجر به تغيير حالت آن ها به نر زايي مي گردد

OF هاي هاي ولباخيا اكنون در محدوده ي وسيعي از زنبور هاي پارازيتوئيد، ازجمله درجنسولباخيا اكنون در محدوده ي وسيعي از زنبور هاي پارازيتوئيد، ازجمله درجنسTrichogramma,

Aohytis, Encarcia, Leptopilina and Muscidifurax كارهاي بعدي صورت گفته در اين خصوص كارهاي بعدي صورت گفته در اين خصوص ، يافت شده ، يافت شدها اط ا ا ا ل ا اك ا ال ا ك ا اا اط ا ا ا ل ا اك ا ال ا ك ا ا

WOLBACHIA..نشان داد كه اين تغيير حالت با باكتري هاي ولباخيا در ارتباط استنشان داد كه اين تغيير حالت با باكتري هاي ولباخيا در ارتباط است

ا زا ن زا ا از ال تغ ث ا ا اكت ا ذف ا ك ت آنت ت ا ا ا ات زا ن زا ا از ال تغ ث ا ا اكت ا ذف ا ك ت آنت ت ا ا ا ت تيمارهاي حرارتي و آنتي بيوتيكي با حذف اين باكتري ها باعث تغيير حالت از ماده زايي به نر زايي در اين تيمارهاي حرارتي و آنتي بيوتيكي با حذف اين باكتري ها باعث تغيير حالت از ماده زايي به نر زايي در اين در ديگر راسته هاي حشرات غير از بال غشائيان وجود دارديا در ديگر راسته هاي حشرات غير از بال غشائيان وجود دارديا PIاينكه آيا باكتري هاي اينكه آيا باكتري هاي ..زنبورها مي گرددزنبورها مي گردد

Naupactusخير، هنوز ناشناخته است،البته گزارشي از وجود اين باكتري در سرخرطوميخير، هنوز ناشناخته است،البته گزارشي از وجود اين باكتري در سرخرطومي tesselatus ارائه ارائه ي يي ي..شده استشده است


STRAIN PI PI : :مكانيسم عمل باكتري هايمكانيسم عمل باكتري هاي

STRAINدرخصوص تعيين مكانيسم تكثير شدن گامت مطالعات دقيقي مورد نياز است،اما مكانيسم درخصوص تعيين مكانيسم تكثير شدن گامت مطالعات دقيقي مورد نياز است،اما مكانيسم OF

م ي ي ي ي ي م ي ميي ي ي ي ي ي م ي يي::احتمالياحتماليل OFاختالل در سنتروزوم ها يا تشكيل رشتهاي دوكي شكلاختالل در سنتروزوم ها يا تشكيل رشتهاي دوكي شكل ي ه ل لم ي ه ل ماتصال رشته اي دوكي به كروموزم ها، يا كينتيك دوك هااتصال رشته اي دوكي به كروموزم ها، يا كينتيك دوك ها

WOLBACHIA در گونه در گونه . . گونه هاي هاپلوئيد براي مور حمله قرار گرفتن توسط اين باكتري ها كه توليد سازگار شده اندگونه هاي هاپلوئيد براي مور حمله قرار گرفتن توسط اين باكتري ها كه توليد سازگار شده اند تكثير شدن گامت بطور معني داري كمتر تكثير شدن گامت بطور معني داري كمتر ))با تك لوكوس تعيين كننده ي جنسيتبا تك لوكوس تعيين كننده ي جنسيت((هاي هاپلو ديپلوئيدهاي هاپلو ديپلوئيد پ پپ ييپ

بعبارت ديگر تكثير شدن گامت در اين حشرات بعبارت ديگر تكثير شدن گامت در اين حشرات ..رخ مي دهد و اين بخاطر پاكسازي نرها از جمعيت استرخ مي دهد و اين بخاطر پاكسازي نرها از جمعيت استرخ نمي دهد چراكه اگر اين عمل تفاق افتد، بجاي توليد ماده هاي ديپلوئيد، نر هاي ديپلوئيد توليد مي رخ نمي دهد چراكه اگر اين عمل تفاق افتد، بجاي توليد ماده هاي ديپلوئيد، نر هاي ديپلوئيد توليد مي

ند ندش ..شوندشوندش

ا ا ا اا ا ا لا لل لMECHANISM OF WOLBACHIA

STRAIN::در كنترل بيولوژيكدر كنترل بيولوژيكPIPIفوايد كاربرد باكتري هايفوايد كاربرد باكتري هاي

STRAIN OF

))ii.(.(گونه هاي بكرزا نتاج باالتري و رشد جمعيت بيشتري دارندگونه هاي بكرزا نتاج باالتري و رشد جمعيت بيشتري دارند..

))iiii .( .( در توليد كلوني و پايدار شدن آن موفق ترند،چراكه نيازي به جنس نرو ماده براي در توليد كلوني و پايدار شدن آن موفق ترند،چراكه نيازي به جنس نرو ماده براي

OF جفت گيري نيستجفت گيري نيست.. ))iiiiii .( .(در رهاساي انبوهي بهاي كمتري صرف مي شود چراكه از توليد نر ها ممانعت بعمل مي آيددر رهاساي انبوهي بهاي كمتري صرف مي شود چراكه از توليد نر ها ممانعت بعمل مي آيد..

WOLBACHIA وجود دارد اين است كه آيا احتمال انتقال آن ها به ميزبان وجود دارد اين است كه آيا احتمال انتقال آن ها به ميزبان PIPIنكته ي مهمي كه در خصوص باكتري هاي نكته ي مهمي كه در خصوص باكتري هاي * * چراكه چراكه ).).انجام شده استانجام شده استCICIمانند آنچه كه در مورد باكتري هايمانند آنچه كه در مورد باكتري هاي((جديد از طريق ريزتزريق وجود داردجديد از طريق ريزتزريق وجود دارد ر وجو زريق ريز ريق ز ي رج وجو زريق ريز ريق ز ي يج ري ب ور ر يچ ري ب ور ر مچ مج چرچرج

..اينكار كارايي اين باكتري ها د را در كنترل بيولويك دوچندان مي كنداينكار كارايي اين باكتري ها د را در كنترل بيولويك دوچندان مي كند


STRAIN Feminizing Feminizing Wolbachia Wolbachia STRAIN))جج OF

OstriniaOstriniaاين استرين ازباكتري ولباخيا از سخت پوستان گزارش شده است و اخيرا در اين استرين ازباكتري ولباخيا از سخت پوستان گزارش شده است و اخيرا در

furnacalisfurnacalis (Lepidoptera:(Lepidoptera: CrambidaeCrambidae))ووZyginidia pullula (( HemipteraHemiptera))است شده استيافت شده OF furnacalisfurnacalis..يافت (Lepidoptera: (Lepidoptera: CrambidaeCrambidae) ) و وZyginidia pullula ( ( HemipteraHemiptera)) يافت شده استيافت شده است . .ArmadilliumArmadilliumبهترين نمونه در اين زمينه بهترين نمونه در اين زمينه vulgarvulgar است كه مطالعات زيادي روي آن صورت است كه مطالعات زيادي روي آن صورت

اين باكتري دراين گونه با سركوب و ممانعت از يك غده ي آندروژنيك نر اين باكتري دراين گونه با سركوب و ممانعت از يك غده ي آندروژنيك نر ..گرفته استگرفته است

WOLBACHIAالبته گونه هاي حدواسط نيز حاصل مي شودالبته گونه هاي حدواسط نيز حاصل مي شود((ها رابه ماده ها تبديل مي كندها رابه ماده ها تبديل مي كند.(.(


STRAIN PIPISTRAINمكانيسم عمل باكتري هاي مكانيسم عمل باكتري هاي OF

::مورد مطالعه قرار گرفته استمورد مطالعه قرار گرفته استA. vulgarA. vulgarمكانيسم عمل اين با كتري ها در مكانيسم عمل اين با كتري ها در ي OF( ( تست هاي استاندارد در خصوص تعيين جنسيت در اين سخت پوست نشان داد كه ماده ها هتروگامتي تست هاي استاندارد در خصوص تعيين جنسيت در اين سخت پوست نشان داد كه ماده ها هتروگامتي رو ن پو ين ر ي ج يين وص ر ر يي رو ن پو ين ر ي ج يين وص ر ر ((ي

هستندهستند) ) ZZZZو نر ها و نر ها ZWZWماده ها ماده ها

حضور ابن باكتري ها و يا ديگر فاكتور هاي مونث سازي با فراواني قابل مالحظه منجر به كاهشحضور ابن باكتري ها و يا ديگر فاكتور هاي مونث سازي با فراواني قابل مالحظه منجر به كاهش

WOLBACHIAش ب جر بل ي و ر ب زي و ي ور ر ي ي و ري ب بن شور ب جر بل ي و ر ب زي و ي ور ر ي ي و ري ب بن ور

و بنابراين مكانيسم تعيين كننده ي جنسيت را و بنابراين مكانيسم تعيين كننده ي جنسيت را ) ) WW((كروموزوم تعين كننده ي جنسيت نر مي گرددكروموزوم تعين كننده ي جنسيت نر مي گرددتضعيف مي كندتضعيف مي كند

..اثر ثانويه اين عمل تجمع ژن هاي سركوبگر تعيين كننده ي نرها در جمعيت ها مي باشداثر ثانويه اين عمل تجمع ژن هاي سركوبگر تعيين كننده ي نرها در جمعيت ها مي باشد

Screening arthropod DNA samples forScreening arthropod DNA samples for WolbachiaWolbachia


MOLECULAR Screening arthropod DNA samples for Screening arthropod DNA samples for WolbachiaWolbachia

step 1- arthropod collection and storageMOLECULAR step 1 arthropod collection and storage

step 2- pre-extraction processing

step 3- DNA extraction and purification from arthropod and Wolbachia

step 4- determination of infection status and template amplification control

step 5- optional- typing of Wolbachia strains A and B using two diagnostic PCRs with strain specific primers and/or the restriction profile

IDENTIFICATIONstep 6- optional sequencing of Wolbachia positive arthropod 28s D2 rDNA PCR

product for molecular identification of the arthropod, and 16s rRNA, wsp, groEL, or other Wolbachia genes for strain typing in Wolbachia.


MOLECULAR Wolbachia gene for PCR diagnostic:Wolbachia gene for PCR diagnostic:MOLECULAR Wolbachia gene for PCR diagnostic:Wolbachia gene for PCR diagnostic:

16 16 s ribosomal RNA s ribosomal RNA ((1616s s rDNArDNA))Wolbachia surface protein Wolbachia surface protein ((wspwsp)) pp (( pp))Heat shock proteinHeat shock protein ((groELgroEL))or other or other WolbachiaWolbachia genes for strain typing in genes for strain typing in WolbachiaWolbachia..

C OControl gene:Control gene:

2828 ib l RNAib l RNA ((2828 DNADNA)) IDENTIFICATION28 28 s ribosomal RNA s ribosomal RNA ((28 28 s s rDNArDNA) ) Mitochondrial Mitochondrial cytochromcytochrom c c oxidaseoxidase subunit I, subunit I, 5 5 segmentsegment (COI(COI--55) ) ForkheadForkhead: Single copy Nuclear gene: Single copy Nuclear gene ((fkhfkh))ForkheadForkhead: Single copy Nuclear gene : Single copy Nuclear gene ((fkhfkh))


MOLECULAR Screening arthropod DNA samples for Screening arthropod DNA samples for WolbachiaWolbachia

MOLECULAR 28 28 s s rDNArDNA 1616s s rRNArRNA InfectionInfection IfIf ++ + + √√

IfIf -- ++ √√ IDENTIFICATION

If If + + √√

If If + + -- **IfIf ?? IDENTIFICATIONIf If -- -- ??

√√ : infection: infection√√ : infection: infection

**: No infection: No infection??: Error in PCR reaction: Error in PCR reaction


Molecular evidence for wolbachia in rice insect

Wolbachia 16S rRNA gene amplification in rice insects. Lane M, Lambda DNA marker;insects. Lane M, Lambda DNA marker;lane 1, rice gall midge; lane 2,yellow stem borer (adult);lane 3, yellow stem borer (larvae); lane 4, whitebacked planthopper;lane 5 brown planthopper; lane 6 ricelane 5, brown planthopper; lane 6, rice leaffolder; lane 7, rice skipper;lane 8, rice mealy bug;lane 9, rice stink bug;lane 10, green leafhopper; lane 11, rice caseworm;lane 12, mosquito.

( Behera et al., 2001)


MOLECULAR Microinjection technique

TECHNIQUE

Figure 1. Microinjection material and device: (a) top view and (b) TECHNIQUE( ) p ( )schematic transverse section. Plastic box 5 cm in diameter, with cover ,removed during the injection time.

Wolbachia Seminar Master [Compatibility Mode]

Documents

Transcript of Wolbachia Seminar Master [Compatibility Mode]